Điều khiển và giám sát các thiết bị điện trong nhà thông qua mạng internet

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO PROJECT 2
Đề tài : Điều khiển và giám sát các thiết bị điện trong nhà thông qua mạng internet
GVHD

: T.S Phạm Nguyễn Thanh Loan
Nhóm sinh viên thực hiện :
1. Hà Đình Tuyên

- Điện tử 06-K55

2. Nguyễn Lê Anh

- Điện tử 03-K55

3. Đỗ Tuấn Anh

- Điện tử 01-K55

4. Nguyễn Hoàng Phúc - Điện tử 03-K55
5. Đỗ Xuân An

- Điện tử 07-K55

6. Bùi Bảo Anh

- Điện tử 01-K55

7. Đặng Thế Anh

- Điện tử 09-K55

8. Lê Thanh Tuyền

- Điện tử 01-K55

9. Hồ Anh Văn

- Điện tử 03-K55

Hà Nội, 01/2014
1


Project name                                           Điều khiển thiết bị điện trong nhà thông qua mạng internet

MỤC LỤC
A.LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................. 2
B.NỘI DUNG.................................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU..................................................................................................................4
1.1.MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI....................................................................................................................................4
1.2. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI...................................................................................................................................4
1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC CHƯƠNG..............................................................................................4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT....................................................................................................5
2.1. TỔNG QUÁT VỀ MSP430:................................................................................................................................5
2.2.CHUẨN GIAO TIẾP RS232( cổng COM )........................................................................................................10

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG..........................................................................................13

3.1.SƠ ĐỒ KHỐI......................................................................................................................................................13
3.2. CHỨC NĂNG CÁC KHỐI................................................................................................................................14
3.3. THIẾT KẾ CÁC KHỐI......................................................................................................................................14

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM.............................................................................................16
4.1 CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA PHẦN MỀM:.............................................................................................16
4.2 CÁCH THỨC TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU:......................................................................................................17
4.3. GIAO DIỆN PHẦN MỀM:................................................................................................................................20

C. KẾT LUẬN............................................................................................................... 23
1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC........................................................................................................................................23
2. NHẬN XÉT VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA NHÓM...................................................................................23
3. HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...............................................................................................................23

D. TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................24

A.LỜI NÓI ĐẦU
2


Ngày nay, thông qua những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang
ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn rất nhiều. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt
thiết bị ngày càng thông minh, tiện dụng, hiệu quả và thân thiện với môi trường người dùng.
Hiện nay Internet đang trở nên cực kỳ phổ biến, có thể nói cuộc sống của con người ngày càng phụ thuộc
hầu hết vào Internet: tìm tài liệu , tìm đường đi, tra từ điển, chơi game, xem phim, nghe nhạc,... Hầu hết các
hoạt động của chúng ta đều cần sử dụng Internet.Từ đó ta có thể thấy phát triển của internet đóng vai trò rất
quan trọng trong cuộc sống của chúng ta.Tuy nhiên đa số chúng ta chỉ có thể làm việc với Internet thông qua
nhưng chiếc máy tính hay điện thoại. Hiện nay các giải pháp truy cập Internet rẻ tiền đã cho ta nhiều ý tưởng
hơn trong thiết kế ứng dụng. Một trong những số đó là giải pháp điều khiển và giám sát thiết bị qua internet.
Chúng ta có thể điều khiển và giám sát thiết bị qua mạng internet/LAN hoặc điều khiển tại chỗ một cách dễ

dàng và tiện ích
Và thực tế hơn, một trong những ứng dụng đó chính là việc tạo ra được những mạch điện tử thông minh, có
tính tự động hóa cao, khả năng giao tiếp được với máy tính thông qua mạng Internet/Lan, đồng thời kết hợp
với việc điều khiển trực tiếp trên board mạch cũng như gián tiếp thông qua giao diện được lập trình và cài đặt
trên máy tính đặc biệt là thông qua mạng internet. Điều này không chỉ mang lại nhiều lợi ích thiết thực hiện
thời, mà còn góp phần không nhỏ cho việc hiện thực hóa những ý tưởng lớn hơn. Nhóm đã được cô Phạm
Nguyễn Thanh Loan giao thực hiện đề tài :“Điều Khiển và Giám Sát Thiết Bị Điện Trong Nhà Thông Qua
Mạng Internet”. Mạch có các chức năng như tự động bật, tắt thiết bị thông qua cảm biến, thao tác đóng, ngắt
bằng tay qua contact hoặc điều khiển gián tiếp từ máy tính qua phần mềm trên máy tính kết nối Internet, đồng
thời hiển thị trên giao diện của máy tính, …
Tuy đã cố gắng thực hiện đồ án trong sự nghiêm túc và trách nhiệm nhất, nhưng do kinh nghiệm chưa
nhiều, kiến thức chuyên môn chưa thực sự sâu nên đồ án của chúng em không thể tránh khỏi những thiếu xót.
Chúng em rất mong được sự đóng góp của cô cùng các bạn sinh viên để đề tài của chúng em được hoàn thiện
hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!

3


B.NỘI DUNG
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU
1.1.MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI

Đứng trước những thách thức lớn đó cùng ứng dụng công nghệ thông tin công nghệ cao ngày càng phát
triển mạnh, đồng thời nâng cao tính tự động hóa trong lĩnh vực điều khiển tự động từ xa - một trong những
nhân tố quyết định sự phát triển của đất nước công nghiệp hóa hiện đại hóa, nhóm đã thực hiện đề tài “Điều
Khiển Và Giám Sát Thiết Bị Điện Trong Nhà Thông Qua Mạng Internet” với mục đích thực hành một trong
những ứng dụng quan trọng của ngành công nghiệp điều khiển thiết bị từ xa. Để thực hiện được điều đó,
nhóm thực hiện đã đưa ra một số mục tiêu :
-

Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cảm biến dòng
Tìm hiểu chip vi xử lý MSP 430 dòng G2553 và phần mềm giao tiếp C#
Xây dựng thuật toán kết nối nhận, gửi và điều khiển thiết bị .
Xây dựng giao diện điều khiển từ máy tính.
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống điều khiển từ xa thiết bị điện qua mạng internet có tính năng
phản hồi trạng thái hoạt động của thiết bị
Tìm hiểu cấu trúc phần cứng cũng như lập trình kiểm soát một vi điều khiển MSP 430 G2553
Tìm hiểu và lập trình giao tiếp với mô đun ETHERNET TO UART qua cổng giao tiếp nối
tiếp UART
Học hỏi, tìm hiểu để có kiến thức sâu hơn về ngành ĐTVT
Nâng cao khả năng làm việc nhóm cũng như viết báo cáo

1.2. NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI

Thiết kế và thi công mạch thực hiện các chức năng:
 Bật tắt các thiết bị bằng tay thông qua contact được gắn trên board
 Giao tiếp máy tính qua cổng COM - Trên giao diện máy tính
o Hiển thị trạng thái thiết bị
o Bật tắt gián tiếp thiết bị thông qua các nút nhấn.

1.3. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ CÁC CHƯƠNG

Tài liệu được chia thành 5 chương và được sắp xếp như sau :
4


Chương 1 Giới Thiệu : trình bày tổng quan nội dung chính trong đề tài – những vấn đề mà sẽ được đề cập
đến trong toàn bộ bài viết.
Chương 2 Cơ Sở Lý Thuyết : chương này sẽ đi sâu về lý thuyết vi điều khiển, về cảm biến cũng như tìm hiểu

những linh kiện cần thiết làm cơ sở để thực hiện mạch đồ án.
Chương 3 Thiết Kế Phần Cứng : cung cấp các thông tin bao gồm sơ đồ khối, chức năng các khối và những
tính toán cụ thể để thiết kế phần cứng cho mạch.
Chương 4 Thiết Kế Phần Mềm : tập trung nghiên cứu thiết kế giao diện và cách thức trao đổi dữ liệu với vi
xử

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. TỔNG QUÁT VỀ MSP430:
MSP 430 là họ vi điều khiển cấu trúc RISC 16-bit được sản xuất bởi công ty Texas Instruments.MSP là chữ
viết tắt của “MIXED SIGNAL MICROCONTROLLER”.Là dòng vi điều khiển siêu tiết kiệm năng lượng,
sử dụng nguồn thấp, khoảng điện áp nguồn cấp từ 1.8V – 3.6V.
MSP 430 kết hợp các đặc tính của một CPU hiện đại và tích hợp sẵn các module ngoại vi. Đặc biệt Chíp
MSP 430 là giải pháp thích hợp cho những ứng dụng yêu cầu trộn tín hiệu

Hình 1. Hình ảnh của kit launchpad MSP430

2.1.1. Những đặc tính của dòng MSP 430 bao gồm:
 Điện áp nguồn: 1.8V – 3.6 V.
 Mức tiêu thụ năng lượng cực thấp:
5

















- Chế độ hoạt động: 270 μA tại 1MHz, 2,2 V.
- Chế độ chờ: 0.7 μA.
- Chế độ tắt (RAM vẫn được duy trì): 0.1 μA.
Thời gian đánh thức từ chế độ Standby nhỏ hơn 1μs.
Cấu trúc RISC-16 bit, Thời gian một chu kỳ lệnh là 62.5 ns
Cấu hình các module Clock cơ bản:
- Tần số nội lên tới 16 MHz với 4 hiệu chỉnh tần số +- 1%.
- Thạch anh 32 KHz.
- Tần số làm việc lên tới 16 MHz.
- Bộ cộng hưởng.
- Nguồn tạo xung nhịp bên ngoài.
- Điện trở bên ngoài.
Timer_A 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit
Timer_B 16 bit với 3 thanh ghi hình, 3 thanh ghi so sánh độ rộng 16 bit
Giao diện truyền thông nối tiếp:
- Hỗ trợ truyền thông nối tiếp nâng cao UART, tự động dò tìm tốc độ Baud.
- Bộ mã hóa và giải mã IrDA (Infrared Data Associatio).
- Chuẩn giao tiếp động bộ SPI.
- Chuẩn giao tiếp I2C.
Bộ chuyển đổi ADC 10 bit, 200 ksps với điện áp tham chiếu nội, Lấy mẫu và chốt. Tự động
quét kênh, điều khiển chuyển đổi dữ liệu.
Hai bộ khuếch đại thuật toán (hoạt động) có thể định cấu hình (Đối với MSP 430x22x4).

Bảo vệ sụt áp.
Bộ nạp chương trình.
Module mô phỏng trên chip.
Các thành viên của dòng MSP 430 bao gồm:
- MSP430F2232: 8KB + 256B Flash Memory 512B RAM.
- MSP430F2252: 16KB + 256B Flash Memory 512B RAM.
- MSP430F2272: 32KB + 256B Flash Memory 1KB RAM.
- MSP430F2234: 8KB + 256B Flash Memory 512B RAM.
- MSP430F2254: 16KB + 256B Flash Memory 512B RAM.
- MSP430F2274: 32KB + 256B Flash Memory 1KB RAM.

MSP430 được sử dụng và biết đến đặc biệt trong những ứng dụng về thiết bị đo có sử dụng hoặc
không sử dụng LCD với chế độ nguồn nuôi rất thấp. Với chế độ nguồn nuôi từ khoảng 1,8 đến 3,6v
và 5 chế độ bảo vệ nguồn.Với sự tiêu thụ dòng rất thấp trong chế độ tích cực thì dòng tiêu thụ là
200uA, 1Mhz, 2.2v; với chế độ standby thì dòng tiêu thụ là 0.7uA. Và chế độ tắt chỉ duy trì bộ nhớ
Ram thì dòng tiêu thụ rất nhỏ 0.1uA.MSP430 có ưu thế về chế độ nguồn nuôi. Thời gian chuyển
chế độ từ chế độ standby sang chế độ tích cực rất nhỏ (< 6us). Và có tích hợp 96 kiểu hình cho hiển
thị LCD. 16 bit thanh ghi, 16 bit RISCCPU.

2.1.2.Sơ đồ chân của MSP430:

6


Chip MSP430 có kích thước nhỏ gọn , chỉ với 20 chân đối với kiểu chân DIP.
Bao gồm 2 port I/O (hay GPIO general purprose input/ output : cổng nhập xuất chung).

Port 1 : có 8 chân từ P1.0 đến P1.7 tương ứng với các chân từ 2-7 và 14 , 15.
Port 2 : cũng gồm có 8 chân P2.0 – P2.7 ứng với các chân 8 – 13 , 18,19.

2.1.2.1 Chức năng của từng chân
- Chân số 1 là chân cấp nguồn Vcc( ký hiệu trên chip là DVcc mức 3,3V , nếu cấp nguốn cao quá mức này
thì chip có thể hoạt động sai hay cháy chip, dung một IC ổn áp.
- Chân 20 là chân nối cực âm (0V)
- Chân reset : là chân số 16 RST, reset nhằm cho chương trình chạy lại từ đầu .
- Mạch dao động : hỗ trợ thạch anh ngoại vi cho phép lên tới 32,768 kHz, và tín hiệu này được mắc trên 2
chân 18 và 19. Nhưng msp430 lại hỗ trợ thạch anh nội có thể lên đến 16Mhz, tùy vào cách khai báo trong lập
trình.
- Port I/O :
Port 1 : có 8 chân từ P1.0 đến P1.7 tương ứng với các chân từ 2-7 và 14 , 15.
Port 2 : cũng gồm có 8 chân P2.0 – P2.7 ứng với các chân 8 – 13 , 18,19.
Trong chế độ nhập (input) thì cả 2 port đều có 1 mạch điều khiển điện trở kéo dương – gọi là PULL UP
nhưng giá trị của điện trở này rất lớn khoảng 47K nên gọi là WEAK PULL UP RESISTAN.
- Ngoài chức năng I/O thì trên mỗi pin của các port đều là những chân đa chức năng.

2.1.2.2 Hệ thống định thời ( Clock)
7


-

Bộ định thời phụ tần số thấp: Hoạt động ở chế độ sẵn sang sử dụng nguồn cực thấp.

- Bộ định thời chính ( Master Clock) tốc độ cao: Hoạt động xử lý tín hiệu hiệu suất cao .

2.1.2.3. Các vùng địa chỉ
MSP430 được thiết kế theo cấu trúc Von-Neumann có một vùng địa chỉ được chia thành nhiều vùng như
là thanh ghi hàm đặc biệt ( SFRs), những ngoại vi, RAM, bộ nhớ Flash/ROM

2.1.2.4 Flash/ROM

8


Địa chỉ bắt đầu của Flash/ROM phụ thuộc vào độ lớn của Flash/ROM và còn tùy thuộc vào từng họ vi
điều khiển. Địa chỉ kết thúc của Flash/ROM là 0x1FFFFh. Flash/ROM có thể sử dụng cho cả mã chương
trình và dữ liệu. Những bảng Byte hoặc Wordcó thể được tồn trử và sử dụng ngay trong Flash/ROM mà
không cần copy vào RAM trước khi sử dụng chúng.Những bảng véc tơ được ánh xạ đến 16 Word phía trên
của vùng địa chỉ Flash/ROM với ưu tiên ngắt cao nhất ở vùng địa chỉ cao nhất của Flash/ROM.
2.1.2.5 RAM
RAM bắt đầu ở địa chỉ 0200h và giới hạn cuối cùng tùy thuộc vào kích thước của RAM.
RAM có thể sử dụng cho cả mã chương trình và dữ liệu.
2.1.2.6 Các module ngoại vi
Trong vùng không gian địa chỉ của MSP430 có 2 vùng địa chỉ dành cho những Mô đun ngoại vi. Vùng địa
chỉ từ 0100 đến 01FFh sử dụng dành riêng cho những mô đun ngoại vi 16 Bít. Vùng địa chỉ từ 010 đến 0FFh
sử dụng dành riêng cho những mô đun ngoại vi 8 Bít.
2.1.2.7 Thanh ghi hàm đặc biệt
SFRs liên quan nhiều đến sự cho phép những tính năng của một số mô đun ngoại vi và dùng để truyền
những tín hiệu ngắt từ ngoại vi. SFRs nằm ở 16 Byte thấp của vùng địa chỉ và được tổ chức bằng Byte. SFRs
chỉ có thể được truy cập bởi chỉ thị Byte.
2.1.2.8 Tổ chức bộ nhớ
Byte thì dùng để định vị trí của địa chỉ lẽ hoặc chẳn, còn Wordthì chỉ sử dụng cho địa chỉ chẵn. Vì vậy khi
sử dụng những chỉ lệnh Từ thì chỉ có địa chỉ chẵn thì được sử dụng.Byte thấp của một Word luôn là số chẵn,
Byte cao thì ở một số lẽ kế tiếp.

Bit, Byte, Word trong cấu trúc nhớ của MSP430
-Module MSP430G2553 sẽ nhận các ký tự từ module Ethernet, phân tích các ký tự và đưa ra quyết định
đóng mở rơ le tương ứng.
9

2.2.CHUẨN GIAO TIẾP RS232( cổng COM )

Chuẩn RS232 sử dụng phương thức truyền không đối xứng, sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệnh giữa một
dây tín hiệu và đất.Mức điện áp được sử dụng giao động -15v đến +15v. Mức logic 1 tương đương với điện
áp từ -3v đến 15v, mức logic 0 tương đương với điện áp từ 3v đến 15v. Tốc độ làm truyền nhận khoảng
20KPS và phụ thuộc vào khoảng cách. Công suất phát tương đối thấp nhờ vào trở kháng đầu vào hạn chế.
Chuẩn RS232 loại 9 chân:

Giao diện chuẩn RS232 loại 9 chân ( cổng COM)
DCD : Phát hiện sóng mang.
DSR : sẵn sàng làm việc.
RXD :nhận dữ liệu.
RTS : yêu cầu truyền dữ liệu.
TXD : Truyền dữ liệu.
CTS : sẵn sàng nhận dữ liệu.
DTR : sẵn sàng làm việc.
RI : Báo chuông.
GND : 0V

Hình : Giao diện cổng COM

Các máy tính thường có 1 hoặc 2 cổng nối tiếp theo chuẩn RS232, được gọi là cổng COM. Chúng được
dùng ghép nối cho chuột, modem, thiết bị đo lường…Khi cần dùng nhiều cổng hơn ta có thể lắp đặt các card
10


mở rộng trên đó có thêm một đến hai cổng Com. Có hai dạng cổng COM: cổng COM 25 chân và cổng COM
9 chân.
Ưu điểm giao diện nối tiếp RS232:
Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao.

Thiết bị ngoại vi có thể tháo lắp ngay cả khi máy tính đang được cấp điện.
Các mạch điện đơn giản có thể nhận được điện áp nguồn nuôi qua cổng nối tiếp.

Hình: Thứ tự các chân cổng COM

Bảng 1.1: Chức năng các chân cổng COM
11


DB-9
1

Tên
Data Carrier
Detect

Ký hiệu

Chức năng

DCD

Phát hiện tín hiệu mang dữ liệu

2

Receive Data

RxD

Nhận dữ liệu

3

Transmit Data

TxD

Truyền dữ liệu

4

Data
Ready

DTR

Đầu cuối dữ liệu sẵn sàng,
được kích hoạt bởi bộ nhận khi
muốn truyền dữ liệu

5

Singal Ground

SG

Mass của tín hiệu

DSR

Dữ liệu sẵn sàng, được kích
hoạt bởi bộ truyền khi nó sẵn
sàng nhận dữ liệu

RTS

Yêu cầu gửi, bộ truyền đặt
đường này lên mức hoạt động
khi sẵn sàng truyền dữ liệu

CTS

Xóa để gửi, bộ nhận đặt đường
này lên mức hoạt động để
thông báo cho bộ truyền là nó
sẵn sàng nhận dữ liệu.

RI

Báo chuông, cho biết là bộ
nhận đang nhận tín hiệu rung
chuông.

6

7

8

9

Terminal

Data Set Ready

Request to Send

Clear To Send

Ring Indicate

Những đặc điểm cần lưu ý trong chuẩn RS232:
Trong chuẩn RS232, các giới hạn trên đối với mức logic 0 và logic 1 là ±12V. Chuẩn RS232 ngày nay đang
được áp dụng còn cố định trở kháng tải trong phạm vi từ 3000 đến 7000.
Mức logic 1 có điện áp nằm trong khoảng –3V đến –12V, mức logic 0 từ +3V đến +12V.
Trở kháng tải phải lớn hơn 3000 nhưng phải nhỏ hơn 7000.
Tốc độ truyền/nhận dữ liệu cực đại là 100kbps (ngày nay có thể đạt được 200 kbps).
Các lối vào phải có điện dung nhỏ hơn 2500pF
Độ dài của cáp nối giữa máy tính và thiết bị ngoại vi ghép nối qua cổng nối tiếp RS232 không thể vượt quá
15 m nếu không sử dụng Modem.
12


Các giá trị tốc độ truyền dữ liệu chuẩn là : 50, 75, 110, 150, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 28800
…… 56600, 115200 bps.
Vì cổng COM hiện nay không còn phổ biến do tốc độ truyền thấp và xuất hiện chuẩn USB giao tiếp tốt
hơn.Vì thế mà nhiều mainboard hiện nay không còn tích hợp cổng COM trên đó.Những laptop hiện nay được
sản xuất rất hiếm có máy nào được tích hợp cổng COM.Và vì vậy,trong đề tài này sử dụng một cable chuyển
USB sang COM.

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ PHẦN CỨNG

3.1.SƠ ĐỒ KHỐI

3.2. CHỨC NĂNG CÁC KHỐI
-

Khối cảm biến :
13


-

Sử dụng Adapter biến đổi điện xoay chiều 220v thành điện áp 1 chiều 5v. Sau đó sử dụng modulde
AMS1117 biến đổi điện áp 5v thành 3.3V để đưa vào vi xử lý :
 3.3V : có dòng qua thiết bị ( bật )
 0v : không có dòng qua thiết bị ( tắt )
Khối điều khiển:
o Là thành phần chính trong hệ thống, thực hiện quá trình lấy tín hiệu từ khối cảm biến.
o Xuất tín hiệu hiển thị ra khối hiển thị.
o Giao tiếp máy tính, truyền nhận tín hiệu qua cổng COM
o Tương tự 1 công tắc 3 cực : Sử dụng rơ le hoặc tranzito. Khi tín hiệu điều khiển từ vi xử lý đi ra
tích cực 3.3V hoặc = 0 V => tranzitor thông hoặc đóng => điều khiển rơ le thay đổi trạng thái.

-

Điều khiển đèn tương tự mô hình đèn cầu thang, dùng công tắc cơ và rơ le điều khiển = vi xử lý
 Điều khiển cơ: Công tắc tắt bật bình thường = tay
Điều khiển bằng rơ le: Điều khiển tự động thông qua vi xử lý

-

Khối giao diện giao tiếp máy tính : nhận tín hiệu từ khối điều khiển và hiển thị trạng thái thiết bị,
đồng thời có thể gián tiếp điều khiển thông qua hệ thống nút nhấn trên giao diện

3.3. THIẾT KẾ CÁC KHỐI

 Khối cảm biến dòng:
Module phản hồi dùng cảm biến ACS712 làm nhiệm vụ nhận biết dòng điện đi
vào thiết bị, đưa tín hiệu về hệ thống qua Vout .

 Công tắc 3 điểm
14


 Để phù hợp với nhiệm vụ đề tài, nhóm thực hiện đề tài sử dụng công tắc 3 điểm để đóng mở trực tiếp
thiết bị.
 Chọn relay loại 5V để điều khiển đóng mở thiết bị vì relay dễ sử dụng, thông dụng trên thị trường, phù
hợp với mức điện áp khối nguồn và có thể chịu được dòng làm việc lớn.

 Rơ Le 5 Chân

Loại Relay 5 chân gồm các chân sau: thành phần chính của Relay chính là cuộn hút và tiếp điểm + chân
1 và chân 2 được nối vào cuộn hút, khi có điện vào cuộn hút sẽ hút tiếp điểm chuyển từ vị trí 4 xuống tiếp
điểm 5 + chân 3 : đặt điện áp ( nếu là loại relay 12 V thì đặt 12 DC vào đây) + chân 4 , chân 5 : tiếp điểm
 Khối giao tiếp máy tính :
Giao tiếp với máy tính qua cáp chuyển đổi COM sang USB để phù hợp với thực tiễn.

15

3.4. Sơ đồ nguyên lý :

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM

4.1 CÁC CHỨC NĂNG CHÍNH CỦA PHẦN MỀM:

Với Đồ án này, chúng em thiết kế 2 phần mềm. Một sử dụng cho bên điều khiển Server (ServerSofware) và
một cho người sử dụng (UserSofware).
Với ServerSofware, các chức năng chính là:
- Kết nối với vi xử lý, để điều khiển các chức năng Bật/Tắt thiết bị.
- Kết nối với phần mềm điều khiển của người dùng để xử lý các yêu cầu Bật/Tắt từ người dùng, hoặc cập
nhật trạng thái thiết bị và gửi lại cho người sử dụng.
Với UserSoftware, các chức năng chính là:
-

Kết nối với Server, cập nhật trạng thái thiết bị và thông báo cho người dùng.

-

Gửi các yêu cầu từ người dùng lên để Server xử lý.

16


4.2 CÁCH THỨC TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU:
4.2.1. Giao tiếp giữa Server và User:

Để giao tiếp giữa bên Server và User, Sử dụng phương thức truyền dữ liệu Socket trong mạng LAN.

4.2.1.1. Phương thức truyền dữ liệu Socket TCP:

a. Khái niệm:
Socket là một giao diện lập trình ứng dụng (API-Application Programming Interface). Nó được giới thiệu
lần đầu tiên trong ấn bản UNIX – BSD dưới dạng các hàm hệ thống theo cú pháp ngôn ngữ C (socket(),
bind(), connect(), send(), receive(), read(), write(), close(), …).
Ngày nay, socket được hỗ trợ hầu hết trong các hệ điều hành như MS Window, Linux và được sử dụng trong
nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau như: C, C++, Java, Visual Basic, Visual C++,..
Socket cho phép thiết lập các kênh giao tiếp mà hai đầu kênh được đánh dấu bởi hai cổng (port). Thông qua
các cổng này một quá trình có thể nhận và gửi dữ liệu với các quá trình khác.

Hình: Mô hình Socket

17


b. Nguyên lý hoạt động:
 Khái quát quá trình trao đổi dữ liệu qua socket Client/Server :

Hình: Khái quát quy trình trao đổi dữ liệu bằng Socket.

4.2.1.2. Lập trình Socket trong C#
Các lớp lập trình mạng trong C# được cung cấp trong hai namespace System.Net và System.Net.Sockets.
Trong phạm vi của lập trình Socket, ta chỉ cần quan tâm đến các lớp:
IPAddress
IPEndPoint

System.Net
System.Net

TcpListener

System.Net.Sockets

Socket

System.Net.Sockets

TcpClient

System.Net.Sockets

NetworkStream

System.Net.Sockets

Cung cấp địa chỉ IP.
Lớp đại diện cho một thiết
bị đầu cuối mạng, ví dụ
như lấy ra địa chỉ IP, và tên
cổng Port kết nối.
Lắng nghe các kết nối sử
dụng giao thức TCP.
Đối tượng sử dụng để trao
đổi dữ liệu.
Cung cấp các kết nối, hỗ
trợ phương thức truyền dữ
liệu.
Cung cấp các phương thức
giúp mã hóa, giải mã dữ

liệu truyền trong mạng.
18


4.2.2. Giao tiếp giữa Server và Vi xử lý MSP430:
Giao tiếp giữa Server và Vi xử lý MSP430, chúng em sử dụng cách thức truyền dữ liệu qua cổng COMP.
Trong lập trình C#, có hỗ trợ lập trình trên cổng COMP bằng lớp serialPort.
Lớp serialPort là lớp chứa các phương thức thực hiện kết nối, trao đổi dữ liệu với cổng comp như:

Open()
Close()
ReadExisting()
Write()
Writebyte()

Mở 1 cổng comp.
Đóng 1 cổng comp.
Đọc tất cả dữ liệu trên cổng comp và
chuyển về dạng String dựa theo bảng mã
ASCII.
Ghi dữ liệu xuống cổng Comp.
Ghi 1 byte xuống cổng comp.

4.2.3. Mô tả cách thức truyền nhận dữ liệu:
-

Với phần mềm User, khi kết nối thành công với Server, sẽ gửi bản tin “hi” cho Server. Server khi
nhận được bản tin sẽ xử lý hiển thị lên giao diện là có kết nối và gửi bản tin “u” – yêu cầu cập nhật
trạng thái thiết bị xuống Vi xử lý MSP430. Vi xử lý nhận được yêu cầu sẽ cập nhật trạng thái thiết bị
và gửi bản tin (“0” – đèn tắt; “1” – đèn bật) cho Server biết. Server nhận được bản tin từ Vi xử lý và

gửi lại bản tin thông báo cho người dùng biết về trạng thái thiết bị. (“(“off” – đèn tắt; “on” – đèn bật”).

-

Khi có yêu cầu Bật/Tắt từ User, Server sẽ xử lý và gửi yêu cầu này cho Vi xử lý. Vi xử lý thực hiện
tắt bật theo bản tin nhận được(“0” – tắt đèn; “1” – bật đèn) và gửi lại cho Server trạng thái của thiết bị
lúc này(“0” - đèn tắt; “1”-đèn bật). Server nhận được tín hiệu cũng sẽ gửi lại cho User để cập nhật lại
trạng thái thiết bị.

-

Khi có tác động Bật/Tắt trực tiếp từ thiết bị, vi xử lý sẽ gửi trạng thái mới của thiết bị lên để Server
xử lý và gửi xuống User để cập nhật trên giao diện cho người dùng biết.

19


4.3. GIAO DIỆN PHẦN MỀM:
Khi chưa có bất kỳ kết nối nào:

Hình: User Sofware

Hình: Server Sofware

20


Khi có kết nối từ User:

Hình: Giao diện Server khi có kết nối từ người dùng.

Hình: Giao diện User Sofware khi kết nối thành công với Server.

21


Trạng thái thiết bị được cập nhật trên giao diện:

22


C. KẾT LUẬN

1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

Sau nhiều tuần tích cực tìm hiểu và nỗ lực thực hiện, nhóm chúng em thực hiện đề tài đã hoàn thành
đồ án đúng theo yêu cầu và thời gian quy định. Trong đề tài, nhóm thực hiện đề tài đã hoàn thành được những
phần sau:
o Xây dựng giao diện phần mềm điều khiển trên máy tính, giúp người sử dụng giám sát thiết bị, từ đó
điều khiển thiết bị cho phù hợp với nhu cầu.
o Có chế độ điều khiển bằng tay trực tiếp trên board rất tiện lợi và dễ dàng sử dụng.quan .
o Board mạch được thiết kế gọn nhẹ, dễ dàng sử dụng và mang tính thẩm mĩ khá cao.
2. NHẬN XÉT VỀ KHẢ NĂNG LÀM VIỆC CỦA NHÓM

o
o
o
o
o

Tăng kĩ năng làm việc với mạch và các linh kiện điện tử.
Nâng cao khả năng làm việc nhóm.
Chuẩn bị tiền đề cho việc làm đồ án sau này.
Biết sử dụng các phần mềm chuyên ngành như: Proteus, Alitium, Orcad, PicC…
Quen biết thêm được nhiều người bạn mới, tăng tính đoàn kết trong lớp, khoa.

3. HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

 Hạn chế:
o Số lượng thiết bị điều khiển còn hạn chế
o Chưa có tính báo động khi có sự cố xảy ra đối với thiết bị điều khiển
o Độ nhạy mạch chưa cao
 Hướng phát triển:
 Có thể phát triển để điều khiển nhiều thiết bị hơn như cửa cuốn ,quạt điên,..
 Xây dựng một sản phẩm hoàn thiện hơn cả về phần cứng và phầm mềm.
 Có thể phát triển lên quy mô điều khiển lớn hơn, ứng dụng ngôi nhà thông minh.
 Ứng dụng điều khiển thiết bị tự động hóa trong công nghiệp thông qua mạng internet
 Ứng dụng trong các chung cư, tòa nhà lớn: các thiết bị được điều khiển thông qua một Server,
mà người dùng có thể truy cập được

D. TÀI LIỆU THAM KHẢO
23


www.diendanti.com
www.alldatasheet.com

www.diedandientuvietanam.net
www.diendancodientu.org
và một số tài liệu tìm kiếm qua công cụ google

24