ĐỒ án hệ thống giám sát ngôi nhà thông minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐÔNG Á
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
---o0o--NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Hưng
Lớp: TD15A2.1
GVHD: ThS. Đỗ Hoàng Ngân Mi
I. Đề tài:
"HỆ THỐNG GIÁM SÁT NGÔI NHÀ THÔNG MINH"
II. Các tham số ban đầu:
- Nguồn cấp cho mạch động lực: 12V DC hoặc 220V AC
- Nguồn cấp cho mạch điều khiển: 3.3V DC hoặc 5V DC
- Để phát hiện đối tượng và điều khiển các thiết bị sử dụng các bộ cảm
biến, phần mềm blynk.
III. Nội dung cần khảo sát và thiết kế:
- Tổng quan về các hệ thống thông minh có trong thực tế.
- Tìm hiều một hệ thống điều khiển thông minh trong thực tế, từ đó tìm hiều quy
trình công nghệ của một hệ thống điều khiển một đối tượng nào đó.
- Phân tích, đánh giá các mô hình của SV đã làm
- Thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống giám sát ngôi nhà thông minh (điều khiển
tối thiểu 5 đối tượng khác nhau, theo nhiệt độ, độ ẩm của đối tượng hoặc phạm vi
giám sát)
- Phân tích, tính toán các bộ phận cơ khí và truyền động
- Tính chọn các phần tử và các thiết bị điều khiển, cảm biến …
- Lập trình điều khiển hệ thống dùng arduino, esp8266
- Kết luận.
IV. Các phần cần phải làm và nộp:
- Tập đồ án

- Bản vẽ sơ đồ nguyên lý A0.
- Đĩa CD gồm file Word đề tài và file Powerpoint
- Mô hình chế tạo
V. Thời gian hoàn thành đồ án: 20 tháng 3 năm 2017
Kiểm tra tiến độ đồ án
Đà Nẵng, ngày tháng 4 năm 2017
(Giáo viên HD ký mỗi lần SV đến
Giáo viên hướng dẫn
gặp thông qua đồ án)


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................


Đồ án tốt nghiệp

Trang 1

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kỹ thuật,
công nghệ kỹ thuật điện tử mà trong đó là kỹ thuật tự động điều khiển đóng vai trò
quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp
thông tin ... Do đó là một sinh viên chuyên ngành Điện tự động chúng ta phải biết
nắm bắt và vận dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền
khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện tử nói
riêng. Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước nhà.
Như chúng ta đã biết,nhu cầu về cuộc sống ngày càng được nâng cao,nên nhu
câu về sự tiện nghi trong ngôi nhà ở cũng không nằm ngoài xu thế đó. Ngoài ra các
vụ việc đột nhập nhà ở không những gây thiệt hại lớn về tài sản của các gia đình mà
còn tạo sự lo lắng cho nhiều người, ảnh hưởng đến an toàn trật tự của toàn xã
hội.Theo khảo sát thì phần lớn các vụ trộm cắp tài sản của các gia đình chủ yếu xảy
ra khi tất cả mọi người trong gia đình đều đã đi làm hoặc ngủ say. Nên có một hệ
thống cảnh báo sẽ giảm được phần lớn thiệt hại. Các thiết bị trong nhà ở được điều
khiển một cách tự động cũng như giám sát từ xa sẽ đem lại một cuộc sống thoải mái
cho mọi thành viên trong gia đình.
Để giám sát được ngôi nhà và tài sản một cách 24/24 chúng ta cần phải có một
phương tiện giám sát hiệu quả hơn, thông minh hơn.
Do đó, tôi chọn để tài “ Hệ thống giám sát ngôi nhà thông minh” làm đề tài tốt
nghiệp của mình.

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 2

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh
MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ...........................................................................................................1
MỤC LỤC ..................................................................................................................2
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .......................................6
1.1 VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ARDUINO HIỆN NAY ................................6
1.1.1 Giới thiệu về arduino..........................................................................................6
1.1.2 Ứng dụng arduino trong thực tế .........................................................................6
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................8
1.3 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI ...................................................................................9
1.4 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU .........................................................9
1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ...............................................................9
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WIFI, GIỚI THIỆU CHIP
ESP8622 VÀ BOARD ARDUINO UNO ...............................................................10
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIFI ...............................................................10
2.1.1 Nguyên tắc hoạt động.......................................................................................10
2.1.2 Các chuẩn kết nối .............................................................................................11
2.2 GIỚI THIỆU VỀ MODULE ESP8622 ...............................................................14
2.2.1 Tổng quan về module esp8622 ........................................................................14
2.2.2 Tính năng của chip esp8622 .............................................................................14
2.2.3 Sơ đồ chân ........................................................................................................15
2.2.4 Tập lệnh AT giao tiếp với Module ESP8266. ..................................................15
2.2.5 Các phương pháp kết nối thiết bị với esp8266.................................................17
2.3 GIỚI THIỆU VỀ BOARD ARDUINO ..............................................................22
2.3.1 Cấu tạo phần cứng ............................................................................................22
2.3.2 Môi trường lập trình board mạch Arduino .......................................................23

2.3.3 Các loại Board mạch Arduino ..........................................................................23
2.3.5 Sơ đồ chân board arduino uno ........................................................................26
2.3.6. Các thông số của board arduino uno ...............................................................27
2.4 TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM BLYNK .........................................................47
2.4.1 Giới thiệu phần mềm blynk..............................................................................47
2.4.2 Thao tác đối với phần mềm blynk....................................................................48

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 3

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ LẮP RÁP MÔ HÌNH NGÔI NHÀ THÔNG
MINH........................................................................................................................51
3.1 SƠ ĐỒ KHỐI TỔNG QUÁT CỦA HỆ THỐNG ...............................................51
3.2 KHỐI GIAO TIẾP MẠNG WIFI ......................................................................52
3.3 KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM .............................................................................53
3.4 KHỐI CẢM BIẾN ..............................................................................................54
3.4.2 Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT22 ....................................................................56
3.5 KHỐI CƠ CẤU CHẤP HÀNH ..........................................................................57
3.5.1 Rơ le .................................................................................................................57
3.5.2 Động cơ servo ..................................................................................................58
3.5.3 Còi báo động ....................................................................................................60
3.5.4 Động cơ một chiều ...........................................................................................61

3.6. KHỐI HIỂN THỊ LCD.......................................................................................62
3.6.1Chức năng .........................................................................................................62
3.6.2 Thiết kế: ...........................................................................................................63
3.7 KHỐI NGUỒN ...................................................................................................65
CHƯƠNG 4. LẬP TRÌNH TRƯỜNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ...........................67
4.1 TRƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ARDUINO ...................................................67
4.1.1 lưu đồ thuật toán ardiuno .................................................................................67
4.1.2 Chi tiết trương trình điều khiển arduino ..........................................................68
4.2 TRƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ESP8266 .......................................................71
4.2.1 Lưu đồ thuật toán esp8266 ...............................................................................71
4.2.2 Chi tiết trương trình điều khiển esp8266 .........................................................72
CHƯƠNG 5. KIỂM TRA ĐÁNH GIÁ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................76
5.1. KIỂM TRA HỆ THỐNG ...................................................................................76
5.2. KẾT QUẢ ..........................................................................................................76
5.3 KẾT LUẬN .........................................................................................................77
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................78

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 4

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

DANH MỤC CÁC HÌNH
Số hiệu

Tên hình

hình

Trang

1.1

Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560

7

1.2

Thiết bị UAV

7

1.3

Arduino Điều khiển nhà thông minh với Máy tính bảng và
smartphone

8

2.1

Nguyên tắc hoạt động của wifi

10

2.2

Các chuẩn kết nối wifi

11

2.3

Sơ đồ chân esp8622

15

2.4

Hình ảnh thực tế module esp8622

15

2.5

Kết nối Arduino Due và ESP-01

17

2.6

Kết nối với smartphone

18

2.7

Kết nối hai module esp8266

20

2.8

Lệnh AT kết nối hai esp8266

21

2.9

Sơ chân board Arduino Uno R3

26

2.10

Hình dạng thực tế board Arduino Uno R3

27

2.11

Sơ đồ chân của Atmega328

28

2.12

Arduino

31

2.13

Driver Software Installation.

31

2.14

Device Manager.

32

2.15

Right click và chọn ”Update Driver Software”

32

2.16

Click chọn “Browse my computer for driver software”

32

2.17

Driver

33

2.18

Arduino IDE.

33

2.19

Arduino Toolbar

34

2.20

IDE Menu

34

2.21

File menu.

34

2.22

Click Examples.

35

2.23

Edit menu

35

2.24

Sketch menu

36

2.25

Tool menu.

36

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi

Đồ án tốt nghiệp

Trang 5

Số hiệu
hình

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Tên hình

Trang

2.26

Chọn Board

37

2.27

Sơ đồ mạch ví dụ 1

38

2.28

Sơ đồ ví dụ 2

40

2.29.

Led sáng dần từ led 1 đến led 10 và ngược lại.

42

2.30

Điều khiển tốc độ động cơ.

44

2.31

PWM 50%.

45

2.32

PWM 25%.

46

2.33

PWM 90%.

46

2.34

Giao diện điều khiển blynk

48

3.1

Sơ đồ tổng quát hệ thống

51

3.2

Hình ảnh thực tế esp8266 v12

52

3.3

Sơ đồ nối chân esp8266

52

3.4

Sơ đồ nối chân arduino

53

3.5

Cảm biến hồng ngoại

54

3.6:

Sơ đồ nguyên lý khối thu phát hồng ngoại

56

3.7

Cảm biến DHT22

56

3.8

Module relay thực tế

57

3.9.

Động cơ servo ngoài thực tế

59

3.10.

Cấu tạo động cơ Servo

59

3.11

Cấu tạo chân vào ra động cơ servo

60

3.12

Đèn còi báo động

60

3.13

Động cơ một chiều

61

3.14

Cấu tạo động cơ một chiều

61

3.14

Nguyên lý hoạt động của động cơ DC

62

3.16

Khối hiển thị LCD

63

3.17

Sơ đồ mạch nguyên lý khối nguồn

65

5.1.

Mô hình phần cứng

76

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi

Đồ án tốt nghiệp

Trang 6

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG CỦA ARDUINO HIỆN NAY
1.1.1 Giới thiệu về arduino
Arduino: là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng
dụng điện tử. Arduino gồm có board mạch có thể lập trình được ( thường gọi là vi
điều khiển và các phần mềm hỗi trợ IDE (Integrated Development Environment)
dùng để soạn thảo, biên dịch code và nạp chương cho board.
Arduino ngày nay rất phổ biến cho những người mới bắt đầu tìm hiểu về điện
tử vì nó đơn giản, hiệu quả và dễ tiếp cận. Không giống như các loại vi điều khiển
khác, Arduino không cần phải có các công cụ chuyên biệt để phục vụ việc nạp code,
ví dụ để nạp code cho PIC cần phải có Pic Kit. Đối với Arduino rất đơn giản, ta có
thể kết nối với máy tính bằng cáp USB.
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những
người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần
giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng
người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại
học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về m
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua
vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào
năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư
Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction
Design Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về
Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp

của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm
đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.
1.1.2 Ứng dụng arduino trong thực tế
Máy in 3d
Một cuộc cách mạng khác cũng đang âm thầm định hình nhờ vào Arduino, đó
là sự phát triển máy in 3D nguồn mở Reprap. Máy in 3D là công cụ giúp tạo ra các
vật thể thực trực tiếp từ các file CAD 3D. Công nghệ này hứa hẹn nhiều ứng dụng
rất thú vị trong đó có cách mạng hóa việc sản xuất cá nhân.

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 7

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Hình 1.1 Máy in 3D Makerbot điều khiển bằng Arduino Mega2560
Thiết bị bay không người lái (UAV)
UAV là một ứng dụng đặc biệt thíchhợp với Arduino do chúng có khả năng xử
lý nhiều loại cảm biến như Gyro, accelerometer, GPS…; điều khiển động cơ servo
và cả khả năng truyền tín hiệu từ xa.

Hình 1.2 thiết bị UAV

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 8

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Điều khiển nhà thông minh (Smart Home)
Kết hợp với các module chức năng bluetooth hoặc wifi..., với các ứng dụng
cài đặt trên máy tính bảng, smartphone hay trình duyệt web người dùng có thể thiết
kế hệ thống điều khiển giám sát thông minh các thiết bị điện trong ngôi nhà của
mình khi ở trong nhà hoặc từ bất cứ nới nào (được kết nối internet).

Hình 1.3 Arduino Điều khiển nhà thông minh với Máy tính bảng và smartphone
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Kỹ thuật điều khiển và tự động hóa là ngành công nghệ liên quan đến việc ứng
dụng các kỹ thuật cơ khí hiện đại, kỹ thuật điều khiển và kỹ thuật máy tính vào việc
vận hành và điều khiển quá trình sản xuất.
Ngày nay, khi nhu cầu và thị hiếu con người ngày càng cao, yêu cầu về số
lượng và chất lượng của các sản phẩm xã hội cũng không ngừng tăng, điều đó đòi
hỏi các dây chuyền sản xuất trong công nghiệp ngày càng hiện đại, có mức độ tự
động hóa ngày càng cao với việc sử dụng các kỹ thuật điều khiển hiện đại có trợ
giúp của máy tính. Hệ thống điều khiển và tự động hóa có mặt trong mọi dây
chuyền sản xuất của các ngành kinh tế khác nhau như: công nghiệp, nông nghiệp,

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi

Đồ án tốt nghiệp

Trang 9

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

giao thông vận tải,…
Vì vậy một hệ thống điều khiển thông minh và hoàn toàn tự động là một xu
thế tất yếu. Ưng dụng hệ thống thông minh vào điều khiển cac thiết bị nhà ở và sân
vườn vẫn còn khá mới mẻ ở Việt Nam. Nhóm đã quyết ddingj chộn đề tài ngôi nhà
thông minh để làm đề trài nguyên cứu của mình để đón đầu xu thế đó.
1.3 MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nhóm xây dựng đề tài đã chọn theo hướng xây dựng hệ thống sử dụng arduino
và esp8266 để quản lý ở nơi mà con người phải bỏ sức ra để thực hiện một công
việc lặp đi lặp lại hằng ngày. Nhằm bỏ qua sự tác động của con người, con người
sẽ không phải bận tâm quá nhiều đến việc quản lý ngôi nhà. Mang lại một cuộc
sống thoải mái.
1.4 MỤC TIÊU VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Nhóm thực hiện đề tài đã đặt ra mục tiêu nghiên cứu cụ thể như sau: tìm hiểu
về nguyên tắc hoạt động của công nghệ số trên module Arduino và ESP8266. Biết
cách ứng dụng trên ardunio IDE. Tìm hiểu hoạt động của cảm biến quang, cũng như
cảm biến nhiệt độ và độ ẩm.
Do giới hạn về thời gian nghiên cứu cũng như kiến thức chuyên ngành nên
nhóm thực hiện đề tài chỉ tập trung nghiên cứu một số vấn đề chính xoay quanh đề
tài như: Tìm hiểu và cài đặt các công cụ hỗ trợ lập trình arduinon IDE. Tìm hiểu
hoạt động của các thiết bị trong hệ thống.
1.5 CÁC PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Chúng em khi thực hiện đề tài đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu đề tài

sau:
+ Phương pháp phân tích tổng hợp lý thuyết.
+ Phương pháp tham khảo tài liệu.
+ Phương pháp thực nghiệm.
v
Cụ thể:
+ Tìm hiểu Arduino phần cứng và tập lệnh
+ Viết chương trình điều khiển bằng phần mềm Arduino IDE
+ Thiết kế các bộ phận của mô hình
+ Lắp ráp hoàn thiện mô hình ngôi nhà thông minh

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 10

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG WIFI,
GIỚI THIỆU CHIP ESP8622 VÀ BOARD ARDUINO UNO
2.1 GIỚI THIỆU VỀ CÔNG NGHỆ WIFI
Wifi là viết tắt của từ Wireless Fidelity trong tiếng Anh, được gọi chung là
mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến. Wifi là loại sóng vô tuyến tương tự như
sóng điện thoại, sóng truyền hình và radio. Hầu hết các thiết bị sử dụng điện tử hiện
nay như : Smartphone, Máy tính bảng, Tivi, Laptop… đều có thể kết nối được WiFi. Và Wifi là thứ gắn liền và không thể thiếu với đời sống của người dân trong hầu
hết công việc cũng như giải trí hàng ngày

Kết nối Wifi dựa trên các loại chuẩn kết nối IEEE 802.11, và chủ yếu hiện nay
Wifi hoạt động trên băng tần 54 Mbps và có tín hiệu mạnh nhất trong khoảng cách
100 feet gần 31 mét.
2.1.1 Nguyên tắc hoạt động

Hình 2.1 Nguyên tắc hoạt động của wifi
Truyền thông qua mạng không dây là truyền thông vô tuyến hai chiều.Cụ thể:
Thiết bị adapter không dây (hay bộ chuyển tín hiệu không dây) của máy
tính chuyển đổi dữ liệu sang tín hiệu vô tuyến và phát những tín hiệu này đi bằng
một ăng-ten.

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 11

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Thiết bị router không dây nhận những tín hiệu này và giải mã chúng. Nó gởi
thông tin tới Internet thông qua kết nối hữu tuyến Ethernet.
Qui trình này vẫn hoạt động với chiều ngược lại, router nhận thông tin từ
Internet, chuyển chúng thành tín hiệu vô tuyến và gởi đến adapter không dây của
máy tính.
Sóng WIFI: Các sóng vô tuyến sử dụng cho WiFi gần giống với các sóng vô
tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và các thiết bị khác. Nó có
thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị phân 1 và 0 sang sóng vô

tuyến và ngược lại.
Tuy nhiên, sóng WiFi có một số khác biệt so với các sóng vô tuyến khác ở
chỗ:
Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.5 GHz hoặc 5GHz. Tần số này cao
hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền
2.1.2 Các chuẩn kết nối

Hình 2.2 Các chuẩn kết nối wifi
Chúng truyền và phát tín hiệu ở tần số 2.4 GHz hoặc 5 GHz. Tần số này cao
hơn so với các tần số sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền
hình. Tần số cao hơn cho phép tín hiệu mang theo nhiều dữ liệu hơn.
Chuẩn 802.11
IEEE 802.11 là một tập các chuẩn của tổ chức IEEE (tiếng Anh: Institute of
Electrical and Electronic Engineers) bao gồm các đặc tả kỹ thuật liên quan đến hệ

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 12

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

thống mạng không dây. Chuẩn IEEE 802.11 mô tả một giao tiếp “truyền qua không
khí” (tiếng Anh: over-the-air) sử dụng sóng vô tuyến để truyền nhận tín hiệu giữa
một thiết bị không dây và tổng đài hoặc điểm truy cập (tiếng Anh: access point),
hoặc giữa 2 hay nhiều thiết bị không dây với nhau.

Năm 1997, IEEE giới thiệu chuẩn mạng không dây đầu tiên và đặt tên nó là
802.11. Khi đó, tốc độ hỗ trợ tối đa của mạng này chỉ là 2 Mbps với bang tầng
2.4GHz.
Chuẩn 802.11b
IEEE đã mở rộng trên chuẩn 802.11 gốc vào tháng Bảy năm 1999, đó chính là
chuẩn802.11b. Chuẩn này hỗ trợ băng thông lên đến 11Mbps, tương quan với
Ethernet truyền thống.
802.11b sử dụng tần số vô tuyến (2.4 GHz) giống như chuẩn ban đầu 802.11.
Các hãng thích sử dụng các tần số này để chi phí trong sản xuất của họ được giảm.
Các thiết bị 802.11b có thể bị xuyên nhiễu từ các thiết bị điện thoại không dây (kéo
dài), lò vi sóng hoặc các thiết bị khác sử dụng cùng dải tần 2.4 GHz. Mặc dù vậy,
bằng cách cài đặt các thiết bị 802.11b cách xa các thiết bị như vậy có thể giảm được
hiện tượng xuyên nhiễu này.
· Ưu điểm của 802.11b – giá thành thấp nhất; phạm vi tín hiệu tốt và không dễ
bị cản trở.
Nhược điểm của 802.11b – tốc độ tối đa thấp nhất; các ứng dụng gia đình có
thể xuyên nhiễu.
Chuẩn 802.11a
Được phát triển song song cùng với chuẩn 802.11b, chuẩn 802.11a hỗ trợ tốc
độ tối đa gần gấp 5 lần lên đến 54 Mpbs và sử dụng bằng tầng 5Ghz nhằm tránh bị
nhiễu từ các thiết bị khác. Tuy nhiên, đây cũng là nhược điểm của chuẩn này vì
phạm vi phát sẽ hẹp hơn (40-100m) và khó xuyên qua các vật cản như vách tường.
Chuẩn này thường được sử dụng trong các mạng doanh nghiệp thay vì gia
đình vì giá thành của nó khá cao.
Chuẩn 802.11g
Năm 2003, chuẩn Wifi thế hệ thứ 3 ra đời và mang tên 802.11g. Chuẩn này
được kết hợp từ chuẩn a và b. Được hỗ trợ tốc độ 54Mpbs như chuẩn a và sử dụng
băng tầng 2.4GHz của chuẩn b vì vậy chuẩn này có phạm vi tín hiệu khá tốt (80200m) và vẫn dễ bị nhiễu từ các thiết bị điện tử khác. Ngày nay, một số hộ gia đình
vẫn còn sử dụng chuẩn này .
·

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 13

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Ưu điểm của 802.11g – tốc độ cao; phạm vi tín hiệu tốt và ít bị che khuất.
· Nhược điểm của 802.11g – giá thành đắt hơn 802.11b; các thiết bị có thể bị
xuyên nhiễu từ nhiều thiết bị khác sử dụng cùng băng tần.
·

Chuẩn 802.11n (hay 802.11 b/g/n)
Đây là chuẩn được sử dụng phổ biến nhất hiện nay và tương đối mới. Chuẩn
WiFi 802.11n được đưa ra nhằm cải thiện chuẩn 802.11g bằng cách sử dụng công
nghệ MIMO (Multiple-Input Multiple-Output) tận dụng nhiều anten hơn.
Chuẩn kết nối 802.11n hỗ trợ tốc độ tối đa lên đến 600 Mpbs, có thể hoạt động
trên cả băng tần 2,4 GHz và 5 GHz, nếu router hỗ trợ thì hai băng tần này có thể
cùng phát sóng song song. Chuẩn kết nối này đã và đang dần thay thế chuẩn
802.11g với tốc độ cao, phạm vi tín hiệu rất tốt (từ 100-250m) và giá thành đang
ngày càng phù hợp với túi tiền người tiêu dùng.
· Ưu điểm của 802.11n – tốc độ nhanh và phạm vi tín hiệu tốt nhất; khả năng
chịu đựng tốt hơn từ việc xuyên nhiễu từ các nguồn bên ngoài.
Nhược điểm của 802.11n – chuẩn vẫn chưa được ban bố, giá thành đắt hơn
802.11g; sử dụng nhiều tín hiệu có thể gây nhiễu với các mạng 802.11b/g ở gần.

Chuẩn 802.11ac (hay chuẩn 802.11 a/b/g/n/ac)
Trong khoảng một năm trở lại đây chúng ta được nghe nhắc nhiều đến chuẩn
Wi-Fi 802.11ac, hay còn gọi là Wi-Fi thế hệ thứ năm. Nó là chuẩn mạng không dây
·

đang ngày càng xuất hiện nhiều hơn trên các router, máy tính và tất nhiên là cả các
thiết bị di động như smartphone. So với Wi-Fi 802.11n đang được dùng phổ biến
hiện nay, chuẩn 802.11ac mang lại tốc độ nhanh hơn.
Là chuẩn Wifi mới nhất được IEEE giới thiệu. Chuẩn ac có hoạt động ở băng
tầng 5 GHz và tốc độ tối đa lên đến 1730 Mpbs khi sử dụng lại công nghệ đa anten
trên chuẩn 802.11n cho người dùng trải nghiệm tốc độ cao nhất.
Hiện tại, chuẩn này được sử dụng trên một số thiết bị cao cấp của các hang
điện thoại như Apple, Samsung, Sony,… Tuy nhiên, do giá thành khá cao nên các
thiết bị phát tín hiệu cho chuẩn này chưa được phổ biến trên thị trường nên mặc dù
các thiết bị này không hoạt động tối ưu khi sử dụng bởi sự hạn chế của các thiết bị
phát.
Wifi Hotspot
Đây là tính năng mà thiết bị của bạn có thể phát sóng Wifi cho các thiết bị
điện thoại, laptop, máy tính bảng khác. Nói cách khác tính năng này biến chiếc
Smartphone thành một chiếc Modem wifi.

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 14

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

WiFi có thể hoạt động trên cả ba tần số và có thể nhảy qua lại giữa các tần số
khác nhau một cách nhanh chóng. Việc nhảy qua lại giữa các tần số giúp giảm thiểu
sự nhiễu sóng và cho phép nhiều thiết bị kết nối không dây cùng một lúc.
2.2 GIỚI THIỆU VỀ MODULE ESP8622
2.2.1 Tổng quan về module esp8622
Kít ESP8266 là kít phát triển dựa trên nền chíp Wifi SoC ESP8266 với thiết kế
dễ dàng sửa dụng vì tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chíp CP2102 trên borad. Bên
trong ESP8266 có sẵn một lõi vi sử lý vì thế bạn có thể trực tiếp lập trình cho
ESP8266 mà không cần thêm bất kì con vi sử lý nào nữa. Hiện tại có hai ngôn ngữ
có thể lập trình cho ESP8266, sử dụng trực tiếp phần mềm IDE của Arduino để lập
trình với bộ thư viện riêng hoặc sử dụng phần mềm node MCU
Module ESP8266 là module wifi giá rẻ và được đánh giá rất cao cho các ứng
dụng liên quan đến Internet và Wifi cũng như các ứng dụng truyền nhận sử dụng
thay thế cho các module RF khác.
ESP8266 là một chip tích hợp cao, được thiết kế cho nhu cầu của một thế giới
kết nối mới, thế giới Internet of thing (IOT). Nó cung cấp một giải pháp kết nối
mạng Wi-Fi đầy đủ và khép kín, cho phép nó có thể lưu trữ các ứng dụng hoặc để
giảm tải tất cả các chức năng kết nối mạng Wi-Fi từ một bộ xử lý ứng dụng.
ESP8266 có xử lý và khả năng lưu trữ mạnh mẽ cho phép nó được tích hợp
với các bộ cảm biến, vi điều khiển và các thiết bị ứng dụng cụ thể khác thông qua
GPIOs với một chi phí tối thiểu và một PCB tối thiểu.
2.2.2 Tính năng của chip esp8622
§ SDIO 2.0, SPI, UART
§ 32-pin QFN ( Chip esp8266)
§ Tích hợp RF switch, balun, 24dBm PA, DCXO, and PMU
§ Tích hợp bộ xử lý RISC, trên chip bộ nhớ và giao diện bộ nhớ bên ngoài
§ Tích hợp bộ vi xử lý MAC / baseband
§ Chất lượng quản lý dịch vụ

§ Giao diện I2S cho độ trung thực cao ứng dụng âm thanh
§ On-chip thấp học sinh bỏ học điều chỉnh tuyến tính cho tất cả các nguồn
cung cấp nội bộ
§ Kiến trúc giả miễn phí thế hệ đồng hồ độc quyền
§ Tích hợp WEP, TKIP, AES, và các công cụ WAPI

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 15

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

2.2.3 Sơ đồ chân

Hình 2.3 Sơ đồ chân esp8622
UTXD (TX) – chân truyền tín hiệu của module nối với chân RX của vi điều khiển
URXD(RX) – chân truyền tín hiệu của module nối với chân RX của vi điều khiển
RST – chân reset cứng của module. Reset xảy ra khi tín hiệu xuống mức thấp
GPIO0, GPIO2, CH_PD nối với mức cao.
VCC: Nối với 3.3V
GND: Nối với 0V

Hình 2.4 Hình ảnh thực tế module esp8622
2.2.4 Tập lệnh AT giao tiếp với Module ESP8266.
Khi sử dụng giao tiếp UART để gửi lệnh AT đến Module ESP 8266, chúng ta

phải gửi kềm kí tư <CR><LF> để báo kết thúc lệnh.
Lệnh Kiểm tra kết nối: AT.
Kết quả trả về: OK nếu kết nối không bị lỗi.
Lệnh Reset module: AT + RST.

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 16

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Trả về: Ready sau khi reset thành công module.
Lệnh kiểm tra phiên bản module: AT+GMR.
Trả về môt dãy số là mã phiên bản module.
Lệnh cài đặt module hoạt động ở chế độ trạm phát wifi, điểm truy cập wifi:
AT+CWMODE=3.
Trả về: Ok sau khi cài đặt thành công.
Lệnh tìm các mạng wifi đang có: AT+CWLAP.
Kết quả trả về là danh sách các mạng wifi mà module có thể bắt được.
Lệnh truy cập vào mạng wifi khác.
AT+CWJAP=”<access_point_name>”,””
Sau khi truy cập thành công, trả về : Ok.
Lệnh lấy đỉa chỉ IP của module. AT+CIFSR.
Trả về một dãy số là địa chỉ IP của module.
Lệnh đặt tên và mật khẩu cho mạng wifi do module ESP8266 phát ra:

AT+CIFSR=”tên_mang”,”mật_khẩu”,3,0.
Có thể sử dụng module ESP8266 ở hai chế độ: TCP Client hoặc TCP sever.
Cài đặt module hoạt động ở chế độ TCP Client.
Cho phép module hoạt động ở chế độ đa kết nối, bằng cách gửi lệnh:
AT+CIPMUX=1.
Sử dụng lệnh CIPSTART để chọn kênh kết nối (0-4), phương thức
truyền(TCP/UDP), địa chỉ IP của website (or domain) và cổng kết nối.
ví dụ: AT+CIPSTART=4,”TCP”,”google.com”,80
nếu thành công, module trả về: ok
Linked.
Sử dụng lệnh AT + CIPSEND để báo kênh truyền và số byte của địa chỉ
websever mình cần lấy dữ liệu
ví dụ: địa chỉ: “ GET / HTTP/1.0\r\n\r\n” có 18 byte. sẽ phải gửi lệnh:
AT + CIPSEND=4,18.
Sau khi gửi lệnh này, module sẽ trả về dấu “>”.
Đến đây chúng ta sẽ gửi địa chỉ của websever mà chúng ta cần lấy dữ liệu.
GET / HTTP/1.0
Module sẽ trả về SEND OK.
Và sau đó module sẽ trả về một loạt dữ liệu module nhận được từ web sever. (Chuỗi
json: JavaScript Object Notation) , phân tích chuỗi json này để lấy được dữ liệu cần

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 17

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

thiết.
2.2.5 Các phương pháp kết nối thiết bị với esp8266
2.2.5.1 Truyền dữ liệu với wed server
Với demo này, chúng ta sẽ lập trình Arduino gửi AT commands để module
ESP-01 thành 1 thiết bị Wifi, kết nối vào mạng Wifi xung quanh, gửi lệnh PING lên
1 web server và nhận response từ web server đó.
Về phần cứng, chúng ta sẽ kết nối Arduino Due và ESP-01 như hình sau:

Hình 2.5 kết nối Arduino Due và ESP-01
Công việc còn lại là lập trình board Due trên Arduino IDE để gửi các lệnh AT
command cần thiết.
Flow chương trình trên Arduino sẽ như sau:
· Gửi lệnh “AT” để kiểm tra kết nối module với ESP-01 và đợi nhận “OK” từ
ESP8266
· Gửi lệnh “AT+CWMODE=1” để module ESP-01 hoạt động như 1 thiết bị
Wifi
· Gửi lệnh “AT+CWJAP=\”<tên mạng wifi>\”,\”\” ” để chọn
mạng Wifi và password để kết nối
Các bạn có thể thay thế <tên mạng wifi> và tương ứng với mạng Wifi
của mình nha
Sau khi lệnh này, chúng ta cần đợi vài giây để module ESP-01 tìm và kết nối vào
mạng Wifi đã chọn, trong code chúng ta có thể đợi đến khi nhận được “OK” từ
ESP8266
· Gửi lệnh “AT+PING=\”google.com\” ” để ping server của Google
SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi

Đồ án tốt nghiệp
·

Trang 18

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Nhận PING response từ module ESP-01

2.2.5.2 Giao tiếp smarphone dùng esp8266
Trong demo này, chúng ta sẽ tạo 1 ứng dụng trong đó smartphone sẽ trao đổi
dữ liệu với thiết bị có ESP8266. Chúng ta có thể sử dụng 1 wifi router trung gian
giữa 2 thiết bị Wifi là ESP8266 và smartphone. Cách khác đơn giản và hiệu quả hơn
là sử dụng ESP8266 như là 1 rounter để kết nối với smartphone, do đó sẽ không cần
router trung gian nữa. Chúng ta sẽ chọn cách đơn giản bằng cách sử dụng module
ESP-01 như 1 Access Point để smartphone có thể kết nối vào mạng Wifi tạo bởi
module ESP-01. Đồng thời chúng ta cũng tạo TCP server và UDP server trên
ESP8266 để truyền nhận dữ liệu với smartphone thông qua các port TCP, UDP
Về phần cứng chúng ta sẽ sử dụng board Arduino ATmega2560, module ESP01 và iPhone như hình bên dưới:

Hình 2.6 kết nối với smartphone
2.2.5.3 Truyền dữ liệu TCP với smartphone
Các lệnh AT commands được sử dụng theo thứ tự như sau:
· Gửi lệnh “AT” đầu tiên để kiểm tra giao tiếp, kết nối với module ESP-01
· Gửi lệnh “AT+CWMODE=2” để module ESP-01 hoạt động như 1 Access
Point
Gửi lệnh “AT+CWSAP=\”ESP_HTelectronics\”,\”\”,5,0″ đẻ tạo mạng Wifi
tên là “ESP_HTelectronics”, không security và không password
· Gửi lệnh “AT+CIPMUX=1” để cho phép các kết nối TCP/UDP

· Gửi lệnh “AT+CIPSERVER=1,1234” để tạo 1 TCP server, port 1234 trên
module ESP-01
·

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 19

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Liên tục kiểm tra dữ liệu nhận được từ port 1234 gửi lên từ ESP-01 và xử lý
dữ liệu tương ứng
· Sau khi nạp code vào board ATmega2560, chúng ta sẽ dùng smartphone kết
·

nối với module ESP-01 trong Wifi setting, sau đó mở app WIFI TCP Test Tool để
truyền/nhận dữ liệu với board Arduino
Trên phone, chúng ta sẽ connect vào TCP port 1234 đã được mở trong
ESP8266 và gửi dòng text “Who are you”, khi ESP-01 nhận được sẽ trả lời “I’m
ESP_HTelectronics” lên smartphone và chúng ta thấy hiện trong phần Received
data của app. Với nguyên lý này, chúng ta có thể tạo thiết bị IoT sử dụng ESP8266
để giao tiếp trực tiếp với Smartphone.
2.2.5.4 Truyền dữ liệu UDP với smartphone
Tương tự như demo trên, nhưng chúng ta sẽ thử truyền dữ liệu thông qua UDP
server trên ESP8266

Các lệnh AT commands được sử dụng theo thứ tự như sau:
Gửi lệnh “AT” đầu tiên để kiểm tra giao tiếp, kết nối với module ESP-01
· Gửi lệnh “AT+CWMODE=2” để module ESP-01 hoạt động như 1 Access
·

Point
Gửi lệnh “AT+CWSAP=\”ESP_HTelectronics\”,\”\”,5,0″ đẻ tạo mạng Wifi
tên là “ESP_HTelectronics”, không security và không password
·

Gửi lệnh “AT+CIPMUX=1” để cho phép các kết nối TCP/UDP
· Gửi lệnh “AT+CIPSTART=0,\”UDP\”,\”255.255.255.255\”,1234,1234,2″ để
tạo 1 UDP server, port 1234 trên module ESP-01
· Liên tục kiểm tra dữ liệu nhận được từ port 1234 gửi lên từ ESP-01 và xử lý
dữ liệu tương ứng
Tương tự như demo trên, chúng ta sẽ mở app WIFI UDP Test Tool để truyền
nhận dữ liệu với board ATmega2560 thông qua ESP-01
·

2.2.5.5 Giao tiếp giữa hai module ESP8266
Chúng ta đã đi qua 2 demo sử dụng 2 chế độ hoạt động của ESP8266 là chế độ
thiết bị Wifi và chế độ Access Point. Trong phần demo này chúng ta sẽ tạo 1 ứng
dụng trong đó 2 board arduino sẽ giao tiếp trực tiếp với nhau qua mạng Wifi được
tạo bởi ESP8266. Chúng ta có thể ứng dụng demo này trong các mạng wireless
sensor trong đó các thiết bị IoT là các node và nói chuyện trực tiếp với nhau mà
không cần smartphone hay router hay web server ở trung gian.
Về kết nối phần cứng thì chúng ta sẽ giả lập 2 node trong 1 network dùng 2

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 20

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

board ATmega2560 và board Due cùng với 2 module ESP-01 như hình bên dưới:

Hình 2.7 kết nối hai module esp8266
Chúng ta sẽ lập trình board Due truyền AT commands để xác lập module ESP01 thành 1 Access Point và 1 UDP server; và lập trình board ATmega truyền AT
commands để xác lập module ESP-01 thành 1 thiết bị Wifi. Hai module ESP8266 sẽ
kết nối trực tiếp với nhau và truyền/nhận dữ liệu thông qua UDP server/client.
Các lệnh AT commands truyền từ board Due như sau:
· Gửi lệnh “AT” đầu tiên để kiểm tra giao tiếp, kết nối với module ESP-01
· Gửi lệnh “AT+CWMODE=2” để module ESP-01 hoạt động như 1 Access
Point
· Gửi lệnh “AT+CWSAP=\”ESP_HTelectronics\”,\”\”,5,0″ đẻ tạo mạng Wifi
tên là “ESP_HTelectronics”, không security và không password
· Gửi lệnh “AT+CIPMUX=1” để cho phép các kết nối TCP/UDP
· Gửi lệnh “AT+CIPSTART=0,\”UDP\”,\”255.255.255.255\”,1234,1234,2″ để
tạo 1 UDP server, port 1234 trên module ESP-01
· Liên tục kiểm tra dữ liệu nhận được từ port 1234 gửi lên từ ESP-01 và xử lý
dữ liệu tương ứng
Các lệnh AT commands truyền từ board ATmega2560 như sau:

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 21

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

Gửi lệnh “AT” đầu tiên để kiểm tra giao tiếp, kết nối với module ESP-01
· Gửi lệnh “AT+CWMODE=1” để module ESP-01 hoạt động như 1 thiết bị Wifi
· Gửi lệnh “AT+CWJAP=\”ESP_HTelectronics\”,\”\”” để kết nối vào mạng
·

Wifi “ESP_HTelectronics” được tạo bởi thiết bị bên board Due. Sau lệnh này chúng
ta cần đợi vài giây để module ESP-01 kết nối vào mạng Wifi. Chúng ta sẽ liên tục
nhận dữ liệu từ ESP8266 đến khi nhận được “OK”
Gửi lệnh “AT+CIPMUX=1” để cho phép các kết nối TCP/UDP
· Gửi lệnh “AT+CIPSTART=0,\”UDP\”,\”192.168.4.1\”,1234,1234,2″ để kết
·

nối vào UDP server, port 1234 trên server có địa chỉ IP là 192.168.4.1
Lưu ý địa chỉ IP mặc định của ESP8266 là 192.168.4.1, do đó chúng ta có thể
hardcode trong code của UDP client. Nếu ESP8266 bên UDP Server thay đổi địa
chỉ IP thì chúng ta cần thay đổi bên UDP client để 2 module ESP-01 có thể kết nối
UDP với nhau
· Gửi dữ liệu là text “Who are you” vào UDP port đã kết nối
Nhận dữ liệu truyền lại từ UDP server bên board Due
Dưới đây là cửa sổ COM của board Due và board ATmega2560 khi hoạt
động:

·

Hình 2.8 Lệnh AT kết nối hai esp8266
Done! Chúng ta đã demo quá trình nạp firmware cung cấp sẵn cho ESP8266
để hoạt động như 1 wifi độc lập và thực hiện 3 demo cho việc sử dụng AT
commands để điều khiển module ESP-01 trong các ứng dụng giao tiếp qua mạng
Wifi. Thông qua các demo, chúng ta có thể dùng ESP8266 để kết nối web server
SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi


Đồ án tốt nghiệp

Trang 22

Hệ Thống Giám Sát Ngôi Nhà Thông Minh

trên internet thông qua 1 wireless router trong nhà, hoặc giao tiếp trực tiếp với
smartphone, hoặc giao tiếp lẫn nhau trong 1 mạng wireless network. Tất cả chức
năng trên có thể được thực hiện bằng cách gửi các lệnh AT commands đơn giản, dễ
hiểu. Nếu chúng ta muốn thêm tính năng giao tiếp wifi cho 1 thiết bị có sẵn thì sử
dụng firmware có sẵn của ESP8266 là tối ưu và tiết kiệm thời gian nhất; nhưng nếu
chúng ta muốn sử dụng ESP8266 vừa giao tiếp wifi, vừa điều khiển thiết bị thì cần
phải lập trình 1 firmware mới dùng bộ thư viện SDK của Espressif.
2.3 GIỚI THIỆU VỀ BOARD ARDUINO
2.3.1 Cấu tạo phần cứng
Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ
sung giúp dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh
quan trọng của Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết

nối với CPU của board với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được
gọi là shield. Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua các
chân khách nhau, nhưng nhiều shield được định địa chỉ thông qua serial bus I²Cnhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới dạng song song. Arduino chính
thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là ATmega8, ATmega168,
ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý khác cũng
được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ điều
chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộng hưởng
ceramic trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại
8 MHz và bỏ qua bộ điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một
vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép
đơn giản là upload chương trình vào bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác
thường phải cần một bộ nạp bên ngoài. Điều này giúp cho việc sử dụng Arduino
được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng 1 máy tính gốc như là một bộ nạp
chương trình.
Theo nguyên tắc, khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất cả các board
được lập trình thông qua một kết nối RS-232, nhưng cách thức thực hiện lại tùy
thuộc vào đời phần cứng. Các board Serial Arduino có chứa một mạch chuyển đổi
giữa RS232 sang TTL. Các board Arduino hiện tại được lập trình thông qua cổng
USB, thực hiện thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial như là FTDI FT232. Vài
biến thể, như Arduino Mini và Boarduino không chính thức, sử dụng một board
adapter hoặc cáp nối USB-to-serial có thể tháo rời được, Bluetooth hoặc các

SVTH: Nguyễn Tiến Hưng

GVHD: Đỗ Hoàng Ngân Mi