Khóa luận tốt nghiệp Đại học: Thiết kế mô hình smart home đơn giản sử dụng module wifi ESP8266

TẬP ĐOÀN  BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­

ĐỒ ÁN/KHOÁ LUẬN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

 Đề tài :   “Thiết kế mô hình smart home đơn giản sử dụng 
module wifi ESP8266”

Người hướng dẫn  :
Sinh viên thực hiện: Trần Văn Tiệp
                       Lớp :      D12DTMT


NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM
(Của giảng viên hướng dẫn)
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................

......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
Điểm:....................................(Bằng chữ:……………………………..)
Đồng ý/Không đồng ý cho sinh viên bảo vệ trước hội đồng chấm đồ án tốt nghiệp…?
Hà Nội, Ngày…...Tháng…...Năm 2013
CÁN BỘ ­ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(ký, họ tên)


LỜI CẢM ƠN

Bước vào ngưỡng cửa ước mơ cánh cửa đại học với biết bao niềm ước mơ về công nghệ 
thông tin thế nhưng em tưởng  trừng như ngã gục và không thể đứng dậy được khi ngày em 
biết tin em trượt ngành công nghệ thông tin đại học Bách Khoa Hà Nội những tháng ngày kế 
tiếp là những tháng ngày em sống trong tuyệt vọng không biết mình sẽ đi đâu và làm gì,  
nhưng cơ hội đã mở ra với em một lần nữa khi có cơ hội bước vào học viện Bưu Chính Viễn 
Thông nhưng có một sự thay đổi là ngành em chọn không phải là công nghệ thông tin nữa mà 
em đi theo một con đường trong em mách bảo là ngành kỹ thuật điện tử, ngày em bước vào 
trường em cũng chưa hiểu biết nhiều về điện tử với biết bao hoài nghi không biết công việc 
sau này ra trường em sẽ làm gì, trong quá trình học em sẽ nghiên cứu điều gì.
Nhưng thời gian thực tế học ở học viện đã trả lời em tất cả em thực rất thích thú đam mê và 
như bị cuấn vào ngành điện tử với những ứng dụng của nó rất gần với cuộc sống và rất hưu 

ích theo xu thế của xã hội.
Nhưng điều khiến em thực sự ấn tượng và quý trọng hơn rất nhiều đó là sự nhiệt huyết, tận 
tâm 
của các thầy cô trong khoa
Em xin cảm ơn cô Bùi Thị Dân, cô Vũ Anh Đào, thầy Nguyễn Trung Hiếu, thầy Nguyễn Ngọc 
Minh  thầy cô thực sự đã đưa em đến với khoa điện tử, đem đến cho em sự đam mê và nhiệt 
huyết tuổi trẻ, điện tử của các thầy cô em và các bạn đã rất may mắn có được đón nhận tình 
cảm của thầy cô danh cho. 
Sau cánh cửa đồ an là một tương lại mới, một con đường mới, một công việc mới cho em và 
các bạn ở tập đoàn FPT sofware, khoảng 40 bạn trên tổng số hơn một trăm bạn làm việc cùng 
em ở tập đoàn FPT sofware và còn nhiều bạn khác đã có việc ở tập đoàn khác là sảm phẩm 
đào tạo và tâm huyết của thầy cô.
Em xin một lần nữa thay mặt các bạn cảm ơn các thầy cô rất nhiều em xin chúc các thầy cô 
sức khỏe và thành công a !
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
CPU: Central Process Unit
Khối xử lý trung tâm
RAM: Random Access Memory
Bộ Nhớ truy nhập ngẫu nhiên
ROM: Read Only Memory
Bộ Nhớ chỉ đọc
HDMI: High­Definition Multimedia Interface
Giao diện đa phương tiện độ phân giải cao
GPIO: General Purpose Input Output
Cổng vào ra vơi mục đích cơ bản
MQTT: Message Queuing Telemetry Transport
Giao thức publish/subscribe bản tin
IOT: Internet Of Things
Là liên kết máy đến máy
WPA: Wi­Fi Protected Access

Giao Thức an ninh mạng không dây
UART: Universal Asynchronous Receive/Transmit   Truyền nhận dữ liệu không đồng bộ
TXD: Transmitted  Data
Truyền dữ liệu
RXD: Received Data
Nhận dữ liệu
RST: Reset
Làm lại
Page 3


IC: Integrated Circuit

dẫn 

Mạch điện chứa các link kiện bán 

VCC: Voltage Constant Current
Điện áp có dòng không đổi
VDD: Voltage Drain – Drain
Điện áp cực máng 
AC: Alternating Current
Dòng thay đổi theo thời gian
GND: Ground
  
Đấ t
EEPROM:Electrically Erasable Programmable          Vùng nhớ không bay hơi
QoS: Quality of Service
Khả năng giúp cho việc truyền dữ liệu
IP: Internet Protocol

Giao thức internet
TCP: Transmission Control Protocol
Giao thức điều khiển vận chuyển
MAC: Media Access Control
Địa chỉ vật lý
SSL: Secure Sockets Layer
Tiêu chuẩn của công nghệ bảo mật
TTL: Time To Live
Thời gian sống
URL: Uniform Resource Locator
Sử dụng tham chiếu đến tài nguyên mạng
PIR: Passive Infrared Sensor
Hồng ngoại thụ động
DANH MỤC CÁC BẢNG/ HÌNH VẼ

MỤC LỤC

Page 4


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                          Chương 1 Giới thiệu về smart 
home

MỞ ĐẦU
Điện tử đang là ngành khoa học đa nhiệm điện tử đã đáp  ứng được những đòi hỏi không 
ngừng của các ngành và lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong 
cuộc sống hằng ngày. Một trong  những  ứng dụng quan  trọng nhất cảu điện tử là  wifi ứng 
dụng vào trong mô  hình smart home IOT, wifi được ứng dụng vào nhiều trong công công 
nghiệp và  trong cuộc sống với nhiều các ứng dụng khác nhau với những thiết bị điều khiển 
từ xa  rất tinh vi và  đạt được năng suất kinh tế thật cao. Xuất phát từ ứng dụng đó em thiết 

kế mô hình smart home sử  dụng module wifi ESP8266.
Thiết kế mudule thực thi: mạch điều khiển thiết  bị theo kích thước hộp âm tường  để ứng 
dụng đưa vào ngôi nhà xây dựng thực tế module gồm 3 kênh cảm biến điện dung gắn  vào  
mặt trơn SINO S190 của gộp âm  tường để có thể dễ  dàng trạm cảm biến đóng ngắt thiết bị 
và tăng giảm độ sáng của thiết bị trong nhà  mỗi module  được thiết kế điều khiển tối đa 4 
thiết  bị (đèn )  trên module tích hợp ESP 8266 để nhận lệnh từ server raspberry pi, và gửi 
trạng thái hoạt động của module lên server qua chuẩn giao thực MQTT của  IOT. 
Thiết kế tách rời module cảm biến: đặt ở các phòng làm nhiệm vụ đếm số người trong 
phòng, đọc cảm biến độ ẩm, nhiệt độ cảm biến khi gas, đo dòng điện tiêu thụ của toàn bộ các 
thiết bị trong mô hình smart home và  gửi những dữ liệu thu thập của cảm biến về cho server, 
server  gửi lại giá trị cảm biến nhận được cho module thực thi phân tích và có những độn thái 
thực hiện tương ưng 
Nội dung bao gồm 4 chương :
­ Chương 1: Giới thiệu về smart home 
­ Chương 2: Link kiện và module sử dụng 
­ Chương 3: Tổng quan về mô hình smart home xây dựng
­ Chương 4: Chương trình hoạt động của client trong mô hình smart home
Đề tài này giúp em hiểu rõ nguyên lý thu phát phát và ứng dụng nó vào trong quá trình ngiên 
cứu thì em đã :
1. Đã làm được 
Thiết kế các module thực thi điều khiển thiết bị điện áp 1 chiều điện áp từ 5 đến 60V
Thiết bị cảm biến: nhiệt độ , độ ẩm, khi gas, cảm biến đo dòng, cảm biển hồng ngoại hoạt 
động chính xác và nhạy cảm các môi trường kích thích.
Thực hiện truyển nhận tốt data trên web openhab và phần mềm openhab viết trên androi
Mô hình xây dựng đã được vào xây dụng trong ngôi nhà thực tế .
2.Vẫn đề chưa làm được 
Trong 3 tháng làm đồ án cũng là 3 tháng em thử việc ở tập đoàn FPT Sofware nên em gặp 
nhiều khó khăn về thời gian giữa áp lực công việc mới, và đồ án nghiên cứu được trực tiếp 
vào xây dựng trong ngôi nhà thực tế của anh quản lý em ở tập đoàn FPT sofware với những 
đòi hỏi khắt khe về ngôi nhà mà khiến cho áp lực đề tài tăng cao thực hiện đề tài trong thời 

gian ngắn nên sản phẩm demo trong đồ an chưa được tích hợp nhiều những tính năng  như 
ngôi nhà xây dựng thực tế.
3. Hướng phát triển đề tài tiếp theo

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 5


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                          Chương 1 Giới thiệu về smart 
home
Sẽ xây dựng tích hợp đầy đủ những tình năng của smart home thực tế đã làm, xây dựng đầy 
đủ chi tiết tài liệu để các bạn khóa sau có thể nghiên cứu phat triển kế thừa.

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ SMART HOME

1.1 Giới thiệu về smart home 

Nhà thông minh đang và sẽ là một xu hướng công nghệ tất yếu trên thế giới, trở thành tiêu 
chuẩn của nhà ở hiện đại trong kỷ nguyên Internet of Things – kết nối vạn vật qua internet. 
Bên cạnh đó, sự tiện nghi và tiết kiệm năng lượng cũng dần trở thành một tiêu chuẩn cần 
thiết nhằm nâng cao chất lượng sống của chúng ta. Vậy nên hãy bắt đầu cho một "kỷ nguyên 
công nghệ" mới.
 Công nghệ và thiết bị cho ngôi nhà thông minh đang được các công ty trong ngành xây dựng 
quan tâm nhiều. Tại châu Âu, ngày càng có nhiều điều luật bắt buộc các ngôi nhà mới xây 
phải có chứng chỉ thân thiện môi trường, như cách nhiệt tốt, giảm tiêu thụ điện, nước và khí 
đốt,...
Dưới đây là 5 cách mà một ngôi nhà thông minh giúp bạn có một cuộc sống tiện nghi và thoải 
mái hơn:

Hình 1.  Mô hình smart home
1. Các cánh cửa đều tự động đóng và mở khi chúng nhận diện được bạn là ông chủ của ngôi 
nhà.
2. Tự điều chỉnh độ sáng các bóng đèn điện khi bạn đọc sách, xem ti­vi hay đi ngủ.
3. Các thiết bị điện tử từ gia dụng đến giải trí trong ngôi nhà được điều khiển dễ dàng thông 
qua giọng nói hay Smartphone của bạn.
4. Đưa ra các cảnh báo các vật dụng có thể gây nguy hiểm cho trẻ em khi chúng có ý định sử 
dụng các vật dụng đó.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 6


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                          Chương 1 Giới thiệu về smart 
home
5. Tính năng an ninh như tự báo động khi có một người cố tình xâm nhập trái phép, tự động 
khóa trái cửa, báo cảnh sát,… luôn trong trạng thái sẵn sàng.

1.2 Yêu cầu tổng thể

­ Có kịch bản cho từng đèn và từng chế độ (ngủ, đọc sách, làm việc ..)
­ Tự động đóng ngát đèn khi có người trong phòng, phòng có >2 cửa ra vào.
­ Đóng ngắt đèn có dimmer (sáng từ từ, tắt từ từ). Phòng có nhiều đèn và mỗi đèn đều có thể 
điều khiển độc lập. Đèn chỉ sáng khi ngoài trời tối. Mùa đông thì bật đèn sáng ấm, mùa hè thì 
bật đèn sáng lạnh.
­ Điều chỉnh sáng tối của đèn theo ý muốn.
­ Đo dòng điện và báo lượng điện tiêu thụ 
­ Cảnh báo cho chủ nhà (bật đèn, hú còi) khi có người vào khi kích hoạt chế độ chống 
  trộm.
­ Báo vị trí chính xác người đang ở phòng nào.

­ Báo cửa nào chưa đóng.
­ Kéo rèm khi trời sáng
­ Đo mực nước trong bể, hiển thị theo %. độ mịn là 5­10%
­ Tự động bơm nước khi bể < 50%
­ Điều khiển các thiết bị trên smartphone hoặc bảng điều khiển trung tâm.

1.3 Phần cứng 

 Cảm biến:
­ Đếm số người trong phòng 
­ Nhiệt độ, độ ẩm.
­ Cường độ ánh sáng.
­ Mực nước
­ Dòng điện
­ PIR.
­ Đóng mở cửa (cửa ra vào cửa sổ)
­ Cảm biến Gas, CO2
­ Camera (cửa ngõ)
­ Cảm biến mất điện :)
 Đèn :
­ LED thanh 1m 12V ­> dùng làm đèn hắt ở tủ bếp hoặc hắt lên trần trong phòng ngủ. Remove 
bỏ điện trở trên thanh LED.
­ LED âm tường:  36v ­> dùng làm đèn trần phòng khách. Remove bỏ bộ đổi nguồn                    
220 ­> 36v và điện trở hạn dòng.
­ LED 12v (3 bóng cắt từ led thanh) ­> dùng làm đèn tường
­ Điện áp tối đa 1 bóng led là 3.3v.  Nối tiếp các bóng để ra điện áp khác nhau.
  Nguồn
­ Ưu tiên dùng nguồn 24V
­ Nguồn cho LED: Điện áp là bội của  3.3v ­> mỗi phòng dùng 1 cục sạc laptop 19­20v
­ Nguồn cho hệ thống điều khiển: 5V từ điện lưới hoặc acquy.

Optional: 
­ Nguồn dự phòng: 2 acquy 12v ­ 20AH (giá 1M)
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 7


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                          Chương 1 Giới thiệu về smart 
home
­ Pin năng lượng mặt trời: 1 tấm 100W (1mx0.8m) + bộ sạc. 
  Đi dây trong tường:
­ Đi đường nguồn 1 chiều 20v dây to mỗi phòng sẽ có 1 cục adapter 20v – 4A
­ Đi đường nguồn 1 chiều 5V dây vừa – mỗi tầng sẽ có 1 cục adapter 5v – 2A
­ Đường 220v đi quanh nhà phục vụ cho các ổ cắm và các adapter.
­ Nguồn 24V (pin mặt trời) đấu thẳng vào các phòng)
­ Mỗi tầng có 1 tủ điện

1.4 Kịch bản cho từng phòng

  Phòng khách 
­ Đếm số người trong  phòng
­ Khi có người vào
­ Kiểm tra độ sáng và bật đèn với độ sáng phù hợp, có dimmer.
­ Bật tivi, âm lượng nhỏ.
­ Bật quạt trần khi nhiệt độ > 30o
­ Khi hết người, giảm độ sáng đèn trần còn 10%, đèn tường còn 50%, tắt quạt. Tắt hết đèn 
sau 5p
­ Trên tường có nút điều chỉnh độ sáng, tắt mở theo ý muốn. (reset về auto khi hết người trong 
phòng)
  Phòng ngủ

­ Đếm số người trong  phòng
­ Khi có người vào, check độ sáng và bật đèn với độ sáng phù hợp, có dimmer.
­ Khi hết người, tắt hết đèn
­ Trên tường có nút điều chỉnh độ sáng theo ý muốn.
­ Bật quạt thông gió khi CO2 trên ngưỡng cho phép
­ Điều chỉnh độ ẩm. Tăng đần nhiệt độ về sáng.
­ Kéo dèm theo thời gian đặt trước.
­ Trên tường có nút điều chỉnh độ sáng theo ý muốn.
  Phòng bếp
­ Báo động khí gas, Co2
­ Bật quạt thông gió khi CO2 đạt ngưỡng.
­ Tủ bếp có đèn, bật đèn tủ khi mở cửa tủ.
­ Đếm số người trong  phòng
­ Khi có người vào, check độ sáng và bật đèn với độ sáng phù hợp, có dimmer.
­ Khi hết người, giảm độ sáng đèn trần còn 10%, đèn tường còn 50%. Tắt hết đèn sau  5 phút
­ Trên tường có nút điều chỉnh độ sáng, tắt mở theo ý muốn. (reset về auto khi hết người trong 
phòng)
  Phòng tắm
­ Đếm số người trong  phòng
­ Khi có người vào, check độ sáng và bật đèn với độ sáng phù hợp, có dimmer.
­ Khi hết người, giảm độ sáng đèn trần còn 10%, Tắt hết đèn sau 5p
­ Trên tường có nút điều chỉnh độ sáng, tắt mở theo ý muốn. (reset về auto khi hết người trong 
phòng)
   Cửa ngõ
­ Bấm chuông, màn hình home server tự hiện camera cửa ngõ
­ Camera ghi hình khi có chuyển động
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 8

Đồ án tốt nghiệp đại học                                                          Chương 1 Giới thiệu về smart 
home
­ Khi có người vào, check độ sáng và bật đèn với độ sáng phù hợp, có dimmer.
­ Khi hết người, giảm độ sáng đèn còn 50%, Tắt hết đèn sau 10p

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 9


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

CHƯƠNG 2: LINK KIỆN VÀ MODULE  SỬ DỤNG
2.1 Server raspberry pi 2
2.1.1 Giới thiệu về raspberry pi  2

Hình 2.  Mặt trên của raspberry pi2
Chip Raspberry pi 2 sử dụng CPU 4 nhân lõi ARM cotex A7 chip đồ họaBroadcom VideoCore 
IV – 250MHz, RAM 1 GB bị chia sẻ 250MB cho chip đồ họa và 1 khe cắm thẻ nhớ micro SD 
phục vụ lưu  trữ điện rộng .
Raspberry pi 2 được tích hợp nhiều cổng kết nối  trong đó có cổng HDMI, cổng kết nối 
ethernet 10/100, USB 2.0, microUSB, cổng kết nối  camera, màn hình  đầy  đủ chân cắm GPIO 
như một vi mạch điều khiển thông thường. Mạch hỗ  trợ bộ sạc 5V 2A hỗ trợ sạc
Camera: Connector 15­pin MIPI Camera Serial Interface (CSI­2)
Display: Connector Display Serial Interface (DSI)
Memory Card Slot: Micro SD
Cũng giống như một số model máy tính Raspberry pi 2 khác, model Raspberry pi 2có thể chạy 
trên nền tảng Androi  hoặc một số nền tảng dựa trên linux bao gồm: 

Raspbian: hệ điều hành dựa trên Debian
Ubuntu Mate: Ubuntu Desktop
Snappy Ubuntu Core: chủ yếu dành cho các nhà phát triển
Openelec: hệ thống giải trí đa phương tiện
OSMC: hệ thống giải trí đa phương tiện
Pidora: hệ điều hành dựa trên Fedora
RISC OS: không phải hệ điều hành Linux, ….

 2.1.2 Mục đích sử dụng Raspberry pi 2 trong đề tài smart home

Sử dụng Raspberry pi 2 trong smart home đóng vai trò như server  lưu  trữ dữ liệu, tương tác  
với các  thiết bị ( Device ) trao đổi  dữ liệu với các thiết bị thông qua chuẩn giao thức IOT 
MQTT, Orange pi one đóng  vai trò MQTT server (Broker)  trong mô hình MQTT  còn thiết bị 
đóng vai trò MQTT client. Trong đó mỗi MQTT client đăng ký 1 vài kênh (topic) gửi để trao 
đổi dữ liệu với MQTT server gọi là Subcribe mỗ client (có thể là điện thoại máy tính ) mỗi 
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 10


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng
client có thế  nhận được dữ liệu từ bất kỳ trạm nào khác gửi sang kênh đã đăng ký việc gửi  
dữ liệu sang kênh đăng ký gọi là publish.

    

2.2 Module wifi ESP8266 
2.2.1 Giới thiệu về module ESP8266

Hình 2.  ESP8266
Module wifi ESP8266­07/ESP8266­12 đây là một chip tích hợp cao – System on chip, có khả 
năng xử lý lưu trữ tốt cung cấp khả năng vượt trội để trang bị thêm tính năng wifi trong hệ 
thống khác hoặc đóng vai trò như một giải pháp độc lập. ESP8266 cung cấp khả năng kết nối 
wifi đầy đủ khép kín có thể dùng nó để tạo 1 web server đơn giản hoặc sử dụng accsess point.
ESP8266 hỗ trợ chuẩn kết nối wifi 802.11 b/g/n, hoạt động ở  tần  số 2.4Ghz hỗ trợ 
WPA/WPA2
Chuẩn điện áp hoạt động la 3.3V, chuẩn giao tiếp UART với tốc  độ Baudrate lên đến 115200 
bit/s  có  3 chế độ hoạt động client, access piont  cả client và access piont.
  

2.1.2 Sơ đồ chân và chức năng

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 11


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

Hình 2.  Sơ đồ chân ESP8266

­ Chân TXD và Chân RXD là 2 chân  chuyền nhận UART
­ Chân VCC đầu vào 3.3 V
­ Chân GPIO 0 kéo xuống thấp để chế độ bootloader 
­ Chân RST chân reset cứng của module kéo xuống mass để reset
­ Chân GPIO2 được dùng như 1 cổng TX trong giao tiếp UART debug lỗi 
­ Chân CH_PD chân sử dụng kích hoạt chip sử dụng cho flash boot và updating module nối với 
mức cao

­ Chân GND nối mass

2.3 IC cảm biến điện dung  TTP223­BA6 
2.3.1 Giới thiệu về IC cảm biến điện dung TTP223­BA6

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 12


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

Hình 2.  Sơ đồ nguyên lý cảm biến điện dung TTP223­BA6
TTP223 là một IC phát hiện chạm phím cảm ưng, việc phát hiện chạm cảm biến của IC được 
thiết kế để thay thế  việc nhấn nút bấm trực tiếp thông thường, với kích thước cảm biến đa 
dạng. tiêu thụ điện năng thấp và điện áp hoạt động rộng là tiếp xúc tính năng chính cho các 
ứng dụng DC –AC. 

2.3.2 Sơ đồ chân và chức năng

­ Chân TOG nối GND chọn mode direct 
­ Chân AHLB là chân chọn mức điện áp đầu ra chân Q khi chạm phím, nối ALHB với GND 
chân Q ở mức active hight khi chạm phím chân Q ở mức điện áo cao.
2.3.3 Mục đích sử dụng IC TTP223­BA6
 Sử dụng IC TTP223­BA6 để thiết kế mạch cảm biến điện dung 3 kênh dùng để bật tắt thiết  
bị và  điều chỉnh công suất hoạt động của thiết bị tiêu thụ trong đề tái Smart home.

2.4 Mosfet kênh N­ IRFR3709 30V
2.4.2 Nguyên lý hoạt động 

Mosfet hoạt động ở 2 chế độ  đóng và mở, do là  phần tử của hạt mang điện cơ bản nên 
mosfet có thế đóng ngắt với tần số cao. Nhưng để đảm bảo thời gian đóng  cắt ngắn thì vấn 
đề điều khiển lại là rất quan trọng.
Mạch điện tương đương của mosfet,  nhìn đố ta thấy cơ chế đóng ngắt của mosfet phụ thuộc 
vào tụ ký sinh trên nó, đối với mosfet kênh N thì điện áp điều khiển mosfet là Ugs >0 dòng đi 
từ D xuống S, mosfet kênh P điện áp mở mosfet là Ugs<0 dòng sẽ đi từ S đến D.

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 13


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

2.4.3 Kiểm tra hoạt động của mosfet

Mosfet có thể được kiểm tra bang đồng  hồ vạn năng , kiểm tra mosfet còn hoạt động tốt khi 
đo trở kháng giữa D và S phải là vô cùng 
Bước 1: Chuẩn bị thang đo x1KW
Bước 2: Nạp cho G 1 điện tích(để que đen vào G que đỏ vào S hoặc D)
Bước 3: Sau khi nạp cho G 1 điện tích ta đo giữa D và S (que đen vào D que đỏ vào S) kim 
đồng hồ sẽ lên.
Bước 4: Sau khi đã thoát điện chân G đo lại DS như bước 3 kim không lên

2.4.1 Giới thiệu mosfet kênh N­ IRFR3709 30V

 Mosfet là transistor hiệu ứng trường là một transistor đặc biệt có cấu trúc hoạt động khác với  
transistor hoạt động thông thường mosfet hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ta 

dòng  điện, là link kiện có trở kháng đầu vào thích hợp hơn cho khuếch đại các nguồn tín hiệu 
yếu, mosfet có thể được sử dụng cho các  mạch băm xung  điều chỉnh công suất hoạt động  
của thiết bị điện áp  1 chiều .

Hình 2.  Sơ đồ chân Mosfet IRFR 3709
­ G là  cực cổng
­ S là cực nguồn 
­ D là cực máng
Trong đó G là cực điều khiển được cách ly hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại bởi lớp bán 
dẫn còn lại bởi lớp điện môi cực mỏng nhưng có độ cách điện lớn. Hai cực còn lại là cực gốc 
(S) và cực máng (D), cực  máng là cực đón tiếp các hạt mang điện.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 14


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng
Mosfet có điện trở giữa 2 cực G và S và giữa G và D là vô cùng lớn còn điện trở giữa D và S 
phị thuộc vào điện áp cực G và cực S khi điện áp Ugs tăng thì trở kháng giữa cực D và cực S 
giảm
còn khi điện áp Ugs giảm thì trở kháng giữa  cực D và cực S tang.
2.4.4 Mục đích sử dụng Mosfet IRFR3709
Mosfet có khả năng đóng ngắt nhanh với dòng điện và điện áp khá lớn nên được sử dụng 
nhiều trong các bộ dao động tạo ra từ trường vì đóng cắt nhanh lam cho dòng điện biến thiên.
Sử dung mosfet trong trong module thiết bịđể điều khiển độ sáng của  led thanh 12V đóng 
ngắt  thiết bị điện 1 chiều.

2.5 IC chuyển đổi USB – UART  IC PL2303

Hình 2.  Module uart PL2303

2.5.1 Giới thiệu IC chuyển đổi giới thiệu IC PL2303

Việc sử  dụng chip IC chuyển đổi PL2303 chuyển đổi USB ­ UART dễ dàng kết nối với máy  
tính module dễ dàng cho việc nghiên cứu module khac bằng các lệnh trực tiếp từ máy tính và 
phân tích dữ liệu nhận được lên màn  hình máy tính  và phân tích dữ liệu nhận được lên màn 
hình máy tính và phân tích dữ liệu nhận được lên màn hình máy tính mà không cần  thông qua 
chương trình của  vi điều khiển .

2.5.2 Sơ đồ chân và chức năng

­ Sử dụng điện áp 5 V cấp trực tiếp từ USB
­ Dây đỏ là chân nguồn 5V
­ Dây đen GND 
­ Dây xanh dây truyền dữ liệu từ máy  tính  TX
­ Dây đỏ dây nhận dữ liệu từ máy tính RX
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 15


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

2.5.3 Mục đích sử dụng mạch nạp UART

sử dụng mạch nạp UART để nạp code lập trình từ máy tính vào chip ESP8266 thông qua 
Bootloader
Sử dụng truyền dữ liệu từ ESP8266 lên màn hình máy tính .

2.6 Cảm biến nhiệt độ  DS18B20
2.6.1 Giới thiệu về cảm biến nhiệt độ DS18B20

Hình 2.  Sơ dồ chân DS18B20
DS18B20 là  link kiện điện tử thuộc loại bán cảm biến nhiệt độ kỹ thuật số giao tiếp one 
wire( giao tiếp một đường truyền ), bên trong ic tích hợp sẵn cảm biến nhiệt độ, bộ chuyển 
đổi, khối xử lý , giao tiếp one wire, bộ nhớ ROM, EEPROM, báo thức nhiệu độ dạt ngưỡng 
…
Các thông số của  linh kiện DS18B20:
­ Các thông số của giải đo từ ­55 đến + 125 độ C
­ Nguồn cung cấp 3 đến 5.5 V
­ Độ phân giải 9bit, 12 bit
­ Cảm biến nhiệt độ DS18B20 có mã nhận diện lên đến 64­bit, vì vậy bạn có thể kiểm tra 
nhiệt độ         với nhiều IC DS18B20 mà chỉ dùng 1 dây dẫn duy nhất để giao tiếp với các IC 
này.
­ Sơ đồ và chức năng chân của linh kiện điện tử DS18B20.

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 16


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

2.6.2 Sơ đồ chân và chức năng

Chức năng chân của DS18B20.
­ Chân số 1 : GND là chân nối mass (0V).

­ Chân số 2 : DQ là chân dữ liệu vào ra.
­ Chân số 3 : VDD là chân nối nguồn (5V).
­ Kích thước của DS18B20.

2.6.3 Mục đích sử dụng cảm biến nhiệt độ trong đề tài 

Sử dụng IC DS18B20 để đọc nhiệt độ trong phòng của smart home sau đó qua MQTT của 
ESP8266 gửi lên trang web openhab của server

2.7 IC cảm biến hồng ngoại
2.7.1 Giới thiệu  IC cảm biến hồng ngoại

Hình 2.  Module hồng ngoại
Module cảm biến hồng ngoại PIR luôn có có sensor (mắt cảm biến) với 2 đơn vị (element). 
Chắn trước mắt sensor là một lăng kính (thường làm bằng plastic), chế tạo theo kiểu lăng kính 
fresnel. Lăng kính fresnel này có tác dụng chặn lại và phân thành nhiều vùng (zone) cho phép 
tia hồng ngoại đi vào mắt sensor. Chúng ta có thể hiểu đơn giản rằng, nếu không có lăng kính 
fresnel, toàn bộ bức xạ của môi trường sẽ chỉ coi như có 1 Zone dội hết vào mắt sensor, như 
vậy thì nó sẽ không có tác dụng phân biệt chuyển động, và sẽ cực kỳ nhạy với bất kỳ sự thay 
đổi nhiệt độ nào của môi trường.
2 đơn vị của mắt sensor có tác dụng phân thành 2 điện cực. Một cái là điện cực dương (+) và 
cái kia là âm (­). Khi 2 đơn vị này được tuần tự kích hoạt (cái này xong rồi mới đến cái kia) thì 
sẽ sinh ra một xung điện, xung điện này kích hoạt sensor (alarm­báo động). Chính vì nguyên lý 
này, khi có người đi theo hướng vuông góc với khu vực kiểm soát của sensor (hướng mũi tên), 
thân nhiệt từ người này (bức xạ hồng ngoại) sẽ lần lượt kích hoạt từng đơn vị cảm biến và 
làm sensor báo động.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 17

Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng
Vậy thì cũng chính do nguyên lý này, nếu người chuyển động theo hướng song song, phát ra 
cùng lúc 2 luồng bức xạ qua lăng kính fresnel đập vào đồng thời 2 đơn vị cảm biến, xung điện 
không tạo ra ,và lúc này sensor không hề báo động. Đây là điều hết sức cơ bản, nhưng nhiều 
kỹ thuật viên an ninh khi lắp đặt cảm biến PIR thường không hề lưu ý đến. Họ chỉ đơn giản 
đặt sensor hướng mắt ra khu vực cần kiểm soát” mà không quan tâm đến hướng đột nhập của 
kẻ trộm. Nguyên tắc là phải đặt mắt sensor hướng vuông góc với hướng khả dĩ nhất mà kẻ 
trộm có thể di chuyển. Như vậy mới tăng xác suất báo động chính xác. Đặt song song với 
hướng kẻ trộm, hắn ta sẽ đi thẳng đến cảm biến mà có thể không hề kích hoạt báo động.

2.7.2 Một số lưu ý khi lắp đặt cảm biến hồng ngoại

­ Không hướng mắt sensor về phía dàn nóng máy lạnh. Vì dàn nóng máy lạnh khi hoạt động 
thường có nhiệt độ cao, tia bức xạ hồng ngoại của nó phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến, khiến 
nó hoạt động không chính xác.
­ Không hướng mắt sensor về phía cửa sổ có rèm che. Việc này là để tránh báo động giả. Khi 
cửa sổ mở, nhiều nguồn nhiệt xâm nhập, rèm che gặp gió sẽ có thể gây nhiễu cảm biến vi 
sóng.
­ Không lắp đặt cảm biến PIR trong nhà ra ngoài trời. Điều này thường hay gặp. Cảm biến 
PIR loại trong nhà không có tính năng chịu mưa nắng, để ngoài trời dù không trực tiếp gặp 
mưa nắng, nó cũng dễ bị hỏng dần chất liệu vỏ, lăng kính fresnel, khiến chức năng hoạt động 
kém dần đi.
­ Không hướng trực tiếp mắt sensor về nơi nhiều nắng mặt trời. Khuyến cáo này rất dễ hiểu. 
Tia mặt trời có nhiều bức xạ hồng ngoại, khiến sensor bị nhiễu.
­ Không nên đặt sensor gần dây điện nguồn. Cảm biến PIR là một thiết bị điện tử, hoạt động 
ở điện áp thấp, nên hạn chế đặt gần điện nguồn cao áp.
­ Không nên hướng mắt sensor ra phía cổng sát đường đi. Lý do đơn giản là để tránh báo động 
giả không đáng có do người khác đi bộ hoặc chạy bộ ngang qua cổng. Sensor có thể lầm với 

việc đột nhập.
­ Không lắp sensor trên tường bị rung. Điều này giúp sensor hoạt động ổn định hơn.

2.7.3 Mục đích sử dụng cảm biến hồng ngoại trong đề tài smart home

Sử dụng  cảm biến hồng ngoại để  đếm số  người trong phòng  phát hiện vật thể và chống 
chộm

2.8  Module cảm biến khí gas MQ2
2.8.1 Giới thiệu về module cảm biến khí gas MQ2

MQ2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy. Nó được cấu tạo từ chất bán 
dẫn SnO2. Chất này có độ nhạy cảm thấp với không khí sạch. Nhưng khi trong môi trường có 
chất ngây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào 
mạch đơn gian để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 18


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng
­ Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi 
nồng độ khí gây cháy xung quang MQ2 càng cao.
­ MQ2 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí gây cháy 
khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí 
thấp.
­ Trong mạch có 2 chân đầu ra là Aout và Dout. Trong đó:
 Aout: điện áp ra tương tự. Nó chạy từ 0.3­4.5V, phụ thuộc vào nồng độ khí xung quang MQ2.
 Dout: điện áp ra số, giá trị 0,1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu và nồng độ khí mà MQ2 đo 

được.
 Việc có chân ra số Dout rất tiện cho ta mắc các ứng dụng đơn giản, không cần đến vi điều 
khiển. Khi đó ta chỉ cần chỉnh giá trị biến trở tới giá trị nồng độ ta muốn cảnh báo. Khi nồng 
độ MQ2 đo được thấp hơn mức cho phép thì Dout = 1. Đèn Led tắt. Khi nồng độ khí đo được 
lớn hơn nồng khí cho phép, Dout =0, đèn led sáng. 
 Ta có thể ghép nối vào mạch Realy để điều khiển bật tắt đèn, còi, hoặc thiết bị cảnh báo 
khác.
­ Một điều khó khăn khi làm việc với MQ2 là chúng ta khó có thể quy từ điện áp Aout về giá 
trị nồng độ ppm. Rồi từ đó hiển thị và cảnh báo theo ppm. Do giá trị điện áp trả về từng loại 
khí khác nhau, lại bị ảnh hưởng nhiệt độ, độ ẩm nữa.
­ Trong thiết bị của mình, để xác định điểm cảnh báo mình làm khá thủ công. 
 Đầu tiên đo trạng thái không khí sạch, giá trị thu được Vout1
 Cho khí ga từ bật lửa rò rỉ ra. Ta thấy giá trị Aout tăng lên. Khi đạt khoảng cách khí ga từ bật 
lửa hợp lý rồi tương ứng với nồng độ khí bắt đầu nguy hiểm, ta ghi lại giá trị Vout2. Ta chọn 
giá trị Vout2 là giá trị ngưỡng cảnh báo. Nếu giá trị đo được lớn hơn ta sẽ cảnh báo
 Chỉnh chân biến trở để điện áp đo tại chân 3 của L358 = Vout2. 

Hình 2.  Sơ đồ chân module MQ2

2.8.3 Mục đích sử dụng module cảm biến khí gas MQ2

Sử dụng module cảm biến khi gas để phát hiện xem khi gas có bị rò rỉ  ra ngoại không  trong 
phòng bếp.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 19


Đồ án tốt nghiệp đại học                                                    Chương 2 Link kiện va mudule sử  
dụng

2.9  Remote đa cảm biến cho smart home
2.9.1 Giới thiệu về remote đa dụng cho smart home

Hình 2.  Module remote đa dụng
Khi nghiên cứu về Smart Home thường có nhiều ý tưởng  về một ngôi nhà tự động và có thể 
dễ dàng điều khiển bằng các thiết bị hiện đại như smart phone hay máy tính bảng. Thật ra, 
các thiết bị đó chỉ tiện lợi trong một số trường hợp nhất định như đang ở xa nhà hay sẵn điện 
thoại trên tay, còn lại phần lớn đều khá bất tiện khi phải lọ mọ kiếm được cái điện thoại rồi 
loay hoay bật chương trình điều khiển lên. Khi đó việc nhấn  công tắc hay remote cái 
remote(điều khiển từ xa) còn nhanh hơn . Remote được sử dụng phố biến nhất và tiện lợi 
nhất. Khi bạn phát hiện vẫn còn phải tắt đèn phòng ngủ hay phòng khách trong khi đã nằm êm 
ấm trong chăn mền thì remote đặt ở đầu giường sẽ luôn là giải pháp nhanh nhất.
­Trên hình,  Kodi remote có các chân cắm để cắm D1 Mini mà không cần hàn, các chân cắm 
module thu sóng RF, mắt nhận hồng ngoại để thu tín hiệu từ remote hồng ngoại như TV, máy 
lạnh… và 8 led phát hồng ngoại phủ đều 8 hướng cùng IC darlington ULN2803 khuếch đại tín 
hiệu giúp phát lệnh điều khiển được toàn bộ các thiết bị trong một phòng.
2.9.2 Mục tiêu đạt được 
­ Nhận được tín hiệu từ remote RF hay hồng ngoại, từ đó thực hiện các lệnh đã được cài đặt 
trước
­ Có khả năng học được các lệnh từ remoteTV, máy lạnh, quạt…
­ Nhận được yêu cầu điều khiển thiết bị từ bộ quản lý trung tâm như bật tắt TV, máy lạnh… 
và phát các lệnh tương ứng đã học từ remote của TV hay máy lạnh với tầm phát sóng rộng 
360 độ.

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 20

Đồ án tốt nghiệp đại học                                           Chương 3 Tổng quan về mô hình  smart 
home
CHƯƠNG 3  TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH SMART HOME XÂY DỰNG

Hinh 3.  Sơ đồ khối smart home

3.1 Giao thức MQTT
3.1.1 MQTT là gì 

MQTT là một giao thức gởi dạng publish/subscribe sử dụng cho các thiết bị Internet of Things 
với băng thông thấp, độ tin cậy cao và khả năng được sử dụng trong mạng lưới không ổn 
định.
Bởi vì giao thức này sử dụng băng thông thấp trong môi trường có độ trễ cao nên nó là một 
giao thức lý tưởng cho các ứng dụng M2M(machine to machine ).
M2M: là công nghệ cho phép các thiết bị có thể trao đổi với các hệ thống thông qua mạng vô 
tuyến hoặc hữu tuyến.

3.1.2 Publish và subcribe trong giao thức MQTT

Trong một hệ thống sử dụng giao thức MQTT, nhiều node trạm (gọi là mqtt client ­ gọi tắt là 
client) kết nối tới một MQTT server (gọi là broker). Mỗi client sẽ đăng ký một vài kênh 
(topic), ví dụ như "/client1/channel1", "/client1/channel2". Quá trình đăng ký này gọi là 
"subscribe", giống như chúng ta đăng ký nhận tin trên một kênh Youtube vậy. Mỗi client sẽ 
nhận được dữ liệu khi bất kỳ trạm nào khác gởi dữ liệu và kênh đã đăng ký. Khi một client 
gởi dữ liệu tới kênh đó, gọi là "publish".

3.1.3 QoS trong  giao thức MQTT

QoS (qualities of sevice) : là 1 cách thức điều khiển mức độ ưu tiên traffic của hệ thống mạng, 
tính năng này hoạt động trên tất cả các tầng khác nhau của hệ thống, nhưng trong bài thử 

nghiệm này, chúng ta sẽ tập trung vào thiết bị router sử dụng trong mô hình nhà hoặc cá nhân. 
Cụ thể hơn, QoS sẽ thể hiện rõ tác dụng ở những vị trí thường xảy ra hiện tượng bottleneck 
(hay thường gọi nôm nà là thắt nút cổ chai), đồng thời quyết định phần traffic nào quan trọng 
hơn các phần còn lại, dựa trên quy luật mà người sử dụng thiết lập có liên quan tới địa chỉ IP, 
MAC, các dịch vụ đang hoạt động...
­ QoS0 Broker/client sẽ gởi dữ liệu đúng 1 lần, quá trình gởi được xác nhận bởi chỉ giao thức 
TCP/IP
­ QoS1 Broker/client sẽ gởi dữ liệu với ít nhất 1 lần xác nhận từ đầu kia, nghĩa là có thể có 
nhiều hơn 1 lần xác nhận đã nhận được dữ liệu.
­ QoS2 Broker/client đảm bảm khi gởi dữ liệu thì phía nhận chỉ nhận được đúng 1 lần, quá 
trình này phải trải qua 4 bước bắt tay.
Một gói tin có thể được gởi ở bất kỳ QoS nào, và các client cũng có thể subscribe với bất kỳ 
yêu cầu QoS nào. Có nghĩa là client sẽ lựa chọn QoS tối đa mà nó có để nhận tin. Ví dụ, nếu 1 
gói dữ liệu được publish với QoS2, và client subscribe với QoS0, thì gói dữ liệu được nhận về 
client này sẽ được broker gởi với QoS0, và 1 client khác đăng ký cùng kênh này với QoS 2, thì 
nó sẽ được Broker gởi dữ liệu với QoS2.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 21


Đồ án tốt nghiệp đại học                                           Chương 3 Tổng quan về mô hình  smart 
home
Một ví dụ khác, nếu 1 client subscribe với QoS2 và gói dữ liệu gởi vào kênh đó publish với 
QoS0 thì client đó sẽ được Broker gởi dữ liệu với QoS0. QoS càng cao thì càng đáng tin cậy, 
đồng thời độ trễ và băng thông đòi hỏi cũng cao hơn.

3.1.4 Retain trong  giao thức MQTT

Nếu RETAIN được set bằng 1, khi gói tin được publish từ Client, Broker PHẢI lưu trữ lại gói 

tin với QoS, và nó sẽ được gởi đến bất kỳ Client nào subscribe cùng kênh trong tương lai. Khi 
một Client kết nối tới Broker và subscribe, nó sẽ nhận được gói tin cuối cùng có RETAIN = 1 
với bất kỳ topic nào mà nó đăng ký trùng. Tuy nhiên, nếu Broker nhận được gói tin mà có QoS 
= 0 và RETAIN = 1, nó sẽ huỷ tất cả các gói tin có RETAIN = 1 trước đó. Và phải lưu gói tin 
này lại, nhưng hoàn toàn có thể huỷ bất kỳ lúc nào.
Khi publish một gói dữ liệu đến Client, Broker phải đặt RETAIN = 1 nếu gói được gởi như là 
kết quả của việc subscribe mới của Client (giống như tin nhắn ACK báo subscribe thành 
công). RETAIN phải bằng 0 nếu không quan tâm tới kết quả của viẹc subscribe.

3.2 Kiến trúc MQTT

MQTT có mô hình client/server, nơi mà mỗi cảm biến là một khác hàng (client) và kết nối đến 
một máy chủ, có thể hiểu như một nhà môi giới (broker), thông qua giao thức TCP 
(Transmission Control Protocol)
MQTT là giao thức định hướng bản tin. Mỗi bản tin là một đoạn rời rạc của tín hiệu và broker 
không thể nhìn thấy.
Mỗi bản tin được publish một địa chỉ, có thể hiểu như một kênh. Client đăng kí vào một vài 
kênh để nhận/gửi dữ liệu, gọi là subscribe. Client có thể subscribe vào nhiều kênh. Mỗi client 
sẽ nhận được dữ liệu khi bất kì trạm nào khác gửi dữ liệu vào kênh đã đăng kí. Khi một client 
gửi một bản tin đến một kênh vào đó, gọi là publish.
Ví dụ, một mạng đơn giản gồm 3 Client và một broker trung tâm.
Cả 3 khách hàng mở kết nối TCP với Broker. Client B và C đăng kí tới kênh nhiệt độ topic 
temperature.

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 22


Đồ án tốt nghiệp đại học                                           Chương 3 Tổng quan về mô hình  smart 

home

Hinh 3.  Mô hình giao tiếp client và broker trong giao thức mqtt
Tại một thời điểm nào đó, Client A gửi một giá trị 22.5 đến kênh nhiệt độ topic temperature. 
Broker sẽ chuyển bản tin đến tất cả các Client đã đăng kí.

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 23


Đồ án tốt nghiệp đại học                                           Chương 3 Tổng quan về mô hình  smart 
home
Hinh 3.  Sơ đồ cho ví dụ trên
Như vậy, cả Client B và C đều nhận được bản tin gửi từ A.
Các mô hình publish/subscribe cho phép các client MQTT có thể giao tiếp 1­1, 1­N vàN­1
Tầng ứng dụng QoS Có 3 tùy chọn khi đăng kí kênh và gửi bản tin:
­ Delivered at least once: Gửi ít nhất một lần: Cần ít nhất 1 lần xác nhận từ đầu cuối tức là có 
thể có nhiều hơn một lần xác nhận đã nhận bản tin.
­ Delivered exactly once: Chỉ gửi một lần: Đảm bào khi gửi bản tin, phía nhận chỉ nhận được 
đúng 1 lần, quá trình này cần qua nhiều bước bắt tay
­ Fire and forget:  Gửi và quên: Broker/Client sẽ gửi dữ liệu đúng 1 lần, quá trình gửi được xác 
nhận bởi giao thức TCP/IP.
LWT( last will and testamen): Giả sử có 1 cảm biến, nó gửi những dữ liệu quan trọng và rất 
không thường xuyên. Nó có đăng ký trước với Broker một bản tin ở topic /node/gone­offline. 
Và Client A đăng ký theo dõi topic /node/gone­offline, Broker sẽ gửi SMS tới mỗi khi nhận 
được tin nhắn nào ở kênh mà Client theo dõi.
Trong quá trình hoạt động, cảm biến luôn giữ kết nối với Broker bởi việc luôn gửi các bản tin 
cập nhật. Nhưng nếu vì lý do gì đó, cảm biến này chuyển sang ngoại tuyến, kết nối tới 
Broker timeout.

Lúc này, do cảm biến đã đăng ký LWT, do vậy Broker sẽ đóng kết nối của Cảm biến, đồng 
thời sẽ publish một bản tin cần thiết vào kênh /node/gone­offline, dĩ nhiên là Client cũng sẽ 
nhận được tin nhắn báo Cảm đã ngoại tuyến.
Khả năng duy trì bản tin
MQTT hỗ trợ lưu trữ các bản tin trong Broker để duy trì bản tin. Khi publish các bản tin, các 
Client có thể yêu cầu broker duy trì các bản tin. Chỉ có các bản tin mới nhất được lưu lại. Khi 
một Client đăng kí đến một kênh, bất kì bản tin nào đã được đăng kí lưu trữ sẽ được gửi đến 
Client.
Không giống như một hàng đợi bản tin, broker của MQTT không cho phép duy trì các bản tin 
để sao lưu vào máy chủ.

3.3 Bảo mật của giao thức MQTT

MQTT broker có thể yêu cầu tên người dùng và mật khẩu xác thực từ client để kết nối. Để 
đảm bảo tính bảo mật, kết nối TCP có thể được mã hóa với SSL/TLS (Transport Layer 
Security (TLS) protocol, Secure Sockets Layer (SSL) protocol).
Mặc dù MQTT được thiết kế gọn nhẹ, nó có hai nhược điểm làm hạn chế các thiết bị:
Mỗi client MQTT phải hỗ trợ TCP và thường sẽ giữ một kết nối mở đến broker ở mọi thời 
điểm. Đối với một số môi trường mà xác suất mất bản tin cao hay không có sẵn máy tính thì 
đây là cả một vấn đề.
Tên kênh MQTT thường là các chuỗi dài làm chúng không thỏa đáng với tiêu chuẩn 802.15.4

Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 24


Đồ án tốt nghiệp đại học                                           Chương 3 Tổng quan về mô hình  smart 
home
Cả hai thiết sót được giải quyết bằng giao thức MQTT­SN, trong đó xác định một ánh xạ 

UDP của MQTT và thêm khả năng lập chỉ mục (indexing) tên các kênh cho broker.

3.4 Cài đặt hệ điều hành và phần mềm cho Raspberry pi 2
3.4.1 Cài đặt hệ điều hành Raspberry pi 2

Công cụ chuẩn  bị:
­ Raspberry pi 2và Adapter nguồn (lưu ý điện áp đầu ra 5V và dòng 1.5A đến 2A)
­ Usb ttl PL2303 hoặc có thể dùng con Cp2102 
­ Driver PL2303 (nếu bạn dùng win 10 64bit)
­ Dây Breadboard
­ Micro SD 8Gb và Adapter (có thể dùng đầu đọc thẻ bất kì)
­ Hệ điều hành  Rasbian
­ Phần mềm Rawrite32
­ Phần mềm Putty
Chép file armbian vào thẻ nhớ bằng phần mềm Rawrite
Bước 1: Các bạn giải nén file Raspberry vừa tải về vào một thư mục, để ý file .raw dung 
lượng 1.5GB

Hinh 3.  Hình ảnh  file Rasbian tải về
Bước 2: Bỏ thẻ nhớ vào Adapter hoặc đầu đọc thẻ sau đó kết nối vào máy tính.
Bước 3: (Optional) Format thẻ nhớ, chọn FAT32 sau đó chọn OK.

Hinh 3.  Hình ảnh minh họa cho bước 3
Bước 4: Mở phần mềm Rawrite32 và chọn Open tìm thư mục đã giải nén Armbian chọn All 
file để hiển thị tất cả, click file .raw có dung lượng lượng 1.5GB nó sẽ tự động đọc.
Bước 5: Sau đó chọn thẻ nhớ ở Target và sau đó ấn vào Write to disk để tiến hành chép vào 
thẻ nhớ, mất khoảng 3­4 phút cho thao tác này.
Trần Văn Tiệp – D12DTMT

Page 25