Khóa luận tốt nghiệp Đại học: Thiết kế mô hình smart home đơn giản sử dụng module wifi ESP8266
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.5 MB, 57 trang )
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
