XÂY DỰNG ỨNG DỤNG ANDROID TRUY XUẤT CSDL GIAO DIỆN WEB ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH TRÊN NỀN MÃ NGUỒN MỞ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MƠN CƠ ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ
Đề tài
XÂY DỰNG ỨNG DỤNG ANDROID TRUY XUẤT
CSDL GIAO DIỆN WEB ĐIỀU KHIỂN NHÀ THÔNG MINH
TRÊN NỀN MÃ NGUỒN MỞ

Giáo

viên

:

TS. ĐẶNG THÁI VIỆT

Giáo viên duyệt

:

TS……………………….

hướng dẫn

1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

HÀ NỘI, 6/2018

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1. Thông tin sinh viên:
Họ tên Sinh viên:
Lớp

: CN-KT Cơ điện tử 02

Khóa : K58

2. Nhiệm vụ thực hiện:
- Phân tích, lựa chọn thiết kế mơ hình nhà thông minh.
- Xây dựng ứng dụng Android truy xuất CSDL giao diện Web điều khiển
nhà Smart Home trên nền mã nguồn mở.
- Khả năng mở rộng mơ hình với các thiết bị và hệ thống ngoại vi.
3. Nội dung u cầu:
- Thiết kế mơ hình với các thiết bị có khả năng điều khiển tự động, tương tác với
nhau và có chức năng giám sát từ xa, đảm bảo an ninh và bảo mật.
- Xây dựng ứng dụng Android truy xuất CSDL giao diện Web với chức năng
giám sát và điều khiển, hiển thị các trạng thái hoạt động, các thong số điều
khiển của các thiết bị trong ngôi nhà.

- Mở rộng kết nối với thiết bị ngoại vi.

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Trưởng bộ môn

Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên thực hiện

(ký và ghi rõ họ tên)

(ký và ghi rõ họ tên)

(ký và ghi rõ họ tên)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………

……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
 ĐIỂM HƯỚNG DẪN:……………………………………………………………....
…………………………………………………………………………………………..

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Ngày tháng

năm 2018

Giáo viên hướng dẫn (ký tên)

MỤC LỤC

LỜI NĨI ĐẦU.......................................................................................11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THƠNG MINH...................13

1. Tổng quan về nhà thông minh....................................................................13
1.1. Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thơng minh....................................13
1.2. Các mơ hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay..............16
2. Lựa chọn hướng thiết kế..............................................................................19

CHƯƠNG 2: ........................................................................................21
1. Sơ đồ kết cấu ngôi nhà và chức năng.........................................................21
2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động..........................................................................23
2.1. Hệ thống điện tử.....................................................................................23
3. Sơ đồ mạch điện hệ thống............................................................................24
4. Giới thiệu modul Arduino...........................................................................25
4.1. Giới thiệu chung.....................................................................................25
4.2. Arduino Uno...........................................................................................26
4.3. Arduino Ethernet W5100......................................................................29
4.4. Arduino Mega 2560...............................................................................31
4.5. Một số ứng dụng của Arduino..............................................................35

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH
CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH......................................................36
1. Sơ đồ mạch điện điều khiển các cơ cấu chấp hành...................................36
2. Tổng quan về các thiết bị sử dụng trong hệ thống cơ cấu chấp hành.....36

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.1. Động cơ servo SG90...............................................................................36
2.2. Động cơ bước DC 5.6V/2.1A và modul điều khiển A4988..................38
3. Các modul thiết bị được sử dụng trong mơ hình và chức năng...............39

3.1. Vườn và ngoại vi....................................................................................39
3.2. Phòng khách...........................................................................................40
3.3. Gara để xe...............................................................................................41
3.4. Phịng ngủ...............................................................................................42
3.5. Phịng giải trí/xem phim........................................................................43
3.6. Phịng bếp...............................................................................................44

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, CẢNH BÁO
CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH......................................................45
1. Sơ đồ mạch điều khiển các thiết bị cảm biến.............................................45
2. Tổng quan về các cảm biến được sử dụng trong hệ thống giám sát, cảnh
báo45
2.1. Cảm biến nhiệt độ LM35......................................................................45
2.2. Cảm biến khí gas MQ2..........................................................................46
2.3. Cảm biến chuyển động HC-SR510.......................................................49
3. Nguyên lý hoạt động các hệ thống giám sát...............................................52
3.1. Lưu đồ thuật toán..................................................................................52
3.2. Hệ thống báo cháy hoạt động dựa trên cảm biến nhiệt độ LM35.....52
3.3. Hệ thống báo rị rỉ khí gas.....................................................................56
3.4. Hệ thống cảnh báo xâm nhập...............................................................57

CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ
THÔNG MINH QUA MẠNG INTERNET........................................60
1. Mạng internet(Ethernet).............................................................................60
2. Địa chỉ IP.......................................................................................................62
3. Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển qua internet.............................63
4. Thư viện Ethernet cho Arduino..................................................................64

5

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
................................................................................................................65
1. Mơ hình thực tế............................................................................................65
2. Giao diện giám sát và điều khiển................................................................66
3. Kết quả điều khiển một số thiết bị..............................................................67
3.1. Báo có xâm nhập trái phép...................................................................67
3.2. Giám sát nhiệt độ phòng khách và phòng ngủ....................................67
4. Kết quả đạt được..........................................................................................69

KẾT LUẬN............................................................................................70
1. Kết quả đạt được của đồ án...........................................................................70
2. Hướng phát triển cho hệ thống.....................................................................70

PHỤ LỤC..............................................................................................71
CODE HOẠT ĐỘNG.........................................................................................71
Phòng bếp............................................................................................................71
Phòng ngủ(cảm biến nhiệt độ hiển thị lên màn lcd).....................................75

Tài liệu tham khảo................................................................................84

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình

1.1.
Mơ
hình
tổng
minh………………………………..............

qt

nhà

thơng

Hình 1.2. Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới …………………….
…...

14
15

Hình 1.3. Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome (Bắc Mỹ).……………….
15
…..
Hình
1.4.
Mơ
hình
Smart
Technology…………..............

home

của

cơng

ty

Compro

16

Hình 1.5. Mơ hình Smart home của cơng ty IEI Integration.……...……………..
17
…..
Hình 1.6. Mơ hình Smart home Eco-Future-World……………..……………..
17
…….
Hình
1.7.
Mơ
hình
BKAV…………………………………….........

Smart

home

của

Hình
1.8.

Mơ
hình
Lumi…………………………………………...

Smart

home

của

18
18

Hình 1.9. Xu hướng phát triển của smarthome………………………………..
20
……..
Hình 2.1. Sơ đồ kết cấu ngơi nhà thơng minh………...………………………..
21
…….
Hình 2.2. Các chức năng sử dụng…………………………………………..
22
………..
7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình
2.3.
Sơ

đồ nguyên
tử……………………................

lý

hoạt

động

hệ

thống

điện

23

Hình 2.4. Sơ đồ mạch điện hệ thống…………..……………………………..
24
………
Hình 2.5. Hình ảnh Arduino Uno R3 ……………………………………....
25
……......
Hình 2.6. Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno……………………………….
27
…….
Hình 2.7.
………..

Arduino

Ethernet

W5100………………………………………..

29

Hình 2.8. Kết nối chân điều khiển cho board mạch Arduino Ethernet
31
W5100………
Hình 2.9. Arduino Mega 2560……………………………………………….……... 32
Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển…………………………………………...
36
…..
Hình 3.2. Sơ đồ chân động cơ servo SG90……………………………………..
37
……
Hình 3.3.
…………..

Sơ

đồ

chân

A4988…………………………………………….

38

Hình 3.4. Sơ đồ mạch ĐC bước và A4988……………………………………...
38
……
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý vườn và ngoại vi……………………………………...
40
….
Hình 3.6. Sơ đồ ngun lý phịng khách………………………………………….
41
…
Hình 3.7. Sơ đồ ngun lý gara để xe……………………………………………..
42
…

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình
3.8.
Sơ
đồ
ngun
ngủ……………………………………………….

lý

phịng

43

Hình 3.9. Sơ đồ ngun lý phịng xem phim…………………………………….
43
…..
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý khu bếp……………………………………………..
44
…..
Hình 4.1. Sơ đồ chân cảm biến LM35…………………………………………..
45
…...
Hình 4.2. Module cảm biến khí gas MQ2………………………………………..
47
…..
Hình 4.3. Cấu tạo module cảm biến khí gas MQ2………………………………..
48
….
Hình
4.4.
Module
cảm
SR510…………………………….....
Hình
4.5.
Sơ
đồ
chân
SR510…………………………....
Hình
4.6.
Ngun

tắc
động………………...............

biến
cảm

chuyển
biến

động

chuyển

hoạt

động

của

cảm

Hình
4.7.
Lưu
đồ
thuật
sát…………………………………..

tốn

các

hệ

động
biến

HCHCchuyển

thống

giám

Hình
4.8.
Sơ
đồ
nối
LM35………………………………………..

cảm

biến

nhiệt

độ

Hình
4.9.

Sơ
đồ
nối
MQ2……………………………………….....

cảm

biến

khí

gas

Hình
4.10.
Sơ
đồ
nối
SR510…………………………….

biến

chuyển

động

HC-

cảm

Hình
5.1.
Mạng
internet
cầu………………………………………….....

kết

Hình

giám

5.2.

Sơ

đồ

khối

hệ

thống

nối
sát

tồn
và

50
50
51
52
53
56
58
61

điều 63
9


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

khiển……………………………….
Hình
6.1.
Mơ
hình
nhà
3D………………………………………...

thơng

minh

dạng

Hình

6.2.
Mơ
hình
nhà
tế…………………………………..............

thơng

minh

thực

và

điều

giao

diện

Hình
6.3.
Giao
diện
giám
khiển……………………………………….....
Hình
6.4.
Báo
xâm

nhập
web…………………………….....

trái

sát
phép

trên

65
66
66
67

Hình 6.5. Hiển thị nhiệt độ của phịng khách và phịng ngủ trên giao diện
68
web….......
Hình
6.6.
Nhiệt
độ
hiển
khách………………………………………

thị

trong

phịng

68

10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI NÓI ĐẦU
Xã hội thế kỷ 21 chứng kiến sự phát triển vượt bậc của công nghệ và
đánh dấu sự mở đầu của những thiết bị thông minh. Smart phone, Smart Tivi
đều là những thiết bị ngày càng phổ biến, thông dụng trong đời sống hằng ngày
của con người. Đúng như tên gọi, những thiết bị này khơng những có khả năng
đáp ứng những u cầu cơ bản của con người, mà còn hơn thế, các thiết bị smart
ra đời đã thay thế con người trong việc kiểm soát và điều khiển các chức năng
khác 1 cách chuyên nghiệp, dễ dàng và hiệu quả.
Tiếp nối thành công của những thiết bị thông minh ấy, Smart home ra đời
như một sự khởi đầu táo bạo về tư duy làm chủ công nghệ ngay trong cuộc sống
của con người. Một ngôi nhà thông minh với khả năng thấu hiểu tư duy điều
khiển của con người nhanh chóng trở thành đề tài cơng nghệ có sức hấp dẫn.
Nhà thơng minh hay smart home, home automation là kiểu nhà được lắp
đặt các thiết bị điện, điện tử có tác dụng tự động hóa hồn tồn hoặc bán tự
động, thay thế con người trong thực hiện một hoặc một số thao tác quản lý, điều
khiển. Hệ thống điện tử này giáo tiếp với chủ nhân nhà thông qua bẳng điện tử
được đặt sẵn trong nhà, phần mềm điện thoại di động, máy tính bảng hoặc một
giao diện web.
Lúc đầu, ý tưởng được thực hiện nhờ vào tia hồng ngoại để điều khiển từ
xa, nhưng khoảng cách là hạn chế. Về sau, nhiều nghiên cứu nhằm cải thiện
khoảng cách điều khiển mang lại nhiều thành cơng và có ý nghĩa thực tiễn như
điều khiển thông qua đường dây điện thoại, tuy nhiên đây vẫn chưa phải biện

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

pháp tối ưu. Khi công nghệ wireless phát triển, người ta lại nghĩ đến điều khiển
qua mạng khơng dây, điều khiển từ xa dùng máy tính ra đời. Khơng dừng lại ở
đó, khi chiếc điện thoại trở thành vật dùng không thể thiếu với mỗi cá nhân,
người ta lại nghĩ về một chiếc điện thoại tích hợp khả năng điều khiển từ xa với
sự phát triển công nghệ và giá thành của Smartphone và 3G hiện nay. Đồ án này
trình bày một giải phát điều khiển và giám sát ngôi nhà một cách thông minh
thông qua internet và Smartphone. Giải pháp này được đưa ra rất khả khi với cơ
chế hoạt động chính xác và mang tính ổn định để tạo bước phát triển một hệ
thống thông minh ứng dụng vào thực tế. Dữ liệu và các thông số thiết bị của nhà
thông minh được truyền lên website và phần mềm giao diện giúp đảm bảo cơ
chế an ninh, an toàn và tự động.
Đề tài là một sản phẩm có tính thực tế cao dựa trên nhu cầu công nghệ hiện
nay, được nghiên cứu, chế tạo dựa trên những kiến thức chúng em đã học, kế
thừa và phát huy những kết quả của các cơng trình nghiên cứu trước đây.
Em xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ cho bản thân em
hoàn thành được đồ án tốt nghiệp này, đặc biệt là nhóm Smart Home.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong bộ mơn Cơ Điện Tử đã tận
tình chỉ bảo để nhóm em có thể hồn thành đề tài nghiên cứu này. Bên cạnh đó
là sự hướng dẫn, góp ý của giáo viên hướng dẫn TS. Đặng Thái Việt và sự giúp
đỡ của giáo viên phản biện TS. Nguyễn Thành Hùng.
Do thời gian và kiến thức còn nhiều hạn chế, đề tài của em sẽ không tránh
khỏi những sai sót, em mong thầy cơ góp ý, chỉnh sửa để có thể hồn thiện hơn.

Hà Nội, ngày

tháng

năm 2017

Sinh viên thực hiện

12


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH
1. Tổng quan về nhà thông minh
1.1. Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh
Ngày nay, khi đời sống ngày càng được nâng cao, những nhu cầu của con người đòi
hỏi những sự tiện nghi và hỗ trợ tốt nhất. Cùng với đó là sự mở rộng khơng ngừng của
mạng lưới internet trên khắp các vùng quốc gia và lãnh thổ làm cho việc giám sát và
điều khiển hệ thống qua mạng internet trở thành tất yếu. Từ những yêu cầu và điều
kiện thực tế đó , ý tưởng về ngơi nhà thơng minh được hình thành, nơi mà mọi hoạt
động của con người đều được hỗ trợ và giúp đỡ một cách linh hoạt, ngồi ra ngơi nhà
cịn có thể tự động quản lí một cách thơng minh nhất.
Vậy, như thế nào là nhà thông minh ?
Sự thông minh của một ngôi nhà được thể hiện trên 4 phương diện như sau:


Thứ nhất, là khả năng tự động hóa. Căn nhà được trang bị hệ thống các cảm biến
như: cảm biến nhiệt độ, cảm biến độ ẩm, cảm biến khí gas, cảm biến báo cháy, cảm
biến vật cản, cảm biến ánh sáng… với khả năng tự động hoạt động theo điều kiện
môi trường. Nhà thông minh giúp chúng ta giám sát được mức tiêu thụ điện, nước

tốt hơn so với thông thường.



Thứ hai, là khả năng thỏa mãn nhu cầu của người sử dụng. Chủ nhân ngôi nhà có
thể điều khiển theo ý muốn hoặc theo những kịch bản được lập trình sẵn.



Thứ ba, là khả năng bảo mật, giám sát an ninh. Hệ thống giám sát an ninh, báo
cháy, báo rị rỉ khí gas sẽ tự động báo trạng thái của ngôi nhà qua mạng internet.



Thứ tư, là khả năng điều khiển, cảnh báo từ xa thông qua kết nối internet thông qua
wifi,3g… Các thiết bị như: bóng đèn, điều hịa, ti vi, tủ lạnh,….. cũng đều được kết
nối tới mạng internet. Người sử dụng chỉ cần có một thiết bị kết nối internet là có
thể theo dõi dữ liệu từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị trong nhà theo ý
muốn của bản thân.
13


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.1. Mơ hình tổng qt nhà thông minh.

Hiện nay, nhà thông minh đã và đang là một thị trường tiềm năng với thị trường
toàn cầu lên đến con số tỉ đô. Không những vậy, chỉ riêng thị trường Bắc Mỹ, theo các
con số thống kê, hoàn tồn là có cơ sở để nhận định rằng đây chính là tương lai của một
ngơi nhà mà chúng ta cần phải có.

14


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.2. Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới

Hình 1.3. Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome chỉ tính riêng thị trường Bắc Mỹ

15


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2. Các mơ hình nhà thơng minh đang được áp dụng hiện nay
1.2.1. Các giải pháp nhà thông minh trên thế giới
Hiện nay là thị trường Smarthome lớn nhất thế giới là Bắc Mỹ. Với quy mô cũng như
tính tiện nghi dành cho một ngơi nhà với 4 người, sẽ có thiết kế cơ bản với khả năng như:
Cảnh báo đột nhập, cảnh báo khí gas, hệ thống cửa tự động, hệ thống camera an ninh, hệ
thống giải trí…
Dưới đây là ví dụ về một ngơi nhà thông minh của một số nhà sản xuất tại Mỹ và
châu Âu, với tiêu chuẩn từ cơ bản đến cao cấp dành cho một gia đình:

Hình 1.4. Mơ hình Smart home của công ty Compro Technology.

16


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.5. Mơ hình Smart home của cơng ty IEI Integration

Hình 1.6. Mơ hình Smart home Eco-Future-World

17


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.2.2. Các giải pháp nhà thông minh ở Việt Nam
Tại Việt Nam, khơng đứng ngồi dịng chảy cơng nghệ về nhà thơng minh, đã có rất
nhiều nhà sản xuất cũ và mới tham gia thị trường đầy tiềm năng này, dẫn đầu là BKAV
và Lumi Smarthome. Với đầy đủ các chức năng như các nhà sản xuất nước ngoài, lại
thêm yếu tố phù hợp với riêng thị trường Việt Nam, hiện nay họ đang có một lợi thế
khơng nhỏ so với các nhà sản xuất nước ngồi tại Việt Nam.

Hình 1.7. Mơ hình Smart home của BKAV

18


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.8. Mơ hình Smart home của Lumi

2. Lựa chọn hướng thiết kế

Nhà thông minh là một đề tài rộng và có nhiều vấn đề đặt ra. Tùy theo mục đích
sử dụng của chủ nhân để thiết kế, một phần quan trọng trong hệ thống nhà thông minh

là hệ thống điều khiển và giám sát.
Trước đây, nhà thơng minh chỉ hồn tồn nằm trong trí tưởng tượng cũng như trên
phim ảnh. Nhờ sự phát triển không ngừng của khoa học công nghệ, các giải pháp nhà
thông minh ngày càng phong phú và thuận tiện hơn cho người sử dụng.
Từ ban đầu, nhà thơng minh chỉ có các thiết bị điều khiển từ xa ở trong phạm vi
ngôi nhà phục vụ cho một số nhu cầu của con người. Tiếp theo là sự tự động hóa các
thiết bị trong ngôi nhà với khả năng tự động điều chỉnh theo mơi trường cũng như
người sử dụng.
Sau đó, với sự phát triển và lan rộng của mạng internet, người ta đưa ra giải pháp
kết nối và điều khiển các thiết bị trong nhà thông qua mạng internet và thêm vào các
tiện ích như hệ thống đảm bảo an tồn, tính tốn năng lượng sử dụng,… giúp chủ nhân
có thể điều khiển thiết bị ở khoảng cách xa chứ khơng bó hẹp trong khuôn viên ngôi
nhà nữa.
Khả năng bảo mật an ninh cũng được đặt lên hàng đầu, vì đi cùng với kết nối
internet là khả năng bị hack vào hệ thống nhằm chiếm quyền điều khiển cũng vì thế
mà gia tăng. Chủ nhân có thể sử dụng mật khẩu riêng để đăng nhập vào hệ thống cũng
như ngôi nhà qua các hình thức như Passcode, bảo mật vân tay, bảo mật mống mắt…
Đi kèm đó là khả năng cảnh báo đột nhập giúp gia chủ có thể phát hiện ra tại bất kì nơi
đâu với kết nối Wifi/GPRS.
Và gần đây, xu thế điều khiển thiết bị bằng giọng nói cũng được thêm vào giải pháp
xây dựng nhà thông minh, giúp cho việc sử dụng trở nên dễ dàng hơn mọi người trong
nhà. Trong tương lai, nhờ các thiết bị công nghệ mới kết hợp trí tuệ nhân tạo, ngơi nhà
có thể phân biệt giọng nói từng thành viên và ghi nhớ thói quen của mỗi người trong
gia đình.

19


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.9. Xu hướng phát triển của smarthome

Hiện nay, ở Việt Nam, giải pháp xây dựng nhà thông minh với hệ thống điều khiển
và giám sát thông qua internet vẫn phổ biến và phát triển hơn cả vì nó phù hợp với khả
năng cơng nghệ và điều kiện kinh tế hiện có.
Nhóm em cảm thấy đề tài này là phù hợp với chuyên ngành Cơ Điện Tử cũng như
dịng chảy cơng nghệ cao, vậy nên ở đề tài này, nhóm em xin chọn thiết kế ngơi nhà
thơng minh theo giải pháp sử dụng hệ thống điều khiển và giám sát các thiết bị trong
ngôi nhà thông qua mạng internet, mà cụ thể là mạng wifi trên một mơ hình nhà thơng
minh quy mơ 1000cm x 800cm với các chức năng cơ bản như: cửa đóng/mở tự động,
giám sát và cảnh báo cháy, cảnh báo khí gas rị rỉ, cảnh báo xâm nhập trái phép, rèm
cửa tự động theo ánh sáng, đèn và quạt bật tự động theo người sử dụng và nhiệt độ
môi trường…

20


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN NHÀ THƠNG MINH
1. Sơ đồ kết cấu ngơi nhà và chức năng
1.1. Sơ đồ kết cấu
Từ một ngôi nhà thông thường, chúng em lựa chọn thiết kế ra một mơ hình cơ bản
dành cho 1 gia đình với 4 người ở, với thiết kế gồm:
 Vườn và ngoại vi
 1 phòng khách
 1 phòng ngủ
 1 khu bếp
 1 gara để xe

 1 phịng giải trí xem phim
 1 nhà vệ sinh

21


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1. Sơ đồ kết cấu ngơi nhà thơng minh

1.2. Chức năng

Với những tiêu chí về ngơi nhà thông minh tại Việt Nam, chúng em lựa chọn các chức
năng tạo nên một ngôi nhà thông minh với các tiện ích như:
 Mở cửa bằng mật khẩu
 Hệ thống rèm cửa tự động theo ánh sáng môi trường
 Hệ thống thông báo nhiệt độ, độ ẩm.
 Hệ thống dây phơi quần áo tự động điều chỉnh theo thời tiết.
 Chế độ xem phim tự động tại phòng giải trí xem phim.
 Hệ thống báo cháy và rị rỉ khí Gas tự động.
 Hệ thống điều hịa, đèn, quạt tự động.
 Hệ thống điều khiển từ xa qua giao diện Web.

22


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.2. Các chức năng sử dụng

2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động
2.1. Hệ thống điện tử

23


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống điện tử

a) Khối cảm biến:
 Cảm biến nhiệt độ: tín hiệu đầu ra là tín hiệu tương tự.
 Cảm biến độ ẩm: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
 Cảm biến chuyển động: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
 Cảm biến khí gas: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
 Cảm biến hồng ngoại: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
 Cảm biến ánh sáng: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.
 Cảm biến mưa: tín hiệu đầu ra là tín hiệu số.

24


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

b) Khối xử lý:
 Arduino Uno R3.
 Arduino Mega 2560.
 Arduino Ethernet W5100.
c) Router wifi kết nối với khối xử lý thông qua cổng RJ45.
d) Khối chấp hành:

 Cửa nhà để xe.
 Cửa ra vào.
 Rèm cửa phòng ngủ và phòng xem phim.
 Dây phơi.
 Đèn, quạt.
 Còi báo động.

3. Sơ đồ mạch điện hệ thống

25