Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát võng cho trẻ em

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT VÕNG
CHO TRẺ EM

GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP
SVTH: VÕ LÊ CÔNG HẬU
MSSV: 16141147
SVTH: HÀ GIA KÍNH
MSSV: 16141189

SKL 0 0 7 3 5 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2020


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN
THÔNG

ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM
SÁT VÕNG CHO TRẺ EM

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Hiệp
SVTH: Võ Lê Công Hậu MSSV: 16141147
SVTH: Hà Gia Kính

MSSV: 16141189

Tp. Hồ Chí Minh – 8/2020


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
TRUYỀN THÔNG
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ
THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM
SÁT VÕNG CHO TRẺ EM

GVHD: Ths. Nguyễn Văn Hiệp
SVTH: Võ Lê Công Hậu MSSV: 16141147
SVTH: Hà Gia Kính

MSSV: 16141189

Tp. Hồ Chí Minh – 8/2020
i


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----

Tp. HCM, ngày 20 tháng 7 năm 2020

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Võ Lê Công Hậu

MSSV: 16141147

Hà Gia Kính

MSSV: 16141189

Chun ngành:

Điện tử cơng nghiệp

Mã ngành:

01

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Mã hệ:

1

Khóa:

2016

Lớp:

16141DT

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ
GIÁM SÁT VÕNG CHO TRẺ EM
II. NHIỆM VỤ:
1. Các số liệu ban đầu:

-

Khảo sát các tính năng tự động của một số loại võng có sẵn hiện nay trên
thị trường, nhóm đã tiến hành tìm hiểu, nghiên cứu, chọn lọc để phát huy
thêm nhiều đặc điểm hữu ích có thể áp dụng thêm cho võng dành cho trẻ
em.

-

Module ESP8266 tích hợp sẵn wifi, có chân điện áp PWM, ngõ vào
ADC, giao tiếp UART… có khả năng ứng dụng để điều khiển tốc độ
động cơ.

2.Nội dung thực hiện:
-

Nghiên cứu cơ chế đưa võng tự động, nghiên cứu chọn vi xử lý, nghiên
cứu chọn lựa động cơ, cách điều khiển, ...

-

Tìm hiểu phương thức kết nối với Internet để nhận dữ liệu điều khiển từ
smartphone.

-

Nghiên cứu xây dựng một ứng dụng Android giao tiếp với hệ thống
thơng qua Internet.

-

Tìm hiểu phương thức lập trình để điều khiển tốc độ động cơ đưa võng.
ii


-

Thiết kế mơ hình hệ thống.

-

Thi cơng phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.

-

Thực hiện viết luận văn báo cáo.

-

Tiến hành bảo vệ đồ án tốt nghiệp.
Ngày 9 tháng 3 năm 2020

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: Ngày 30 tháng 7 năm 2020
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ThS. Nguyễn Văn Hiệp

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

iii


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 29 tháng 7 năm 2020

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Võ Lê Cơng Hậu
Lớp:16141DT2B

MSSV:16141147

Họ tên sinh viên 2: Hà Gia Kính
Lớp: 16141DT1A

MSSV:16141189

Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM
SÁT VÕNG CHO TRẺ EM
Tuần/ngày

Tuần 1

(09/03- 15/03)
Tuần 2
(16/03- 22/03)
Tuần 3
(23/03- 29/03)
Tuần 4
(30/03- 05/04)
Tuần 5
(06/04- 12/04)
Tuần 6
(13/04- 19/04)
Tuần 7
(20/04- 26/04)
Tuần 8
(27/04- 03/05)

Nội dung
Gặp gỡ GVHD và trao đổi về đề
tài tốt nghiệp.
Tìm hiểu, đọc các đề tài nghiên
cứu có liên quan.
Tìm hiểu các loại võng đang có
trên thị trường.
Tìm hiểu, chọn lọc các linh kiện
sử dụng cho đề tài.
Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải
thích chức năng các khối.
Thiết kế sơ đồ mạch, giải thích
nguyên lý hoạt động của mạch.
Viết báo cáo chương 1, 2 và báo

cáo tiến độ với GVHD.
Tiến hành tính tốn để lựa chọn
linh kiện, viết chương trình điều
khiển mạch.

iv

Xác nhận GVHD


Tuần 9
(04/05- 10/05)
Tuần 10
(11/05- 17/05)
Tuần 11
(18/05- 24/05)
Tuần 12
(25/05- 31/05)

Tìm hiểu Firebase và các giao
thức lập trình cho ứng dụng.
Viết chương trình mạch, thử
nghiệm lần 1.
Viết chương trình mạch, thử
nghiệm lần 2.
Tổng hợp chương trình mạch, lập
trình ứng dụng.

Tuần 13
(01/06- 07/06)

Gia cơng khung võng, hồn thiện
phần cứng

Tuần 14
(08/06- 14/06)

Nạp chương trình và chạy thử
nghiệm.
Hồn thiện lập tình ứng dụng
Viết báo cáo

Tuần 15
(15/06- 21/06)
Tuần 16
(22/06- 28/06)

Hoàn thiện, sửa lỗi, lấy kết quả
thống kê.

Tuần 17
(29/06- 05/07)

Hoàn thiện và chỉnh sửa báo cáo.
GVHD xem xét góp ý

Tuần 18
(06/7- 12/07)

Nộp báo cáo và làm slide bảo vệ

đề tài.

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

v


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và
khơng sao chép từ tài liệu hay cơng trình đã có trước đó.

Người thực hiện đề tài
Võ Lê Cơng Hậu

vi

Hà Gia Kính


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các thầy cô giáo trong
Bộ mơn Điện Tử- Y Sinh nói riêng và các thầy cơ giáo trong Khoa Điện – Điện Tử
nói chung đã nhiệt tình giúp đỡ chúng em về các kiến thức liên quan tới lĩnh vực
nghiên cứu của đề tài trong thời gian thực hiện đề tài, cũng như các kiến thức mà các
thầy cô đã truyền đạt cho chúng em trong suốt thời gian học tập tại trường.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Văn
Hiệp đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp các kiến thức quan trọng tạo điều kiện
thuận lợi trong thời gian thực hiện đề tài.
Chúng em gửi lời cảm ơn ba mẹ và người thân đã đồng hành và động viên

trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Chúng em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các
bạn lớp 16141DT đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu
trong quá trình thực hiện đề tài.
Xin chân thành cảm ơn! Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài
Võ Lê Công Hậu
Hà Gia Kính

vii


MỤC LỤC

TRANG BÌA ............................................................................................................... i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................................................... ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iv
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... vi
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... vii
MỤC LỤC ............................................................................................................... viii
LIỆT KÊ HÌNH VẼ .................................................................................................. xi
LIỆT KÊ BẢNG ..................................................................................................... xiv
TÓM TẮT .................................................................................................................xv
Chương 1. TỔNG QUAN .........................................................................................1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ...................................................................................................1
1.2 MỤC TIÊU........................................................................................................1
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .............................................................................2
1.4 GIỚI HẠN .........................................................................................................2
1.5 BỐ CỤC ............................................................................................................2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................4

2.1 CÁC LOẠI VÕNG TRẺ EM TRÊN THỊ TRƯỜNG .......................................4
2.1.1 Võng trẻ em truyền thống ..........................................................................4
2.1.2 Võng tự động cho trẻ em............................................................................5
2.1.3 Võng tự động cho trẻ em được cải tiến ......................................................7
2.2 ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ BẰNG PWM ..........................................9
2.2.1 Giới thiệu....................................................................................................9
2.2.2 Nguyên lý điều chế độ rộng xung PWM .................................................10
2.2.3 Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM: ............................................11
2.2.4 Ứng dụng ..................................................................................................11
2.3 TRUYỀN NHẬN DỮ LIỆU QUA WI-FI ......................................................11
2.3.1 Giới thiệu..................................................................................................11
viii


2.3.2 Nguyên tắc hoạt động ..............................................................................12
2.3.3 Một số chuẩn kết nối ................................................................................12
2.4 TẠO CƠ SỞ DỮ LIỆU TRỰC TUYẾN VỚI FIREBASE ............................14
2.4.1 Giới thiệu Firebase ...................................................................................14
2.4.2 Các chức năng chính của Firebase ...........................................................15
2.4.3 Firebase Realtime Database .....................................................................16
2.5 TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID ................................................18
Chương 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ..............................................................20
3.1 GIỚI THIỆU ...................................................................................................20
3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ....................................................20
3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ....................................................................20
3.2.2 Tính tốn và thiết kế mạch điều khiển .....................................................22
3.2.3 Tính toán và thiết kế cơ sở dữ liệu trực tuyến .........................................38
3.2.4 Thiết kế ứng dụng trên di động ................................................................39
Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .....................................................................44
4.1 GIỚI THIỆU ...................................................................................................44

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG ................................................................................44
4.2.1

Thi công bo mạch điều khiển................................................................44

4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra ..................................................................................47
4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH ........................................................48
4.3.1 Đóng gói mạch điều khiển .......................................................................48
4.3.2 Đóng gói mạch camera ............................................................................51
4.3.3 Thi cơng mơ hình .....................................................................................53
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG...............................................................................57
4.4.1 Lưu đồ giải thuật ......................................................................................57
4.4.2

Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ..................................................66

4.4.3 Phần mềm lập trình cho ứng dụng di động ..............................................70
ix


4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC ...........................72
4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ...............................................................72
4.5.2 Quy trình thao tác .....................................................................................72
Chương 5.

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ...........................................84

5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .................................................................................84
5.2 NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ .............................................................................89
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..........................................91

6.1 KẾT LUẬN .....................................................................................................91
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................92

x


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình vẽ

Trang

Hình 2.1 Võng truyền thống cho trẻ em......................................................................5
Hình 2.2 Võng tự động cho trẻ em trên thị trường .....................................................6
Hình 2.3 Nơi võng thơng minh được cải tiến.............................................................8
Hình 2.4 Đồ thị dạng xung được điều chế bằng PWM .............................................10
Hình 2.5 Kết nối wifi giữa các thiết bị .....................................................................12
Hình 2.6 Các chuẩn kết nối wifi ...............................................................................13
Hình 2.7 Hệ thống cơ sở dữ liệu Realtime của Firebase..........................................15
Hình 2.8 Tạo Project mới trong Firebase ..................................................................16
Hình 2.9 Mơ hình dữ liệu của Firebase Realtimer Database ....................................17
Hình 2.10 Logo biểu tượng hệ điều hành Android ...................................................18
Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống ...................................................................................21
Hình 3.2 Sơ đồ chân NodeMCU ESP8266 ...............................................................23
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm.......................................................24
Hình 3.4 Sơ đồ chân của DFPlayer DFR0299 .........................................................26
Hình 3.5 Sơ đồ kết nối khối phát nhạc ......................................................................27
Hình 3.6 Module điều khiển động cơ L298 ..............................................................28
Hình 3.7 Sơ đồ kết nối khối điều khiển motor ..........................................................29
Hình 3.8 Sơ đồ chân ESP32-CAM ...........................................................................31

Hình 3.9 Sơ đồ nối dây khối Camera .......................................................................31
Hình 3.10 Adapter 12V .............................................................................................34
Hình 3.11 Module hạ áp XL4005 .............................................................................35
Hình 3.12 Nguồn dự phịng 12V ...............................................................................36
Hình 3.13 Sơ đồ nối dây khối nguồn ........................................................................36
Hình 3.14 Sơ đồ ngun lý tồn mạch ......................................................................37
Hình 3.15 Mơ hình cơ sở dữ liệu trong Realtime Database ......................................39
Hình 3.16 Màn hình chính của ứng dụng..................................................................40
Hình 3.17 Bố cục màn hình phụ 1 ............................................................................41
Hình 3.18 Bố cục màn hình phụ 2 ............................................................................42
Hình 3.19 Bố cục của màn hình phụ 3 ......................................................................43
xi


Hình 4.1 Sơ đồ bố trí linh kiện mạch điều khiển .....................................................45
Hình 4.2 Mạch in PCB lớp dưới ...............................................................................46
Hình 4.3 Mặt dưới của mạch .....................................................................................48
Hình 4.4 Lắp pin vào hộp..........................................................................................49
Hình 4.5 Bố trí mạch điều khiển chính và module điều khiển động cơ vào hộp ......50
Hình 4.6 Mặt trước của nắp hộp ...............................................................................51
Hình 4.7 Bố trí module ESP32-CAM vào hộp .........................................................52
Hình 4.8 Hộp camera hồn thiện ..............................................................................53
Hình 4.9 Mặt trong của võng ....................................................................................54
Hình 4.10 Mơ hình nhìn từ ngồi vào .......................................................................56
Hình 4.11 Lưu đồ chương trình chính mạch điều khiển ...........................................58
Hình 4.12 Lưu đồ chương trình con chờ reset ..........................................................59
Hình 4.13 Chương trình con kiểm tra nút nhấn ........................................................60
Hình 4.14 Chương trình con điều khiển tốc độ động cơ ...........................................61
Hình 4.15 Lưu đồ chương trình con phát nhạc .........................................................62
Hình 4.16 Lưu đồ chương trình cho ESP32-CAM ...................................................64

Hình 4.17 Lưu đồ cho ứng dụng di động ..................................................................65
Hình 4.18 Logo phần mềm Arduino IDE .................................................................66
Hình 4.19 Giao diện download phần mềm lập trình Arduino...................................67
Hình 4.20 Giao diện phần mềm Arduino IDE ..........................................................68
Hình 4.21 Thêm thư viện cho Arduino IDE .............................................................68
Hình 4.22 Chọn board cần nạp..................................................................................69
Hình 4.23 Biên dịch và nạp chương trình .................................................................69
Hình 4.24 Tạo Project mong muốn ...........................................................................70
Hình 4.25 Giao diện thiết kế .....................................................................................71
Hình 4.26 Lập trình chức năng .................................................................................71
Hình 4.27 Quy trình thao tác điều khiển hệ thống ....................................................73
Hình 4.28 Thiết lập Wifi cho lần đầu kết nối............................................................74
Hình 4.29 Giao diện đăng nhập của app ...................................................................75
Hình 4.30 Giao diện màn hình giới thiệu ..................................................................76
Hình 4.31 Hình nền màn hình điều khiển .................................................................77
xii


Hình 4.32 Các nút chức năng của màn hình điều khiển ...........................................78
Hình 4.33 Màn hình điều khiển tốc độ động cơ........................................................79
Hình 4.34 Màn hình điều khiển phát nhạc ................................................................80
Hình 4.35 Chọn bài hát .............................................................................................81
Hình 4.36 Giao diện xem camera ..............................................................................82
Hình 4.37 Mặt trước hộp điều khiển. ........................................................................83

Hình 5.1 Hình ảnh mơ hình thực tế ...........................................................................85
Hình 5.2 Giao diện đăng nhập của ứng dụng ............................................................86
Hình 5.3 Giao diện điều khiển động cơ ....................................................................87
Hình 5.4 Giao diện điều khiển phát nhạc ..................................................................88
Hình 5.5 Giao diện xem camera ................................................................................89

xiii


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng 2.1 So sánh thông số 1 số chuẩn wi-fi cơ bản .................................................14

Bảng 3.1 Dòng tiêu thụ của các linh kiện trong mạch ..............................................33

Bảng 4.1 Danh sách các linh kiện .............................................................................45

xiv


TÓM TẮT
Ngày nay với xu thế hiện đại các bậc phụ huynh làm việc khi đang chăm con
nhỏ trở nên rất phổ biến. Cùng với sự bùng nổ của số lượng người sử dụng
SmartPhone thì việc ứng dụng SmartPhone và IOT vào đời sống là rất thực tế. Đề tài
“Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát võng cho trẻ em” giúp các bà
mẹ tiết kiệm thời gian cũng như công sức khi đưa trẻ ngủ, nhờ đó các bà mẹ có thêm
thời gian làm các công việc khác như việc nhà hay phụ giúp kinh tế cho gia đình.
Để thực hiện được đề tài này nhóm tiến hành nghiên cứu và thực hiện các nội
dung:
 Sử dụng vi điều khiển NodeMCU ESP8266 kết nối wifi và trao đổi dữ
liệu với cơ sở dữ liệu trực tuyến.
 Giao tiếp vi điều khiển với các ngoại vi để điều khiển tốc độ máy đưa
võng, máy phát nhạc.
 Thiết kế ứng dụng đơn giản để điều khiển và giám sát hệ thống.
Kết quả thực hiện của đề tài là một hệ thống hoàn chỉnh thực hiện được các
chức năng nêu trên cũng như đáp ứng về tính thực tế như thẩm mĩ, an toàn, mức tiêu

thụ điện năng.

xv


Chương 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, nhu cầu chăm sóc cho trẻ em là rất quan trọng, đặc biệt là ở các
thành phố lớn, phụ huynh thường rất bận rộn với công việc nên những sản phẩm tự
động rất được quan tâm. Ngoài thị trường đã có nhiều loại nơi, võng máy có thể điều
khiển trực tiếp, chỉnh được tốc độ và an toàn.
Tuy nhiên các loại võng máy trên thị trường vẫn còn nhiều giới hạn và chưa
thực sự khiến phụ huynh yên tâm làm việc trong khi con ngủ. Vì vậy chúng ta cần
nghiên cứu và ứng dụng nhiều công nghệ hiện đại hơn để tối ưu cũng như đa dạng
chức năng cho các hệ thống võng máy.
Với sự bùng nổ của số lượng người dùng SmartPhone thì việc ứng dụng
SmartPhone vào đời sống hằng ngày là rất quan trọng, cùng với việc ra đời của nhiều
loại module và kit xử lý thì việc ứng dụng IOT vào đời sống trở nên dễ dàng hơn.
Từ nhu cầu thực tế trên, cùng với những kiến thức đã được trang bị, nhóm làm
đề tài kiến nghị thực hiện việc thiết kế và thi công một hệ thống áp dụng kết nối
internet để điều khiển và giám sát thiết bị. Hệ thống có tên là “Thiết kế và thi công
hệ thống điều khiển và giám sát võng cho trẻ em” sẽ có chức năng điều khiển đưa
võng, theo dõi hình ảnh của trẻ em trên võng.
Hệ thống sử dụng vi điều khiển trung tâm là module WIFI ESP 8266 Node
MCU. Ứng dụng cơ điện thay sức người đưa võng. Có camera quan sát, có khả năng
phát nhạc ru ngủ cho em bé, tăng hiệu quả giám sát, hỗ trợ các phụ huynh có con nhỏ
trong việc quản lý, yên tâm giám sát hoạt động của bé trên võng trong phạm vi nhà
có wifi.

1.2 MỤC TIÊU
Thiết kế và thi cơng hệ thống đưa võng tự động có thể điều chỉnh tốc độ, có
camera quan sát, điều khiển và quan sát bằng Smartphone thơng qua Internet:

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1


Chương 1. TỔNG QUAN
 Điều chỉnh tốc độ bằng tay qua Smartphone.
 Chế độ đặt giờ tự động ngừng đưa võng.
 Có thế giám sát hình ảnh bé qua điện thoại.
 Có thể điều chình phát một số bài nhạc ru ngủ cho em bé.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu của đề tài bao gồm:
 Vi điều khiển ESP8266 NodeMCU v1.0.
 Nghiên cứu xây dựng một ứng dụng Android giao tiếp với hệ thống
thơng qua internet.
 Lập trình để điều khiển tốc độ động cơ đưa võng bằng PWM.
 Lập trình phát nhạc bằng Module DFPlayer Mini
 Camera wifi ESP32 CAM

1.4 GIỚI HẠN
 Ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android.
 Giao tiếp điện thoại với hệ thống qua internet với kết nối wifi.
 Võng có thể đưa người tối đa 30kg.
 Võng đặt trong môi trường có mạng wifi tốt.

1.5 BỐ CỤC
Bố cục đồ án được trình bày làm 6 phần:
 Chương 1: Tổng quan: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài
trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu, về mạng Wifi. Mục
tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài.
 Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Giới thiệu về sơ lược mạng Wifi, hệ điều
hành Android, cơ sở dữ liệu trực tuyến, phương pháp điều khiển tốc
độ động cơ.
 Chương 3: Tính tốn thiết kế: Trong chương này, nhóm thực hiện đề
tài sẽ đưa ra các yêu cầu khi thiết kế, các thiết kế về phần cứng và
phần mềm.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


Chương 1. TỔNG QUAN
 Chương 4: Thi công hệ thống: Tiến hành thiết kế mạch in PCB, sau
đó thi cơng mạch và lắp đặt các linh kiện lên board, đóng gói mạch
và thi cơng mơ hình. Viết chương trình cho hệ thống và thiết kế giao
diện ứng dụng trên điện thoại.
 Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá: Chương này trình bày kết
quả đạt được, nhận xét, đánh giá hoạt động của hệ thống.
 Chương 6: Kết luận và hướng phát triển: Đưa ra kết luận và hướng
phát triển của đề tài.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 CÁC LOẠI VÕNG TRẺ EM TRÊN THỊ TRƯỜNG
2.1.1 Võng trẻ em truyền thống
a. Lịch sử hình thành:
Võng cho trẻ em hay nôi là một vật dụng trong nhà không thể thiếu nhất là
những nhà đang có con nhỏ, trẻ sơ sinh. Việc giữ cho trẻ giữ được giấc ngủ ngon địi
hỏi u cầu việc đưa võng phải đều, đơi khi phụ huynh cần phải hát ru để ru cho em
bé dễ ngủ.
Tuổi thơ bất cứ ai cũng phải trải qua cảm giác nằm trên chiếc nôi nhỏ bé, hay
chiếc võng nhỏ đung đưa, được phụ huynh đưa một cách đều tay cùng với lời ru tiếng
hát để cho chúng ta say vào giấc ngủ. Một khung cảnh quen thuộc nhất là ở các vùng
quê khó khăn.
b. Phân loại:
Tùy vào mục đích khác nhau mà võng hay nơi trẻ em sẽ được phân thành nhiều
loại: võng nôi ru ngủ cho em bé, võng nôi đễ giữ cho em bé luôn bên cạnh khi di
chuyển, võng nôi di chuyển, xe đẩy nơi… Tuy nhiên phần nói chính ở đây là võng
dùng để ru ngủ cho trẻ em.
c. Đặc điểm:
Võng trẻ em truyền thống dùng sức người để đưa, đòi hỏi phải duy trì tốc độ
đều đặn nên tốn nhiều sức lực.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH

4

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.1 Võng truyền thống cho trẻ em

2.1.2 Võng tự động cho trẻ em
Ngay từ thời xa xưa, chúng ta đã biết việc đưa võng ru ngủ cho trẻ em sẽ vất
vả nếu dùng sức người. Tuy nhiên việc đó nay đã được hạn chế vì hiện nay trên thị
trường đã xuất hiện rất nhiều võng đưa bằng máy cho trẻ em.
a. Đặc điểm:
Võng tự động cho trẻ em hiện nay khơng cịn xa lạ gì đối với các gia đình có
em nhỏ, trẻ sơ sinh. Với sự đa dạng về kích thước, mẫu mã, hình thái đa sắc màu để
các bậc phụ huynh lựa chọn. Thay vì dùng sức người để đưa võng, võng tự động sẽ
làm điều đó.
Đã có một số võng tự động có chức năng phát nhạc, thay đổi tốc độ động cơ tuy nhiên
phải sử dụng các nút vật lý cơ khí chưa thể điều khiển từ xa.
b. Thơng số:
Võng hoặc nôi cho trẻ em truyền thống được cấu tạo gồm phần khung đứng
và phần nôi hoặc lưới võng. Tại một đầu võng hoặc nơi có thể gắn một động cơ có
chức năng đưa đẩy làm cho võng đung đưa.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH

5


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Kích thước phổ biến: dài-rộng-cao: (160-180,50,60) cm.
Tải trọng <=30kg.

Hình 2.2 Võng tự động cho trẻ em trên thị trường

c. Ưu điểm:
Tự động đung đưa võng thay thế việc dùng sức từ con người.
d. Nhược điểm:
Các loại võng máy hoặc nơi điện ngồi thị trường có chức năng điều chỉnh tốc
độ đưa võng, điều khiển nhạc bằng tay. Tuy nhiên vẫn cịn nhiều tính năng bị hạn chế
như không thể điều khiển từ xa, không thể giám sát hình ảnh bé trên võng.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH

6


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Võng tự động sử nguồn trực tiếp lấy từ nguồn trong nhà, tuy sử dụng nguồn
điện áp nhỏ nhưng cũng có phần rủi ro.

2.1.3 Võng tự động cho trẻ em được cải tiến
Đa phần khi có con nhỏ trong gia đình, phụ huynh thường mất rất nhiều thời
gian để chăm sóc, giám sát hoạt động của bé đặc biệt là lúc ngủ. Việc tạo ra một giấc
ngủ ngon và an tồn cho em bé địi hỏi võng phải có một tốc độ đưa ổn định và an
tồn. Sẽ linh hoạt hơn khi võng có thêm tính năng phát nhạc nhẹ nhàng để ru ngủ cho
em bé, hay phát được bài hát mà bé thích nghe để dễ tạo tâm lý thoải mái cho bé ngủ.
Đồng thời giám sát được trực tiếp để biết là bé có trên võng hay đã ngủ chưa thơng
qua smartphone.
Nắm bắt được tâm lý quan tâm chăm sóc trẻ em của các bậc phụ huynh hiện
nay là rất lớn. Nhóm đã tiến hành nghiên cứu để phát triển thêm nhiều tính năng cho
võng như: giám sát trẻ em ngủ, phát nhạc ru ngủ, tăng giảm tốc độ đưa võng có hẹn
giờ tắt… và đặc biệt là được điều khiển từ xa bằng điện thoại thông qua wifi.
Đối tượng:
Căn cứ vào đối tượng nghiên cứu ban đầu là trẻ em dưới 5 tuổi, độ tuổi có cân

nặng trung bình vào khoảng <= 30kg, nhóm đã tiến hành nghiên cứu và dựa trên một
số mẫu hiện có trên thị trường để cải tiến thêm.
Đặc điểm:
Võng thơng minh cho trẻ em có cấu tạo phần khung giống với võng nôi truyền
thống, khác biệt là võng được điều khiển bằng ứng dụng trên Android.
Võng có tích hợp máy phát nhạc, tăng giảm tốc độ có cài giờ, camera giám
sát, tất cả được điều khiển và giám sát bằng ứng dụng trên Android thơng qua internet.
Ngồi ra, võng sử dụng nguồn pin rời và có chức năng cảnh báo khi hết pin.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH

7


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Thông số của võng:
 Chịu tải trọng <= 30kg
 Hình dáng linh hoạt nhỏ gọn, màu sắc đơn điệu ấm áp
 Kích thước tương tự võng tự động: DxRxC: (160-180,50,60) cm.

Hình 2.3 Nơi võng thơng minh được cải tiến
Ưu điểm:
 Điều khiển được tốc độ đưa võng từ xa, hẹn giờ tắt thơng qua
smartphone.
 Có trình phát nhạc, điều khiển phát nhạc ru ngủ từ xa bằng smartphone.
 Có camera giám sát được hình ảnh trực tuyến từ xa bằng smartphone.
 Sử dụng nguồn pin riêng tách rời nguồn điện trong nhà.
 Hệ thống cảnh báo pin khi pin yếu.
Nhược điểm:

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH

8