Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển các thiết bị điện dân dụng qua mạng 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

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

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN HIỆP
SVTH: LÂM THẾ HIỂN
MSSV: 11141358

SKL 0 0 4 1 8 3

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1/2016


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO
---------------------------------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC
THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G

SVTH: LÂM THẾ HIỂN- 11141358
Khóa : 2011
Ngành : Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông

GVHD: Th.S NGUYỄN VĂN HIỆP

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
---***---Tp.Hồ Chí Minh, ngày … tháng …năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Lâm Thế Hiển

MSSV: 11141358

Ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử truyền thông
Giảng viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Hiệp
Ngày nhận đề tài: 1/10/2015

Lớp: 11141CLDT1
ĐT: 0909960000
Ngày nộp đề tài: 14/1/2016

1.Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC
THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G.
2. Các số liệu, tài liệu ban đầ u:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

3. Nội dung thực hiện đề tài:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

4. Sản phẩm:
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................

TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

i


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Lâm Thế Hiển

MSSV: 11141358

Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ
ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G.
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Hiệp.
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
6.

Điểm:……………….(Bằng chữ:........................................................................ )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2016

Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

ii


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Lâm Thế Hiển

MSSV: 11141358

Ngành: CNKT Điện Tử - Truyền Thông
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ
ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G.
Họ và tên Giáo viên Phản biện:....................................................................................
NHẬN XÉT
7. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
8. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
9. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
10. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
11. Đánh giá loại:

.......................................................................................................................................
12. Điểm:……………….(Bằng chữ:........................................................................ )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2016

Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

iii


PHẦN A


LỜI CẢM ƠN
Lời cảm ơn đầu tiên chúng tôi xin gửi tới thầy Nguyễn Văn Hiệp, mặc dù thầy
rất bận trong công việc giảng dạy, nhưng thầy đã đồng ý hướng dẫn đồ án tốt
nghiệp cho nhóm chúng tơi. Trong q trình làm đồ án, thầy ln chỉ bảo, nhắc nhở
để chúng tơi vượt qua những khó khăn và hồn thành đồ án đúng tiến độ. Bên cạnh
đó, cùng với những lời nhận xét, góp ý của thầy cũng giúp chúng tơi có những định
hướng đúng đắn hơn khi thực hiện đề tài.
Chúng tơi cũng xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới quý thầy cô trong khoa ĐiệnĐiện Tử, khoa Đào tạo Chất lương cao. Quý thầy cô là những người đã dạy dỗ,
truyền đạt cho chúng tôi từ những kiến thức cơ bản nhất, đồng thời thường xun
giúp đỡ rất nhiệt tình khi chúng tơi có khó khăn trong vấn đề nghiên cứu đề tài,
không những thế còn tạo điều kiện hết sức thuận lợi để chúng tơi có được mơi
trường, những điều kiện nghiên cứu tốt nhất có thể.
Cuối cùng, chúng tơi khơng qn gửi lời cảm ơn sâu sắc tới gia đình, người thân

và bạn bè là nguồn động viên to lớn hỗ trợ chúng tôi về mặt tinh thần cũng như vật
chất để chúng tơi có thêm động lực và tự tin để hồn thành đồ án này.

Người thực hiện đề tài
Lâm Thế Hiển

iv


TÓM TẮT
Ngày nay với sự phát triển mạnh của khoa học kỹ thuật, chất lượng cuộc sống
con người ngày càng nâng cao. Khoa học kỹ thuật đem lại nhiều tiện ích thiết thực
hơn cho cuộc sống con người. Góp phần không thể thiếu để mang lại những thành
tựu to lớn là sự phát triển không ngừng của kỹ thuật vi xử lý. Kỹ thuật vi xử lý đã
mang đến những thay đổi to lớn trong khoa học và công nghệ cũng như trong nhu
cầu đời sống hàng ngày của con người.
Trong cuộc sống hiện nay, đa số các thiết bị ở gia đình, văn phịng, nhà xưởng,..
được điều khiển và giám sát trực tiếp tại vị trí bố trí chúng. Đơi khi,khơng phải bất
cứ lúc nào chúng ta cũng có mặt tại nơi đó do việc đi lại của con người là không
giới hạn. Để đáp ứng linh hoạt việc điều khiển và giám sát các thiết bị mọi nơi,mọi
lúc, không giới hạn về khoảng cách là một việc rất cần thiết và đáng quan tâm.Vì
vậy việc thiết kế một ứng dụng điều khiển thiết bị ở một vị trí xa là rất cần
thiết.Chúng ta có thể tạo ra ứng dụng đó bằng cách dựa trên một hệ điều hành. Có
rất nhiều hệ điều hành như: Windows, Android, iOS, BlackBerry, Palm,
Symbian…Trong đó hệ điều hành Android là một hệ điều hành rất phổ biến, hệ điều
hành này của Google và được hầu hết người dùng trên thế giới sử dụng bởi vì các
lợi ích của nó mang lại.
Chính vì vậy, qua một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, nhóm thực hiện đề tài
sẽ dùng hệ điều hành Android để tạo một ứng dụng có thể điều khiển thiết bị từ xa.
Tên đề tài : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC

THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G.
Mặc dù chúng tơi đã rất cố gắng hồn thành đề tài nhưng chắc chắn sẽ không
tránh khỏi những thiếu sót, rất mong q Thầy/Cơ và các bạn sinh viên đóng góp ý
kiến để chúng tơi có thể hồn thiện đề tài và tạo ra những sản phẩm tốt hơn. Mọi ý
kiến đóng góp xin gửi về email:

v


MỤC LỤC
NỘI DUNG

TRANG

PHẦN A: GIỚI THIỆU ..........................................................................
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP........................................................................... i
TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN .......................... ii
TRANG PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ............................ iii
LỜI CÁM ƠN............................................................................................................. iv
TÓM TẮT .................................................................................................................... v
MỤC LỤC .................................................................................................................. vi
DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT ................................................................................... ix
DANH SÁCH BẢNG BIỂU ....................................................................................... x
DANH SÁCH HÌNH ẢNH ........................................................................................ xi

PHẦN B: NỘI DUNG .............................................................................
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ............................................................................ 1
1.1. Tình hình nghiên cứu hiện nay .......................................................................... 2
1.2. Tính cấp thiết đề tài ........................................................................................... 3
1.3. Mục tiêu nghiên cứu .......................................................................................... 3

1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................... 3
1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu...................................................................... 4
1.6. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................... 5
1.7. Ý nghĩa thực tiễn ................................................................................................ 6
1.8. Bố cục đồ án ....................................................................................................... 6

vi


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN ........................................ 8
2.1. Hệ thống điều hành Android ............................................................................. 9
2.1.1. Khái niệm ....................................................................................................... 9
2.1.2. Lịch sử phát triển ............................................................................................ 9
2.1.3. Các phiên bản Android ................................................................................. 11
2.1.4. Ưu và nhược của Android ............................................................................ 16
2.1.5. Giới hạn về nền tảng Android ...................................................................... 18
2.2. Ngôn ngữ lập trình Web PHP và MySQL ....................................................... 19
2.2.1. PHP là gì? ..................................................................................................... 19
2.2.2. MySQL là gì? ............................................................................................... 20
2.3. Dịch vụ Web Hosting ...................................................................................... 22
2.3.1. Cách tạo host ................................................................................................ 22
2.3.2. Cách tạo CSDL ............................................................................................. 23
2.4. Kết nối GPRS, 3G ........................................................................................... 24
2.4.1. Kết nối GPRS ............................................................................................... 24
2.4.2. Kết nối 3G .................................................................................................... 25
2.5. Hệ thống phần cứng......................................................................................... 27
2.5.1Module SIM900 ............................................................................................. 27
2.5.2 Vi điều khiển Pic16f877A ............................................................................. 32
2.5.3 Linh kiện công suất ....................................................................................... 33
2.6. Các phần mềm sử dụng ................................................................................... 35

2.6.1. Phần mềm Android Studio ........................................................................... 35
2.6.2. Phần mềm truyền lệnh .................................................................................. 38
2.6.3. Phần mềm lập trình CCS .............................................................................. 39

CHƯƠNG 3:TÍNH TỐN THIẾT KẾ. ........................................................ 42
3.1. Yêu cầu chung .................................................................................................. 43
vii


3.1.1.Bài toán thiết kế ............................................................................................. 43
3.1.2.Yêu cầu đặt ra trong từng phần ...................................................................... 43
3.2.Tính tốn thiết kế Module điều khiển ............................................................... 44
3.2.1.Sơ đồ khối ...................................................................................................... 44
3.2.2.Chức năng từng khối ...................................................................................... 45
3.2.3. u cầu, giải pháp và tính tốn thiết kế ........................................................ 46
3.2.4. Sơ đồ nguyên lý module điều khiển......................................................... 50
3.3. Tính tốn thiết kế cơ sở dữ liệu........................................................................ 56
3.4. Tính toán thiết kế ứng dụng Android ............................................................... 61
3.4.1. Yêu cầu chung của ứng dụng ........................................................................ 61
3.4.2. Quá trình đăng nhập ...................................................................................... 63
3.4.3.Điều khiển ...................................................................................................... 66

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ.................................................... 68
4.1.Kết quả .. 69
4.1.1. Kết quả nghiên cứu lý thuyết. ...................................................................... 69
4.1.2. Kết quả thực tế.............................................................................................. 70
4.2. Đánh giá........................................................................................................... 73

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................ 74
5.1.Kết luận… ........................................................................................................ 75

5.2. Hướng phát triển .............................................................................................. 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 76
WEBSITE THAM KHẢO ........................................................................... 77
PHỤ LỤC ....................................................................................................... 78

viii


DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
OS : Operating System – Hệ điều hành.
PDA : Personal Digital Assistant – Thiết bị kỹ thuật số hỗ trợ cá nhân.
PC : Personal Computer – Máy tính cá nhân.
PHP : Personal Home Page – Trang chủ cá nhân.
SQL :Structured Query Language – Ngôn ngữ truy vấn mang tính cấu trúc.
HTTP : Hypertext Transfer Protocol – Giao thức truyền tải siêu văn bản.
HD : High Definition – Chất lượng cao.
TV : Television– Tivi.
UART : Universal Asynchronous Receiver or Transmitter – Truyền nhận nối tiếp
không đồng bộ.
SDA : Serial Data – Dữ liệu nối tiếp.
SCL : Serial Clock – Xung Clock nối tiếp.
GPRS : General Packet Radio Service – Dịch vụ vơ tuyến gói tổng hợp.
GSM :Global System for Mobile Communications – Hệ thống thông tin di động
toàn cầu.
2G,3G :2,3 Generation – Thế hệ thứ 2,3.
HSDPA :High Speed Downlink Packet Access – Hệ thống mạng di động truyền tải
tốc độ cao.
SDK : Software Development Kit – Công cụ phát triển ứng dụng.
MT : Mobile Terminal – Thiết bị đầu cuối mạng.

TE : Terminal Equipment – Thiết bị đầu cuối.
TCP : Transmition Control Protocol – Giao thức điều khiển truyền vận.
IP : Internet Protocol – Giao thức dùng cho mạng internet.
LAN : Local Area Network – Mạng nội bộ.

ix


DANH SÁCH BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Chức năng 1 số các chân cơ bản Sim900 ...................................................... 28
Bảng 2.2: Tên các nhà mạng, APN, User, Password ..................................................... 31

x


DANH SÁCH HÌNH ẢNH
Hình

Trang

CHƯƠNG 2
Hình 2.1:Biểu tượng các phiên bản Android.. ............................................................... 10
Hình 2.2: Các phiên bản Android.. ................................................................................ 11
Hình 2.3: Giao diện android L.. ..................................................................................... 16
Hình 2.4: Quá trình hoạt động của PHP.. ....................................................................... 20
Hình 2.5: Kết hợp Apache, PHP và MySQL.. ............................................................... 21
Hình 2.6:Đăng ký tài khoản để tạo host ......................................................................... 22
Hình 2.7:Tạo host sau khi đăng nhập ............................................................................. 23
Hình2.8:Giao diện Database trên host. .......................................................................... 24
Hình 2.9: GPRS kết nối Internet.. .................................................................................. 25

Hình 2.10: Các dịch vụ từ 3G.. ...................................................................................... 26
Hình 2.11:Module SIM900A.. ....................................................................................... 27
Hình 2.12: Kết nối giao tiếp.. ......................................................................................... 29
Hình 2.13: Chip Pic16F877A.. ....................................................................................... 32
Hình 2.13: Triac BTA16.. .............................................................................................. 34
Hình 2.15: MOC 3020.. .................................................................................................. 34
Hình 2.16: Download Android Studio.. ......................................................................... 36
Hình 2.17:Giao diện phần mềm Android Studio ........................................................... 36
Hình 2.18:Giao diện Terminal.. ..................................................................................... 38
Hình 2.19: Giao diện Help khi nhấn F1 ......................................................................... 40
Hình 2.20: Giao diện phần mềm lập trình CCS ............................................................. 40
Hình 2.21: Các cơng cụ hỗ trợ lập tình CCS .................................................................. 41
Hình 2.22: Nơi viết code chương trình .......................................................................... 41
Hình 2.23: Thơng báo sau khi nhấn biên dịch ............................................................... 41
xi


CHƯƠNG 3
Hình 3.1: Yêu cầu chung của hệ thống.. ........................................................................ 43
Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch phần cứng.. ......................................................................... 44
Hình 3.3: Module sim900............................................................................................... 46
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý khối ngõ ra cơng suất/đèn báo.. .......................................... 47
Hình 3.5: Led báo nguồn.. .............................................................................................. 48
Hình 3.6: Kết nối nút nhấn với vi điều khiển dùng điện trở kéo lên.............................. 51
Hình 3.7: Sơ đồ kết nối nút nhấn.................................................................................... 49
Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm............................................................ 51
Hình 3.9: Hình ảnh thực tế mạch nguồn xung.. ............................................................. 52
Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý phần cứng.. ........................................................................ 53
Hình 3.11: Lưu đồ quá trình xử lý của PIC 16f877 ....................................................... 54
Hình 3.12Lưu đồ giải thuật chương trình nút nhấn ........................................................ 55

Hình 3.13: Sơ đồ đường đi của dữ liệu .......................................................................... 56
Hình 3.14: Quy trình xử lý dữ liệu từ CSDL.. ............................................................... 57
Hình 3.15: CSDL chứa trạng thái thiết bị trên MySQL.. ............................................... 58
Hình 3.16: Giao diện đăng nhập dự kiến.. ..................................................................... 62
Hình 3.17: Giao diện dự kiến sau khi đăng nhập.. ......................................................... 62
Hình 3.18: Giao diện dự kiến tab điều khiển.. ............................................................... 62
Hình 3.19: Lưu đồ giải thuật chính của ứng dụng.. ....................................................... 63
Hình 3.20: Lưu đồ giải thuật quá trình đăng nhập.. ....................................................... 64
Hình 3.21: Lưu đồ giám sát và điều khiển trên Android.. ............................................. 66

CHƯƠNG 4
Hình 4.1: Đăng nhập . .................................................................................................... 70
Hình 4.2: Điều khiển các thiết bị.................................................................................... 71
Hình 4.3: Module điều khiển.......................................................................................... 72

xii


PHẦN B


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1

TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY
Ngày nay khoa học kỹ thuật càng ngày càng tiến bộ, đặc biệt là sự phát triển của
các thiết bị di động thông minh như Smart Phone, PDA, Table PC…bên cạnh đó là
những tiến bộ khơng ngừng của kỹ thuật giám sát và điều khiển. Một trong những
hình thức điều khiển phổ biến hiện nay là điều khiển từ xa do nó có khả năng giám
sát và điều khiển các thiết bị ở xa mà không cần tới tận nơi để điều khiển trực tiếp.
Ngoài ra khoa học kỹ thuật ngày càng tiến bộ nên hệ điều hành cho các thiết bị
di động đó cũng liên tục phát triển và nâng cấp không ngừng. Các hệ điều hành của
nhiều hãng lần lượt ra đời và liên tục phát triển, cập nhật nhiều phiên bản mới, đem
lại sự thuận tiện cho người sử dụng như: Windows Mobile, Android, iphone OS,
Black Berry OS, Palm OS, Symbian...
Đặc biệt trong đó là hệ điều hành Android của Google có những ưu điểm vượt
trội sau:
 Android được người dùng ưa chuộng vì chúng được tạo nên từ nền tảng nguồn
mở nên cho phép người dùng có thể tùy biến nhiều trên đó. Mặt khác, với
Android thiết bị người dùng khơng địi hỏi phải có một cầu hình tối thiểu nào
cả, chúng có thể hoạt động trên mọi cấu hình.
 Hỗ trợ đa nhiệm cho phép bạn chạy nhiều ứng dụng một lúc.
 Giao diện Android của Google rất thân thiện với người dùng, vì thế chúng
tương đối dễ dàng về mặt sử dụng.
 Kho ứng dụng Android phong phú. Với Android, người dùng sẽ không bị giới
hạn tải ứng dụng từ kho ứng dụng cũng như được sử dụng miễn phí.
 Do tương thích với rất nhiều phần cứng của các hãng sản xuất khác nhau trên
thế giới như Samsung, LG, HTC, Sony, Oppo… nên người dùng sẽ có nhiều
lựa chọn thiết bị phần cứng của nhiều hãng khác nhau với mức giá cũng phong
phú.
Tất cả những ưu điểm đó đang khiến cho Android trở thành hệ điều hành dành

cho điện thoại di động phổ biến nhất hiện nay. Vì vậy nhóm sinh viên sẽ thiết kế
một ứng dụng trên Android để điều khiển thiết bị từ xa và nhóm đã quyết định chọn
đề tài tốt nghiệp : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN DÂN DỤNG QUA MẠNG 3G.

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
Việc thiết kế các hệ thống điều khiển thiết bị từ xa ở thời điểm hiện tại là rất cần
thiết bởi vì một lý do nào đó đơi lúc chúng ta muốn tắt hay mở các thiết bị trong nhà
mà không có ở nhà hay ở nơi xa các thiết bị...Nên nhóm sinh viên sẽ thiết kế một
board mạch để điều khiển các thiết bị qua mạng 3g và điểm mới ở đây là dùng
module SIM900 để truyền nhận dữ liệu giữa board mạch và host thông qua mạng
GPRS/3G. Ưu điểm của nó là :
 Đơn giản và dễ dàng hơn việc dùng Internet để gửi dữ liệu lên từ máy tính.
 Tiết kiệm chi phí hơn rất nhiều so với việc gửi tin nhắn SMS.
Ngồi ra, nhóm sinh viên cũng sẽ tạo một ứng dụng trên Android OS để giám
sát và điều khiển thiết bị dùng điện thoại để thuận tiện cho việc theo dõi và điều
khiển mọi lúc mọi nơi thay vì dùng PC.
1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
Các mục tiêu cần nghiên cứu trong đề tài:
 Bộ điều khiển thiết kế đơn giản, gọn nhẹ và thẩm mỹ. Dễ dàng sửa chữa và
thay thế linh kiện khi gặp sự cố trong quá trình sử dụng.
 Phầm mềm điều khiển trên hệ điều hành Android có giao diện đẹp, trực
quan, thân thiện với người dùng. Đồng thời hỗ trợ nhiều thiết bị sử dụng hệ
điều hành Android.

 Chương trình có thể điều khiển bật tắt thiết bị từ xa bằng giao diện Android.
 Thiết kế và thi công mạch phần cứng điều khiển trực tiếp ngõ ra công suất
thông qua nút nhấn khi module sim không kết nối được với vi điều khiển.
 Có khả năng hoạt động ổn định trong thực tế;
 Tối ưu hóa các quy trình thiết kế thi công để giảm giá thành.
1.4. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
 Các đối tượng liên quan tới vi xử lý PIC
 Các đối tượng liên quan tới SIM 900.
 Các đối tượng liên quan tới Web server.
 Các đối tượng liên quan tới lập trình Android.

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.5. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.5.1. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
 Vi xử lý PIC.
 Module sim, tập lệnh AT Commands và phương thức giao tiếp Web server.
 Hệ điều hành Android.
 Ngơn ngữ lập trình Java.
 Phần mềm Android Studio.
 Lập trình PHP.
 Tạo cơ sở dữ liệu MySQL.
1.5.2. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
Hiện nay, trên thị trường có khá nhiều sản phẩm có chức năng điều khiển thiết bị
bằng hệ điều hành Android như điện thoại, các thiết bị di động…., tùy thuộc vào
mục đích sử dụng mà mỗi sản phẩm có những đặc điểm và tính năng riêng biệt, với

mục tiêu đề ra ban đầu, chúng tơi chỉ thiết kế sản phẩm có những tính năng cơ bản
nhất của một sản phẩm điều khiển thiết bị qua hệ điều hành Android:
Vì lý do giới hạn về thời gian nghiên cứu đề tài, cũng như có những giới hạn
nhất định về kiến thức chuyên ngành, nhóm sinh viên thực hiện đề tài tốt nghiệp chỉ
tập trung nghiên cứu một số vấn đề chính.
 Bộ điều khiển thiết bị công suất với 3 ngõ ra cố định, điện áp ngõ ra
220VAC.
 Cho phép thay đổi trạng thái các ngõ ra trực tiếp bằng nút nhấn có trên bộ
điều khiển.
 Cho phép thay đổi trạng thái các ngõ từ phần mềm android.
 Có đèn báo trạng thái nguồn, trạng thái kết nối với module sim và trạng thái
hoạt động của các thiết bị.
 Phần mềm điều khiển cập nhật trạng thái thiết bị liên tục.
 Chỉ hoạt động trên các thiết bị chạy hệ điều hành Android 4.1 trở lên, không
hỗ trợ các hệ điều hành khác như IOS, Blackbery OS, Window Phone,
Symbian,….

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sau khi được sự chấp nhận đề tài nghiên cứu của thầy hướng dẫn, nhóm sinh viên
đã từng bước tiến hành đề tài như sau :
 Tìm hiểu các tập lệnh AT Commands của Module SIM900.
 Tìm hiểu các thơng tin cơ bản về hệ điều hành Android như : lịch sử hình
thành và phát triển, các phiên bản hiện có, thị hiếu người dùng và khả năng
phát triển của Android OS.

 Tìm, tải và tham khảo các tài liệu về hệ điều hành Android.
 Tải và cài đặt các phần mềm phục vụ cho việc lập trình phần mềm ứng dụng
Android OS.
 Bằng những kiến thức cơ bản có được từ việc đọc sách tham khảo và các
nguồn tài nguyên khác trên mạng. Tiến hành viết và chạy thử nghiệm những
ứng dụng đơn giản để hiểu rõ thêm về cách sử dụng các thành phần đối tượng
có trong bộ lập trình Android OS.
 Phát thảo về giao diện, tính năng, các đối tượng sẽ được sử dụng để lập trình
cho phần ứng dụng.
 Tìm hiểu ngơn ngữ thiết kế Web PHP và thiết kế một Web server cho ứng
dụng.
 Nghiên cứu phương thức giao tiếp giữa Android và Web server.
 Thiết kế và chỉnh sửa sao cho hoàn chỉnh ứng dụng.
 Tiến hành chạy thử nghiệm mơ phỏng trên máy tính để phát hiện các lỗi cú
pháp và lỗi logic của bộ chương trình.
 Thiết kế và Thi cơng mạch phần cứng.
 Sau khi đã chạy mô phỏng và thi công mạch phần cứng hồn chỉnh, tiến hành
cài đặt chương trình chạy thực tế trên các loại thiết bị di động cầm tay chạy hệ
điều hành Android để phát hiện lỗi chạy thực tế, kiểm nghiệm tính tương thích
của phần mềm.
 Tiến hành viết báo cáo.

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1.7.

Ý NGHĨA THỰC TIỄN

Khi mà lĩnh vực điện tử đang có sự phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là sự ra đời của
SmartPhone sử dụng hệ điều hành Android với số lượng tăng theo cấp số nhân, việc
nghiên cứu hệ điều hành Android và phương pháp lập trình di động có ý nghĩa rất
lớn đặc biệt đối với sinh viên ngành Điện – Điện tử. Từ đó có thể thiết kế ra sản
phẩm là sự kết hợp giữa thiết bị sử dụng hệ điều hành Android mà điển hình là thiết
bị động như smartphone và các mạch điện tử cơ bản tạo thành một hệ thống thông
minh. Sản phẩm sau khi hoàn thành của đồ án này cũng chính là sự kết hợp giữa
thiết bị chạy hệ điều hành Android và các mạch điện tử cơ bản có tính ứng dụng
cao, đặc biệt trong việc phát triển các hệ thống điều khiển không dây, mở ra một
hướng đi khác cho sự phát triển của các hệ thống điều khiển thông minh. Một số
ứng dụng trong thực tế của hệ thống:
 Điều khiển các thiết bị điện gắn nhiều nơi trong nhà mà không cần di chuyển
đến chỗ gắn cơng tắc.
 Tăng tính thẩm mỹ đối với các ngôi nhà thông minh, không cần đặt các công
tắc điều khiển khắp nhà, gây nguy hiểm cho người già và trẻ em.
 Bảo vệ an toàn cho người sử dụng, có thể điều khiển các thiết bị điện cơng
suất lớn từ xa.
 Hạn chế sử dụng các đường dây kết nối phức tạp để điều khiển các thiết bị
công suất gia dụng.
 Các hệ thống trang trại chăn nuôi và các vườn ươm hoa, cây giống: giúp bật
đèn từ xa cho những khu vực thiếu ánh sáng, bật quạt thông gió cho khu vực
có nhiệt độ cao hơn so với quy định giảm thiểu số công tắc điều khiển, điều
khiển linh hoạt chỉ bật những thiết bị cần sử dụng.
1.8 BỐ CỤC ĐỒ ÁN
Báo cáo đồ án sẽ gồm các chương:
 Chương 1 – Tổng quan : Trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện
nay để nêu lý do tại sao chọn đề tài, tính cấp thiết của đề tài, mục tiêu nghiên
cứu, nhiệm vụ nghiên cứu, các đối tượng, phạm vi nghiên cứu và phương

pháp nghiên cứu ra sao.
 Chương 2 – Cơ sở lý thuyết: Trình bày các nội dung lý thuyết cơ sở cần
nghiên cứu liên quan tới đề tài như : Ngôn ngữ lập trình web PHP, cơ sở dữ
CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
liệu MySQL, các vấn đề liên quan tới GPRS của SIM900 và ngơn ngữ lập
trình Android...
 Chương 3 – Tính tốn và thiết kế : Trình bày các yêu cầu chung của đề tài
như: ý tưởng thiết kế hệ thống, các yêu cầu đặt ra cho từng phần và về phần
cứng gồm : sơ đồ khối, chức năng từng khối và u cầu, giải pháp,tính tồn
thiết kế từng khối của hệ thống.
 Chương 4 – Kết quả, so sánh và nhận xét : Trình bày các kết quả đạt được về
lý thuyết và thực tế, so sánh kết quả đạt được với mục tiêu đề tài đặt ra bên
cạnh đó là việc nhận xét kết quả.
 Chương 5 – Kết luận và hướng phát triển : Trình bày các ưu và khuyết điểm
của đề tài từ đó đề ra biện pháp để khắc phục và hướng phát triển của đề tài.

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
LIÊN QUAN

CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
2.1. HỆ THỐNG ĐIỀU HÀNH ANDROID
2.1.1.KHÁI NIỆM
Android là hệ điều hành trên điện thoại di động máy tính bảng và notebooks (và
hiện nay là cả trên một số đầu phát HD, HD Player, TV) phát triển bởi Google và
dựa trên nền tảng Linux và các phần mềm nguồn mở. Ban đầu nó được phát triển
bởi Android Inc (sau đó được Google mua lại vào năm 2005). Sự ra mắt của
Android vào ngày 5 tháng 11 năm 2007 gắn với sự thành lập của liên minh thiết bị
cầm tay mã nguồn mở với tên gọi OHA (Open Handset Alliance) bao gồm 78 công
ty phần cứng, phần mềm và viễn thơng nhằm mục đính tạo nên một chuẩn mở cho
điện thoại di động trong tương lai. Andorid được phát triển nhằm cạnh tranh với các
hệ điều hành di động khác như iOS (Apple), BlackBerry OS, Windows Mobile
(Microsoft), Symbian (Nokia trước đây), WebOS (Palm)...
Android có một cộng đồng phát triển ứng dụng rất lớn, hiện có khoảng 800.000
ứng dụng có sẵn cho Android (6/2014) và đang liên tục được cập nhật. Ứng dụng
được phát triển bằng ngôn ngữ Java kết hợp với thư viện Java có sẵn của Google.
Các nhà phát triển ứng dụng có thể sử dụng máy tính chạy hệ điều hành Windows
hoặc MacOS hoặc Linux kết hợp với Android SDK để phát triển ứng dụng cho
Android.
2.1.2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN
Tổng công ty Android (Android, Inc.) được thành lập tại PaloAlto, California
vào tháng 10 năm 2003 bởi Andy Rubin (đồng sáng lập công ty Danger). Dù những

người thành lập và nhân viên đều là những người có tiếng tăm, nhưng tổng công ty
Android hoạt động một cách âm thầm, chỉ tiết lộ rằng họ đang làm phần mềm dành
cho điện thoại di động. Google mua lại Tổng công ty Android vào ngày 17 tháng 8
năm 2005, biến nó thành một bộ phận trực thuộc Google. Vào thời điểm đó khơng
có nhiều thơng tin về Tổng cơng ty, nhưng nhiều người đồn đốn rằng Google dự
tính tham gia thị trường điện thoại di động sau bước đi này. Tại Google, nhóm do
Rubin đứng đầu đã phát triển một nền tảng thiết bị di động phát triển trên nền nhân
Linux. Google quảng bá nền tảng này cho các nhà sản xuất điện thoại và các nhà
mạng với lời hứa sẽ cung cấp một hệ thống uyển chuyển và có khả năng nâng cấp.
Google đã liên hệ với hàng loạt hãng phần cứng cũng như đối tác phần mềm, bắn
tin cho các nhà mạng rằng họ sẵn sàng hợp tác với các cấp độ khác nhau.
Ngày 5 tháng 11 năm 2007, Liên minh thiết bị cầm tay mở (Open Handset
Alliance), một hiệp hội bao gồm nhiều cơng ty trong đó có Texas Instruments, Tập
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN

9