Điều khiển nhà thông minh thông qua bluetooth và điện thoại đồ án tốt nghiệp khoa công nghệ điện

Đồ án tốt nghiệp điều khiển nhà thông minh bằng bluetooth và điện thoại. Tham khảo mô hình và ứng dụng thực tế của sinh viên khoa công nghệ điện.

• Tác giả: Bùi Ngọc Tuyển
• Người hướng dẫn: Hà Chí Kiên
• Trường học: Đại Học Công Nghiệp Tp.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Điện
• Đề tài: Điều Khiển Nhà Thông Minh Thông Qua Bluetooth Và Điện Thoại
• Loại tài liệu: Báo cáo tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Tp. HCM

Mục lục chi tiết

• PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP
• NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
• DANH SÁCH HÌNH ẢNH
• 1. PHẦN 1: TÌM HIỂU ARDUINO VÀ CÁC MODULT LIÊN QUAN ĐẾN MÔ HÌNH
• 1.1. Giới thiệu về Arduino và ứng dụng của Arduino trong đời sống
• 1.1.1. Máy in 3D
• 1.1.2. Robot
• 1.1.3. Thiết bị không người lái
• 1.1.4. Điều khiển ánh sáng
• 1.1.5. Game tương tác
• 1.1.6. Điều khiển nhà thông minh
• 1.1.7. Phần mềm lập trình cho Arduino IDE
• 1.2. Tìm hiểu Arduino và các Modult liên quan đến mô hình
• 1.2.1. Board Arduino Uno R3
• 1.2.2. Board Arduino Mega 2560
• 1.2.3. Modult Bluetooth HC-06
• 1.2.4. Modult cảm biến khí GAS MQ-02
• 1.2.5. Modult cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11
• 1.2.6. Động cơ servo SG-90
• 1.3. Các giao tiếp khác
• 1.3.1. Giao tiếp I2C giữa 2 Arduino
• 1.3.2. Xuất dữ liệu từ Arduino sang Excel
• 2. PHẦN 2: LẬP TRÌNH ỨNG DỤNG GIAO DIỆN TRÊN ANDROID VỚI AI2 MIT APP INVENTOR
• 2.1. Giới thiệu về phần mềm lập trình App Inventor
• 2.1.1. Màn hình thiết kế giao diện
• 2.1.2. Màn hình thiết kế các khối code
• 2.1.3. Các khối cơ bản được sử dụng trong phần mềm
• 2.2. Giao diện trên smartphone
• 2.2.1. Giao diện ứng dụng liên kết
• 2.2.2. Giao diện ứng dụng trên smartphone
• 3. PHẦN 3: MÔ HÌNH VÀ TẤT CẢ CÁC CHƯƠNG TRÌNH LIÊN QUAN
• 3.1. Các hình ảnh về mô hình

Tóm tắt

I. Tổng quan đồ án điều khiển nhà thông minh qua bluetooth

Đề tài điều khiển nhà thông minh thông qua bluetooth và điện thoại là một hướng nghiên cứu ứng dụng thực tiễn, đặc biệt phổ biến trong các đồ án tốt nghiệp khoa Công nghệ Điện. Đồ án này tập trung vào việc tích hợp các công nghệ đơn giản, chi phí thấp nhưng hiệu quả cao để tạo ra một hệ thống tự động hóa cơ bản cho ngôi nhà. Nền tảng chính của hệ thống là bo mạch vi điều khiển Arduino, một công cụ mạnh mẽ và linh hoạt, kết hợp với công nghệ giao tiếp không dây tầm gần Bluetooth. Mục tiêu của đồ án không chỉ dừng lại ở việc tạo ra một sản phẩm hoạt động, mà còn là minh chứng cho khả năng ứng dụng kiến thức vào thực tế, từ thiết kế mạch, lựa chọn linh kiện, lập trình vi điều khiển đến phát triển ứng dụng di động. Hệ thống cho phép người dùng giám sát và điều khiển các thiết bị điện trong nhà như đèn, quạt, cửa tự động thông qua một ứng dụng được cài đặt trên điện thoại thông minh. Ngoài ra, đồ án còn tích hợp các cảm biến để tăng cường tính an toàn và tiện nghi, ví dụ như cảm biến khí gas để cảnh báo rò rỉ, hay cảm biến nhiệt độ, độ ẩm để theo dõi môi trường sống. Báo cáo tốt nghiệp của sinh viên Bùi Ngọc Tuyển (2018) là một ví dụ điển hình, trong đó đã xây dựng thành công một mô hình nhà thông minh hoàn chỉnh, hoạt động đúng theo yêu cầu đặt ra, cho thấy tiềm năng lớn của việc ứng dụng Arduino và Bluetooth trong lĩnh vực tự động hóa dân dụng. Đây là một lựa chọn tối ưu cho các đồ án sinh viên nhờ tính mở, cộng đồng hỗ trợ lớn và chi phí hợp lý.

1.1. Tầm quan trọng của nhà thông minh trong kỷ nguyên 4.0

Trong bối cảnh cuộc cách mạng công nghiệp 4.0, nhà thông minh (Smarthome) không còn là một khái niệm xa xỉ mà đã trở thành một xu hướng tất yếu. Các hệ thống này mang lại sự tiện nghi, an toàn và hiệu quả năng lượng vượt trội. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp nhà thông minh bluetooth giá rẻ, dễ tiếp cận như các đồ án sinh viên đóng vai trò quan trọng trong việc phổ cập hóa công nghệ này. Các giải pháp này giúp người dùng làm quen với tự động hóa, tạo tiền đề cho việc tiếp nhận các hệ thống phức tạp hơn trong tương lai.

1.2. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu của đồ án tốt nghiệp

Mục tiêu chính của đồ án là thiết kế và thi công một mô hình nhà thông minh có khả năng điều khiển qua điện thoại sử dụng kết nối Bluetooth. Phạm vi nghiên cứu bao gồm: tìm hiểu và lựa chọn bo mạch vi điều khiển Arduino phù hợp; nghiên cứu các module cảm biến (nhiệt độ, độ ẩm, khí gas) và cơ cấu chấp hành (động cơ servo, relay); lập trình ứng dụng điều khiển trên nền tảng Android bằng công cụ MIT App Inventor; và cuối cùng là lắp ráp, kiểm thử mô hình hoàn chỉnh. Đồ án tập trung vào giao tiếp không dây tầm gần, phù hợp cho việc điều khiển trong phạm vi một căn nhà.

II. Phân tích thách thức trong đồ án nhà thông minh bluetooth

Việc triển khai một đồ án nhà thông minh bluetooth đặt ra nhiều thách thức về cả phần cứng và phần mềm, đòi hỏi sinh viên phải có kiến thức tổng hợp. Về phần cứng, thách thức lớn nhất là việc lựa chọn và kết nối các linh kiện điện tử sao cho chúng tương thích và hoạt động ổn định. Mỗi module như module bluetooth HC-06, cảm biến DHT-11 hay động cơ servo SG-90 đều có giao thức và yêu cầu điện áp riêng. Việc đấu nối sai có thể dẫn đến hư hỏng thiết bị hoặc hệ thống hoạt động không chính xác. Một vấn đề khác là sự ổn định của kết nối Bluetooth. Mặc dù tiện lợi, Bluetooth có tầm hoạt động giới hạn (khoảng 10 mét) và dễ bị nhiễu bởi các vật cản như tường, vách ngăn, ảnh hưởng đến độ tin cậy của việc truyền và nhận lệnh. Về phần mềm, việc lập trình cho Arduino để xử lý đồng thời nhiều tác vụ (đọc dữ liệu từ cảm biến, nhận lệnh từ điện thoại, điều khiển thiết bị) đòi hỏi mã nguồn phải được tối ưu hóa để tránh xung đột và trễ. Hơn nữa, việc phát triển một ứng dụng di động với giao diện thân thiện và logic điều khiển rõ ràng trên MIT App Inventor cũng là một thử thách. Sinh viên cần đảm bảo ứng dụng không chỉ gửi lệnh đi mà còn có khả năng nhận và hiển thị trạng thái thực của thiết bị, cũng như các thông số môi trường từ cảm biến, tạo ra một trải nghiệm người dùng liền mạch và trực quan.

2.1. Vấn đề về giới hạn khoảng cách và độ ổn định kết nối

Công nghệ Bluetooth, đặc biệt là các module giá rẻ như HC-06, có tầm hoạt động hiệu quả trong khoảng 10-15 mét và không có vật cản. Trong môi trường nhà ở với nhiều tường bê tông, tín hiệu có thể bị suy giảm đáng kể, gây ra tình trạng mất kết nối hoặc trễ trong việc thực thi lệnh. Đây là một nhược điểm cố hữu cần được xem xét khi thiết kế. Giải pháp có thể là bố trí mạch trung tâm ở vị trí ít vật cản nhất, hoặc chấp nhận đây là hệ thống điều khiển cục bộ trong từng phòng thay vì toàn bộ ngôi nhà.

2.2. Khó khăn trong việc đồng bộ hóa dữ liệu và điều khiển

Việc đồng bộ trạng thái giữa ứng dụng trên điện thoại và tình trạng thực tế của thiết bị là một thách thức. Ví dụ, nếu một đèn được bật bằng công tắc vật lý, ứng dụng có thể không nhận biết được sự thay đổi này. Đồ án cần một cơ chế phản hồi từ Arduino về ứng dụng để cập nhật trạng thái liên tục. Thêm vào đó, việc xử lý đồng thời nhiều luồng dữ liệu – từ các cảm biến và lệnh người dùng – đòi hỏi cấu trúc chương trình phải chặt chẽ để tránh xung đột tài nguyên và đảm bảo thời gian đáp ứng nhanh.

III. Giải pháp phần cứng cho hệ thống nhà thông minh bluetooth

Nền tảng của hệ thống nhà thông minh bluetooth trong đồ án này được xây dựng dựa trên các module điện tử phổ biến và dễ tiếp cận. Trung tâm xử lý của hệ thống là bo mạch Arduino Mega 2560. Việc lựa chọn board Mega thay vì Uno R3 mang lại lợi thế vượt trội về số lượng chân I/O (54 chân digital, 16 chân analog), cho phép kết nối và quản lý đồng thời nhiều thiết bị và cảm biến hơn, phù hợp với một mô hình nhà thông minh có nhiều phòng chức năng. Để thiết lập kết nối không dây, module bluetooth HC-06 được sử dụng. Module này hoạt động như một cầu nối giao tiếp nối tiếp (Serial) không dây giữa Arduino và điện thoại, giúp việc truyền và nhận các chuỗi lệnh điều khiển trở nên đơn giản. Hệ thống an ninh và tiện ích được tăng cường bởi các cảm biến chuyên dụng. Module cảm biến khí gas MQ-02 được tích hợp để phát hiện sự rò rỉ của các loại khí dễ cháy như LPG, Propane, cung cấp cảnh báo sớm để phòng ngừa hỏa hoạn. Môi trường sống được giám sát bởi module cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11. Dữ liệu từ cảm biến này giúp tự động hóa việc điều khiển máy lạnh hoặc quạt thông gió. Cơ cấu chấp hành bao gồm động cơ servo SG-90 để mô phỏng việc đóng/mở cửa tự động và module relay để đóng ngắt các thiết bị điện có công suất lớn (220V) như đèn trần, quạt một cách an toàn.

3.1. Vi điều khiển Arduino và module kết nối không dây HC 06

Arduino Mega 2560, với vi điều khiển ATmega2560, là bộ não của toàn bộ hệ thống. Nó nhận lệnh từ điện thoại thông qua module bluetooth HC-06 và thực thi các yêu cầu tương ứng. Module HC-06 được kết nối với các chân Serial (TX, RX) của Arduino, hoạt động ở điện áp 3.3V-5V. Khi ghép nối thành công với điện thoại, nó tạo ra một cổng COM ảo, cho phép gửi và nhận dữ liệu văn bản (text) một cách dễ dàng, giúp đơn giản hóa quá trình lập trình điều khiển.

3.2. Tích hợp các module cảm biến và cơ cấu chấp hành

Các cảm biến cung cấp 'giác quan' cho ngôi nhà. Cảm biến khí gas MQ-02 và cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT-11 được kết nối với các chân analog và digital của Arduino để thu thập dữ liệu môi trường. Dữ liệu này sau khi được xử lý sẽ kích hoạt các cơ cấu chấp hành. Module relay 5V đóng vai trò như một công tắc điện tử, cho phép Arduino điều khiển các thiết bị 220V. Trong khi đó, động cơ servo SG-90 được điều khiển bằng tín hiệu PWM từ Arduino để quay đến các góc xác định, mô phỏng chức năng đóng mở cửa.

3.3. Giao tiếp I2C và phương pháp xuất dữ liệu ra Excel

Để mở rộng hệ thống và giảm tải cho vi điều khiển chính, đồ án có thể sử dụng giao tiếp I2C để kết nối nhiều bo mạch Arduino với nhau. Một bo Arduino Master có thể thu thập dữ liệu từ nhiều bo Slave, mỗi bo quản lý một khu vực riêng. Đặc biệt, đồ án còn trình bày phương pháp xuất dữ liệu từ Arduino sang Excel bằng ứng dụng PLX-DAQ. Kỹ thuật này cho phép ghi lại lịch sử hoạt động của hệ thống, như thời gian ra vào cửa (từ module thẻ từ RFID) hoặc các cảnh báo an ninh, phục vụ cho việc giám sát và phân tích sau này.

IV. Hướng dẫn lập trình ứng dụng điều khiển nhà thông minh

Để điều khiển nhà thông minh qua bluetooth, một ứng dụng trên điện thoại là thành phần không thể thiếu. Đồ án đã lựa chọn MIT App Inventor làm công cụ phát triển ứng dụng cho hệ điều hành Android. Đây là một nền tảng lập trình trực quan dựa trên việc kéo-thả các khối lệnh (block-based coding), giúp sinh viên không chuyên về lập trình di động có thể nhanh chóng tạo ra một ứng dụng chức năng. Quá trình phát triển ứng dụng bao gồm hai giai đoạn chính: thiết kế giao diện (UI - User Interface) và lập trình logic (Blocks). Giao diện người dùng được thiết kế với các thành phần cơ bản như Button (nút nhấn), Label (nhãn), và Image (hình ảnh) để tạo ra các nút điều khiển ảo cho đèn, quạt, cửa. Các nút này được bố trí khoa học theo từng phòng (phòng khách, phòng ngủ,...) để người dùng dễ dàng thao tác. Phần logic của ứng dụng được xây dựng trong màn hình 'Blocks'. Tại đây, các khối lệnh được lắp ghép với nhau để xử lý sự kiện. Logic cốt lõi bao gồm: khối lệnh quét và kết nối đến module bluetooth HC-06 của mô hình; khối lệnh xử lý sự kiện khi người dùng nhấn nút, sau đó gửi một chuỗi ký tự (ví dụ: 'BATDEN1', 'TATQUAT2') đến Arduino qua Bluetooth; và khối lệnh định kỳ nhận dữ liệu từ Arduino (như nhiệt độ, độ ẩm, trạng thái khí gas) để hiển thị lên giao diện ứng dụng.

4.1. Sử dụng MIT App Inventor để thiết kế giao diện ứng dụng

Giao diện được thiết kế trên MIT App Inventor bằng cách kéo thả các component từ thanh Palette vào màn hình Viewer. Các nút nhấn điều khiển được tùy biến bằng hình ảnh (bóng đèn sáng/tắt) để tạo hiệu ứng trực quan. Bố cục được sắp xếp bằng các Horizontal/Vertical Arrangement để đảm bảo giao diện gọn gàng trên các kích thước màn hình khác nhau. Các thành phần phi trực quan (non-visible components) như BluetoothClient, Clock, và Notifier cũng được thêm vào để xử lý kết nối, định thời và hiển thị thông báo.

4.2. Xây dựng khối lệnh và logic điều khiển trên App Inventor

Trong phần Blocks, logic hoạt động được định nghĩa. Khi ứng dụng khởi động, nó sẽ kiểm tra và yêu cầu người dùng bật Bluetooth. Sau khi kết nối thành công với module HC-06, các nút điều khiển sẽ được kích hoạt. Mỗi nút nhấn sẽ được gán một sự kiện 'when Button.Click'. Bên trong sự kiện này, khối lệnh 'call BluetoothClient.SendText' được sử dụng để gửi một mã lệnh định sẵn đến Arduino. Ví dụ, nhấn nút đèn phòng khách sẽ gửi text 'D1_ON'. Đồng thời, một khối Clock Timer được dùng để liên tục đọc dữ liệu từ Arduino và cập nhật lên các Label hiển thị nhiệt độ, độ ẩm.

V. Mô hình thực tiễn và kết quả điều khiển nhà thông minh

Kết quả của đồ án điều khiển nhà thông minh thông qua bluetooth là một mô hình vật lý hoàn chỉnh, mô phỏng một ngôi nhà thu nhỏ với đầy đủ các chức năng đã thiết kế. Mô hình này là minh chứng rõ ràng nhất cho sự thành công của việc tích hợp phần cứng và phần mềm. Về mặt vật lý, mô hình bao gồm các đèn LED mô phỏng hệ thống chiếu sáng, quạt mini 5V mô phỏng máy lạnh hoặc quạt thông gió, và một động cơ servo SG-90 gắn vào một cánh cửa nhỏ. Tất cả các thiết bị này được kết nối với module relay và được điều khiển bởi bo mạch trung tâm Arduino Mega 2560. Các cảm biến như DHT-11 và MQ-02 được đặt ở các vị trí chiến lược trong mô hình để thu thập dữ liệu môi trường chính xác. Toàn bộ hệ thống được cấp nguồn và kết nối với module bluetooth HC-06. Khi vận hành, ứng dụng Android đã phát triển có thể kết nối thành công với mô hình. Người dùng có thể bật/tắt từng thiết bị riêng lẻ, điều chỉnh độ sáng đèn, và mở/đóng cửa chỉ bằng vài thao tác trên điện thoại. Hệ thống phản hồi gần như tức thì, cho thấy độ trễ trong giao tiếp Bluetooth là không đáng kể ở khoảng cách gần. Các thông số nhiệt độ, độ ẩm được cập nhật liên tục trên ứng dụng. Đặc biệt, khi có rò rỉ khí gas (mô phỏng bằng bật lửa hoặc cồn), cảm biến MQ-02 ngay lập tức phát hiện và kích hoạt chuông báo động, đồng thời ứng dụng trên điện thoại cũng hiển thị cảnh báo đỏ và phát âm thanh, chứng tỏ tính năng an ninh hoạt động hiệu quả.

5.1. Mô tả chi tiết mô hình nhà thông minh vật lý

Mô hình được xây dựng trên một đế gỗ, mô phỏng các phòng chức năng. Hệ thống đèn LED được lắp đặt cho phòng khách, phòng ngủ. Quạt 5V được dùng cho chức năng làm mát. Cửa ra vào được điều khiển bởi động cơ servo SG-90. Trung tâm điều khiển gồm bo Arduino Mega 2560, các module relay, và module bluetooth HC-06 được bố trí gọn gàng. Các cảm biến được đặt trong mô hình để đảm bảo đo lường chính xác. Thiết kế này không chỉ trực quan mà còn dễ dàng cho việc kiểm tra và gỡ lỗi.

5.2. Đánh giá hiệu suất hoạt động và khả năng đáp ứng

Qua kiểm thử thực tế, hệ thống cho thấy hiệu suất hoạt động tốt. Lệnh điều khiển từ điện thoại được mô hình thực thi với độ trễ dưới 1 giây trong phạm vi 10 mét. Các chức năng tự động như cảnh báo khí gas hoạt động ổn định và tin cậy. Dữ liệu từ các cảm biến được gửi về điện thoại chính xác. Kết quả này khẳng định đồ án đã đạt được các mục tiêu đề ra, tạo ra một giải pháp nhà thông minh bluetooth khả thi và có tính ứng dụng cao trong môi trường học thuật và thực tiễn.

VI. Đánh giá và tương lai của nhà thông minh bluetooth Arduino

Đồ án điều khiển nhà thông minh thông qua bluetooth sử dụng nền tảng Arduino đã chứng minh được tính hiệu quả và khả thi của một giải pháp tự động hóa chi phí thấp. Ưu điểm lớn nhất của hệ thống là sự đơn giản trong triển khai, chi phí linh kiện rẻ và tính mở của nền tảng Arduino, cho phép dễ dàng tùy biến và mở rộng. Nó là một đề tài khởi đầu tuyệt vời cho sinh viên ngành kỹ thuật để áp dụng kiến thức lý thuyết vào một sản phẩm cụ thể. Tuy nhiên, hệ thống vẫn còn một số hạn chế cần được nhìn nhận. Hạn chế lớn nhất là việc sử dụng công nghệ Bluetooth, vốn chỉ giới hạn ở việc điều khiển tầm gần. Người dùng không thể giám sát hay điều khiển ngôi nhà khi ở bên ngoài. Đây là điểm khác biệt cơ bản so với các hệ thống nhà thông minh thương mại sử dụng Wi-Fi và công nghệ IoT (Internet of Things). Hướng phát triển trong tương lai cho đồ án này là rất rõ ràng: nâng cấp hệ thống lên nền tảng IoT. Thay vì sử dụng module Bluetooth, có thể thay thế bằng các module Wi-Fi như ESP8266 hoặc ESP32. Việc này sẽ cho phép kết nối hệ thống với Internet, giúp người dùng có thể điều khiển và giám sát ngôi nhà từ bất kỳ đâu trên thế giới thông qua một ứng dụng di động hoặc giao diện web. Hơn nữa, có thể tích hợp thêm các công nghệ tiên tiến hơn như điều khiển bằng giọng nói qua trợ lý ảo (Google Assistant, Alexa) hoặc áp dụng máy học để hệ thống có thể tự động học hỏi thói quen của người dùng và đưa ra các kịch bản tự động hóa thông minh hơn.

6.1. Ưu điểm và nhược điểm của giải pháp dựa trên Bluetooth

Ưu điểm của giải pháp này là chi phí thấp, tiêu thụ năng lượng ít, và dễ dàng triển khai cho các dự án quy mô nhỏ. Nhược điểm chính là tầm hoạt động bị giới hạn, không có khả năng điều khiển từ xa qua Internet, và băng thông thấp, không phù hợp cho việc truyền tải các dữ liệu phức tạp như video. Giải pháp này phù hợp cho việc điều khiển cục bộ trong phòng hoặc các ứng dụng đơn giản.

6.2. Hướng phát triển lên nền tảng IoT và trí tuệ nhân tạo

Tương lai của đồ án là chuyển đổi sang nền tảng IoT. Bằng cách sử dụng module Wi-Fi ESP8266/ESP32, hệ thống có thể kết nối với các dịch vụ đám mây như MQTT, Firebase để truyền nhận dữ liệu. Điều này mở ra khả năng điều khiển từ xa, lưu trữ lịch sử dữ liệu và tích hợp với các hệ sinh thái nhà thông minh khác. Xa hơn, có thể áp dụng các thuật toán Trí tuệ nhân tạo (AI) đơn giản để phân tích dữ liệu cảm biến và tự động điều chỉnh môi trường trong nhà mà không cần sự can thiệp của người dùng, đưa ngôi nhà tiến gần hơn đến khái niệm 'thông minh' thực sự.

Trích đoạn nội dung tài liệu

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN BẢO CÁO TÓT NGHIỆP ĐIÊU KHIÈN NHÀ THÔNG MINH THÔNG QUA BLUETOOTH VÀ ĐIỆN THOẠI SINHVIÊN : BÙI NGỌC TUYỂN MSSV : 14074291 LỚP : DHDKTDI0C GVHD : HÀ CHÍ KIÊN TP. HCM, NĂM 2018 PHIẾU GIAO ĐÈ TÀI BÁO CÁO TÓT NGHIỆP 1. Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài: BÙI NGỌC TUYẾN MSSV : 1407429] LỚP DHDKTDI0C 2. — Tên đềtài: ĐIÊU KHIÉN NHÀ THÔNG MINH THÔNG QUA BLUETOOTH VÀ ĐIỆN THOẠI 3.

Nội dung: Thiệt kê ứng dụng riêng biệt điêu khiên trên điện thoại, lập trình cho arduino thực hiện theo yêu câu mong muôn đôi với căn nhà, xây dựng mô hình mô phỏng cho ngôi nhà. Kết quả: Đã thiết kế được ứng dụng riêng đề điều khiên căn nhà thông minh, lập trình được cho arduino thực hiện các yêu cầu đề ra, ứng dụng được các modult cảm biến vào căn nhà đê thực hiện các chức năng mong muốn. Đă thiết kế được mô hình mô phỏng ngôi nhà thông minh hoạt động đúng yêu câu đê ra. Giảng viên hướng dẫn 1p HCM.

ngày tháng năm 20. Sinh viên NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DÂN MỤC LỤC Phần 1: Tìm hiêu arduino và các modult liên quan đến mô hình.Giới thiệu về arduino và ứng dụng của arduino trong đời sống. 2 II N0 ai 6 na.3 Thiết bị không người lái.4 Điều khiên ánh sáng.----2--©222+22EE+2EEESEEErEEErrrrrrrrrrrrred 4 IIhSfC ii is.6 Điều khiên nhà thông minh. 2-22 22+ 22EE2S£2£E£zE+zEEzzzxzrsere 5 1.7 Phần mềm lập trình cho arduino IIDE.2 Tìm hiêu Arduino và các Modult liên quan đến mô hình.2 Board arduino Mega 2560.3 Modult Bluetooth HC-O6.

-- c6 Sc Sx*s*v#*vevxrreerrrrrerverke 12 1.4 Modult cảm biến khí GAS \MQ-02. 5-5252 SE£EE+EEzEvzErzxrrsez 14 1.5 Modult cảm biến nhiệt độ, độ âm DTH-I l.6 Động cơ servo SG-90. --- -c- ccn nh xnv 2xx ng nh ưưyc 19 I8 (000i 5á g.3 Các giao tiếp khác.1 Giao tiếp i2c giữa 2 arduino.2 Xuất dữ liệu từ arduino sang excel.----2-2+22++czxezzxxecrxrcre 26 Phân 2: Lập trình ứng dụng giao diện trên android với Ai2 Mitapp Inventor.1Giới thiệu về phần mềm lập trình app invenfor.1 Màn hình thiết kế giao diện.- 2-2 2++22++SE+££E+zEE+zErverxrrrxrersed 29 2.2 Màn hình thiết kế các khối code.---2--2¿ sz2cs+cszssezsezsserse-c.3 Các khối cơ bản được sử dụng trong phần mềm.2 Giao diện trên smartphone .1 Giao diện ứng dụng liên KẾT.- ST TH ng nH HT T111 1 112111 EEEEecsercrree 42 2. Giao diện ứng dụng trên smartphone.--- 5-55 S+xs+xssvsvereeees 44 Phân 3: Mô hình và tất cả các chương trình liên quan.1 Các hình ảnh về mô hình.

2-2-2 £2E£+E££EE+£E£2EE££EE2EE£Exzrxerxzzrxrred 4§ k8 s(Uiốt(0ïi5ấuì. DANH SÁCH HÌNH ẢNH Hình 1.1 Những thành viên khởi xướng arduino.- ¿+5 +s+s+ss++xs+sses2 l Hình 1.2 Máy in 3D điều khiên băng arduino mega 2560.3 robot cân băng 2 bánh có giám sát băng caimera.4 Thiết bị máy bay không người lái.5 Thiết bị điều khiên ánh sáng nên dựa vào màu sắc màn hình tivi.6 Thiết bị tay chơi øame điều khiên bằng arduino.7 Điều khiên nhà thông minh bằng smartphone.§ Giao diện làm việc phân ImÊm. SE SE SE2E2ESEE2EEE2E2EEESzEscErzcea 6 Hình 1.9 Chọn công lọ) 0ì1:8:04011)0009 2.10 Công cụ tools trên phần mềm .10 Sơ đồ của arduino mega 2560.-- 22: 22©2+22z+2ExzzExtzrxezrxeee II Hình 1.11 Modult bluetooth HC-06 .12 Cảm biến khí gas mmq-02.16 Sơ đồ bên trong moduÌt.13 Cảm biến nhiệt độ.----cccc:-c5cvcccccrr 17 Hình 1.14 Động cơ sø-90 và cấu tạo bên trong.-----¿-s¿+szzzx+zxzzxcrrsee 19 Hình 1. mức điện áp hoạt động .15 Modult đọc thê từ RŠ22.16 Modult relay 1 kênh Šv- 1A.1 Giao diện sử dụng của công cụ trên máy tính và trên điện thoại.2 Tạo project mới trên phần mềm.3 Màn hình thiết kế giao diện của App.4 Thanh công cụ paÌeff©.-- -- ¿+ sc 2c 3t S 3 vn 30 Hình 2.5 Thanh công cụ VI€W€T-.

óc tt vn HH ng nhờ 31 Hình 2.6 Thanh công cụ compOIeIS.7 Thanh công cụ PrORDTẨI€S .8 Thanh công cụ Media .9 Giao diện thiết kế các khối code của App.10 Thanh công cụ BloCK. ¿c5 3+ St St EvEeerrerrerrrrrrerrrrrrke 34 Hình 2.11 Thanh công cụ VI@W€T. - - cà 2x S ng HH HH nhờ 34 Hình 2.12 Thanh thông báo lỗi và cảnh báo.-2- 222 55s +2 5zzszzsz>sz>s2 34 Hình 2.14 Khối thoát ứng dụng.---2-2©+22++£E++22+++2Exzztx+zzxxrerxreee 3S Hình 2.15 Khối lệnh hiên thị danh sách các bluetooth.16 Khối hiên thị các đối tượng sau khi đã kết nối với mô hình .17 Khối ngắt kết nối, reset thiết bị kết nói.1§ Nút nhấn phòng khách.- 22 2-52 222 +££E2EE£EzEErzxerrxrrreee 38 Hình 2.19 Nút nhấn đèn phòng khách trong phòng khách.20 Khối điều chinh cường độ sáng đèn trần phòng khách .21 Khối nhập thời gian hẹn giờ.- 2-2 22E+2z+zEsz+zxzzxzzrxree 39 Hình 2.22 Khối lệnh chạy thời gian hẹn giờ .----2- 22 2s+2sz2 se z2 40 Hình 2.23 Khối lệnh của nút Home.Ss+S2 St S2 +E£E2SEES2EE2E2E2E2E2Ez22zzzzzz2 4I Hình 2.24 Khối lệnh phát cảnh báo khi có khí gas rò ri và hiên thị dữ liệu.25 Xây dựng file .apk cho điện thoại.---- 5-55 S5ss+xs+vs+vszvssx2 42 Hình 2.26 Mã QR code sau khi xây dựng file .--¿s-csc c5 sx>+ 43 Hình 2.27 Giao diện ứng dụng liên kết.28 Giao diện trước khi kết nói bluetooth.----------cc-ceccc--+ 44 Hình 2.29 Giao diện trang chủ sau khi kết nối.30 Giao diện nút nhấn phòng khách.31 Giao diện nút nhấn phòng ngủ.32 Thanh hiên thị thông tin nhiệt độ. độ âm, khí øas của phòng .33 Giao diện phòng VỆ sinÌ.

-ó- cv stvsrrrrrrrrrrrrrrrre 46 Hình 3.1 Mô hình thực tẾ.-- 22 St s23 SE SE SESESEeEEEEEEEEEEEEEEEEESEEEEErEeEEessrsrsrrces 48 s00 ¡0.3 Thẻ từ rfid rC-52 .4 động cơ servo sø90 điều khiên mở cửa.-- 2: -2zz+sz s2 49 Hình 3.5 Chuông bảo mở CửA.-- -- c1 12x22 vn HH HH nhờ 49 Hình 3.6 Arduino no và Arduino Megøa.7 Modult bluetooth HC-O6 .8 Modult relay 1 kênh ŠV- LŨA.9 Cảm biến nhiệt độ độ âm DTH-I L. 2-22 s2S2S2SE2EzE2EE2SE£2zSzEzS2 S1 Hình 3.10 Cảm biến khí gas MQ-2.-- 2-2252 SE2E2£EE2EEEEEEEeEEerrrrrrree 51 Hình 3.11 Đèn led mô phỏng xanh dương .- - ¿5+5 s5 s+xszse+vzexss 51 Hình 3.12 Đèn led 1W mô phỏng đèn trần khách .13 Quạt ŠV mô phỏng cho máy lạnh, quạt hút, lò sưởi.14 Transistor c-I815 và điện trở điều khiên cho quạt và đèn 1W.15 Giao diện của excel PLQ khi đang hoạt động .16 Thẻ từ đúng, đèn xanh sáng. ----- St ssrrirerrrrrrrrrrrre 54 Hình 3.17 Cửa mở sau khi thẻ từ đúng.- - 2S St xssrrxrrrrrrrrrreres 54 Hình 3.18 Đèn đỏ báo khi sử dụng sai thẻ từ .19 Dữ liệu thông tin của chủ thẻ được ghi vào file excel. SS GVHD: HÀ CHÍ KIÊN SVTH: BÙI NGỌC TUYỀN PHẢN 1: TÌM HIỂU ARDUINO VÀ CÁC MODULT LIÊN QUAN ĐÉN MÔ HÌNH.

Giới thiệu về arduino và ứng dụng của arduino trong đời sông. Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng đề lập trình tương tác với các thiết bị phân cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điêm nôi bật của Arduino là môi trường phát triên ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng. với một ngôn ngữ lập trình có thê học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiêu về điện tử và lập trình.

Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm. Chi với khoảng S30. người dùng đã có thê sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thê tương tác và điều khiên chừng ây thiệt bị.I Những thành viên khởi xướng arduino Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người phát triên Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDI).

Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả. tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nôi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chi đê tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino. GVHD: HÀ CHÍ KIÊN SVTH: BÙI NGỌC TUYỀN Arduino được chọn làm bộ não xử lý của rất nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp.

Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tỏ khả năng vượt trội của Arduino do chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp. Sau đây là danh sách một số ứng dụng nôi bật của Arduino. 11 Các ứng dụng từ arduino 1.1 Máy in 3D Một cuộc cách mạng khác cũng đang âm thầm định hình nhờ vào Arduino, đó là sự phát triên máy in 3D nguồn mở Reprap. Máy in 3D là công cụ giúp tạo ra các vật thê thực trực tiếp từ các file CAD 3D.

Công nghệ này hứa hẹn nhiều ứng dụng rất thú vị trong đó có cách mạng hóa việc sản xuất cá nhân.2 Máy in 3D điều khiên băng arduino mega 2560 GVHD: HÀ CHÍ KIÊN SVTH: BÙI NGỌC TUYỀN 1.2 Robot Do kích thước nhỏ gọn và khả năng xử lý mạnh mẻ, Arduino được chọn làm bộ xử lý trung tâm của rât nhiêu loại robot, đặc biệt là robot di động.3 Robot cân băng 2 bánh có giám sát bằng camera.3 Thiết bị không người lái Do kích thước nhỏ gọn và khả năng xử lý mạnh mẻ, Arduino được chọn làm bộ xử lý trung tâm của rât nhiêu loại robot, đặc biệt là robot di động.4 Thiết bị máy bay không người lái. GVHD: HÀ CHÍ KIÊN SVTH: BÙI NGỌC TUYỀN 1.4 Điều khiển ánh sáng Các tác vụ điều khiên đơn giản như đóng ngắt đèn LED hay phức tạp như điêu khiên ánh sáng theo nhạc hoặc tương tác với ánh sáng laser đêu có thê thực hiện với Arduino.ŠS Thiệt bị điêu khiên ánh sáng nên dựa vào màu sắc màn hình tIv1.5 Game tương tác Việc đọc cảm biên và tương tác với PC là một nhiệm vụ rât đơn giản đôi với Arduino. Do đó rât nhiêu ứng dụng game tương tác có sử dụng Arduino.6 Thiết bị tay chơi game điều khiên băng arduino. GVHD: HÀ CHÍ KIÊN SVTH: BÙI NGỌC TUYỀN 1.6 Điều khiển nhà thông minh Kết hợp với các module chức năng bluetooth hoặc wifi.

với các ứng dụng cài đặt trên máy tính bảng, smartphone hay trình duyệt web người dùng có thê thiết kế hệ thống điều khiên giám sát thông minh các thiết bị điện trong ngôi nhà của mình khi ở trong nhà hoặc từ bất cứ nới nào (được kết nói internet).7 Điêu khiên nhà thông minh băng smartphone.7 Phần mềm lập trình cho arduino IDE Cài đặt phần mềm Arduino IDE Đầu tiên ta vào trang chủ của Arduino: hffps:/www.cc/ và chọn mục Sofware. Đây là nơi Arduino lưu trừ cũng như cập nhật các phiên bản IDE của Arduino và bản mới nhất ở thời điểm hiện tại là ARDUTNO 1. Chúng ta tiền hành Download. các bạn chọn WIndows Installer - Ta cài chương trình arduino IDE phủ hợp với hệ điều hành của máy.

Đối với Windown có cài đặt .exe và bản zIp. Đôi với bản zip thì cần giải nénn và chạy chương trình không cần cài đặt. Sau khi cài đặt xong.