Tìm hiểu hệ điều hành Android Wear và giải pháp điều khiển đèn chiếu sáng thông minh

Đồ án nghiên cứu hcmute tìm hiểu hệ điều hành android wear và xây dựng giải pháp điều khiển thông minh cho các đèn, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Tác giả: Nguyễn Hoàng Phúc
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Giải Pháp Điều Khiển Thông Minh Cho Đèn Chiếu Sáng Gia Đình Qua Android Wear
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Giải pháp Điều khiển Thông minh Đèn Chiếu sáng Gia đình qua Android Wear

Đồ án tốt nghiệp này tập trung vào việc xây dựng giải pháp điều khiển thông minh cho đèn chiếu sáng gia đình, tận dụng khả năng của hệ điều hành Android Wear. Giải pháp này nhắm đến việc cung cấp một phương thức điều khiển tiện lợi, điều khiển đèn thông minh từ xa thông qua điện thoại thông minh và đồng hồ thông minh. Việc tích hợp Android Wear mang lại trải nghiệm người dùng liền mạch và trực quan. Đồ án bao gồm thiết kế phần cứng cải tiến cho đèn chiếu sáng hiện có, phát triển ứng dụng điều khiển trên cả điện thoại và đồng hồ thông minh, và thiết lập cơ sở dữ liệu đám mây để đồng bộ dữ liệu giữa các thiết bị. Mục tiêu chính là tạo ra một hệ thống chiếu sáng thông minh gia đình tiết kiệm năng lượng và dễ sử dụng.

1.1. Phân tích nhu cầu và xu hướng

Sự phát triển của công nghệ nhà thông minh và xu hướng IoT đã tạo ra nhu cầu ngày càng tăng về các giải pháp điều khiển thiết bị thông minh android trong gia đình. Đèn chiếu sáng thông minh gia đình là một trong những ứng dụng nổi bật. Giải pháp truyền thống thường gặp khó khăn về việc điều khiển từ xa và thiếu tính năng tự động hóa. Đồ án này giải quyết vấn đề này bằng cách kết hợp ứng dụng điều khiển đèn trên điện thoại thông minh với khả năng điều khiển từ xa đèn chiếu sáng. Việc tự động hóa nhà thông minh cũng được xem xét, với tiềm năng tích hợp cảm biến ánh sáng và các thiết bị khác. Giải pháp nhà thông minh này hướng đến việc nâng cao tiện ích và tiết kiệm năng lượng cho người dùng. Phần mềm điều khiển đèn LED được tối ưu để hoạt động hiệu quả trên cả Android và Android Wear, đáp ứng nhu cầu của người dùng hiện đại.

1.2. Tổng quan về kiến trúc hệ thống

Hệ thống bao gồm ba thành phần chính: thiết bị đèn chiếu sáng thông minh, ứng dụng điều khiển trên điện thoại thông minh (Android) và ứng dụng điều khiển trên đồng hồ thông minh (Android Wear điều khiển thiết bị nhà thông minh). Thiết bị nhà thông minh android sử dụng vi điều khiển để xử lý tín hiệu và giao tiếp với ứng dụng qua mạng Wi-Fi. Ứng dụng Android và Android Wear được phát triển để tương tác với người dùng và điều khiển các thiết bị đèn. API điều khiển thiết bị thông minh được xây dựng để đảm bảo sự tương thích giữa các thành phần. Cơ sở dữ liệu Firebase được sử dụng để lưu trữ và đồng bộ dữ liệu trạng thái của đèn giữa các thiết bị. Lập trình điều khiển đèn được thực hiện bằng ngôn ngữ phù hợp cho cả phần cứng và phần mềm. Việc thiết kế hệ thống chiếu sáng thông minh này ưu tiên tính đơn giản, dễ sử dụng và khả năng mở rộng.

II. Thiết kế và triển khai

Phần này tập trung vào các khía cạnh thiết kế và triển khai của đồ án. Bao gồm thiết kế phần cứng cải tiến cho đèn, thiết kế giao diện người dùng cho ứng dụng Android và Android Wear, và quá trình lập trình để thực hiện các chức năng điều khiển. Cụ thể, nó bao gồm việc thiết kế hệ thống chiếu sáng thông minh, lập trình điều khiển đèn, và tích hợp với cơ sở dữ liệu đám mây. Việc phát triển ứng dụng điều khiển đèn được thực hiện một cách bài bản, đảm bảo tính ổn định và hiệu quả.

2.1. Thiết kế phần cứng

Phần cứng bao gồm việc cải tiến đèn chiếu sáng hiện có để tích hợp khả năng điều khiển thông minh. Việc chọn lựa các linh kiện điện tử phù hợp là rất quan trọng, đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và bền bỉ. Thống số kỹ thuật đèn LED thông minh được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng các yêu cầu về công suất và hiệu quả năng lượng. Thiết kế mạch điện được mô phỏng và kiểm tra kỹ trước khi chế tạo. Việc lắp ráp các mạch điện cần tuân thủ các quy trình an toàn để tránh hỏng hóc và đảm bảo hoạt động chính xác. Thiết kế phần cứng tối ưu hóa kích thước và chi phí để phù hợp với ứng dụng trong gia đình.

2.2. Phát triển phần mềm

Phần mềm bao gồm ứng dụng cho Android và Android Wear. Ứng dụng điều khiển nhà thông minh trên android được thiết kế với giao diện người dùng trực quan, dễ sử dụng. Lập trình điều khiển đèn sử dụng các thư viện và API phù hợp để tương tác với phần cứng và cơ sở dữ liệu. Ứng dụng điều khiển đèn trên Android Wear cung cấp chức năng điều khiển cơ bản, như bật/tắt và điều chỉnh độ sáng. Tương thích Android Wear được đảm bảo thông qua việc tuân thủ các hướng dẫn phát triển của Google. Việc phát triển ứng dụng chú trọng đến hiệu năng và khả năng mở rộng, đáp ứng nhu cầu sử dụng trong thực tế.

III. Kết luận và hướng phát triển

Đồ án đã thành công trong việc xây dựng giải pháp điều khiển thông minh cho đèn chiếu sáng gia đình qua Android Wear. Giải pháp này mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm năng lượng cho người dùng. Tuy nhiên, còn nhiều hướng phát triển trong tương lai. Việc tích hợp cảm biến ánh sáng tự động sẽ làm tăng tính tự động hóa của hệ thống. Nhận diện giọng nói điều khiển đèn sẽ làm tăng tính tiện lợi. IoT trong chiếu sáng gia đình cũng là một hướng phát triển thú vị. So sánh các giải pháp chiếu sáng thông minh khác sẽ giúp tối ưu hóa hệ thống.

3.1 Đánh giá hiệu quả

Đồ án đã đạt được mục tiêu ban đầu, chứng minh khả năng điều khiển đèn thông minh qua Android Wear. Hệ thống hoạt động ổn định và hiệu quả. Người dùng có thể dễ dàng điều khiển đèn chiếu sáng từ xa. Tiết kiệm điện năng chiếu sáng là một lợi ích đáng kể. Tuy nhiên, một số hạn chế cần được khắc phục trong tương lai, ví dụ như phạm vi phủ sóng wifi, sự ổn định của kết nối internet. Giải pháp điều khiển đèn qua Android Wear này mang lại nhiều lợi ích thực tiễn cho người dùng.

3.2 Hướng phát triển

Các hướng phát triển trong tương lai bao gồm: tích hợp cảm biến ánh sáng để tự động điều chỉnh độ sáng, tích hợp điều khiển bằng giọng nói, mở rộng khả năng điều khiển nhiều đèn hơn, tăng cường khả năng bảo mật hệ thống. Tối ưu hóa ứng dụng điều khiển đèn để giảm tiêu thụ năng lượng trên thiết bị di động. Tích hợp với các nền tảng nhà thông minh khác để tạo ra một hệ sinh thái thông minh hơn. Giá cả đèn chiếu sáng thông minh cũng cần được xem xét để tiếp cận với nhiều người dùng hơn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG TÌM HIỂU HỆ ÐIỀU HÀNH ANDROID WEAR VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ÐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHO CÁC ÐÈN CHIẾU SÁNG GIA ÐÌNH GVHD: TS. NGUYỄN VĂN HIỆP SVTH : NGUYỄN HOÀNG PHÚC MSSV: 16341020 SVTH : PHẠM PHI CƯỜNG MSSV: 16341005 SKL 0 0 5 2 6 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 do an 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: TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID WEAR VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHO CÁC ĐÈN CHIẾU SÁNG GIA ĐÌNH GVHD: ThS.

Nguyễn Văn Hiệp SVTH 1: Nguyễn Hoàng Phúc MSSV 1: 16341020 SVTH 2: Phạm Phi Cường MSSV 2: 16341005 Tp. Hồ Chí Minh – 1/2018 do an 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 KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID WEAR VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHO CÁC ĐÈN CHIẾU SÁNG GIA ĐÌNH GVHD: ThS. Nguyễn Văn Hiệp SVTH 1: Nguyễn Hoàng Phúc MSSV 1: 16341020 SVTH 2: Phạm Phi Cường MSSV 2: 16341005 Tp.

Hồ Chí Minh – 1/2018 do an TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP. HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp. HCM, ngày 1 tháng 11 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Phi Cường MSSV: 16341005 Nguyễn Hoàng Phúc MSSV: 16341020 Chuyên ngành: CNKT Điện Tử Truyền Thông Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 3 Khóa: 2016 Lớp: 163410A I.

TÊN ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID WEAR VÀ XÂY DỰNG GIẢI PHÁP ĐIỀU KHIỂN THÔNG MINH CHO CÁC ĐÈN CHIẾU SÁNG GIA ĐÌNH II. Các số liệu ban đầu: - Trần Thu Hà 2013 Gi o tr nh điện tử c n Nhà Xu t n đại học quốc gi TPHCM - Nguyễn Văn Hiệp – Đinh Qu ng Hiệp 2014 Lập tr nh Android c n Đại Học SPKT HCM. Nội dung thực hiện: Nhóm em sẽ tiến hành thực hiện thiết kế một ứng dụng điều khiển chạy trên điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành Android và đồng hồ thông minh sử dụng hệ điều hành Android We r để điều khiển c c đèn chiếu s ng trong gi đ nh. Ứng dụng này cho phép điều khiển c c đèn chiếu s ng ở t cứ n i đâu thông qu sóng 3g và wifi những n i nào có phủ 2 loại sóng này th n i đó có thể điều khiển c c đèn chiếu s ng ở gi đ nh.

Nhóm em sẽ thiết kế c i tiến thêm về phần cứng củ đèn chiếu s ng có sẵn trên thị trường để phù hợp với mục đích điều khiển củ nhóm em. Cụ thể là ật tắt đèn điều chỉnh độ s ng và gi m s t được hoạt động củ đèn chiếu s ng. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/9/2017 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/1/2018 V.

HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Văn Hiệp CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH i do an TRƯỜNG ĐH. SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP.

HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp. HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2017 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Phạm Phi Cường Lớp: 163410A MSSV: 16341005 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Hoàng Phúc Lớp: 163410A MSSV: 16341020 Tên đề tài: Tìm hiểu hệ điều hành Android Wear và xây dựng giải pháp điều khiển thông minh cho các đèn chiếu sáng gia đình Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD Tuần 1 Khảo sát lựa chọn các bóng đèn “Led bulb” chiếu sáng trên thị trường. Tuần 2 Nghiên cứu tính toán thiết kế khối công suất để giúp đèn hoạt động. Tuần 4 Nghiên cứu lựa chọn cơ sở dữ liệu và tạo cơ sở dữ liệu để lưu trữ các thông tin điều khiển.

Tuần 7 Nghiên cứu thiết kế phần mềm trên điện thoại thông minh để điều khiển các đèn chiếu sáng. Tuần 8 Lập trình cho phần mềm trên điện thoại thông minh. Tuần 9 Nghiên cứu thiết kế phần mềm trên đồng hồ thông minh để điều khiển các đèn chiếu sáng. Tuần 10 Lập trình cho phần mềm trên đồng hồ thông minh.

Tuần 12 Lập trình hoạt động cho vi điều khiển của đèn. Tuần 14 Lắp ráp các mạch điện vào trong thiết bị đèn chiếu sáng. Tuần 15 Chạy thử nghiệm điều khiển các đèn chiếu sáng trong gia đình. Tuần 16 Cân chỉnh hoạt động của đèn và ứng dụng chạy trên điện thoại & đồng hồ thông minh.

GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) ii do an LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do nhóm chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Nếu có sao chép thì nhóm em chịu hoàn toàn trách nhiệm. Người thực hiện đề tài Nguyễn Hoàng Phúc Phạm Phi Cường iii do an LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể quý Thầy Cô Khoa Điện – Điện Tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh. Suốt thời gian học tại trường, Thầy Cô luôn tận tình dạy bảo, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm cho chuyên ngành của em theo học.

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp, suốt quá trình thực hiện đồ án, Thầy luôn theo sát, tận tình chỉ bảo cho nhóm, để nhóm có thể hoàn thành tốt đồ án này. Hơn nữa, Thầy luôn có những chỉ bảo sát thực tế về đồ án của nhóm đang thực hiện, để cho nhóm không những hoàn thành tốt đồ án này mà còn có những trãi nghiệm, kinh nghiệm bổ ích cho nghề nghiệp sau này. Em xin chân thành cảm ơn ! Người thực hiện đề tài Nguyễn Hoàng Phúc Phạm Phi Cường iv do an TÓM TẮT Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật công nghệ thì các thiết bị thông minh dần dần được tạo ra để phục vụ cho cuộc sống của con người, ví dụ như là những thiết bị thông minh trong gia đình và cụ thể hơn là những chiếc đèn chiếu sáng trong gia đình. Điện thoại thông minh cũng như đồng hồ thông minh trong cuộc sống ngày nay rất là phổ biến, được rất nhiều người sử dụng và dựa trên những tiện ích mà chúng mang lại nhóm em sẽ thiết kế một phần mềm điều khiển các đèn chiếu sáng trong gia đình, để tạo sự tiện lợi trong quá trình điều khiển các đèn chiếu sáng.

Chính từ những chiếc điện thoại thông minh và đồng hồ thông minh luôn bên cạnh chúng ta mà chúng ta có thể điều khiển các đèn chiếu sáng trong gia đình ở bất cứ nơi đâu mà có phủ sóng 3g hoặc wifi. Phần mềm chạy trên điện thoại thông minh và đồng hồ thông minh sử dụng hệ điều hành Android và Android Wear có thể điều khiển đèn ở khoảng cách xa và nơi đó có phủ sóng wifi và điện thoại hay đồng hồ chỉ cần kết nối 3g hoặc wifi bất kỳ là có thế đều khiển được. Khi người dùng cài đặt ứng dụng trên điện thoại và đồng hồ xong thì đã có thể điều khiển được đèn tương ứng và không giới hạn số lượng điện thoại hay đồng hồ điều khiển, các điện thoại và đồng hồ này sẽ được đồng bộ trạng thái dựa trên cơ sở dữ liệu. Phần cứng của các đèn chiếu sáng sẽ được nhóm em thiết kế cải tiến dựa trên các đèn chiếu sáng bán trên thị trường, để phù hợp với mục đích điều khiển của nhóm.

Tuy nhiên do nhóm cũng chưa có nhiều kinh nghiệm nên không tránh khỏi những thiếu sót trong việc thực hiện đồ án tốt nghiệp. Do đó nhóm chúng em rất mong nhận được sự hướng dẫn và góp ý từ phía Thầy Cô và các bạn sinh viên. Nhóm chúng em xin trân thành cảm ơn! xii do an MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án.Error! Bookmark not defined. Lịch trình .Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.

Liệt kê hình vẽ .Error! Bookmark not defined. Liệt kê bảng .Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.Error! Bookmark not defined.

Error! Bookmark not defined.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ IỀU HÀNH ANDROID. Error! Bookmark not defined.1 Khái niệm Android. Error! Bookmark not defined.2 Lịch sử phát triển. Error! Bookmark not defined.3 Ƣu nhƣợc điểm hệ điều hành Android.

Error! Bookmark not defined.3 ỔN N Ệ IỀ N N OI. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.2 hông tin cơ bản về hệ điều h nh ndroid wear. Error! Bookmark not defined.3 Ứng dụng của hệ điều h nh ndroid wear.

Error! Bookmark not defined.4 KHÁI NIỆM VỀ CƠ SỞ DỮ LIỆU FIREBASE. Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.2 Lịch sử phát triển. Error! Bookmark not defined.3 Các chức năng chính của Firebase.

Error! Bookmark not defined.4 Ƣu nhƣợc điểm Firebase. Error! Bookmark not defined.5 TỔNG QUAN VỀ WIFI. Error! Bookmark not defined.1 Khái niềm về wifi. Error! Bookmark not defined.2 Các chuẩn của wifi.

Error! Bookmark not defined. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .Error! Bookmark not defined.1 SƠ Ồ TỔN Á SƠ Ồ KHỐI CỦA HỆ THỐNGError! Bookmark not defined.1 Sơ đồ tổng qu t của hệ thống điều khiển đ n thông minhError! Bookmark not defined.2 Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển đ n thông minh. Error! Bookmark not defined.2 THIẾT KẾ ÈN ÔN MIN. Error! Bookmark not defined.1 Khối xử lý trung tâm.

Error! Bookmark not defined.2 Thiết kế khối công suất. Error! Bookmark not defined.3 Khối nguồn công suất. Error! Bookmark not defined.4 Khối nguồn điều khiển. Error! Bookmark not defined.5 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch.

Error! Bookmark not defined.3 THIẾT KẾ CƠ SỞ DỮ LIỆU FIREBASE DATABASE. Error! Bookmark not defined.4 THIẾT KẾ PHẦN MỀM CHẠY ÊN IỆN THOẠI ÔN MIN & ỒNG HỒ THÔNG MINH. Error! Bookmark not defined.1 Thiết kế phần mềm chạy trên điện thoại thông minh. Error! Bookmark not defined.2 Thiết kế phần mềm chạy trên đồng hồ thông minh.

Error! Bookmark not defined. THI CÔNG HỆ THỐNG .Error! Bookmark not defined. Error! Bookmark not defined.2 I CÔN ÈN L ÔN MIN. Error! Bookmark not defined.1 Thi công mạch điện.

Error! Bookmark not defined.