Đặt vấn đề: Ngày nay , khoa ho ̣c kỹ thuâ ̣t phát triể n kéo theo chấ t lƣơ ̣ng cuô ̣c số ng đƣơ ̣c cải thiê ̣n rấ t nhiề u, các thiết bị và đồ dùng trong nhà ngày càng đƣợc số hóa, tự động và thông minh hơn.Hiện nay, trong hầu hết các toà nhà cao tầng, khu thƣơng mại, khách sạn… hoặc nhà riêng, hệ thống camera giám sát đang đƣợc sử dụng rất phổ biến. Tuy nhiên nhƣợc điểm của hệ thống này là chỉ có thể quan sát nhƣng không thể tác động. Riêng trong việc kiểm soát, điều khiển các thiết bị điện cần có một hệ thống riêng để kết hợp với hệ thống camera giám sát.Với sƣ̣ phát triể n của công nghê ̣ thông tin, mạng di động và mạng internet đã kết nối con ngƣời với thế giới ngày càng rộng hơn, mang đến nhiều sự tiện lợi với các ứng dụng phong phú phục vụ con ngƣời. Cùng với đó,từ những kết quả đạt đƣợc từ đề tài “Nghiên cứu, mở rộng modem điều khiển thiết bị thông qua mạng lƣới điện dân dụng “ của nhóm trƣớc do Th.s Võ Đức Dũng hƣớng dẫn, nhóm chúng em đã bắt tay tìm hiểu và thực hiện đề tài: ” Giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng internet và tin nhắn SMS “.2 Lý do chọn đề tài Mạng di động và mạng Internet ngày càng p hát triển rộng rãi gắn liền với công việc và cuộc số ng hằ ng ngày của con ngƣời.
Sƣ̉ du ̣ng Internet đã và đang trở thành mô ̣t thói quen không thể thiế u trong cuô ̣c số ng , tƣ̀ ho ̣c tâ ̣p , công viê ̣c đế n giải trí. Với sƣ̣ xuấ t hiê ̣n của các thiết bị thông minh nhƣ smartphone , máy tính bảng việc truy cập Internet trở nên dễ dàng và tiện lợi hơn rất nhiề u. Mă ̣t khác vi ệc phát triển không ngừng của vi xử lý đã cho ra đời nhiều loa ̣i sản phẩ m thông minh nhỏ go ̣n , các KIT nhúng xuấ t hiê ̣n với nhiê ̣m vu ̣ hỗ trơ ̣ ho ̣c tâ ̣p , nghiên cƣ́u ngày càng nhiề u. Là sinh viên kỹ thuật , viê ̣c nắ m bắ t các kiế n thƣ́c mới , đón đầ u công nghê ̣ giúp nâng cao kỹ năng cũng nhƣ sự hiểu biết l à điều hết sức cần thi ết.
Trong đó kit Arduino là một sản phẩm mang tính ứng dụng cao với một cộng đồng phát triển mạnh mẽ trên quy mô toàn cầu. Vì vâ ̣y nhóm quyết định thực hiện đề tài : ” Giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng internet và tin nhắn sms “ , nhằ m củng cố kiế n thƣ́c đã ho ̣c cũng nhƣ tiế p thu nhƣ̃ng cái mới , thành tựu của khoa học kỹ thuật ngày nay. VÕ ĐỨC DŨNG Trang2 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.3 Mục tiêu đề tài - Tìm hiểu và nghiên cứu về kit Arduino, module SIM900A. - Sƣ̉ du ̣ng các ngôn ngƣ̃ lâ ̣p triǹ h: javascript, html, C tạo giao diện Web, điều khiển các thiết bị điện qua internet với giao thức TCP/IP.
- Xây dựng hệ thống nhận tin nhắn và trả lời tự động để điều khiển các thiết bị điện qua tin nhắn SMS.4 Giới hạn đề tài Để thực thi một hệ thống điều khiển thiết bị qua mạng Internet và tin nhắn SMS áp dụng cho một toà nhà hoàn chỉnh là rất phức tạp và tốn kém. Để đáp ứng việc điều khiển toàn bộ các thiết bị này đòi hỏi phải có một lƣợng thời gian, kiến thức nhất định. Bên cạnh đó còn là vấn đề tài chính.Với những gì đã trình bày trên, nhóm chỉ tập trung nghiên cứu về mô ̣t số vấ n đề và còn một số giới hạn: - Thực hiện điều khiển trạng thái của thiết bị điện on/off đƣợc thể hiện ngay trên giao diện Web và cú pháp tin nhắn SMS. - Xây dựng giao diện Web đơn giản, thân thiện ngƣời dùng dể sử dụng.
- Thực hiện giám sát và điều khiển 16 bóng đèn tƣơng đƣơng với 16 thiết bị điện.5 Dàn ý nghiên cứu Với yêu cầu về nhiệm vụ và mục tiêu đề ra, luận văn bao gồm các phần sau : Chƣơng 1: Dẫn nhập. Chƣơng này trình bày tổng quan về đề tài nhóm thực hiện, mục tiêu, giới hạn cũng nhƣ ý nghĩa thực tiễn của đề tài trong cuộc sống. Trình bày cơ sở lý thuyết phƣơng pháp thực hiện, thiết bị và linh kiện sử dụng. Thiết kế phần cứng.
Trình bày về thiết kế phần cứng của hệ thống. Thiết kế phần mềm. Trình bày về thiết kế phần mềm của hệ thống. Kết quả nghiên cứu và kết luận.
Phần này trình bày về những kết quả mà đồ án đạt đƣợc, những hạn chế, từ đó rút ra kết luận và hƣớng phát triển để giải quyết các vấn đề tồn đọng để đồ án hoàn thiện hơn. VÕ ĐỨC DŨNG Trang3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1.6 Ý nghĩa thực tiễn Giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà qua mạng internet và tin nhắn sms làđề tài mang tính thực tế cao, trong hầu hết các toà nhà cao tầng, khu thƣơng mại, khách sạn… hoặc nhà riêng. Giúp chúng ta tiết kiệm đƣợc chi phí đƣờng dây điện và thời gian, có thể giám sát và điều khiển thiết bị ở mọi lúc mọi nơi. Ngoài ra với đề tài này nhóm hy vọng sẽ là tài liệu hữu ích cho các khóa sinh viên tiếp theo có thể tham khảo và mở rộng các tính năng thông minh hơn cho hệ thống.
VÕ ĐỨC DŨNG Trang4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chƣơng 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống Hình 2.1 Sơ đồ tổng quan hệ thống Dù đang ởrất xa, ngƣời sửdụng có thể dùng máy tính đƣợc kết nối với mạng Internet hoặc các thiết bị nhƣ điện thoại, máy tính bảng để gửi tín hiệu tới bộđiều khiển tác động lên các thiết bị điện trong toà nhà. Điều này rất thuận tiện cho chúng ta quản lý các thiết bị điện trong toà nhà, chúng ta không cần phải đến từng tầng đểkiểm tra mà có thểcập nhật trạng thái và điều khiển hoạt động của các thiết bịđiện trong toà nhà thật dễ dàng. VÕ ĐỨC DŨNG Trang5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.2 Tổng quan về mạng internet Hình 2.2 Internet Internet là một liên mạng máy tính toàn cầu đƣợc hình thành từ các mạng nhỏ hơn, liên kết hàng triệu máy tính trên thế giới thông qua cơ sở hạ tầng viễn thông. Internet là mạng của các mạng máy tính.
Trong mạng này, các máy tính và thiết bị mạng giao tiếp với nhau bằng một ngôn ngữ thống nhất. Đó là bộgiao thức TCP/IP (Transmision Control Protocol – Internet Protocol).1 Giao thức HTTP Tiêu chuẩn Hypertext Transfer Protocol (HTTP) – Giao thức truyền siêu văn bản đƣợc ứng dụng để truyền tải tài liệu và các tệp siêu văn bản giữa máy chủ Web (Web server) và máy khách Web (Web client) thông qua một trình duyệt Web. Cụ thể hơn, HTTP là một giao thức ở tầng ứng dụng trong các hệ thống thông tin phân tán, cộng tác, siêu phƣơng tiện (hypermedia), cho phép một máy khách gửi yêu cầu đơn giản dạng tệp siêu văn bản đến máy chủ và nhận đáp ứng từ máy chủ. VÕ ĐỨC DŨNG Trang6 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .3 Giao thức HTTP Giả sử ta truy nhập vào địa chỉ IP của Web Server là 192.10 qua trình duyệt: Lúc đó, máy tính của chúng ta sẽ gửi đi một bản tin request của giao thức HTTP là HTTP Get thông qua giao thức TCP (với cổng TCP đƣợc qui định cho giao thức HTTP là 80) đến địa chỉ Web Server trên.
Web Server, ở đây chính là vi điều khiển của chúng ta nhận đƣợc bản tin này (khi đã đi qua hết các lớp giao thức ethernet, IP, TCP rồi mới đến HTTP). Tại đây vi điều khiển sẽ đọc và phân tích bản tin HTTP request này để biết máy tính đang yêu cầu tải nội dung trang web nào. Sau đó vi điều khiển sẽ lấy nội dung trang web này (đƣợc soạn thảo theo ngôn ngữHTML) chứa trên trên ROM, nó cũng có thểthêm vào trang web đó một số thông tin (ví dụ đọc giá trị từ các sensor cảm biến nhiệt độ và đƣa vào trong trang web), và gửi toàn bộ nội dung trang web thông qua giao thức TCP trở lại cho máy tính. Nếu nội dung trang web lớn nó có thể đƣợc gửi đi trên rất nhiều gói tin, vì mỗi gói tin chỉ chứa tối đa 1460 byte dữ liệu.
Máy tính nhận nội dung trang web và trình duyệt sẽ hiển thị lên cho chúng ta thấy. Để điều khiển thiết bị kết tới hệ thống từ xa qua web, trên trang web ta có thể thiết kế một nút nhấn chẳng hạn. Khi ta nhấn nút này trên trình duyệt, máy tính sẽ gửi đi một bản tin HTTP nữa là HTTP Get. Vi điều khiển sẽ nhận bản tin HTTP post này, phân tích dữ liệu chứa trong đó để có đáp ứng tƣơng ứng (bật tắt bóng đèn) sau đó GVHD: Th.
VÕ ĐỨC DŨNG Trang7 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP nó sẽ gửi trả lại lần nữa nội dung trang web đã cập nhật những thay đổi vừa rồi.Trình duyệt sẽ cập nhật nội dung này lên và ta sẽ thấy đƣợc tác động của thao tác điều khiển.2 Bộ giao thức TCP/IP Bộ giao thức TCP/IP, (tiếng Anh: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite - bộ giao thức liên mạng), là một bộ các giaothức truyền thông cài đặt chồng giao thức mà Internet và hầu hết các mạng máy tính thƣơng mại đang chạy trên đó. Bộ giao thức này đƣợc đặt tên theo hai giao thức chính của nó là TCP (Giao thức Điều khiển Giao vận) và IP (Giao thức Liên mạng). Chúng cũng là hai giao thức đầu tiên đƣợc định nghĩa. Nhƣ nhiều bộ giao thức khác, bộ giao thức TCP/IP có thể đƣợc coi là một tập hợp các tầng, mỗi tầng giải quyết một tập các vấn đề có liên quan đến việc truyền dữ liệu, và cung cấp cho các giao thức tầng cấp trên một dịch vụ đƣợc định nghĩa rõ ràng dựa trên việc sử dụng các dịch vụ của các tầng thấp hơn.
Về mặt lôgic, các tầng trên gần với ngƣời dùng hơn và làm việc với dữ liệu trừu tƣợng hơn, chúng dựa vào các giao thức tầng cấp dƣới để biến đổi dữ liệu thành các dạng mà cuối cùng có thể đƣợc truyền đi một cách vật lý.