Đồ án HCMUTE: Hệ thống bảo mật và điều khiển tự động các thiết bị trong nhà

• Tác giả: Nguyễn Văn Tỉnh
• Người hướng dẫn: PGS. Phạm Hồng Liên
• 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: Hệ Thống Bảo Mật Và Điều Khiển Tự Động Các Thiết Bị Trong Nhà
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Mục tiêu đề tài
• 1.2. Nội dung nghiên cứu
• 1.3. Giới hạn
• 1.4. Bố cục
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN
• 2.1. Vi điều khiển
• 2.2. Giới thiệu giao thức UART
• 2.3. Giới thiệu về Wifi
• 2.4. Giới thiệu giao thức I2C
• 2.5. Màn hình LCD
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.1. Sơ đồ khối của hệ thống
• 3.2. Yêu cầu của hệ thống
• 3.3. Chức năng từng khối
• 3.4. Thiết kế tính toán hệ thống
• 3.5. Khối cảm biến
• 3.6. Ứng dụng điều khiển. Khối đóng ngắt. Khối cảm biến vân tay
• 3.7. Khối hiển thị
• 3.8. Khối xử lý trung tâm
• 3.9. Sơ đồ nguyên lý toàn mạch
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
• 4.1. Thi công bảng mạch kết nối
• 4.2. Vẽ mạch in
• 4.3. Xuất file mạch in ra PDF tiến hành in
• 4.4. Kết quả sau khi thi công
• 4.5. Lập trình hệ thống. Phần mềm lập trình vi điều khiển
• 4.6. Lập trình ứng dụng cho điện thoại
• 4.7. Giới thiệu về phần mềm Android Studio và Firebase
• 4.8. Lưu đồ giải thuật Android
• 4.9. Lập trình ứng dụng Android. Chạy ứng dụng trên điện thoại
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
• 5.1. Kết quả mô hình. Ứng dụng điều khiển trên điện thoại
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Hệ thống bảo mật và điều khiển tự động cho thiết bị gia đình

Trong thời đại công nghiệp hóa hiện đại hóa, ứng dụng khoa học kỹ thuật vào đời sống giúp con người kiểm soát và nâng cao chất lượng cuộc sống dễ dàng hơn. Các ứng dụng của Internet of Things (IoT) đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra môi trường sản xuất năng động, giải phóng sức lao động và tăng hiệu quả kinh tế. Tại Việt Nam, ứng dụng công nghệ IoT vào điều khiển thiết bị gia đình ngày càng được chú trọng. Các nghiên cứu và dự án về nhà thông minh, điều khiển thiết bị điện trong nhà đang được quan tâm và phát triển.

1.1. Hệ thống điều khiển tự động và an ninh gia đình

Nhà thông minh là ngôi nhà được trang bị các điều kiện kỹ thuật để đảm bảo cuộc sống tốt nhất cho con người. Đó là sự kết hợp của nhiều hệ thống, bao gồm hệ thống báo cháy, hệ thống kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm, và hệ thống kiểm soát ra vào, tạo thành một hệ thống thống nhất. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài “Nghiên cứu tích hợp hệ thống điều khiển tự động nhà thông minh” được thực hiện. Đề tài này khá quen thuộc với sinh viên, như điều khiển thiết bị qua internet, hệ thống báo cháy, bật đèn khi phát hiện chuyển động, theo dõi nhiệt độ, độ ẩm. Để tạo sự khác biệt, đề tài này nghiên cứu ứng dụng mở khóa bằng dấu vân tay để tăng cường bảo mật cho ngôi nhà.

1.2. Ứng dụng bảo mật và quản lý thiết bị gia đình

Hệ thống được thiết kế với các tính năng nổi bật như: Khóa cửa bằng dấu vân tay và hiển thị trên màn hình LCD, điều khiển thiết bị bằng giọng nói, điều khiển thiết bị qua điện thoại, tự động bật/tắt thiết bị theo lịch trình, tự động bật/tắt đèn khi trời tối hoặc phát hiện chuyển động, và theo dõi nhiệt độ, độ ẩm trong nhà.

1.3. Kết nối thiết bị và giải pháp bảo mật

Hệ thống hoạt động trong phạm vi kết nối Wifi và sử dụng khóa cửa vân tay. Hệ thống cho phép điều khiển bốn thiết bị và sử dụng điện thoại Android để quản lý thiết bị. Tốc độ mạng có thể ảnh hưởng đến tốc độ phản hồi của hệ thống.

II. Cơ sở lý thuyết

Chương này tập trung vào các khái niệm cơ bản về hệ thống nhúng và IoT, bao gồm vi điều khiển, giao thức UART, công nghệ Wifi, giao tiếp I2C và màn hình LCD.

2.1. Vi điều khiển và giao tiếp thiết bị

Vi điều khiển đóng vai trò là bộ não của hệ thống, xử lý thông tin từ các cảm biến và điều khiển các thiết bị ngoại vi. Giao thức UART được sử dụng để giao tiếp giữa vi điều khiển với các thiết bị khác, chẳng hạn như máy tính hoặc module Wifi.

2.2. Công nghệ Internet of Things

Công nghệ Wifi cho phép hệ thống kết nối với mạng internet, từ đó người dùng có thể điều khiển thiết bị từ xa thông qua ứng dụng trên điện thoại thông minh. Giao tiếp I2C là một giao thức giao tiếp hai dây, được sử dụng để kết nối vi điều khiển với các thiết bị ngoại vi như cảm biến và màn hình LCD.