Đồ án HCMUTE: Hệ thống điều khiển thiết bị thông minh qua smartwatch

Đồ án nghiên cứu hcmute hệ thống điều khiển các thiết bị dùng smartwatch, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán .

• Tác giả: Phạm Trọng Nhân
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Văn Hiệp
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điều Khiển Và Tự Động Hóa
• Đề tài: Hệ Thống Điều Khiển Các Thiết Bị Dùng Smartwatch
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• TRANG BÌA PHỤ
• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• MỤC LỤC
• DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
• 1. CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VẤN ĐỀ
• 1.1. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
• 1.2. NỘI DUNG ĐỀ TÀI
• 1.3. GIỚI HẠN
• 1.4. BỐ CỤC ĐỀ TÀI
• 2. CHƯƠNG 2: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT BỊ DI ĐỘNG
• 2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.2. MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG VÀ ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH
• 3. CHƯƠNG 3: CÔNG CỤ PHÁT TRIỂN ỨNG DỤNG TRÊN ANDROID WEAR
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng Quan về Sự Phát Triển của Thiết Bị Di Động và Hệ Điều Hành

Bài viết đề cập đến sự phát triển vượt bậc của công nghệ, đặc biệt là trong lĩnh vực điện thoại di động và hệ thống điều khiển thiết bị thông minh. Sự phổ biến của smartphone trên toàn cầu cùng với sự hoàn thiện của các hệ điều hành, nổi bật là Android, đã tạo nên một bước tiến lớn trong lĩnh vực này. Android hiện đang chiếm thị phần lớn nhất thế giới, minh chứng cho sự thành công của nền tảng này. Đặc biệt, sự xuất hiện của Android Wear vào năm 2014 đã mở ra một kỷ nguyên mới cho các thiết bị đeo thông minh, hứa hẹn mang đến nhiều tiện ích cho cuộc sống con người.

1.1. Lịch Sử Hình Thành và Phát Triển của Điện Thoại Di Động

Từ chiếc điện thoại đầu tiên ra đời năm 1867 cho đến những chiếc smartphone hiện đại ngày nay, lịch sử phát triển của điện thoại di động là một hành trình dài đầy biến động. Bài viết đã điểm qua những cột mốc quan trọng, từ chiếc "Carry Phone" cồng kềnh năm 1967 cho đến sự ra đời của Motorola Dyna Tac - chiếc điện thoại di động chính thức đầu tiên vào năm 1973. Sự xuất hiện của các dòng điện thoại Nokia với nhiều tính năng nổi bật như GSM, kết nối Wap, màn hình màu, Bluetooth... đã đánh dấu những bước tiến quan trọng, mở đường cho sự bùng nổ của thị trường di động toàn cầu.

1.2. Các Giai Đoạn Phát Triển của Hệ Điều Hành Di Động

Bài viết cũng đã đề cập đến sự ra đời và phát triển của các hệ điều hành di động, từ Symbian, BlackBerry OS cho đến iOS và Android. Mỗi hệ điều hành đều có những ưu điểm và hạn chế riêng, tạo nên sự đa dạng và cạnh tranh khốc liệt trên thị trường. Sự thành công của Android đến từ tính mở, khả năng tùy biến cao và kho ứng dụng khổng lồ, thu hút đông đảo người dùng và nhà phát triển.

II. Hệ Thống Điều Khiển Thiết Bị Thông Minh bằng Smartwatch tại HCMUTE

Đề tài được thực hiện với mục tiêu nghiên cứu và ứng dụng hệ thống điều khiển thiết bị thông minh bằng smartwatch. Sinh viên sẽ được tìm hiểu về hệ điều hành Android Wear, cách kết nối và điều khiển các thiết bị thông minh thông qua ứng dụng được phát triển trên smartwatch. Đề tài tập trung vào việc xây dựng một hệ thống điều khiển từ xa các thiết bị trong gia đình như đèn, quạt, tivi... bằng smartwatch, mang đến sự tiện lợi và hiện đại cho người dùng.

2.1. Mục tiêu và Nội Dung Nghiên Cứu

Đề tài đặt ra mục tiêu tìm hiểu về lịch sử phát triển của thiết bị di động, hệ điều hành Android và Android Wear. Bên cạnh đó, sinh viên sẽ được hướng dẫn sử dụng công cụ phát triển ứng dụng Android Studio, cách thức kết nối smartwatch với điện thoại Android và xây dựng giao diện người dùng trên Android Wear. Phần quan trọng nhất của đề tài là thiết kế và thi công mạch điều khiển thiết bị, phần mềm điều khiển trên điện thoại và smartwatch, từ đó tạo nên một hệ thống điều khiển thiết bị thông minh hoàn chỉnh.

2.2. Giới Hạn của Đề Tài

Do sử dụng sóng Bluetooth để truyền nhận dữ liệu nên hệ thống điều khiển hoạt động trong phạm vi giới hạn, khoảng 10 mét. Đề tài tập trung vào việc điều khiển một số thiết bị cơ bản trong gia đình với số lượng thiết bị giới hạn.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG 2. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT BỊ DI ĐỘNG Ngày 10 tháng 3 năm 1867 được coi là mốc son đánh dấu sự ra đời của điện thoại. Cha đẻ của chiếc điện thoại đầu tiên là Alexander Graham Bell.

Chiếc máy thô sơ có thể truyền được giọng nói này đã mở ra một kỷ nguyên phát triển mới trong lịch sử thông tin liên lạc, thay thế cho điện tín. Năm 1967, chiếc điện thoại được coi là "di động" đầu tiên trình làng với tên gọi Carry Phone, rất cồng kềnh cho việc di chuyển vì nó nặng đến 4. 1: Điện thoại đầu tiên Carry Phone Điện thoại di động chính thức ra đời vào ngày 3 tháng 4 năm 1973, mang tên Motorola Dyna Tac, phát minh bởi nhà sáng chế Martin Cooper. Motorola Dyna Tac mang hình dáng gần giống điện thoại di động ngày nay mặc dù vẫn còn khá cồng kềnh (nặng khoảng 0.79kg) và không phổ biến.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2. 2: Motorora Dyna Tac Nokia 1011 là điện thoại GSM (Global System for Mobile Communications) sản xuất hàng loạt đầu tiên. Nó được ra mắt vào ngày 10 tháng 11 năm 1992. Điện thoại có phiên bản màu đen duy nhất với các kích thước 195 x 60 x 45 (mm) và danh bạ có thể lưu 99 số.

Nokia 1011 được sản xuất đến năm 1994, sau đó nó được phát triển thành Nokia 2110. Năm 1996, Nokia 9000 Communicator được Nokia sản xuất. Máy khá to và nặng 397g. Điện thoại sử dụng CPU i386 Intel 24MHz, Bộ nhớ 8MB (ứng dụng 4MB, bộ nhớ chương trình 2MB và dữ liệu người dùng 2MB).

Hệ điều hành là GEOS 3. Năm 1996, Motorola thành công vang dội với khác niệm mới “điện thoại thời trang”. Kiểu dáng điện thoại nắp gập, nhỏ gọn đã nhanh chóng trở thành xu hướng của điện thoại bây giờ. Điện thoại Motorola StarTAC nặng 88g, dài 9.4cm (khi gập lại) Năm 1999: Nokia 7110 là điện thoại đầu tiên tích hợp Wap cho phép truy cập internet.

Từng xuất hiện trong bộ phim nổi tiếng "THE MATRIX" của Hollywood. Điểm nổi bật nhất của Nokia 7110 là cơ chế trượt tự động. Màn hình hiển thị đơn sắc với kích thước khá nhỏ là 96x65 pixels. Nhạc chuông của 7110 là nhạc chuông đơn CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP sắc, điểm nổi bật khi nói về âm thanh của 7110 là loa ngoài khá to và rõ. Máy chỉ có duy nhất một kết nối là Hồng Ngoại (iRDA). Năm 2001, Erisson cho ra giới thiệu chiếc điện thoại màn hình màn đầu tiên T68. Màn hình 256 màu, độ phân giải 101 x 80 pixel.

Hỗ trợ kết nối Bluetooth. Năm 2004, chiếc điện thoại Motorola siêu mỏng Razr V3 được trình làng và nó trở thành biểu tượng thời trang lúc bấy giờ. V3 nhanh chóng trở thành chiếc điện thoại được ưa chóng và bán chạy nhất.9 mm, có hai màn hình và thiết kế vỏ sò độc đáo. MỘT SỐ HỆ ĐIỀU HÀNH TRÊN THIẾT BỊ DI ĐỘNG VÀ ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH Năm 1998, Hệ điều hành Symbian lừng danh một thời: Vào sáng ngày 24 tháng 6 năm 1998, Psion Software đã được đổi tên thành Symbian Ltd., một công ty liên doanh lớn giữa Psion và các nhà sản xuất điện thoại như Ericsson, Motorola và Nokia.

Theo đó, nhiệm vụ của khối “liên minh” này nhằm tập trung phát triển các PDA và điện thoại di động thông minh. 3: Các nhà sản xuất Symbian 5.0 không phải là tên gọi chính thức mà đây là bản EPOC Release 5 (ER5) trên nền EPOC32. Chiếc điện thoại đầu tiên sử dụng Symbian không phải đến từ Nokia mà của Ericsson, đó là R380 ra mắt “đình đám” vào năm 2000. R380 không thể cài thêm các phần mềm từ bên ngoài và còn khá nhiều hạn chế.

Tháng 10/2003, Nokia giới thiệu điện thoại chuyên chơi game N-Gage. "Game thủ lừng danh", nhưng rất tiếc bộ nhớ chỉ có chưa đầy 4MB nên không thể chứa được nhiều game hay. Một kết nối khá nổi bật trong thời bấy giờ đã có mặt trên N-Gage là Bluetooth. Dù không có tính năng nào nổi bật nhưng Nokia cũng cho N-Gage tính năng là nghe nhạc MP3 dù chỉ ở mức trung bình (16 âm sắc) CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP BlackBerry Os hệ điều hành dành cho danh nghiệp của RIM. BlackBerry là một dòng thiết bị gửi nhận email di động và điện thoại thông minh do công ty Research In Motion (RIM) của Canada phát triển và thiết kế từ năm 1999. Thiết bị BlackBerry đầu tiên được giới thiệu vào năm 1999 ở dạng máy nhắn tin hai chiều. Đến năm 2002, hai chiếc điện thoại thông minh phổ dụng hơn của BlackBerry được ra mắt, hỗ trợ push e- mail, điện thoại di động, nhắn tin, Internet fax, duyệt web và các dịch vụ thông tin không dây khác.

BlackBerry 5810 (03/2002): có chức năng thoại,tuy nhiên không có micro trên máy, không có loa trên máy nên phải dùng tai nghe. Hỗ trợ GPRS nên có thể email, chat, duyệt web. 7/2002, BB 6710 là chiếc điện thoại thực sự. Nổi bật về tin nhắn, mail, web,.

có cả loa và micro giúp cho việc đàm thoại đơn giản hơn 1MB SRAM và 8MB Flash Cuối 2005, BB 8700 với hàng loại các tính năng nổi bật trở thành chiếc BB thành công nhất trong 10 năm qua. 8700 hỗ trợ EDGE, chuẩn kết nối không dây tốc độ cao tại điểm nó xuât hiện Năm 2008, Bold 9000 GPS, Wifi, bộ nhớn trong 1GB, màn hình độ phân giải cao hơn, đep hơn. Năm 2010, Touch 9800 được giới thiệu vs màn hình cảm ứng 3. Năm 2013, BB Z10, màn hình 4.0, CPU hai nhân 1.5 GHz, Ram 2 GB, bộ nhớ trong 16Ghz.

Z10 đánh dấu sự trở lại của RIM. iOS là hệ điều hành trên các thiết bị di động của Apple. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 7 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2. 4: Điện thoại chạy hệ điều hành iOs Ban đầu, hệ điều hành này chỉ được phát triển để chạy trên iPhone, nhưng sau đó nó đã được mở rộng để chạy trên các thiết bị của Apple như iPod touch, iPad và Apple TV.

Ngày 31 tháng 5 năm 2011, App Store của Apple chứa khoảng 500 000 ứng dụng iOS, và được tải về tổng cộng khoảng 15 tỷ lần. Trong quý 4 năm 2010, có khoảng 26% điện thoại thông minh chạy hệ điều hành iOS, sau hệ điều hành Android của Google và Symbian của Nokia. Năm 2005, Apple hợp tác vs Motorola đưa Itunes lên dòng điện thoại Motorola Rokr, V3i và điện thoại dần thay thế vị trí máy MP3. 29/6/2007, Apple bán chiếc điện thoại cảm ứng điện dung đầu tiên, thay đổi các nhìn nhận mới cũng như xu hướng về điện thoại di động (Ram 128, bộ nhớ trong 4G/8G, GPRS, giao diện chạm nhập đơn giản, sinh động).

Chiếc điện thoại này được gọi là Iphone 2G (IP 2G). 11/7/2008, Apple giới thiệu IP 3G, có tích hợp 3G, Ram vẫn 128 MB, bộ nhớ trong 16GB, tích hợp GPS. 10/7/2008, App Store chính thức mở cửa, với chỉ khoảng 500 ứng dụng. 19/6/2009, Apple phát hành IP 3GS, 3GS được nâng RAM lên 256MB, gấp đôi so với iPhone 2G và 3G, máy ảnh tăng lên 3 "chấm".

9/2012, Apple giới thiệu IP 5, Màn hình 4.0-inch 1136 x 640 pixel (326 PPI), máy ảnh 8.0, chip lõi kép 1GHz, RAM 1GB.6mm, có tích hợp 4G. 5 triệu chiêc ip5 đã được bán sau 3 ngày liên hệ. Android là hệ điều hành mở đầy hấp dẫn của Google CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 2.

5: Biểu tưởng robot xanh hệ điều hành Android Android là hệ điều hành cho các thiết bị cầm tay dựa trên lõi Linux do công ty Android Inc (California, Mỹ) thiết kế. Công ty này sau đó được Google mua lại vào năm 2005 và bắt tay xây dựng Android Platform. Android chính thức gia nhập Liên minh thiết bị cầm tay mã nguồn mở (OHA) gồm các đại gia trong ngành viễn thông và thiết bị cầm tay như: HTC, LG, Samsung, T- Mobile,. Windows phone 7,8 và 8.1 Windows Phone 7 là một hệ điều hành di động được phát triển bởi Microsoft, và là sự kế thừa để bởi nền tảng Windows Mobile.

Nó ra mắt tại châu Âu, Singapore và Úc vào ngày 21 tháng 10 năm 2010 và tại Mỹ, Canada vào ngày 08 tháng 11 năm 2010 , với châu Á là trong năm 2011. Với Windows Phone 7, Microsoft cung cấp một giao diện người dùng mới gọi là Metro, tích hợp hệ điều hành với các dịch vụ khác của Microsoft, và kế hoạch kiểm soát chặt chẽ phần cứng mà nó chạy trên nền tảng này.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 2.1 ANDROID LÀ GÌ ? Android là một hệ điều hành dành cho thiết bị di động như điện thoại, máy tính bảng và các thiết bị đeo. Android được phát triển bởi Google, dựa trên nền tảng Linux kernel và các phần mềm nguồn mở. Ban đầu nó được phát triển bởi Android Inc (sau đó được Google mua lại) và gần đây nó trở thành một trong những phần mềm đứng đầu của liên minh OHA (Open Handset Alliance – với khoảng 78 thành viên bao gồm cả nhà sản xuất, nhà phát triển ứng dụng.

cho thiết bị di dộng mà dẫn đầu là Google). CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Android được phát triển nhằm cạnh tranh với các hệ điều hành di động khác như iOS (Apple), BlackBerry OS, Windows Mobile (Microsoft), Symbian (Nokia), Bada (Samsung), WebOS (Palm). Android có một cộng đồng phát triển ứng dụng rất lớn, tính đến tháng 08/2014 hiện có khoảng hơn 1.4 triệu ứng dụng có sẵn trên Play Store 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 LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA ANDROID Tổng công ty Android (Android, Inc.) được thành lập tại Palo Alto, 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 không có nhiều thông tin về Tổng công ty, nhưng nhiều người đồn đoán 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.