Chương 1: Giới thiệu chung. Chương này giới trình bày tình hình nghiên cứu hiện nay, tính cấp thiết của đề tài, mục đích nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu, phương phán nghiên cứu và bố cục đồ án, nguyên nhân và động lực để hoàn thành đề tài và các phương pháp nghiên cứu. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này trình bày cơ sở lý luận và những vấn đề thực tiễn liên quan đến đề tài.
Chương 3: Thiết kế và thi công hệ thống. Chương này trình bày chi tiết ý tưởng thiết kế, lựa chọn và tính toán giải pháp thiết kế hệ thống, sơ đồ khối, lưu đồ giải thuật, thiết kế ứng dụng trên phần mềm Android, viết chương trình cho hệ thống, thiết kế sơ đồ mạch in PCB và dựng mô hình khu vườn trồng cây. Chương 4: Kết quả thực hiện. Chương này trình bày các kết quả đã đạt được trong đề tài sau khi hoàn thành khảo sát, giải thích các chức năng hoạt động của hệ thống, kèm với hình ảnh thực tế để minh họa.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển. 3 Chương này trình bày các vấn đề đã được giải quyết của đề tài, đồng thời đề ra các hướng phát triển xa hơn (hoàn thiện hơn) cho đề tài. 4 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu sơ về IoT Internet of Things 2.
Giới thiệu về IoT IoT được gọi tắt là Internet of things được dịch là Internet kết nối vạn vật hiện nay đang ảnh hưởng đến của chúng ta ở nhiều khía cạnh và mức độ khác nhau, từ máy điều hòa điều hòa không khí mà chúng ta có thể điều khiển qua điện thoại thông minh hoặc thậm chí là chiếc đồng hồ thông minh đang theo dõi các hoạt động hằng ngày. IoT là một mạng lưới khổng lồ với các thiết bị được kết nối với nhau thông qua Internet. Các thiết bị này có khả năng thu thập và chia sẻ dữ liệu về cách chúng được sử dụng cũng như môi trường mà chúng đang được vận hành. Tất cả các dữ liệu được thu thập bằng các cảm biến, được gắn trong mọi thiết bị mà chúng ta sử dụng.
Một bóng đèn mà chúng ta bật bằng ứng dụng điện thoại thông minh, cũng được gọi là một thiết bị IoT. Một thiết bị IoT có thể đơn giản như đồ chơi của trẻ em hoặc lớn hơn là một chiếc xe tải không người lái, phức tạp hơn là một động cơ phản lực, chứa hàng ngàn cảm biến thu thập và truyền dữ liệu, để đảm bảo nó hoạt động hiệu quả. Ởdữ án lớn hơn các thành phố thông minh đang được lắp đầy các cảm biến để giúp chúng ta hiểu và kiếm soát môi trường. IoT đưa ra một ngôn ngữ chung để các thiết bị có thể giao tiếp với nhau.
Cấu trúc của hệ thống IoT Cấu trúc của hệ thống IoT gồm 4 phần chính: Thiết bị (Things), trạm kết nối (Gateways), hạ tầng mạng (Network and Cloud), dịch vụ (Services).1 Cấu trúc của hệ thống IoT Thiết bị: Ở tầng thiết bị, có các thiết bị rất quen thuộc với chúng ta như máy in, máy hút bụi, máy xay sinh tố, đồng hồ, camera, thiết bị đo, công tắc, bóng đèn, … Nhưng các thiết bị này đều được gắn các cảm biến, làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ môi trường. 5 Trạm kết nối: Các trạm kết nối ở đây đóng vai trò trung gian cho việc kết nối các thiết bị với điện toán đám mây được an toàn và thuận tiện hơn trong việc kết nối. Hạ tầng mạng và điện toán đám mây: Cơ sở hạ tầng mạng bao gồm những thiết bị định tuyến, các dữ liệu từ các tầng bên dưới như thiết bị, muốn gửi qua Internet phải qua các bộ định tuyến để gửi đúng vị trí của máy chủ nằm trong trung tâm dữ liệu. Dịch vụ: Các ứng dụng do các công ty công nghệ hoặc chính người dùng tạo ra để giúp việc tối ưu hóa việc sử dụng các sản phẩm IoT dễ dàng hơn và tận dụng tối đa chức năng của chúng.
Ưu điểm và nhược điểm Ưu điểm: - Việc kiểm soát ra vào có thể thực hiện thuận tiện mọi lúc mọi nơi thông qua mạng Internet. - Dữ liệu được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu để tiết kiệm thời gian và tiền bạc và tăng tính linh hoạt của dữ liệu. - IoT là giải pháp giúp tự động hóa mọi thứ để nâng cao chất lượng cuộc sống Nhược điểm: - Với sự tiện lợi của việc kết nối và chia sẻ thông tin trên Internet, khi nhiều thiết bị kết nối với nhau, việc đánh cắp thông tin có thể xảy ra. - Do kết cấu của hệ thống luôn có mối quan hệ mật thiết với nhau nên khi hệ thống gặp sự cố sẽ có khả năng gây hư hỏng các thiết bị kết nối.
Tổng quan về phần mềm lập trình cho vi điều khiển 2. Giới thiệu về phần mềm Arduino IDE Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trinh vi điều khiển, phần mềm thường lập trình bởi các ngôn ngữ lập trình C và C ++ nên phổ biến với sinh viên để lập trình nhúng Cách dễ dàng hơn. Phần mềm hỗ trợ tương thích đa nền tảng với Mac, Dựa trên Windows, Linux và Java với các chức năng và lệnh tích hợp Chỉnh sửa và biên dịch mã đóng một vai trò rất quan trọng trong môi trường này. Phần mềm hỗ trợ nhiều module Arduino như Arduino Mega, Arduino Uno.
Không những thế phần mềm còn hỗ trợ lập trình các module ESP như ESP8266 ESP32. Mỗi mô-đun sẽ chứa vi điều khiển được lập trình trên bảng Chấp nhận thông tin ở dạng mã (còn được gọi là bản phác thảo) bao gồm các nền tảng IDE. Sau đó, nó sẽ tạo một tệp hex để chuyển và tải lên bộ điều khiển của bảng.2 Trình biên dịch Arduino Tuy là phần mềm mã nguồn mở nhưng khả năng bảo mật thông tin của Arduino IDE là vô cùng tuyệt vời, khi phát hiện lỗi nhà phát hành sẽ vá nó và cập nhật rất nhanh khiến thông tin của người dùng không bị mất hoặc rò rỉ ra bên ngoài. Arduino có một module quản lý bo mạch, nơi người dùng có thể chọn bo mạch mà họ muốn làm việc cùng và có thể thay đổi bo mạch thông qua Menu.
Quá trình sửa đổi lựa chọn cũng liên tục tự động cập nhật để các dữ liệu có sẵn trong bo mạch và dữ liệu sửa đổi đồng nhất với nhau. Bên cạnh đó, Arduino IDE cũng giúp bạn tìm ra lỗi từ code mà bạn viết, qua đó giúp bạn sửa lỗi kịp thời tránh tình trạng bo mạch Arduino làm việc với code lỗi quá lâu dẫn đến hư hỏng hoặc tốc độ xử lý bị giảm sút.2 Sự đa dạng và phong phú về thư viện Arduino IDE tích hợp với hơn 700 thư viện, được viết và chia sẻ bởi các nhà xuất bản Phần mềm Arduino và các thành viên của cộng đồng Arduino. Mọi người đều có thể sử dụng chúng cho các dự án của riêng mình mà không tốn bất kỳ khoản tiền nào. Các thao tác cơ bản trên phần mềm lập trình Arduino Hình 2.3 Một số tính năng thường xuyên sử dụng trên phần mềm Bảng 1.
Thao tác trên Android IDE Verify Kiểm tra lỗi phần code chuẩn bị truyền xuống cho bo mạch Arduino. Upload Giúp nhập đoạn code vào bo mạch Arduino. New Tạo một sketch mới Open Mở một sketch hiện có sẵn Save Lưu sketch vào IDE Serial Monitor Mở serial monitor. Tổng quan về phần mềm lập trình Android Studio 2.
Giới thiệu sơ về hệ điều hành Arduino Hình 2.4 Logo hệ điều hành Android Android là m ột hệ điều hành dựa trên Linux được thiết kế cho Các thiết bị di động thông minh như điện thoại thông minh và máy tính bảng có màn hình cảm ứng. Gi ống như Giấy phép Google (Apache), đây là loại giấy phép ít ràng buộc hơn nên các nhà phát triển đã và đang nhanh chóng chạm tay vào Android. Phân phối sản phẩm của mình một cách nhanh chóng và tự do trên các nền tảng. lập trình ứng dụng Android có thể sử dụng nhiều loại ngôn ngữ lập trình khác nhau.
ngôn ngữ thông dụng Các biến được sử dụng trong phát triển ứng dụng Android có thể bao gồm: Java, Kotin, AngularJS, C#, HTML và CSS. Giới thiệu về phần mềm lập trình Android Studio Hình 2.5 Ứng dụng Mobile Hiện nay, có rất nhiều phần mềm hỗ trợ phát triển ứng dụng Android chạy được trên cả điện thoại và ứng dụng IoT, chẳng hạn như MIT App Inventor, dựa trên kéo từ nền tảng. Nền tảng này cho phép các nhà phát triển tạo ứng dụng cho hệ điều hành Android. Sử dụng giao diện người dùng đồ họa, nền tảng này cho phép người dùng kéo và thả các khối mã để tạo ứng dụng có thể sử dụng trên thiết bị Android.
Và phải kể đến một ứng dụng khá nổi tiếng trong lĩnh vực IoT là App Blynk, một phần mềm mã nguồn mở. Ứng 9 dụng này giúp người dùng điều khiển phần cứng từ xa, hiển thị dữ liệu cảm biến, lưu trữ dữ liệu, chuyển đổi dữ liệu hoặc làm nhiều việc khác. Trong đó Android Studio là một công cụ chính thức và mạnh mẽ nhất dành cho các ứng dụng di động. Đây là IDE (Môi trường phát triển tích hợp) chính thức cho nền tảng Android, được phát triển với sự hỗ trợ mạnh mẽ của Google.
Được sử dụng để tạo hầu hết các ứng dụng chúng ta sử dụng hàng ngày.6 Giao diện phần mềm lập trình Android Studio Công việc của Android Studio là cung cấp giao diện người dùng để xây dựng ứng dụng và xử lý hầu hết việc quản lý tệp phức tạp ở hậu trường. Ngôn ngữ lập trình được sử dụng ở đây là Java và nó được cài đặt riêng trên thiết bị. Android Studio cấp phép cho Android SDK. Trong khi Android Studio là trình soạn thảo chương trình (IDE), Android SDK là tập hợp các công cụ để xây dựng ứng dụng, các mô hình máy ảo Android (được sử dụng để thử nghiệm ứng dụng) cần thiết để tạo ứng dụng Android.
Ngôn ngữ lập trình chính cho Android là Java. Java là một trong những ngôn ngữ lập trình được sử dụng nhiều nhất trên thế giới, với khoảng 9 triệu lập trình viên. Hệ điều hành Android của Google sử dụng Java làm nền tảng ứng dụng Android. Mặc dù Android Java không hoàn toàn giống với Java thông thường, nhưng nó cũng có nhiều điểm chung.
Các thao tác sử dụng cở bản trên ph ần mềm Android Studio Mở ứng dụng Android Studio sau đó bấm File => New Project Hình 2.7 Giao diện khởi tạo Project trên Android Studio 10 Trong phần Phone and Tablet, bấm chọn “Empty Activity” Hình 2.8 Giao diện Phone and Tablet Ở bước này ta tiến hành đặt tên, chọn thư mục lưu trữ cho project cũng như cài đặt các cấu hình cơ bản.