đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Chương này trình các vấn đề giới thiệu về hệ điều hành Android, phần mềm Android Studio, giới về vi điều khiển ARM STM32F103VE, giới thiệu về các kiểu truyền dữ liệu qua Bluetooth và UART. Sau đó là giới thiệu các loại cảm biến Chương 3: Thiết kế và tính toán.
Chương này trình các vấn đề: thiết kế sơ đồ khối, tính toán các khối trong mạch. Thiết kế sơ đồ nguyên lý và vẽ mạch PCB. Chương 4: Thi công hệ thống. Chương này trình bày thi công bo mạch, đóng gói, lập trình.
Chương 5: Kết quả nhận xét và đánh giá. Chương này trình bày các kết quả đạt được sau quá trình thi công, đánh giá chất lượng của hệ thống có đúng với yêu cầu không. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển. Chương này trình bày kết luận hệ thống có đạt yêu cầu hay không và đưa ra hướng phát triển thêm cho hệ thống.
SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2.1 TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH 2.1 Định nghĩa về nhà thông minh Nhà thông minh (tiếng Anh là "Smart Home") hoặc hệ thống nhà thông minh là một ngôi nhà, căn hộ được trang bị hệ thống tự động tiên tiến dành cho điều khiển đèn chiếu sáng, nhiệt độ, truyền thông đa phương tiện, an ninh, rèm cửa, cửa và nhiều tính năng khác nhằm mục đích làm cho cuộc sống ngày càng tiện nghi, an toàn và góp phần sử dụng hợp lý các nguồn tài nguyên. Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có khả năng tương tác với nhau. Một ngôi nhà thông minh thường có các chức năng: Điều khiển chiếu sáng Điều khiển mành, rèm, cửa cổng Hệ thống an ninh, báo động, báo cháy Điều khiển điều hòa, máy lạnh Hệ thống Âm thanh đa vùng Camera, chuông hình Hệ thống bảo vệ nguồn điện 2.2 Ưu điểm Nhà thông minh sử dụng các thiết bị và công nghệ tự động hóa, thông minh, giúp cho cuộc sống con người nhàn hạ, tiện nghi, an toàn hơn trong sinh hoạt hằng ngày.
Không chỉ điều khiển được trong phạm vi ngôi nhà, công nghệ này còn cho phép tích hợp điều khiển qua điện thoại, internet hay PDA. Vì vậy, mọi sinh hoạt có thể được kiểm soát dù bạn đang ở công sở hay ngoài đường.2 GIỚI THIỆU HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 2.1 Tổng quan Android là hệ điều hành chạy trên điện thoại di động, máy tính bảng và notebooks (và hiện nay là cả trên một số đầu phát HD, HD Player, TV) được phát triển bởi Google SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP dựa trên nền tảng Linux và các phần mềm nguồn mở. Trước đây, Android được phát triển bởi công ty liên hợp Android (sau đó được Google mua lại vào năm 2005). Sự ra mắt của Android vào ngày 5 tháng 11 năm 2007 gắn với sự thành lập của liên minh thiết bị cầm tay mã nguồn mở với tên gọi OHA (Open Handset Alliance) bao gồm 78 công ty phần cứng, phần mềm và viễn thông nhằm mục đính tạo nên một chuẩn mở cho điện thoại di động trong tương lai.
Andorid được phát triển nhằm cạnh tranh với các hệ điều hành di động khác như iOS (Apple), BlackBerry OS, Windows Mobile (Microsoft), Symbian (Nokia), Samsung (Bada), WebOS (Palm). Giao diện người dùng của Android dựa trên nguyên tắc tác động trực tiếp, sử dụng cảm ứng chạm tương tự như những động tác ngoài đời thực như vuốt, chạm, kéo dãn và thu lại để xử lý các đối tượng trên màn hình. Android có một cộng đồng phát triển ứng dụng rất lớn, hiện có khoảng 800.000 ứng dụng có sẵn cho Android (6/2014) 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.
Ưu điểm: Là hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tuỳ biến cao, có thể tùy ý chỉnh sửa mà không có sự can thiệp hay cấm cản từ Google. Đa dạng sản phẩm, rất nhiều hãng điện thoại, thiết bị công nghệ đã ưu ái chọn Android cho thiết bị của họ, giá cả thì hợp lý từ bình dân đến cao cấp. Kho ứng dụng Google Play Store đồ sộ. Thân thiện và dễ sử dụng.
Khả năng đa nhiệm, chạy cùng lúc nhiều ứng dụng cao. Nhược điểm: Dễ nhiễm phần mềm độc hại và virus. Do tính chất mã nguồn mở, nhiều phần mềm không được kiểm soát có chất lượng không tốt hoặc lỗi bảo mật vẫn được sử dụng. Kho ứng dụng quá nhiều dẫn đến khó kiểm soát chất lượng, thiếu các ứng dụng thật sự tốt.
SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Cập nhật không tự động với tất cả thiết bị. Khi một phiên bản hệ điều hành mới ra mắt, không phải tất cả sản phẩm đều được cập nhật, thậm chí nếu muốn trải nghiệm bạn thường xuyên phải mua mới thiết bị.2 Lịch sử phát triển Tháng 7 năm 2005, Google mua lại Android, Inc., một công ty nhỏ mới thành lập có trụ sở ở Palo Alto, California, Mỹ. Những nhà đồng sáng lập của Android chuyển sang làm việc tại Google gồm có Andy Rubin (đồng sáng lập công ty Danger), Rich Miner (đồng sáng lập công ty Wildfire Communications), Nick Sears (từng là phó chủ tịch của T-Mobile), và Chris White (trưởng nhóm thiết kế và phát triển giao diện tại WebTV). Dù những người thành lập và nhân viên đều là những người có tiếng tăm, 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.
Chiếc điện thoại chạy Android đầu tiên được bán ra là HTC Dream, phát hành ngày 22 tháng 10 năm 2008. Biểu trưng của hệ điều hành Android mới là một con robot màu xanh lá cây do hãng thiết kế Irina Blok tại California vẽ. Từ năm 2008, Android đã trải qua nhiều lần cập nhật để dần dần cải tiến hệ điều hành, bổ sung các tính năng mới và sửa các lỗi trong những lần phát hành trước. Mỗi bản nâng cấp được đặt tên lần lượt theo thứ tự bảng chữ cái, theo tên của một món ăn tráng miệng; ví dụ như phiên bản 1.5 Cupcake (bánh bông lan nhỏ có kem) tiếp nối bằng phiên bản 1.1: Biểu tượng của các phiên bản Android SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 6 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.3 Cơ sở lập trình Hiện nay lập trình Android được dựa trên nền tảng Java.
Ngoài ra cần bộ công cụ phát triển ứng dụng Android SDK để bắt đầu học lập trình Android. Có rất nhiều các công cụ cho phép tiến hành lập trình Android như Android Studio, Eclipse, NetBean…Ở trong đề tài này, nhóm chúng em sử dụng Android Studio để lập trình Android.3 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG Thiết bị đầu vào như màn cảm ứng, cảm biến vân tay R305, cảm biến nhiêt độ độ ẩm DHT11 Thiết bị đầu ra như led, GLCD, quạt, đèn, C1815, Tip 122 Thiết bị điều khiển trung tâm vi điều khiển ARM stm32f103ve Các chuẩn truyền dữ liệu UART, Bluetooth, Ethernet Thiết bị lưu trữ bộ nhớ RAM, thẻ nhớ. Thiết bị thời gian thực IC đồng hồ thời gian thực. Thiết bị giao diện điều khiển điện thoại, máy tính, màn hình kit Firebull.
Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Cấu tạo: DHT11 là cảm biến đô nhiệt độ, độ ẩm. Có cấu tạo gồm 4 chân và giap tiếp theo kiểu 1 dây.2: Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 7 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chân Pin 1: VCC Chân Pin 2: data Chân Pin 3: NC (not conected). Chân này không sử dụng Chân Pin 4: GND Thông số kỹ thuật: Nguồn 3-5V DC Dòng sử dụng là 2.5mA Đo độ ẩm: 20%-95% Đo nhiệt độ: 0-50°C Sai số độ ẩm: ± 5% Sai số nhiệt độ: ± 2˚C Tần số tối đa 1Hz Nguyên lý hoạt động: Để giao tiếp với DHT11 ta cần thực hiện các bước sau: Gửi tín hiệu muốn đo (Start) đến DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại. Khi đã giao tiếp với DHT11 cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt đô, độ ẩm đo được.
Bước 1: gửi tín hiệu Start: Hình 2.3: Nguyên lý hoạt động của DHT11 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 8 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Vi điều khiển thiết lập chân data là chân output, sau đó kéo chân data xuống mức 0 trong khoảng thời gian > 18ms. Khi đó DHT11 sẽ hiểu là muốn đo nhiệt độ độ ẩm. Sau đó đưa chân data lên mức 1 và thiết lập lại chân đầu vào. Sau khoảng thời gian 20-40ms, DHT11 sẽ kéo chân data xuống mức thấp.
nếu > 40ms mà không éo xuống mức thấp nghĩa là không giao tiếp được với DHT11. Chân data sẽ ở mức thấp 80ms sau đó được kéo lên mức cao trong 80ms. Bằng cách giám sát chân data có thể biết có giao tiếp với DHT11 không. Nếu tín hiệu DHT11 lên cao là đã giao tiếp thành công.
Bước 2: đọc giá trị tren DHT11: DHT11 trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dưới dạng 5 byte: Byte 1: giá trị phần nguyên của độ ẩm (RH %) Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH %) Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC) Byte 4: giá trị phần thập phân của nhiệt độ (TC) Byte 5: kiểm tra tổng b. Cảm biến vân tay R305 Cấu tạo: Cảm biến vân tay R305 dùng để nhận diện dấu vân tay. Có thể giao thiếp theo 2 chuẩn uart và USB với vi điều khiển.4: Cảm biến vân tay R305 SVTH: ĐÀO BÁ NAM-HỒ PHÚC NGUYÊN 9 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trong đề tài nhóm chúng em giao tiếp theo chuẩn uart: Dây xanh dương(TX) nối với RX của vi điều khiển Dây xanh lá(RX) nối với TX của vi điều khiển Dây đen nối GND Dây đỏ nối VCC Thông số kỹ thuật: Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của cảm biến vân tay R305 Nguồn DC 3.6-6V Chuẩn truyền UART, USB Dòng làm việc 100-150mA Chế độ so sánh 1:1 và 1:N kiểm tra Tốc độ baud (9600*N)bps, Kích thước tập tin 256 bytes N=1~12 (mặc đinh N=6) Thời gian lấy vân <0.