I. Thiết kế Hộp Điều khiển Giám sát Thiết bị Thông minh
Đề tài Thiết kế hộp điều khiển giám sát thiết bị thông minh tại HCMUTE tập trung vào việc xây dựng một hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị điện tử trong gia đình từ xa, nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng và nâng cao hiệu quả sử dụng. Đề tài này giải quyết vấn đề lãng phí điện năng đáng kể tại Việt Nam, ước tính cao gấp 1,5 - 6 lần so với thế giới. Hệ thống này cho phép người dùng giám sát từ xa, điều khiển từ xa các thiết bị, cài đặt lịch trình bật/tắt tự động thông qua giao diện màn hình LCD hoặc ứng dụng Android. Việc tích hợp Internet of Things (IoT) và phát triển phần mềm nhúng là trọng tâm của nghiên cứu. Thiết kế điện tử, bao gồm thiết kế mạch điện tử, lựa chọn vi điều khiển (như STM32F103C8T6 và STM32F407ZGT6) và các cảm biến (như DHT11), là những yếu tố then chốt. Lập trình nhúng sử dụng Keil uVision5 và Arduino IDE để điều khiển các phần cứng. Phát triển phần mềm ứng dụng Android kết hợp với Google Firebase tạo ra giao diện thân thiện, giúp người dùng dễ dàng quản lý hệ thống. An ninh mạng và bảo mật thông tin cũng được xem xét trong quá trình thiết kế.
1.1. Giám sát và Điều khiển Thiết bị Thông minh
Phần này tập trung vào chức năng chính của hệ thống: giám sát thiết bị thông minh và điều khiển từ xa. Hệ thống sử dụng cảm biến để thu thập dữ liệu về trạng thái hoạt động của các thiết bị và môi trường (ví dụ: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11). Dữ liệu được xử lý và truyền đến giao diện người dùng (màn hình LCD và ứng dụng Android) giúp người dùng theo dõi tình hình hoạt động của thiết bị. Chức năng điều khiển từ xa cho phép người dùng bật/tắt thiết bị từ bất kỳ đâu thông qua ứng dụng di động. Hộp điều khiển đóng vai trò trung tâm trong việc xử lý dữ liệu, điều khiển các thiết bị và giao tiếp với mạng internet. Thiết kế hộp điều khiển được tối ưu để đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả hoạt động. Vi điều khiển đóng vai trò xử lý trung tâm, thực hiện các thuật toán điều khiển và giao tiếp với các module khác. Thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm được tích hợp chặt chẽ để đảm bảo sự hoạt động ổn định và hiệu quả của toàn bộ hệ thống. PLC có thể được xem xét như một giải pháp nâng cao trong việc điều khiển nhiều thiết bị phức tạp hơn. Công nghệ IoT và Internet of Things được tận dụng tối đa để tạo nên tính năng giám sát từ xa, cho phép người dùng kiểm tra và điều khiển hệ thống mọi lúc mọi nơi.
1.2. Thiết kế Hệ thống và Phát triển Phần mềm
Thiết kế hệ thống bao gồm hai phần chính: thiết kế phần cứng và thiết kế phần mềm. Thiết kế phần cứng tập trung vào việc lựa chọn các linh kiện phù hợp, bố trí mạch điện và thiết kế hộp điều khiển. Vi điều khiển STM32F103C8T6 và STM32F407ZGT6 được sử dụng để xử lý dữ liệu và điều khiển các thiết bị. Thiết kế mạch điện tử được thực hiện dựa trên các nguyên tắc kỹ thuật điện tử, đảm bảo sự ổn định và an toàn của hệ thống. Thiết kế phần mềm bao gồm lập trình vi điều khiển bằng Keil uVision5 và Arduino IDE, và phát triển ứng dụng Android. Lập trình nhúng tập trung vào việc viết code điều khiển các thiết bị, xử lý dữ liệu từ cảm biến và giao tiếp với mạng internet. Phát triển phần mềm ứng dụng Android giúp người dùng tương tác với hệ thống một cách dễ dàng và trực quan. Google Firebase được sử dụng để lưu trữ và quản lý dữ liệu. Phần mềm được thiết kế thân thiện với người dùng, có giao diện người dùng trực quan và dễ sử dụng. Xử lý dữ liệu và hiển thị dữ liệu là hai khía cạnh quan trọng trong việc phát triển phần mềm. Mở rộng hệ thống trong tương lai cũng được xem xét trong quá trình thiết kế.
1.3. Kiểm thử và Đánh giá Hệ thống
Sau khi hoàn thành thiết kế, hệ thống cần được kiểm thử kỹ lưỡng để đảm bảo chất lượng và hiệu quả hoạt động. Kiểm thử bao gồm các giai đoạn: kiểm thử đơn vị, kiểm thử tích hợp và kiểm thử hệ thống. Mục tiêu của quá trình kiểm thử là phát hiện và khắc phục lỗi, đảm bảo hệ thống hoạt động chính xác và ổn định. Mô phỏng được sử dụng để kiểm tra các chức năng của hệ thống trước khi triển khai. Tiêu chuẩn thiết kế được tuân thủ trong suốt quá trình thiết kế và kiểm thử. Sau khi kiểm thử, đánh giá hệ thống được thực hiện dựa trên các chỉ số hiệu quả như độ tin cậy, khả năng mở rộng và khả năng sử dụng. Kết quả kiểm thử cung cấp thông tin quan trọng để cải thiện hệ thống và tối ưu hóa hiệu suất. Báo cáo tổng kết trình bày chi tiết về quá trình thiết kế, kiểm thử và đánh giá hệ thống. Ứng dụng giám sát từ xa và giải pháp giám sát hiệu quả là những kết quả chính của đề tài này. Tự động hóa một số tác vụ trong gia đình giúp nâng cao chất lượng cuộc sống.
