Chương 1: Tổng quan: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu về mô hình ioTs hiện nay. Đưa ra mục tiêu, đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ giới thiệu về sơ lược về Arduino và Android, mạng truyền thông không dây, cơ sở dữ liệu Firebase, chuẩn giao tiếp UART,… Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ đưa ra các yêu cầu khi thiết kế, các thiết kế về phần cứng và phần mềm. Chương 4: Thi công và kết luận: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ đưa ra kết quả mà nhóm đạt được, video, số liệu, hình ảnh hệ thống sau khi thi công.
Chương 5: Đánh giá và kết luận: Trong chương này, nhóm sẽ đưa ra kết luận, những hạn chế và hướng phát triển của đề tài. 4 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Giới thiệu chung về Arduino Arduino đã và đang được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, và ngày càng chứng tỏ được sức mạnh của chúng thông qua vô số ứng dụng độc đáo của người dùng trong cộng đồng nguồn mở (open- source). Tuy nhiên tại Việt Nam Arduino vẫn còn chưa được biết đến nhiều.
Arduino cơ bản là một nền tảng mẫu mở về điện tử (open-source electronics prototyping platform) được tạo thành từ phần cứng lẫn phần mềm. Về mặt kỹ thuật có thể coi Arduino là 1 bộ điều khiển logic có thể lập trình được. Đơn giản hơn, Arduino là một thiết bị có thể tương tác với ngoại cảnh thông qua các cảm biền và hành vi được lập trình sẵn. Với thiết bị này, việc lắp ráp và điều khiển các thiết bị điện tử sẽ dễ dàng hơn bao giờ hết.
Arduino được phát triển nhằm đơn giản hóa việc thiết kế, lắp ráp linh kiện điện tử cũng như lập trình trên vi xử lí và mọi người có thể tiếp cận dễ dàng hơn với thiết bị điện tử mà không cần nhiều về kiến thức điện tử và thời gian. Sau đây là nhưng thế mạnh của Arduino so với các nền tảng vi điều khiển khác: - Chạy trên đa nền tảng: Việc lập trình Arduino có thể thể thực hiện trên các hệ điều hành khác nhau như Windows, Mac Os, Linux trên Desktop, Android trên di động. - Ngôn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu. - Nền tảng mở: Arduino được phát triển dựa trên nguồn mở nên phần mềm chạy trên Arduino được chia sẻ dễ dàng và tích hợp vào các nền tảng khác nhau.
- Mở rộng phần cứng: Arduino được thiết kế và sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng cũng dễ dàng hơn. - Đơn giản và nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp, lập trình và sử dụng thiết bị. - Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với nhau mà không lo lắng về ngôn ngữ hay hệ điều hành mình đang sử dụng. Arduino có rất nhiều module, mỗi module được phát triển cho một ứng dụng.
Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được 5 chia thành hai loại: loại bo mạch chính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính. Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau. Một số bo có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth. Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính.
Ví dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ. Giới thiệu công nghệ RFID Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification- nhận dạng bằng sóng vô tuyến) là một phương pháp nhận dạng tự động dựa trên việc lưu trữ dữ liệu từ xa, sử dụng thiết bị thẻ RFID và một đầu đọc RFID cho phép một thiết bị đọc thông tin chứa trong chip không cần tiếp xúc trực tiếp ở khoảng cách xa, không thực hiện bất kỳ giao tiếp vật lý nào hoặc giữa hai vật không nhìn thấy. Công nghệ này cho ta phương pháp truyền, nhận dữ liệu từ điểm này đến điểm khác. Độ nhạy công suất của thẻ Nhận dạng Tần số Vô tuyến (RFID) thụ động ảnh hưởng lớn đến độ tin cậy và phạm vi đọc.
Hệ thống theo dõi hàng tồn kho phụ thuộc nhiều vào độ tin cậy đọc mạnh trong khi theo dõi động vật trong các lĩnh vực lớn phụ thuộc nhiều vào phạm vi đọc dài. Dạng sóng tối ưu hóa năng lượng (POW) cung cấp một giải pháp để cải thiện cả độ tin cậy đọc và phạm vi đọc bằng cách tăng hiệu suất chuyển đổi thẻ RF thành DC [2]. Kỹ thuật RFID sử dụng truyền thông không dây trong dải tần sóng vô tuyến để truyền dữ liệu từ các Tag (thẻ) đến các Reader (bộ đọc). Tag có thể được đính kèm hoặc gắn vào đối tượng được nhận dạng chẳng hạn sản phẩm, hộp hoặc giá kệ (pallet).
Reader scan dữ liệu của Tag và gửi thông tin đến cơ sở dữ liệu có lưu trữ dữ liệu của Tag. Chẳng hạn, các Tag có thể được đặt trên kính chắn gió xe hơi để hệ thống thu phí đường nhận dạng và thu tiền trên các tuyến đường. Dạng đơn giản nhất được sử dụng hiện nay là hệ thống RFID bị động làm việc như sau: Reader truyền một tín hiệu tần số vô tuyến điện từ qua anten của nó đến một con chip. 6 Reader nhận thông tin trở lại từ chip và gửi nó đến máy tính điều khiển đầu đọc và xử lý thông tin lấy được từ chip.
Các chip không tiếp xúc, không tích điện, chúng hoạt động bằng cách sử dụng năng lượng nhận từ tín hiệu được gửi bởi Reader. Giới thiệu công nghệ truyền thông không dây Dù cáp và dây điện vẫn đóng vai trò chính trong truyền và nhận thông tin, việc sử dụng tai nghe không dây, lướt web tại điểm truy cập Wi-Fi hoặc truyền dữ liệu giữa các thiết bị qua các giao tiếp không dây. đang trở nên quen thuộc và tác động lớn đến đời sống hàng ngày. Các công nghệ truyền không dây phổ biến: Bluetooth Bluetooth không chỉ được dùng để truyền dữ liệu giữa các thiết bị di động, kết nối phụ kiện với điện thoại mà còn có trong một loạt thiết bị khác nhau như máy ảnh số, laptop, PC và đầu máy chơi game.
Chip Bluetooth sử dụng tín hiệu sóng radio để truyền dữ liệu trong phạm vi hẹp, thường là khoảng 30 mét.1: Rất nhiều thiết bị hiện nay được tích hợp Bluetooth Các “thế hệ” Bluetooth Bluetooth 1. Tháng 7/1999, phiên bản Bluetooth 1.0 đầu tiên được đưa ra thị trường với tốc độ kết nối ban đầu là 1Mbps. Tuy nhiên, trên thực tế tốc độ kết nối của thế 7 hệ này chưa bao giờ đạt quá mức 700Kbps. Phiên bản này còn khá nhiều lỗi và các nhà sản xuất đã rất khó khăn khi tích hợp nó với các sản phẩm công nghệ.
Năm 2001, phiên bản Bluetooth 1.1 ra đời, đánh dấu bước phát triển mới của công nghệ này trên nhiều lĩnh vực khác nhau với sự quan tâm của nhiều nhà sản xuất mới. Cũng trong năm này, Bluetooth đươc bình chọn là công nghệ vô tuyến tốt nhất năm. Ra mắt vào tháng 11/2003, Bluetooth 1.2 bắt đầu có nhiều tiến bộ đáng kể. Chuẩn này hoạt động dựa trên nền băng tần 2.4 Ghz và tăng cường kết nối thoại.
Motorola RARZ là thế hệ di động đầu tiên tích hợp Bluetooth 1. Một năm sau, vào tháng 11/2004, công nghệ Bluetooth 2.0 + ERD đã bắt đầu nâng cao tốc độ và giảm thiểu một nửa năng lượng tiêu thụ so với trước đây. Tốc độ của chuẩn Bluetooth lên đến 2.1 Mbps với chế độ cải thiện kết nối truyền tải – ERD (enhanced data rate), song ERD vẫn chỉ là chế độ tùy chọn, phụ thuộc vào các hãng sản xuất có đưa vào thiết bị hay không. Năng lượng sử dụng của kết nối Bluetooth chỉ còn tiêu hao một nửa so với trước.
Các thiết bị tiêu biểu ứng dụng Bluetooth 2.0 + ERD là: Apple iPhone, HTC Touch Pro và T-Mobile’s Android G1. Đây chính là thế hệ nâng cấp của Bluetooth 2.1 có hiệu năng cao hơn và tiết kiệm năng lượng hơn. Chuẩn này chủ yếu đã được sử dụng trong trong điện thoại, máy tính và các thiết bị di động khác. Tuy nhiên, Bluetooth 2.1 không cho phép truyền các file lớn với tốc độ cao.
Do đó, nếu người dùng muốn chuyển các file dung lượng lớn đến 1-2GB từ máy tính sang điện thoại thì chỉ có thể kết nối hai thiết bị này bằng dây cắm USB hoặc bằng thẻ nhớ .0 + HS: Tháng 4/2009, Bluetooth 3.0 - thế hệ "siêu tốc" chính thức ra mắt.0 có tốc độ truyền dữ liệu đạt mức 24Mbps – bằng sóng Bluetooth – High Speed, tương đương chuẩn Wi-Fi thế hệ đầu tiên. Chuẩn này giúp các thiết bị tương tác tốt hơn, tăng cường năng lực kết nối giữa các cá nhân với nhau và tiết kiệm pin nhờ chức năng điều khiển năng lượng nâng cao. Đặc biệt, nó có thể dò tự động các thiết bị gần kề và 8 chuyển trực tiếp sang mạng Wi-Fi nếu các thiết bị đó có kết nối Wi-Fi. Tuy nhiên, phạm vi hiệu quả nhất chỉ trong vòng 10m.0: Đây là phiên bản mới nhất của Bluetooth vừa được tổ chức SIG thông qua.0 có nhiều đặc điểm chung với chuẩn 3.0, nhưng ngoài khả năng truyền dữ liệu tốc độ cao lên tới 25 Mb/giây, Bluetooth 4.0 còn bổ sung thêm khả năng truyền dữ liệu dung lượng nhỏ trong phạm vi ngắn (8-27 byte tốc độ 1Mbps) với mức tiêu thụ điện năng rất thấp giúp tiết kiệm năng lượng so với chuẩn cũ.0 nhiều khả năng sẽ dành cho các ứng dụng trong lĩnh vực y tế, chăm sóc sức khỏe và an ninh, chẳng hạn như đồng hồ đeo tay theo dõi sức khỏe, hoặc trang bị cho các bộ cảm biến nhiệt độ, nhịp tim, thể thao, và các thiết bị sử dụng tại gia.
Tổ chức Continua Health Alliance đã đồng ý chọn lựa Bluetooth 4.0 làm công nghệ truyền dữ liệu cho những thiết bị y tế di động tương lai. Dự kiến các thiết bị sử dụng chuẩn bluetooth 4.0 sẽ ra mắt trong quý IV năm nay.0 – thế hệ tiếp theo của công nghệ truyền tải dữ liệu không dây bluetooth sẽ nhanh hơn, xa hơn và thông minh hơn cũng như thích ứng tốt hơn trong thời đại IoT. Zigbee Zigbee cho phép truyền thông tin tới nhiều thiết bị cùng lúc (mesh network). Phạm vi hoạt động của Zigbee đang được cải tiến từ 75 mét lên đến vài trăm mét.2: Zigbee hỗ trợ nhiều lĩnh vực trong đời sống 9 ZigBee là một giao thức truyền thông bậc cao được phát triển dựa trên chuẩn truyền thông không dây IEEE 802.