Đặt vấn đề Nhƣ chúng ta đã biết hiện nay mạng internet đƣợc phủ sóng rộng rãi, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, dƣờng nhƣ mọi thứ xung quanh ta trở nên thông minh hơn: Từ chiếc điện thoại thông minh, tivi thông minh cho đến máy giặt thông minh, tủ lạnh thông minh, máy hút bụi thông minh… thì cuộc sống con ngƣời cũng cần đƣợc bảo vệ và nâng cao hơn, để đáp ứng điều đó và tiết kiệm thời gian cho mỗi ngƣời, việc xây dựng một hệ thống điều khiển các thiết bị điện trong nhà qua mạng internet cho mỗi gia đình là điều cần thiết. Công nghệ kỹ thuật điện tử ngày càng phát triển, mà trong đó là kỹ thuật điều khiển từ xa đóng một vai trò quan trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin, truyền tải dữ liệu… Do đó là sinh viên ngành điện tử chúng ta phải biết nắm bắt và vận dụng nó để ứng dụng một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển nền khoa học kỹ thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thật điện tử nói riêng. Bên cạnh đó còn là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nƣớc nhà nếu đƣợc ứng dụng rộng rãi trong thực tế.2 Lý do chọn đề tài Nhƣ chúng ta cũng đã biết, kit ARM Cortex M3 là một loại kit mới trên thị trƣờng và ứng dụng kit ARM để điều khiển các thiết bị điện trong nhà trên màn hình cảm ứng LCD và qua mạng internet là một đề tài mới chƣa có sinh viên nào từng làm và đây còn là một mạng mới trong điều khiển thiết bị. Với mong muốn làm chủ các sản phẩm công nghệ mới ứng dụng vào thực tiễn điều khiển thiết bị tạo sử tiện lợi cho mọi ngƣời nên chúng em đã chọn đề tài này để nghiên cứu làm đề tài tốt nghiệp.
Hệ thống thiết bị điện đƣợc điều khiển từ xa thông qua mạng lƣới internet rộng rãi. Trong đề tài này chúng em chọn phƣơng pháp điều khiển trực tiếp trên màn hình cảm ứng LCD của kit và phƣơng pháp điều khiển thông qua webserver đã lập trình, mỗi thiết bị ví dụ nhƣ bóng đèn, quạt máy, hay các thiết bị phức tạp nhƣ tivi, máy giặt, tủ lạnh… hệ thống điều khiển đƣợc mô tả trên webserver để ngƣời dùng dễ dàng điều khiển. Với hệ thống này đƣợc lắp đặt trong tòa nhà thì chúng đƣợc xem nhƣ là một ngôi nhà thông minh. Nghĩa là tất cả các thiết bị này có thể giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu thông qua đầu não bộ vi xử lí đƣợc lập trình sẵn tất cả các chƣơng trình điều khiển.
Bình thƣờng, các thiết bị trong trung tâm ở đây có thể là một máy vi tính hoàn chỉnh hoặc có thể đƣợc điều khiển từ xa thông qua websever. Chẳng hạn nhƣ việc tắt quạt, đèn điện, tivi, tủ lạnh.Hay chỉ với một thao tác trên điện thoại thông minh, ngƣời chủ nhà có thể bật máy điều hòa để làm mát phòng, hay bật quạt. Ngoài ra, hệ thống còn có tính bảo mật bằng việc truy cập vào hệ thống điều khiển cũng phải có mật khẩu mới cho phép truy cập điều khiển. CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU do an TRANG 2 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ - 2016 Từ những yêu cầu thực tế, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống, cộng với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng 3G cũng nhƣ mạng internet nên chúng em đã chọn đề tài “ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ ” để đáp ứng đƣợc nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời và góp phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của nƣớc nhà.3 Mục đích đề tài Với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, các thiết bị điện tử ra đời ngày càng nhiều chủng loại cũng nhƣ tính năng sử dụng.
Bên cạnh đó nhu cầu sử dụng các thiết bị mới tiện dụng có tính thẩm mĩ ngày càng cao, con ngƣời ngày càng muốn có nhiều thiết bị giải trí cũng nhƣ các thiết bị sinh hoạt với kỹ thuật và công nghệ ngày càng cao. Có thể ở Việt Nam chƣa phát triển mạnh mẽ trong lĩnh vực này nhƣng hiện nay ở trên thế giới, nhất là các quốc gia thuộc Châu Âu hay Mỹ thì mô hình điều khiển các thiết bị điện từ xa đã phát triển mạnh mẽ. Từ những nhu cầu thực tế đó, nhóm tôi muốn đƣa một phần những kỹ thuật hiện đại của thế giới áp dụng vào điều kiện thực tế trong nƣớc để có thể tạo ra một hệ thống điều khiển các thiết bị trong nhà từ xa thông webserver nhằm đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời.4 Giới hạn đề tài − Lập trình một webserver đơn giản để điều khiển thiết bị. − Với thời lƣợng và kiến thức có hạn, trong đề tài này nhóm em chỉ thực hiện đƣợc điều khiển thiết bị cơ bản.5 Ý tƣởng thiết kế Dùng dùng mạng wifi thông qua web để điều khiển các thiết bị và có thể nhận dữ liệu đáp ứng lại từ các thiết bị cho biết tình trạng hoạt động ON/OFF của các thiết bị và thiết kế màn hình điều khiển các thiết bị trên màn hình LCD cảm ứng của kit.6 Phƣơngpháp nghiên cứu Trong đề tài này nhóm tôi đã sử dụng các phƣơng pháp nghiên cứu: − Phƣơng pháp tham khảo tài liệu : Bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí về điện tử và truy cập từ internet.
− Phƣơng pháp quan sát : Khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị trƣờng và tham khảo thêm một số dạng mạch từ internet. − Phƣơng pháp thực nghiệm : Từ những ý tƣởng và kiến thức vốn có của mình kết hợp với sự hƣớng dẫn của giáo viên, nhóm tôi đã lập trình và thử nghiệm điều khiển. CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU do an TRANG 3 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP – ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG NHÀ - 2016 1.7 Bố cục đề tài Dựa vào phƣơng hƣớng thực hiện đề tài, các nội dung chính cần đƣợc tìm hiểu và thực hiện nhƣ sau: - Chƣơng 1: Giới thiệu - đƣa ra lý do chọn đề tài, mục tiêu và hƣớng giải quyết đề tài. - Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết – nêu ra các lý thuyết liên quan đến đề tài.
- Chƣơng 3: Thiết kế xây dựng hệ thống – trình bày thiết kế của từng khối. - Chƣơng 4: Thi công, kết quả đạt đƣợc và nhận xét. - Chƣơng 5: Kết luận và hƣớng phát triển. - - CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU do an TRANG 4 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -- ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ – 2016 CHƢƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về điều khiển thiết bị trong nhà 2.1 Giới thiệu điều khiển thiết bị trong nhà.1: mô hình điều khiển thiết bị trong nhà [7] Hệ thống các thiết bị điện tử gia dụng đƣợc kết hợp với nhau thành mạng thiết bị và hoạt động theo kịch bản tùy biến nhằm tạo ra môi trƣờng sống tiện nghi, an toàn, tiết kiệm năng lƣợng.
Một hệ thống điều khiển thiết bị trong nhà cơ bản bao gồm: - Một kit điều khiển trung tâm ( home server ), có nhiệm vụ kết nối các thiết bị với nhau và điều khiển toàn bộ hệ thống nhà. - Các thiết bị gia dụng đầu cuối là những vật dụng điện tử trong nhà nhƣ các thiết bị điện nhƣ điều hòa, hệ thống đèn, quạt thông gió, tivi, tủ lạnh… Các thiết bị đƣợc kết nối với nhau trong hệ thống mạng thiết bị bằng công nghệ truyền dữ liệu, qua đƣờng điện hoặc không dây và đƣợc kết nối trực tiếp đến Home Server. Chủ nhân của hệ thống này có thể kiểm soát, điều khiển ngôi nhà cũng nhƣ các thiết bị trong nhà bằng nhiều phƣơng tiện nhƣ điện thoại thông minh, laptop. ở bất kì đâu và bất kỳ lúc nào.
CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -- ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ – 2016 Các yếu tố tiện lợi khi áp dụng vào điều khiển thiết bị của ngôi nhà. Chẳng hạn: Thẩm mỹ là một yếu tố quan trọng trong ngôi nhà của bạn nên giao diện điều khiển trên kit đẹp thay thế đƣợc hệ thông công tắc rắc rối của hệ thống đèn, ti vi,quạt, tủ lạnh trong nhà. Có thể tắt bật các thiết bị đèn hoặc tắt bật ti vi khi đang ngồi trên tay cầm một chiết điện thoại thông minh hoặc laptop có kết nối wifi.2 Các phƣơng pháp điều khiển Chúng ta có thể điều khiển và giám sát nó thông qua một thiết bị kết nối không dây ( Laptop, Điện thoại di động thông minh…). Có rất nhiều phƣơng pháp điều khiển các thiết bị điện trong ngôi nhà nhƣ : Wifi, Ethernet, internet và 3G.3 Ƣu và nhƣợc điểm của từng phƣơng pháp.1: Ƣu nhƣợc điểm các phƣơng pháp điều khiển thiết bị điện trong nhà.
Phƣơng pháp Ƣu điểm Nhƣợc điểm điều khiển Wifi Cho phép ngƣời dùng truy cập Chỉ hoạt động tốt trong phạm vi mạng ở bất cứ nơi đâu trong khu vài chục mét, dễ bị nhiễu và vực phủ sóng, số lƣợng ngƣời sử tính bảo mật không cao. dụng đƣợc nhiều. Internet Tốc độ truyền nhanh Truyền thông qua dây, chỉ sử dụng cố định ở một nơi nhất định. Bluetooth Cho phép ngƣời dùng truy cập Phạm vi truyền chỉ khoảng 10 trong phạm vi phủ sóng, số lƣợng mét, bảo mật không cao.
ngƣời sử dụng đƣợc nhiều. CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRANG 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP -- ỨNG DỤNG KIT ARM ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ – 2016 Sms Sử dụng mạng điện thoại di động, Tốc độ truyền phụ thuộc sóng tƣơng đối ổn định, phạm vi hoạt của mạng điện thoại, tốn phí. động hầu hết mọi nơi, trừ một vài nơi mạng điện thoại không thể phủ sóng. 3G Kết nối với internet ở bất cứ nơi Tốn phí thuê bao, tốc độ không đâu có mạng điện thoại di động, cao thƣờng từ 600 Kbit/giây phạm vi hoạt động rộng đến 1,4Mbit/giây Trong đề tài nhóm chọn phƣơng pháp điều khiển thông qua internet 2.2 Tổng quan về webserver và ENC28J60.1 Khái niệm về webserver Web Server (máy chủ Web): máy chủ mà trên đó cài đặt phần mềm chạy Website, đôi khi ngƣời ta cũng gọi chính phần mềm đó là Web Server.
Tất cả các Web Server đều hiểu và chạy đƣợc các file *.html, tuy nhiên mỗi Web Server lại phục vụ một số kiểu file chuyên biệt chẳng hạn nhƣ IIS của Microsoft dành cho *.aspx…; Apache dành cho *.