Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ Do an tot nghiep dieu khien ngoi nha thong minh qua smartphone...

Tài liệu Do an tot nghiep dieu khien ngoi nha thong minh qua smartphone

.PDF
74
2297
129

Mô tả:

Ngoi Nha Thong Minh Arduino
LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm gần đây, ngôi nhà thông minh (smart home) đã xuất hiện và đƣợc ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống từ những khách sạn hay resort sang trong cho đến những ngôi nhà hiện đại đều đƣơc lắp đặt hệ thống điều khiển thông minh. Theo xu hƣớng phát triển đó, em quyết định lựa chọn thực hiện nghiên cứu đề tài: “THIẾT KẾ & THI CÔNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH” Ngoài việc hoàn thành đồ án tốt nghiệp với những công việc trên đây thì nó còn có ý nghĩa sâu sắc đối với sinh viên thực hiện. Một lần nữa sinh viên đƣợc thực hành những kiến thức học đƣợc từ ghế nhà trƣờng sẽ giúp hình thành những sản phẩm công nghiệp, đƣợc sử dụng, cầm tay lắp những cảm biến mà từ trƣớc chỉ nằm trên trang giấy. Trong quá trình tiến hành không thể không gặp những khó khăn vấp phải, do đó kích thích sinh viên tƣ duy để tìm ra phƣơng án tối ƣu và trao đổi thảo luận với thầy cô, bạn bè. Tuy nhiên do hạn chế về kinh nghiệm thực tế và thời gian thực hiện nên việc giải quyết đề tài không thể tránh khỏi những thiếu sót. Do đó rất mong sự chỉ bảo thêm của quý thầy cô cũng nhƣ những đóng góp của các bạn sinh viên. Xin chân thành cảm ơn! Chủ nhiệm đề tài i Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi LỜI CẢM ƠN Sau một thời gian học tập và nghiên cứu nhóm thực hiện đề tài đã hoàn thành đề tài nghiên cứu khoa học đƣợc giao. Em xin chân thành gửi lời cám ơn đến: Ban Giám Hiệu, Các cán bộ công nhân viên nhà trƣờng đã giúp đỡ em trong suốt thời gian học tập tại trƣờng. Ban Chủ Nhiệm Khoa và các Thầy Cô trong Khoa Điện – Điện Tử đã dạy em các kiến thức cơ bản và chuyên ngành. Các bạn cùng đồng hành với em trong suốt quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt xin gửi lời tri ân đến Thầy Nguyễn Trƣờng Duy, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn đề tài nghiên cứu khoa học đã hỗ trợ cho em rất nhiều về kiến thức, tài liệu và cơ sở vật chất để em có thể hoàn thành tốt đề tài. Chủ nhiệm đề tài ii MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU ........................................................................................................ i LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................ii MỤC LỤC ........................................................................................................... iii DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT .............................................................. ix THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI ..................................... x CHƢƠNG I: DẪN NHẬP.................................................................................... 1 1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU ................................................... 1 1.2 HƢỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ .................................................................... 2 1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI ................................................................................. 2 1.4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI ......................................................................................... 2 1.5 Ý NGHĨA THỰC TIỄN.................................................................................... 3 CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÍ LUẬN .......................................................................... 4 2.1 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU: ............................................................................ 4 2.2 DÀN Ý, PHƢƠNG TIỆN VÀ PHƢƠNG ÁN THỰC HIỆN: ............................ 4 CHƢƠNG 3: TỔNG QUÁT VỀ NGÔI NHÀ THÔNG MINH ........................... 6 3.1 KHÁI NIỆM VỀ HỆ THỐNG NGÔI NHÀ THÔNG MINH .............................. 6 3.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA NGÔI NHÀ THÔNG MINH ...................... 7 3.2.1 Chỉ tiêu về ánh sáng ...................................................................................... 7 3.2.2 Chỉ tiêu về thông gió ..................................................................................... 7 3.2.3 Chỉ tiêu về nhiệt độ........................................................................................ 7 3.2.4 Chỉ tiêu về an toàn ......................................................................................... 7 3.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH .............. 7 3.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG ................................................................................ 8 CHƢƠNG 4: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG ...................................................... 10 4.1 ARDUINO MEGA 2560 .................................................................................... 11 4.1.1 Giới thiệu chung về Arduino ....................................................................... 11 4.1.2 Giới thiệu về board Arduino Mega 2560 .................................................... 12 iii Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi 4.1.3 Vi điều khiển Atmega2560 .......................................................................... 14 4.1.4 Tổ chức bộ nhớ ........................................................................................... 16 4.1.5 Nguồn cấp ................................................................................................... 17 4.1.8 USB bảo vệ quá dòng ................................................................................ 18 4.2 LCD 16X2.......................................................................................................... 18 4.3 BÀN PHÍM MA TRẬN 4X4 ............................................................................ 20 4.4 MODULE CẢM BIẾN SIÊU ÂM HC-SRF05 ................................................ 21 4.5 CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG PIR ................................................................. 23 4.5.1 Khái niệm cảm biến PIR ............................................................................ 23 4.5.2 Nguyên lý làm việc .................................................................................... 24 4.6 MODULE CẢM BIẾN MƢA ........................................................................... 25 4.7 MODULE GSM/GPRS SIM 900 ..................................................................... 27 4.7.1 Giới thiệu tổng quan về GSM ................................................................... 27 4.7.1.1 Khái niệm GSM .................................................................................. 27 4.7.1.2 Lịch sử phát triển của GSM ............................................................... 27 4.7.1.3 Cấu trúc mạng di động ........................................................................... 27 4.7.2.1 Tổng quan về Sim900 ............................................................................. 29 4.7.2.2 Khảo sát sơ đồ chân sim 900 ................................................................ 30 4.7.2.3 Module sim 900 ..................................................................................... 31 4.7.2.4 Các chế độ hoạt động của Module sim 900 ....................................... 32 4.7.2.5 Các tập lệnh AT test Module sim900 ................................................ 33 4.7.2 Module Sim 900 ......................................................................................... 33 4.7.3 Tổng quan về tin nhắn SMS ...................................................................... 33 4.8 CẢM BIẾN KHÍ GAS MQ2 ............................................................................. 34 4.8.1 Giới thiệu .................................................................................................... 34 4.8.2 Sơ đồ mạch cảm biến MQ2 ......................................................................... 36 4.9 CÁC LINH KIỆN KHÁC ................................................................................. 37 CHƢƠNG 5: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ...................................... 38 iv 5.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG MÔ HÌNH ............................................................. 38 5.1.1 Sơ đồ ngôi nhà ............................................................................................. 38 5.1.2 Chức năng các khối .................................................................................... 39 5.1.2.1 Mạch nguồn ......................................................................................... 39 5.1.2.2 Khối cảm biến nhiệt ............................................................................ 41 5.1.2.3 Khối hiển thị LCD .............................................................................. 42 5.1.2.4 Khối báo động ...................................................................................... 43 5.1.2.5 Khối cảm biến tín hiệu tƣơng tự ........................................................... 44 5.1.2.6 Khối động lực ....................................................................................... 45 5.1.2.7 Mạch nguyên lý hoàn chỉnh: ............................................................... 47 5.2 THIẾT KẾ PHẦN MỂM MÔ HÌNH................................................................ 48 5.2.1 Phần mềm ARDUINO IDE 1.5.4 .............................................................. 48 5.1.2 Các phần mềm lập trình Android .............................................................. 49 CHƢƠNG 6: LƢU ĐỒ GIẢI THUẬT ............................................................... 51 6.1 LƢU ĐỒ CHƢƠNG TRÌNH CHÍNH .............................................................. 51 6.2 LƢU ĐỒ CẢM BIẾN KHÍ GAS ...................................................................... 52 6.3 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THỰC TẾ ..................................................................... 54 CHƢƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ...................................................... 55 7.1 KẾT LUẬN........................................................................................................ 55 7.2 KIẾN NGHỊ ....................................................................................................... 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 56 PHỤ LỤC ............................................................................................................ 57 v Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi MỤC LỤC HÌNH Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống nhà thông minh ................................................. 9 Hình 4.1: Ảnh bo mạch Arduino đời đầu sử dụng cổng RS232....................... 11 Hình 4.2: Board Arduino Mega 2560 ............................................................... 13 Hình 4.3: Sơ đồ vi điều khiển Atmega2560 ..................................................... 14 Hình 4.4 : Sơ đồ khối của Arduino Mega 2560 ............................................... 15 Hình 4.5: Sơ đồ khối cấu trúc của AVR ........................................................... 16 Hình 4.6: Sơ đồ chân LCD và hình ảnh thực tế ............................................. 19 Hình 4.7: Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của bàn phím ma trận 4x4 .......... 20 Hình 4.8: Sơ đồ kết nối của bàn phím ma trận 4x4 ....................................... 21 Hình 4.9: Hình ảnh của cảm biến siêu âm SRF-05 ....................................... 21 Hình 4.10: Biểu đồ xung SRF-05 ................................................................... 22 Hình 4.11: Đầu dò PIR D203B và lăng kính Fresnel .................................... 24 Hình 4.12: Sơ đồ hoạt động của cảm biến PIR .............................................. 25 Hình 4.13: Hình ảnh thực tế của cảm biến mƣa ............................................ 25 Hình 4.14: Sơ đồ cấu tạo của module cảm biến mƣa .................................... 26 Hình 4.15: Cấu trúc mạng thông tin di động Error! Bookmark not defined. Hình 4.16: Sim 900 ........................................................................................... 29 vi Hinh 4.17: Sơ đồ chân Sim 900 ........................................................................ 30 Hình 4.18: Module Sim 900 thực tế ............................................................... 31 Hình 4.19: Cảm biến khí gas MQ2 và sơ đồ chân ......................................... 35 Hình 4.20 : Sơ đồ mạch MQ2........................................................................... 36 Hình 4.21: Transistor ........................................................................................ 37 Hình 5.2 : Nguồn máy tính ............................................................................. 39 Hình 5.1 : Sơ đồ thiết bị trong ngôi nhà......................................................... 38 Hình 5.3 Mạch cảm biến nhiệt LM35 ............................................................ 41 Hình 5.4: Sơ đồ chân LCD ............................................................................... 42 Hình 5.5: Khối báo động .................................................................................. 44 Hình 5.6 : Sơ đồ kết nối cảm biến tƣơng tự ..................................................... 45 Hình 5.7: Động cơ servo SG90 ....................................................................... 46 vii Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi LIỆT KÊ BẢNG Bảng 1: Các thông số kỹ thuật của Arduino Mega 2560 .................................. 13 Bảng 2: Bảng mô ta chân LCD ....................................................................... 19 Bảng 3: Thông số kỹ thuật của SRF-05 ......................................................... 22 Bảng 4:Các chân của bộ nguồn .................................................................... 422 viii DANH MỤC NHỮNG TỪ VIẾT TẮT ADC (Analog Digital Converter) bộ chuyển đổi tín hiệu analog sang digital EIR ( Equipment Indentity Register) Thanh ghi định dạng thiết bị IDE (Integrated development environment) Môi trƣờng lập trình LCD (Liquid crystal display) màn hình tinh thể lỏng LED (Light Emitting Diode) đèn điốt phát quang GSM ( Global System for Mobile Communication) Mạng thông tin toàn cầu TDMA (Time Division Multiple Access) Phân chia các truy cập theo thời gian ix Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐH SƢ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 1. Thông tin chung: - Tên đề tài: Ngôi nhà thông minh - SV thực hiện Mã số SV: - SV thực hiện: Mã số SV: - Lớp: Khoa: Năm thứ: - Ngƣời hƣớng dẫn: 2. Mục tiêu đề tài: Thiết kế mô hình ngôi nhà thông minh Số năm đào tạo: 3. Tính mới và sáng tạo: Điều khiển thiết bị thông qua điện thoại di động 4. Kết quả nghiên cứu: Thi công hoàn tất mô hình và đã nghiên cứu cách điều khiển thiết bị qua di động. 5. Đóng góp về mặt giáo dục và đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng và khả năng áp dụng của đề tài: Đƣa những kiến thức về cảm biến đến gần với mọi ngƣời hơn và từ mô hình có thể sử dụng lắp vào nhà thật khi hợp tác với các nhà thầu xây dựng. 6. Công bố khoa học của SV từ kết quả nghiên cứu của đề tài (ghi rõ tên tạp chí nếu có) hoặc nhận xét, đánh giá của cơ sở đã áp dụng các kết quả nghiên cứu (nếu có): Ngày tháng năm SV chịu trách nhiệm chính thực hiện đề tài (kí, họ và tên) Nhận xét của ngƣời hƣớng dẫn về những đóng góp khoa học của SV thực hiện đề tài (phần này do người hướng dẫn ghi):............................................................. ........................................................................................................................................ Xác nhận của Trƣờng (kí tên và đóng dấu) Ngày tháng năm Ngƣời hƣớng dẫn (kí, họ và tên) x CHƢƠNG I: DẪN NHẬP 1.1 TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ vƣợt bậc của Khoa học kỹ thuật, vi điều khiển AVR và PIC ngày càng thông dụng hơn, nhƣng có thể nói sự xuất hiện của Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hƣớng đi mới cho vi điều khiển. Sự xuất hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con ngƣời rất nhiều trong lập trình và thiết kế, nhất là đối với những ngƣời mới bắt đầu tìm tòi về vi điều khiển mà không có nhiều kiến thức về lập trình và điện tử. Phần cứng của thiết bị đã đƣợc tích hợp nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở với ngôn ngữ C cùng thƣ viện phong phú nên Arduino hiện đang dần phổ biến trên thế giới. Đặc biệt trong những thập niên gần đây cùng với sự phát triển của hệ thống thông minh , ngành tự động hóa đã phát triển tạo ra bƣớc ngoặt quan trọng trong lĩnh vực ngôi nhà thông minh phục vụ nhu cầu ngày càng cao của con ngƣời trong đời sống. Tại Việt Nam đã bắt đầu có nhiều công ty chuyên lắp đặt ngôi nhà hoặc hệ thống thông minh trong đó phải kể đến công ty BKAV của CEO Nguyễn Tử Quảng đã ấp ủ dự án ngôi nhà thông minh điều khiển bằng điện thoại trên nền tảng Android từ năm 2011 đến nay và hiện nay đang thi công cho rất nhiều dự án trên cả nƣớc. Hãy nghĩ về tất cả những gì lặp đi lặp lại bạn phải làm mỗi ngày ở nhà mình : Bật đèn, tắt đèn, bật máy nƣớc nóng, tắt máy nƣớc nóng, bật – tắt hệ thống báo động, tƣới nƣớc cho vƣờn cây….Thêm vào đó còn bao nhiêu việc bạn phải nhớ làm nhƣ trả tiền điện, thay dầu xe, mua thêm thuốc, đón con đi học về….Sẽ thật tuyệt vời nếu có cách nào đó giúp bạn giải quyết tất cả những việc này? Và đó chính là tất cả mục đích của Nhà thông minh/Tự động hóa. Xuất phát từ những thực tiễn nói trên, nhóm quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu khoa học: “Ngôi nhà thông minh “ . 1 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi HƢỚNG GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ 1.2 Có nhiều hƣớng thiết kết bộ xử lý trung tâm để điều khiển ngôi nhà gồm có :  Dùng các IC rời.  Dùng PIC.  Dùng Arduino.  Dùng PLC. Ở đây, nhóm đã chọn hƣớng giải quyết đề tài là sử dụng Arduino vì phù hợp với những tiêu chí của nhóm nhƣ là muốn tìm hiểu nghiên cứu về Arduino hoặc quan trọng là Arduino có khả năng kết nối đƣợc với các module Internet, Android với giá thành vừa phải không quá tẩm tay nhƣ PLC, cũng nhƣ không phải thiết kế thêm mạch chuyển đổi RS232 để giao tiếp với máy tính nhƣ EPROM. Và vì đề tài chỉ đƣợc lắp đặt trên mô hình với kích thƣớc nhỏ nên dùng Arduino là hợp lý nhất. 1.3 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Trong phạm vi cho phép nhóm chỉ thi công ngôi nhà thông minh trên mô hình. Trong thời gian thực hiện đề tài là có hạn, với lƣợng kiến thức đƣợc truyền đạt trong suốt khóa học và khả năng có hạn, nhóm thực hiện đề tài chỉ giải quyết những vấn đề sau:  Thiết kế hệ thống báo cháy qua SMS  Thiết kế hệ thống cảnh báo khí gas  Thiết kế hệ thống cảnh báo mƣa  Thiết kế hệ thống đèn, cửa , quạt tự động 1.4 NỘI DUNG ĐỀ TÀI Chương 1: Dẫn nhập Chương 2 : Cơ sở lý luận 2 Chƣơng này trình bày về kế hoạch và ý tƣởng thực hiện Chương 3: Giới thiệu ngôi nhà thông minh Trong chƣơng này, ta tìm hiểu về cách hoạt động của nhà thông minh Chương 4: Các linh kiện sử dụng Chương 5: Thiết kế và thi công mô hình Chƣơng này trình bày các thiết kế chi tiết, nguyên lý hoạt động của mạch điện, cũng nhƣ kết quả thu đƣợc Chương 6:Giải thuật Chương 7: Kết luận và kiến nghị Chƣơng này nêu những ƣu và khuyết của đề tài, khẳng định những đóng góp của đề tài vào thực tiễn. Đồng thời cũng đƣa ra các đề nghị hƣớng phát triển cho đề tài. 1.5 Ý NGHĨA THỰC TIỄN Thiết kế mạch điều khiển thiết bị - báo động từ xa qua điện thoại di động giúp ngƣời nghiên cứu có cái nhìn trực quan hơn với những kiến thức đã tiếp nhận, từ đó nâng cao thêm hiệu quả nghiên cứu. Mạch điều khiển thiết bị - báo động từ xa qua điện thoại đƣợc thiết kế từ vi điều khiển cùng với một số IC khác nên giá thành tƣơng đối thấp, giúp tiết kiệm đƣợc chi phí. Hệ thống có thể đƣợc ứng dụng tại nhà riêng, cơ quan xí nghiệp trƣờng học và đặc biệt tại những nơi nguy hiểm…giúp chúng ta có thể điều khiển các thiết bị theo ý muốn, đồng thời mạch còn có chức năng báo động từ xa qua điện thoại giúp ngƣời điều khiển kiểm soát đƣợc thiết bị và đề phòng cháy, trộm xảy ra. 3 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi CHƢƠNG II: CƠ SỞ LÍ LUẬN 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu: Đề tài hƣớng tới một phƣơng thức điều khiển tự động có sự kết hợp của nhiều lĩnh vực liên quan nhƣ: tổng đài điện thoại, vi mạch điện tử …Do đó, để tạo ra đƣợc một sản phẩm hoàn thiện theo mục đích đặt ra của đề tài thì ngƣời thực hiện cần phải tập trung nghiên cứu chủ yếu đến đối tƣợng: Vi mạch điện tử: là một đối tƣợng giữ vai trò trung tâm trong việc liên kết và xử lý tín hiệu từ các đối tƣợng khác. Trong đề tài có 1 board mạch chính là Arduino, board này đƣợc thiết kế và thi công từ các linh kiện điện tử đã có sẵn ngoài thị trƣờng nhƣ: điện trở, tụ điện, các IC số,…v…v… với sự điều khiển trung tâm là vi điều khiển. Board này khi nhận tín hiệu từ cảm biến sẽ điều khiển nhiệm vụ đƣợc lập trình từ trƣớc. Đối với hệ thống báo cháy thông qua SMS khi nhận đƣợc tín hiệu từ cảm biến, board sẽ điều khiển phát câu thông báo cháy đƣợc ghi sẵn trong câu lệnh. Tổng đài điện thoại giữ vai trò quyết định đƣờng truyền tín hiệu, mọi tín hiệu sẽ đƣợc truyền trên đƣờng dây điện thoại theo phƣơng thức truyền quy ƣớc của tổng đài và sự cho phép của tổng đài. 2.2 Dàn ý, phƣơng tiện và phƣơng án thực hiện: 2.2.1 Dàn ý : Từ những lập luận trên, nhóm thực hiện tiến hành xây dựng đồ án với những nội dung dàn ý nhƣ sau: Phần viết báo cáo gồm các nội dung chính:  Mô hình, sơ đồ khối và phƣơng án thiết kế.  Lý thuyết thiết kế.  Thiết kế phần cứng.  Thiết kế phần mềm.  Tóm tắt – Kết luận – Đề nghị và hƣớng phát triển đề tài. Phần thi công mô hình và mạch điện gồm:  Thi công tất cả các mạch điện trong đồ án. 4 2.2.2 Phƣơng tiện và phƣơng án thực hiện: Nhóm thực hiện xây dựng phƣơng án tiến hành công việc dựa trên những phƣơng tiện vật chất sẵn có (máy vi tính, các dụng cụ làm mạch điện) nhƣ sau:  Giai đoạn 1: Tìm hiểu về các hệ thống báo trộm, báo cháy, đóng mở cửa sử dụng mật mã, đo và hiển thị ngôi nhà cục bộ rồi đƣa ra mô hình dự kiến về thiết bị điều khiển và giám sát ngôi nhà thông minh qua mạng điện thoại, từ đó lựa chọn ra kiểu mẫu phù hợp nhất với khả năng để thực hiện. Sau đó, trình lên giáo viên hƣớng dẫn duyệt.  Giai đoạn 2: Sau khi đƣa ra đƣợc mô hình dự kiến, đƣợc giáo viên hƣớng dẫn đồng ý, nhóm tiến hành thực hiện từng phần của mô hình đó là : 1. Thiết kế, thi công mạch điện. 2. Viết chƣơng trình và cho chạy thử nghiệm.  Giai đoạn 3: Thử nghiệm lại chƣơng trình và viết báo cáo.  Giai đoạn 4: Kiểm tra lại toàn bộ những gì đã làm đƣợc và báo cáo với thầy hƣớng dẫn về những kết quả của đề tài. 2.3. LẬP KẾ HOẠCH NGHIÊN CỨU: Ngày nhận đề tài: 28/04/2014. Ngày nộp đề tài: 19/06/2015. Để hoàn thành đề tài đúng tiến độ, ngƣời thực hiện đề tài định sẵn kế hoạch thực hiện theo từng giai đoạn trong toàn quỹ thời gian nhƣ sau:  Tham khảo tài liệu: từ 28/04/2014 đến 02/05/2014.  Thi công phần mềm: từ 03/05/2014 đến 25/10/2014.  Thi công phần cứng: từ 26/10/2014 đến 20/05/2015.  Chạy thử nghiêm và khắc phục sai xót: từ 20/05/2015 đến 26/05/2015.  Làm báo cáo lý thuyết: từ 03/02/2015 đến 26/05/2015 5 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi CHƢƠNG 3: TỔNG QUÁT VỀ NGÔI NHÀ THÔNG MINH 3.1 Khái niệm về hệ thống ngôi nhà thông minh Ngôi nhà thông minh là ngôi nhà có các điều kiện kỹ thuật đảm bảo cuộc sống tốt nhất của con ngƣời, đƣợc tự động bảo đảm các chỉ tiêu kỹ thuật theo mong muốn của ngƣời sử dụng. Ngôi nhà thông minh khác với ngô nhà bình thƣờng ở chỗ nó là một quá trình tích hợp của các hệ thống nhƣ hệ thống điều khiển và giám sát môi trƣờng : hệ thống điều khiển đảm bảo nhiệt độ, hệ thống đảm bảo ánh sáng, ... mạch đóng ngắt, điều khiển cửa ra vào, giám sát cảnh báo cháy... thành một hệ thống mạng thống nhất. Albert Einstein chỉ dùng 1 tủ quần áo rất bé để bớt phí thời gian nghĩ về việc mình phải mặc gì. Đơn giản hóa cuộc sống giúp ông có thêm thời gian và năng lƣợng để tập trung cho công việc của mình. Tự động hóa nhà cửa cũng đi theo hƣớng đó. Nó đơn giản hóa cuộc sống cho bạn bằng cách chuyển những việc nhàm chán, lặp lại từ tay bạn sang cho hệ thống điều khiển của chính ngôi nhà ấy. Với một ngôi nhà “thông minh” hơn, bạn có thể tập trung sức lực và thời gian cho những ngƣời, những việc có ý nghĩa với mình hơn. Nhiệm vụ của ngôi nhà thông minh:  Đóng mở cửa tự động khi có ngƣời ra vào.  Bật đèn khi có ngƣời sử dụng hoặc tắt đèn khi không ai sử dụng.  Tự động phát hiện ra cháy một cách nhanh chóng, chính xác và kịp thời trong vùng hệ thống đang bảo vệ, tự động phát ra các tín hiệu báo động, chỉ thị và các tín hiệu điều khiển các thiết bị ngoại vi của hệ thống báo cháy tự động nhằm thực hiện một nhiệm vụ cụ thể nhƣ nhắn tin hoặc gọi điện thoại cho chủ nhà.  Điều chỉnh nhiệt độ trong phòng theo mức đã đƣợc đặt trƣớc bởi chủ nhà v.v... 6 3.2 CÁC CHỈ TIÊU KỸ THUẬT CỦA NGÔI NHÀ THÔNG MINH 3.2.1 Chỉ tiêu về ánh sáng Đảm bảo ánh sáng theo yêu cầu sử dụng nhƣ chất lƣợng ánh sáng và tiết kiệm điện, ánh sáng tại mỗi nơi đều nhƣ nhau, không để chỗ quá sáng chỗ quá tối. Ánh sáng có thể đƣợc tắt mở thông qua hệ thống tự động điều khiển hoặc điều khiển từ xa. Ngoài ra thiết bị ánh sáng cần đƣợc kết nối với một số thiết bị trong nhà nhƣ : thiết bị báo trộm, báo cháy. 3.2.2 Chỉ tiêu về thông gió Đảm bảo lƣợng gió vừa đủ , tốc độ gió phù hợp với yêu cầu chung. Ngoài ra lƣợng gió và tốc độ gió có thể đƣợc thay đổi tùy theo yêu cầu của ngƣời sử dụng. Hệ thống tự động nhận biết nhiệt độ trong nhà điều chỉnh phù hợp với khí hậu từng môi trƣờng, tránh tình trạng khi ra vào nhà với 2 nhiệt độ khác xa nhau, gây bệnh cho ngƣời. 3.2.3 Chỉ tiêu về nhiệt độ Nhiệt độ trong nhà cũng có thể thay đổi đƣợc tùy theo sở thích của mỗi ngƣời thông qua hệ thống điều khiển từ xa. Phải có thiết bị cảnh báo và phòng chống khi nhiệt độ quá cao, nhƣ thiết bị báo cháy , còi báo động. 3.2.4 Chỉ tiêu về an toàn Cần đảm bảo việc phát hiện và cảnh báo khi có ngƣời lạ xâm nhập, nhƣ phát qua còi báo động, bật đèn, tự động liên hệ với chủ nhà, tự động đóng kín các cửa ra vào. Cần đảm bảo an toàn về độ bền, tùy theo từng vùng mà cảnh báo về độ bền của ngôi nhà khi có bão hoặc gặp hỏa hạn. 3.3 CÁC THÀNH PHẦN CỦA MỘT HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH Một hệ thống nhà thông minh tiêu biểu sẽ có 3 thành phần nhƣ sau:  Bộ xử lý trung tâm Đƣợc thiết kế dạng tủ, bao gồm các thiết bị chính : một board Arduino, các mạch xử lý, một bộ nguồn chính và một bộ nguồn dự phòng. 7 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi  Thiết bị đầu vào - Đầu báo: báo nhiệt, báo gas, báo mƣa. - Cảm biến siêu âm, cảm biến PIR - Công tắc hành trình - Bàn phím nhập Password  Thiết bị đầu ra - Còi báo động. - Đèn LED chiếu sáng - Cửa ra vào, cửa gara - Màn hình LCD 16x2 hiển thị mã Password nhập vào và thông báo - Bộ quay số điện thoại tự động module sim 900a 3.4 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG Sơ đồ khối của hệ thống nhà thông minh 8 ĐIẾU KHIỂN NGOẠI VI (GSM) LCD LOA CẢM BIẾN (PIR, siêu âm, khí gas ...) BỘ XỬ LÝ TRUNG TÂM NHẬP PASSWORD ĐIỀU KHIỂN ĐÈN, QUẠT, CỬA XỬ LÝ SỰ CỐ Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống nhà thông minh Nguyên lý hoạt động:  Bình thƣờng toàn bộ hệ thống ở chế độ auto. Ở chế độ này, khi chủ nhà nhập mật khẩu đăng nhập đã đặt trƣớc có màn hình LCD 16x2 hiển thị tình trạng đăng nhập , nếu mật khẩu đúng thì cửa chính sẽ mở và đèn quạt sẽ đƣợc hoạt động, nếu mật khẩu sai quá 5 lần thì còi sẽ cảnh báo và ở chế độ khóa toàn bộ. Nếu trung tâm 9 Ket-noi.com Ket-noi.com kho kho tai tai lieu lieu mien mien phi phi nhận đƣợc tín hiệu từ các thiết bị cảm biến thì trung tâm sẽ xử lý và thực thi điều khiển các thiết bị đã đƣợc lập trình từ trƣớc  Khi xảy ra sự cố (cháy, trộm, rò rỉ gas) thì cảm biến sẽ gữi tín hiệu truyền về trung tâm . Tại trung tâm báo sự cố sẽ diễn ra các hoạt động xử lý tín hiệu truyền về theo chƣơng trình đã cài đặt để đƣa ra tín hiệu thông báo khu vực xảy ra cháy qua loa trung tâm. Đồng thời các thiết bị ngoại vi tƣơng ứng sẽ kích hoạt để phát tín hiệu báo động cháy và thực hiện các nhiệm vụ đã đề ra. 10
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan