Điều khiển thiết bị nhà thông minh thông qua wifi và Visual basic :Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ NHÀ THÔNG MINH

THÔNG QUA WIFI VÀ VISUAL BASIC

SINH VIÊN : LÝ AN NGHIỆP 15025761

NGUYỄN HỮU DANH 15030931

LỚP : DHDKTD11A

GVHD : ThS. HÀ CHÍ KIÊN

TP. Hồ Chí Minh, NĂM 2019

i

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

ii

LỜI CẢM ƠN

Xin trân trọng cảm ơn thầy giáo ThS Hà Chí Kiên đã tận tình chỉ bảo và giúp đỡ

chúng em trong suốt thời gian vừa qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các thầy cô

trong khoa Công Nghệ Điện Trường Đại học Công Nghiệp TPHCM đã luôn nhiệt tình

dạy dỗ và tạo điều kiện cho chúng em học tập và nghiên cứu trong suốt những năm học

tập tại trường.

Mặc dù đã cố gắng hoàn thiện đề tài với tất cả sự nỗ lực của cả nhóm, nhưng đề tài

cũng không tránh khỏi được những sai sót. Kính mong nhận được sự góp ý tận tình của

thầy cô để nhóm có thể rút kinh nghiệm hoàn thiện sản phẩm của mình hơn.

Cuối cùng nhóm thực hiện đề tài xin chúc quý thầy cô lời chúc sức khỏe và lời cảm

ơn chân thành nhất!

iii

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN.................................................i

MỤC LỤC......................................................................................................... iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ ...........................................................................vi

CHƯƠNG 1: MỤC TIÊU KHOÁ LUẬN ............................................................1

1.1 Đặt vấn đề. ...................................................................................................1

1.2 Mục tiêu khoá luận. ......................................................................................1

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH ..................2

2.1 Khái niệm về nhà thông minh. ......................................................................2

2.2 Tính năng chính, ưu – nhược điểm của nhà thông minh................................2

2.2.1 Tính năng chính của nhà thông minh .....................................................2

2.2.2 Ưu – nhược điểm của nhà thông minh. ..................................................3

2.3 Giới thiệu các thành phần trong nhà thông minh...........................................4

CHƯƠNG 3: MẠNG KHÔNG DÂY WIFI (WIRELESS FIDELITY) VÀ

CHUẨN TRUYỀN THÔNG UART ....................................................................6

3.1 Khái niệm mạng WiFi. .................................................................................6

3.2 Nguyên lý hoạt động của WiFi. ....................................................................6

3.3 Các Phương Pháp Bảo Mật WiFi..................................................................7

3.4 Chuẩn Truyền Thông Uart............................................................................7

3.4.1 Khái niệm về UART..............................................................................7

3.4.2 Truyền thông nối tiếp và truyền thông song song...................................8

3.4.3 Sơ đồ khối UART..................................................................................8

3.4.4 Truyền thông UART..............................................................................9

3.4.5 Giao diện UART..................................................................................10

iv

3.4.6 Các ứng dụng của UART.....................................................................11

3.4.7 Ưu và nhược điểm của UART .............................................................11

CHƯƠNG 4: CÁC PHẦN MỀM SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI .........................12

4.1 Arduino IDE...............................................................................................12

4.1.1 Những phần cơ bản của giao diện phần mềm Arduino IDE..................12

4.1.2 Các chức năng cơ bản của các biểu tượng trên phần mềm....................12

4.2 Visual Studio 2015 .....................................................................................15

4.2.1 Visual Basic.........................................................................................15

4.2.2 Tạo một project Windows Forms Application......................................15

CHƯƠNG 5: CÁC THIẾT BỊ SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI..............................21

5.1 Sơ đồ khối tổng quát...................................................................................21

5.2 Khối xử lý ..................................................................................................21

5.2.1 NodeMCU ESP8266 V12E..................................................................21

5.2.2 ADRUINO UNO R3............................................................................25

5.3 Khối mạch công suất. .................................................................................25

5.3.1 Relay ...................................................................................................25

5.3.2 Quạt tản nhiệt ......................................................................................26

5.3.3 LED dây ..............................................................................................27

5.3.4 Bơm.....................................................................................................27

5.3.5 Động cơ Servo .....................................................................................28

5.3.6 LCD 16x2............................................................................................28

5.3.7 Mạch chuyển đổi I2C cho LCD ...........................................................29

5.4 Khối cảm biến ............................................................................................30

5.4.1 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11........................................................30

v

CHƯƠNG 6: CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN CHO ARDUINO VÀ

NODEMCU ESP8266........................................................................................31

6.1 Thiết lập phần mềm Arduino IDE...............................................................31

6.2 Chương trình điều khiển trên NodeMCU ESP8266 ....................................32

6.2.1 Lưu đồ giải thuật NodeMCU ESP8266 ................................................32

6.2.2 Giao diện điều khiển trên NodeMCU ESP8266 ...................................34

6.2.3 Chương trình trên NodeMCU ESP8266 ...............................................35

6.3 Chương trình điều khiển Arduino Uno R3 ..................................................47

6.4 Chương trình điều khiển trên Arduino Uno R3 và Visual Basic..................51

6.4.1 Lưu đồ giải thuật Visual Basic .............................................................51

6.4.2 Giao diện điều khiển trên Visual Basic ................................................53

6.4.3 Chương trình trên Visual Basic............................................................53

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ ĐÁNH GIÁ .......................................................61

7.1 Kết quả.......................................................................................................61

7.2 Hạn chế. .....................................................................................................62

7.3 Hướng phát triển đề tài. ..............................................................................62

KẾT LUẬN .......................................................................................................63

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................64

vi

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Một hệ thống điều khiển Nhà Thông Minh (Smart Home) .......................2

Hình 2.2 Ứng dụng Google Asisstant có thể giao tiếp với người sử dụng bằng trợ

lý ảo AI (Alex) thông qua Internet..........................................................................3

Hình 2.3 Bộ điều khiển trung tâm có tên là Broadlink RM Pro...............................4

Hình 2.4 Công tắc, ổ cắm thông minh ....................................................................5

Hình 3.1 Mạng không dây WiFi kết nối 2 máy tính với nhau .................................6

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt động mang WiFi....................................................7

Hình 3.3 Sơ đồ giao tiếp giữa 2 thiết bị thông qua giao tiếp UART........................8

Hình 3.4 Giao tiếp song song .................................................................................8

Hình 3.5 Sơ đồ khối UART....................................................................................9

Hình 3.6 Truyền thông UART..............................................................................10

Hình 3.7 Giao diện UART....................................................................................11

Hình 4.1 Giao diện phần mềm Arduino IDE.........................................................12

Hình 4.2 Minh họa chọn led chớp tắt (blink) nạp cho mạch Arduino....................13

Hình 4.3 Minh họa chọn menu Tools nạp cho mạch Arduino ...............................14

Hình 4.4 Minh họa chọn cổng COM nạp cho mạch Arduino ................................14

Hình 4.5 Giao diện phần mềm Visual Studio 2015 ...............................................15

Hình 4.6 Giao diện tạo 1 file Project ....................................................................16

Hình 4.7 Giao diện New Project...........................................................................16

Hình 4.8 Giao diện chọn ngôn ngữ lập trình và tạo Project...................................17

Hình 4.9 Giao diện thiết kế trên Visual Studio 2015.............................................17

Hình 4.10 Thanh công cụ .....................................................................................17

Hình 4.11 Giao diện ToolsBox.............................................................................18

Hình 4.12 Giao diện thiết kế chính .......................................................................18

Hình 4.13 Giao diện Proproties............................................................................19

Hình 4.14 Giao diện View Code...........................................................................19

Hình 4.15 Giao diện lập trình ...............................................................................20

Hình 5.1 Sơ đồ khối .............................................................................................21