Điều khiển và giám sát thiết bị điện bằng phần mềm Visual basic và Webserver thông qua Arduino và node MCU V3 :Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Công nghệ Điện

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT THIẾT BỊ

ĐIỆN BẰNG PHẦN MỀM VISUAL BASIC VÀ

WEBSERVER THÔNG QUA ARDUINO VÀ NODE MCU V3

SINH VIÊN: TRỊNH HỮU TRƯỜNG 15041151

ĐẶNG HOÀI ANH 15048501

LỚP: DHDKT11B

GVHD: HÀ CHÍ KIÊN

TP. HCM,Thứ 5,ngày13,tháng 6 năm 2019

i

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển và lên ngôi của nền công nghiệp 4.0 qua đó các

ngành khoa học kĩ thuật, công nghệ kĩ thuật điện, điện tử cũng đóng một vai trò hết sức quan

trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kỹ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông tin,… Dó

đó là sinh viên chuyên ngành Điều Khiển Tự Động, chúng ta phải biết nắm bắt và vận dụng

công nghệ 4.0 một cách hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển của nền khoa học kỹ

thuật thế giới nói chung và trong sự phát triển kỹ thuật điện, điện tử nói riêng. Bên cạnh còn

là sự thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế nước nhà.

Như chúng ta đã biết nhu cầu về cuộc sống ngày càng được nâng cao nên nhu cầu về

sự tiện nghi trong ngôi nhà ở cũng không nằm ngoài xu thế đó. Nắm bắt được nhu cầu đó

cùng với sự phát triển của công nghệ kĩ thuật điện, điện tử đã cho ra đời nhiều giải pháp

mang tính đột phá, có tính sáng tạo cao nhằm đáp ứng được thị yếu của người dân. Các thiết

bị trong nhà ở được điều khiển một cách tự động cũng như giám sát từ xa sẽ đem lại cuộc

sống thoải mái cho mọi thành viên trong gia đình.

Để giám sát được ngôi nhà cũng như sử dụng các chức năng, tiện ích của ngôi nhà 24/24 hay

điều khiển từ xa, chúng ta cần phải có một phương tiện giám sát hiệu quả hơn, thông minh

hơn.Do đó nhóm chúng em chọn đề tài “ Điều khiển và giám sát thiết bị điện bằng phần

mềm Visual Basic & Webserver thông qua ARDUNIO VÀ NODE MCU V3” làm đề tài

tốt nghiệp của mình.

TP.HCM, Ngày … tháng … năm 2019

Nhóm sinh viên

ii

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI

1. Họ và tên sinh viên/nhóm sinh viên được giao đề tài:

(1): Đặng Hoài Anh MSSV: 15048501

(2): Nguyễn Ngọc Cường MSSV: 15038831

(3): Trịnh Hữu Trường MSSV: 15041151

2. Tên đề tài:

“Điều khiển và giám sát thiết bị điện bằng phần mềm Visual

Basic & Webserver thông qua ARDUNIO VÀ NODE MCU V3”

3. Nội dung:

- Sử dụng smartphone hoặc laptop điều khiển,giám sát các thiết bị điện trong gia đình thông

qua webserver,VB6 bằng mạng Lan internet.

4. Kết quả:

Thông qua mạng internet bằng Webserver và VB6, ta đạt được những kết quả sau:

o Đóng / cắt các thiết bị đèn chiếu sáng, quạt từ Webserver và VB6

o Sử dụng cảm biến để tự động hóa các thiết bị trong gia đình

o Kiểm soát quá trình hoạt động của cảm biến

o Tìm hiểu được các đặc tính của các cảm biến

o Giám sát nhiệt độ và độ ẩm của môi trường trong nhà

o Điều khiển và giám sát từ khoảng cách xa

o Giám sát sự nguy hiểm từ rò rỉ khí Gas và thông báo nếu có sự cố

o Nghiên cứu tạo ra webserver

o Điều khiển các thiết bị thông qua Webserver+VB6

o Đồng bộ webserver và VB6

o Truyền dữ liệu từ Arduino lên Webserver và VB6

Giảng viên hướng dẫn Tp.HCM, ngày… tháng …năm…..

Sinh viên

iii

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

...............................................................................................................................................

Tp.HCM, Ngày … tháng … năm 2018 Giảng

viên hướng dẫn

iv

Mục Lục

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI...........................................................................6

1.1 Vai trò và ứng dụng của Arduino hiện nay. ..............................................................3

1.1.1 Tổng quan về Arduino. ............................................................................................3

1.1.2 Ứng dụng Arduino trong thực tế..............................................................................4

1.2 Lý do chọn đề tài ......................................................................................................5

1.3 Mục đích của đề tài ..................................................................................................6

1.4 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu.............................................................................6

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU TỔNG QUAN HỆ THỐNG...................................................8

2.1 Giới thiệu về board Arduino .......................................................................................8

2.1.1 Cấu tạo phần cứng...................................................................................................8

2.1.2 Các loại board mạch Arduino .................................................................................9

2.2 Giới thiệu Phần mềm Arduino IDE .....................................................................11

2.2.1 Giới thiệu về IDE ..............................................................................................11

2.2.2 Giao diện làm việc.............................................................................................12

2.2.3 Các hàm và lệnh cơ bản....................................................................................13

2.3 Tổng quan về Esp8266 Nodemcu Lua V3 CH340...................................................16

2.3.1.Giới thiệu ...............................................................................................................16

2.3.2 Thông số kĩ thuật nodemcu Lua V3 CH340...................................................17

2.13. Hình ảnh Kit Wifi ESP8266 NodeMCU.....................................................................17

2.4.Tổng quan về webserver............................................................................................17

2.4.1Giới thiệu về webserver..........................................................................................17

2.14 Hình ảnh minh họa Webserve .....................................................................................18

2.4.2 Cách tạo webserver trên ardunio. .........................................................................19

2.15Hình ảnh khi mở chương trình Ardunio IDE ............................................................19

2.16 Hình ảnh khi mở chương trình Ardunio IDE ...........................................................20

2.17 Hình ảnh Boards Manager..........................................................................................20

2.18 Hình ảnh Boards Manager..........................................................................................21

2.5 Tổng quan về VB6......................................................................................................21

v

2.5.1 Giới thiệu ViSual Basic..........................................................................................21

2.19 Hình ảnh VB6...............................................................................................................21

2.5.2 Các thành phần chính ViSual Basic ......................................................................22

2.5.3 Cơ sở lập trình .......................................................................................................25

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG SMART HOME ........................30

3.1 Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống .......................................................................30

3.2 Các khối cảm biến ......................................................................................................30

3.2.1 Cảm biến chuyển động PIR...............................................................................30

3.2.2 Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 ...................................................................31

3.2.3 Cảm biến ánh sáng CDS ...................................................................................32

3.2.4 Cảm biến phát hiện khí Gas..............................................................................33

3.2.5 Quạt tản nhiệt ........................................................................................................34

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG ................................................................35

4.1 Lưu đồ giải thuật tổng quát ..................................................................................35

4.2 Lưu đồ giải thuật chi tiết.......................................................................................36

4.2 Lưu đồ giải thuật chi tiết.......................................................................................37

4.3 Code lập trình.............................................................................................................38

4.3.1 Code lập trình cho Arduino Uno ...........................................................................38

4.3.2 Code lập trình cho ESP8266 .................................................................................44

4.3.3 Code lập trình cho Visual Basic ............................................................................60

4 Điều khiển thiết bị từ xa bằng natport mordem wifi.................................................65

4.3 Danh sách sơ đồ chân đấu nối của thiết bị với Arduino.....................................68

CHƯƠNG 5..........................................................................................................................69

KẾT QUẢ THỰC TẾ - HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI..............................................69

5.1 Kết quả nghiên cứu................................................................................................69

5.1.1 Mô hình thực tế ......................................................................................................69

5.2 Nhận xét và đánh giá..................................................................................................71

5.2.1 Nhận xét .................................................................................................................71

5.3 Hướng phát triển đồ án .........................................................................................72

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................................73

vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Máy in 3D.............................................................................................................4

Hình 1.2: Thiết bị máy bay không người lái ........................................................................4

Hình 1.3: Ardiuno điều khiển nhà bẳng smart phone ..........................................................5

Hình 2.1 : Board Arduino UNO ...........................................................................................9

Hình 2.2: Board Arduino Micro ...........................................................................................9

Hình 2.3: Board Arduino Nano ............................................................................................10

Hình 2.4: Board Arduino Mega............................................................................................11

Hình 2.5: Board Arduino Ethernet .......................................................................................11

Hình 2.6: Giao diện làm việc IDE ........................................................................................12

Hình 2.7: Nút lệnh trên IDE ................................................................................................12

Hình 2.8: Thông báo lỗi trên IDE.......................................................................................13

Hình 2.9: Ví dụ về lệnh void setup() ..................................................................................14

Hình 2.10: Ví dụ về lệnh void loop()..................................................................................14

Hình 2.11: Hình ảnh minh họa về Esp8266 ......................................................................16

Hình 2.12: Hình ảnh Kit Node Mcu ...................................................................................16

Hình 2.13: Sơ đồ chân Node Mcu ......................................................................................16

Hình 2.14: Hình ảnh minh họa Webserver.........................................................................18

Hình 2.15: Hình ảnh mở chương trình Ardunio.................................................................19

Hình 2.16: Cài thư viện Esp 8266 ......................................................................................19

Hình 2.17: Hình ảnh boards Manager ................................................................................20

Hình 2.19: Hình ảnh VB6...................................................................................................21

Hình 2.20: Hình ảnh IDE của VB6 ....................................................................................22

Hình 2.21: Hình ảnh Menu Bar..........................................................................................23

Hình 2.22: Hình ảnh Toolbars............................................................................................24

Hình 2.23: Hình ảnh Toobox..............................................................................................25

Hình 2.24: Hình ảnh Form..................................................................................................25

Hình 2.25: Hình ảnh View form button..............................................................................26

Hình 3.1: Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống .....................................................................31

Hình 3.2: Cảm biến chuyển động PIR................................................................................32

vii

Hình 3.3: Cảm biến DHT ...................................................................................................33

Hình 3.4: Cảm biến ánh sáng CDS.....................................................................................34

Hình 3.5: Cảm biến khí GAS..............................................................................................35

Hình 3.6: Quạt ....................................................................................................................36

Hình 3.7: Buzzer.................................................................................................................37

Hình 4.1: Lưu đồ giải thuật tổng quát.................................................................................37

Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật chi tiết điều khiển..................................................................38

Hình 4.3: Lưu đồ giải thuật chi tiết giám sát......................................................................39

Hình 4.4: Ảnh code Ardunio ..............................................................................................40

Hình 4.5: Ảnh code Esp......................................................................................................46

Hình 4.6: Ảnh code VB6 ....................................................................................................62

Hình 5.1: Mô hình hoàn chỉnh ...........................................................................................71