Thư viện tri thức trực tuyến
Kho tài liệu với 50,000+ tài liệu học thuật
© 2023 Siêu thị PDF - Kho tài liệu học thuật hàng đầu Việt Nam

ĐỒ án đề tài THIẾT kế hệ THỐNG GIAO TIẾP, QUẢN lý và điều KHIỂN NHÀ THÔNG MINH QUA INTERNET
Nội dung xem thử
Mô tả chi tiết
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN CƠ KHÍ
BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN
TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
CHUYÊN NGÀNH CƠ ĐIỆN TỬ
Đề tài
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, QUẢN LÝ VÀ ĐIỀU
KHIỂN NHÀ THÔNG MINH QUA INTERNET
Giáo viên hướng dẫn : TS. ĐẶNG THÁI VIỆT
Giáo viên duyệt : TS……………………….
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN HỒNG NHẬT
HÀ NỘI, 9/2018
1
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Thông tin sinh viên:
Họ tên Sinh viên: Nguyễn Hồng Nhật
Lớp : KT Cơ Điện Tử 01 Khóa : K58
2. Nhiệm vụ thực hiện:
- Phân tích, lựa chọn thiết kế mô hình nhà thông minh.
- Thiết kế hệ thống giao tiếp, quản lý và điểu khiển nhà thông minh qua
Internet
- Khả năng mở rộng mô hình với các thiết bị và hệ thống ngoại vi.
3. Nội dung yêu cầu:
- Thiết kế mô hình với các thiết bị có khả năng điều khiển tự động, tương tác với
nhau và có chức năng giám sát từ xa, đảm bảo an ninh và bảo mật.
- Thiết kế hệ thống giao tiếp, quản lý và điểu khiển nhà thông minh qua Internet
- Mở rộng kết nối với thiết bị ngoại vi.
Trưởng bộ môn
(ký và ghi rõ họ tên)
Cán bộ hướng dẫn
(ký và ghi rõ họ tên)
Sinh viên thực hiện
(ký và ghi rõ họ tên)
2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………
ĐIỂM HƯỚNG DẪN:……………………………………………………………....
…………………………………………………………………………………………..
Ngày tháng năm 2018
Giáo viên hướng dẫn (ký tên)
3
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN DUYỆT
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Ngày tháng năm 2018
Giáo viên duyệt (ký tên)
4
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.......................................................................................12
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NHÀ THÔNG MINH...................14
1. Tổng quan về nhà thông minh....................................................................14
1.1. Bối cảnh và nhu cầu sử dụng nhà thông minh....................................14
1.2. Các mô hình nhà thông minh đang được áp dụng hiện nay..............17
2. Lựa chọn hướng thiết kế..............................................................................20
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TỔNG QUAN HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN NHÀ THÔNG MINH.............................................................22
1. Sơ đồ kết cấu ngôi nhà và chức năng.........................................................22
2. Sơ đồ nguyên lý hoạt động..........................................................................24
2.1. Hệ thống điện tử.....................................................................................24
3. Sơ đồ mạch điện hệ thống............................................................................25
4. Giới thiệu modul Arduino...........................................................................26
4.1. Giới thiệu chung.....................................................................................26
4.2. Arduino Uno...........................................................................................27
4.3. Arduino Ethernet W5100......................................................................30
4.4. Arduino Mega 2560...............................................................................32
4.5. Một số ứng dụng của Arduino..............................................................36
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH
CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.....................................................37
1. Sơ đồ mạch điện điều khiển các cơ cấu chấp hành...................................37
2. Tổng quan về các thiết bị sử dụng trong hệ thống cơ cấu chấp hành.....37
2.1. Động cơ servo SG90...............................................................................37
2.2. Động cơ bước DC 5.6V/2.1A và modul điều khiển A4988.................39
3. Các modul thiết bị được sử dụng trong mô hình và chức năng...............40
3.1. Vườn và ngoại vi....................................................................................40
5
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.2. Phòng khách...........................................................................................41
3.3. Gara để xe...............................................................................................42
3.4. Phòng ngủ...............................................................................................43
3.5. Phòng giải trí/xem phim........................................................................44
3.6. Phòng bếp...............................................................................................45
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT, CẢNH BÁO
CHO NGÔI NHÀ THÔNG MINH.....................................................46
1. Sơ đồ mạch điều khiển các thiết bị cảm biến.............................................46
2. Tổng quan về các cảm biến được sử dụng trong hệ thống giám sát, cảnh
báo46
2.1. Cảm biến nhiệt độ LM35......................................................................46
2.2. Cảm biến khí gas MQ2..........................................................................47
2.3. Cảm biến chuyển động HC-SR510.......................................................50
3. Nguyên lý hoạt động các hệ thống giám sát...............................................53
3.1. Lưu đồ thuật toán..................................................................................53
3.2. Hệ thống báo cháy hoạt động dựa trên cảm biến nhiệt độ LM35.....53
3.3. Hệ thống báo rò rỉ khí gas.....................................................................57
3.4. Hệ thống cảnh báo xâm nhập...............................................................58
CHƯƠNG 5: HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN NHÀ
THÔNG MINH QUA MẠNG INTERNET........................................61
1. Mạng internet(Ethernet).............................................................................61
2. Địa chỉ IP.......................................................................................................63
3. Thiết kế hệ thống giám sát và điều khiển qua internet.............................64
4. Nguyên lý điều khiển truyền nhận dữ liệu :..............................................65
4.1. Chuẩn giao tiếp RS232:.........................................................................65
4.2. Nguyên lý điều khiển - truyền, nhận dữ liệu :....................................68
5. Phân tích nguyên lý trong điều khiển một cơ cấu cụ thể :.......................69
CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM
................................................................................................................85
6
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
1. Mô hình thực tế............................................................................................85
2. Giao diện giám sát và điều khiển................................................................86
3. Kết quả điều khiển một số thiết bị..............................................................87
3.1. Báo có xâm nhập trái phép...................................................................87
3.2. Giám sát nhiệt độ phòng khách và phòng ngủ....................................87
4. Kết quả đạt được..........................................................................................89
KẾT LUẬN............................................................................................90
1. Kết quả đạt được của đồ án...........................................................................90
2. Hướng phát triển cho hệ thống.....................................................................90
PHỤ LỤC..............................................................................................91
CODE HOẠT ĐỘNG.........................................................................................91
Phòng bếp............................................................................................................91
Phòng ngủ(cảm biến nhiệt độ hiển thị lên màn lcd).....................................95
Tài liệu tham khảo..............................................................................104
7
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
MỤC LỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1. Mô hình tổng quát nhà thông
minh……………………………….............. 14
Hình 1.2. Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome thế giới…………………….
…...
15
Hình 1.3. Biểu đồ tăng trưởng thị trường Smarthome (Bắc Mỹ).……………….
…..
15
Hình 1.4. Mô hình Smart home của công ty Compro
Technology………….............. 16
Hình 1.5. Mô hình Smart home của công ty IEI Integration.……...……………..
…..
17
Hình 1.6. Mô hình Smart home Eco-Future-World……………..……………..
…….
17
Hình 1.7. Mô hình Smart home của
BKAV……………………………………......... 18
Hình 1.8. Mô hình Smart home của
Lumi…………………………………………... 18
Hình 1.9. Xu hướng phát triển của smarthome………………………………..
……..
20
Hình 2.1. Sơ đồ kết cấu ngôi nhà thông minh………...………………………..
…….
21
Hình 2.2. Các chức năng sử dụng…………………………………………..
………..
22
Hình 2.3. Sơ đồ nguyên lý hoạt động hệ thống điện
tử……………………................ 23
Hình 2.4. Sơ đồ mạch điện hệ thống…………..……………………………..
………
24
8
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hình 2.5. Hình ảnh Arduino Uno R3 ……………………………………....
……......
25
Hình 2.6. Cấu trúc phần cứng của Arduino Uno……………………………….
…….
27
Hình 2.7. Arduino Ethernet W5100………………………………………..
………..
29
Hình 2.8. Kết nối chân điều khiển cho board mạch Arduino Ethernet
W5100……… 31
Hình 2.9. Arduino Mega 2560……………………………………………….
……...
32
Hình 3.1. Sơ đồ mạch điện điều khiển…………………………………………...
…..
36
Hình 3.2. Sơ đồ chân động cơ servo SG90……………………………………..
……
37
Hình 3.3. Sơ đồ chân A4988…………………………………………….
…………..
38
Hình 3.4. Sơ đồ mạch ĐC bước và A4988……………………………………...
……
38
Hình 3.5. Sơ đồ nguyên lý vườn và ngoại vi……………………………………...
….
40
Hình 3.6. Sơ đồ nguyên lý phòng khách………………………………………….
…
41
Hình 3.7. Sơ đồ nguyên lý gara để xe……………………………………………..
…
42
Hình 3.8. Sơ đồ nguyên lý phòng
ngủ………………………………………………. 43
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý phòng xem phim…………………………………….
…..
43
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lý khu bếp…………………………………………….. 44
9