Tải bản đầy đủ

Thiết kế hệ thống an ninh ứng dụng trong smart home

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ THÔNG TIN
=================

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH
ỨNG DỤNG TRONG SMART HOME
Giảng viên hƣớng dẫn : TS. ĐẶNG HẢI ĐĂNG
Sinh viên thực hiện

: LÊ VĨNH THÀNH

Lớp

: K16B

Khóa

: 2013-2017


Hệ

: Đại Học Chính Quy

Hà Nội, tháng 05/2017


VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

CỘNG HÒA XA HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CN ĐIỆN TỬ - THÔNG TIN

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên sinh viên: Lê Vĩnh Thành
Lớp: K16B Khóa: 2013-2017
Ngành đào tạo: Công nghệ Điện tử Thông Tin

Hệ đào tạo: ĐHCQ

1/ Tên đồ án tốt nghiệp:
.Thiết kế hệ thống an ninh dứng dụng trong Smart home.
2/ Nội dung chính của đồ án:
1/ Chương 1: Giới thiệu đề tài
2/ Chương 2: Giới thiệu hệ thống nhà thông minh và thiết kế hệ thống an ninh cho
ngôi nhà.
3/ Chương 3: Các linh kiện sử dụng.
4/ Kết Luận
3/ Cơ sở dữ liệu ban đầu:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
4/ Ngày giao đồ án:

/

/ 2017



5/ Ngày nộp đồ án:

/

/ 2017

TRƢỞNG KHOA
(Ký, ghi rõ họ tên)

GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN
( Ký, ghi rõ họ tên)


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển như vũ bão của khoa học công nghệ kéo theo là sự
phát triển mạnh mẽ về Điện-Điện Tử và Công nghệ thông tin đã tạo ra bước ngoặt mới
trong việc phát triển ứng dụng phục vụ cho cuộc sống và nhu cầu của con người.
Là sinh viên của ngành kỹ thuật sắp ra trường, quá trình thực tập là một quá trình
không thể tốt hơn để tìm hiểu, nghiên cứu khoa học công nghệ, nghiên cứu những kiến
thức để tạo tiền để cho việc làm đồ án tốt nghiệp và nâng cao tích lũy và kiến thức bản
thân.
Kiến thức 4 năm học có thể là nhiều nhưng sẽ là không đủ để có thể vững tin
bước ra thực tế làm việc. Trong thời thời gian 4 năm học chúng ta không những tiếp
thu được những kiến thức quý báu , kinh nghiệm của các thầy cô mà còn tiếp thu học
tập được những kỹ năng, cách tư duy trong việc phân tích và xử lý công việc.Vì vậy
quá trình thực tập là quá trình vô cùng quan trong giúp mỗi chúng ta tổng hợp và trau
dồi kiến thức. Biết điểm mạnh của mình mà phát huy, biết điểm yếu của mình mà
nghiên cứu và học tập. Đó cũng là quá trình giúp định hướng công việc sau này và là
chìa khóa đi đến thành công.
Trong quá trình thực tập, em đã nghiên cứu về việc ứng dụng của module SIM
900A để nhằm đảm bảo an ninh trong ngôi nhà. Đây là một vấn đề khá mới nhưng có
những ứng dụng vô cùng hữu ích trong cuộc sống hàng ngày, hệ thống có thể giúp
chúng ta đảm bảo an ninh cho ngôi nhà cũng như chính bản thân chúng ta.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo T.S Đặng Hải Đăng đã tận tình
hướng dẫn trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

1

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy, cô giáo Viện Đại Học Mở
Hà Nội, các thầy giáo, cô giáo của khoa Công Nghệ Điện Tử Thông Tin đã nhiệt tình
giảng dạy và truyền đạt những kiến thức, những kinh nghiệm quý giá trong suốt quá
trình học tập dưới mái nhà chung Viện Đại học Mở Hà Nội.
Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo T.S Đặng Hải Đăng đã
hướng dẫn giúp đỡ em nhiệt tình trong thời gian thực tập và định hướng làm đồ án tốt
nghiệp.
Qua đây em xin kính chúc quý thầy, cô giáo Viện Đại Học Mở Hà Nội, đặc biệt
là các thầy, cô giáo khoa Công Nghê Điện Tử Thông tin có một sức khỏe dồi dào, gặp
nhiều may mắn trong cuộc sống và gặt hái được nhiều thành công trong công cuộc
giảng dạy cũng như sự nghiệp trồng người.
Em cũng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, những người luôn ủng hộ em trên con
đường học tập, giúp đỡ em trong suốt quá trình làm đồ án.
Em xin chân thành cảm ơn!

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

2

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NHẬN XÉT
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..
…………………………………………………………………………………………..

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

3

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .............................................................................................................. 1
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................... 2
NHẬN XÉT .......................................................................................................... 3
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ....................................................................... 5
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ............................................................. 6
CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI.................................................................. 7
1.1. Tình hình thực tế về hệ thống nhà thông minh hiện nay. ..................... 7
1.2. Giới thệu đề tài. ......................................................................................... 9
1.3. Ý nghĩa đề tài. .......................................................................................... 10
1.4. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu. ................................................ 11
1.5. Giới hạn đề tài. ........................................................................................ 11
CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH VÀ THIẾT
KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO NGÔI NHÀ .............................................. 13
2.1. Giới thiệu về hệ thống nhà thông minh................................................. 13
2.2. Các hệ thống trong ngôi nhà thông minh. .......................................... 14
2.3. Thiết kế hệ thống an ninh cho ngôi nhà. ............................................ 17
CHƢƠNG III: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG ................................................ 19
3.1. Module SIM 900A. .................................................................................. 19
3.2. PIC 16F877 .............................................................................................. 30
3.3. Cảm biến tiệm cận................................................................................... 40
3.4. Cảm biến khí gas MQ2: ......................................................................... 42
3.5. Cảm biến nhiệt độ LM35: ...................................................................... 43
3.6. Loa, đèn báo động: .................................................................................. 43
3.7. Kết nối các thiết bị với nhau. ................................................................ 44
KẾT LUẬN ........................................................................................................ 46
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................... 47

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

4

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 3.1

Định nghĩa chân các giao diện nối tiếp

Bảng 3.2

Định nghĩa chân của giao diện âm thanh

Bảng 3.3

Định nghĩa chân của giao diện SIM

Bảng 3.4

Bảng sơ đồ chân của SIM 900

Bảng 3.5

Định nghĩa chân giao diện LCD

Bảng 3.6

Định nghĩa chân của giao diện bàn phím

Bảng 3.7

Định nghĩa chân của giao diện GPIO

Bảng 3.8

Định nghĩa chân của PWM

Bảng 3.9

Định nghĩa chân của I2C Bus

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

5

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ

Hình 1.1

Mô hình hệ thống nhà thông minh

Hình 1.2

Sơ đồ kết nối các thiết bị trong nhà thông minh

Hình 2.1

Hệ thống nhà thông minh

Hình 2.2

Sơ đồ khối của hệ thống an ninh cho ngôi nhà

Hình 3.1

Module SIM900

Hình 3.2

Sơ đồ chân của SIM900

Hình 3.3

Kết nối các giao diện nối tiếp

Hình 3.4

Sơ đồ mạch ghép nối 8 chân thẻ SIM

Hình 3.5

Sơ đồ ghép nối bàn phim

Hình 3.6

Module SIM900A

Hình 3.7

Kết nối VĐK với SIM900A

Hình 3.8

Mạch nguồn dùng cho Module SIM900A

Hình 3.9

Test module SIM

Hình 3.10

Sơ đồ chân của PIC16F877A

Hình 3.11

Sơ đồ khối của PIC16F877A

Hình 3.12

Tổ chức thanh ghi trong PIC16F877A

Hình 3.13

Bộ định thời timer0

Hình 3.14

Bộ định thời timer1

Hình 3.15

Cảm biến tiệm cận

Hình 3.16

Cảm biến tiệm cận kiểu điện cảm

Hình 3.17

Cảm biến tiệm cận kiểu điện dụng

Hình 3.18

Lựa chọn cảm biến tiệm cận

Hình 3.19

Cảm biến khí gas MQ2

Hình 3.20

Cảm biến nhiệt độ LM35

Hình 3.21

Loa báo động

Hình 3.22

Đèn báo động

Hình 3.23

Sơ đồ ghép nối các thiết bị với nhau

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

6

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1. Tình hình thực tế về hệ thống nhà thông minh hiện nay.
Nhà thông minh (smart home hoặc Intellihome) là kiểu nhà được lắp đặt các thiết
bị điện, điện tử có tác dụng tự động hoá hoàn toàn hoặc bán tự động, thay thế con người
trong việc thực hiện một hoặc một số thao tác quản lư, điều khiển. Nhà thông minh đã
được ứng dụng rất nhiều trên thế giới và trong những năm gần đây đã xuất hiện nhiều ở
Việt Nam. Ví dụ như trong Triển lãm thành tựu kinh tế - xã hội Việt Nam và Thăng
Long - Hà Nội 2010, Bkav đã giới thiệu Hệ thống nhà thông minh SmartHome. Đây là
một trong những công trình công nghệ cao hoàn toàn do các kỹ sư và chuyên gia của
Công ty đầu tư phát triển công nghệ ngôi nhà thông minh Bkav SmartHome (công ty
thành viên của Bkav) nghiên cứu và sản xuất; Trường ĐH Công nghệ (ĐHQG Hà Nội)
cũng đã thành công với đề tài nghiên cứu về nhà thông minh thuộc KC.03/06-10; Hay
như Cisco Systems Việt Nam đã đưa ra thị trường giải pháp tòa nhà thông minh CCRE
(Cisco Connected Real Estate); và gần đây nhất là hội thảo về Giải pháp nhà thông minh
do Công ty Cổ phần Biển Bạc phối hợp với các đối tác tổ chức vào ngày 23/02/2011 tại
Hà Nội đã thu hút được đông đảo khách quan tâm tham dự.

Hình 1.1: Mô hình hệ thống nhà thông minh
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều hãng cung cấp các sản phẩm an ninh, giám
sát có tính năng hiện đại, thông minh, công nghệ cao. Tuy nhiên, các thiết bị an ninh
GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

7

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
giám sát đã là thông minh thì thường phải liên quan đến phần mềm và mỗi hãng lại có
từng phần mềm khác nhau để đáp ứng nhu cầu thị hiếu của nhiều khách hàng khác nhau.
Do đó, khó khăn của các hãng khi vào thị trường Việt Nam là khó cung cấp và đầu tư
đồng bộ. Các chủ đầu tư không thể chỉ mua sản phẩm của một hãng mà có thể phải
mua của nhiều hãng khác nhau. Vì vậy, rất cần có sự tích hợp, đồng bộ giữa các hãng
để đáp ứng được nhu cầu của người dùng.
Giải quyết bài toán nói trên, hiện nay ở thị trường trong nước doanh nghiệp Việt
Nam đã có thể tích hợp được các hệ thống an ninh giám sát của các hãng thành một hệ
thống hoàn thiện. Nhiều doanh nghiệp đã phát triển được các phần mềm thông minh,
có thể tích hợp được các hệ thống, hiểu lẫn nhau. Hoặc hiện nay, công nghệ an ninh
giám sát cũng được chế tạo để dành cho rất nhiều người sử dụng ở các nước, với các
ngôn ngữ khác nhau như: Anh, Pháp, Trung Quốc, Nga và trong đó có cả ngôn ngữ
tiếng Việt. Và phần mềm tích hợp thông minh là phải giải quyết được việc giải nghĩa,
dịch các loại ngôn ngữ đó, để người dùng ở quốc gia nào, ngôn ngữ nào đều có thể lựa
chọn cho phù hợp với điều kiện, hoàn cảnh của mình.
Trở lại quá khứ, chúng ta đã trải qua suốt một thời gian dài trong chiến tranh
bảo vệ Tổ quốc nên hầu như không được tiếp cận với những công nghệ mới, thiết bị
hiện đại của thế giới. Trong khi đó, nhiều quốc gia láng giềng, và thế giới đã ứng dụng
và phát triển rất mạnh về công nghệ. Chỉ sau khi chiến tranh kết thúc và nhất là sau khi
Việt Nam gia nhập WTO, chúng ta hội nhập mạnh mẽ vào các hiệp hội, tổ chức có quy
mô quốc tế, toàn cầu thì mới có cơ hội tiếp cận, giao lưu thương mại. Hội nhập nền
kinh tế thế giới đồng nghĩa với việc các hàng hóa của Việt Nam có thể phát triển mạnh
xuất khẩu ra nước ngoài và ngược lại có thể nhập khẩu hàng hóa từ nước ngoài vào
Việt Nam, trong đó có mặt hàng công nghệ, thiết bị hiện đại phục vụ sản xuất và nhu
cầu của người dân, đảm bảo trình độ công nghệ tiến kịp, tương đương với các nước
trong khu vực và trên toàn thế giới.
Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển thì cuộc sống
của con người càng đầy đủ tiện nghi và việc ứng dụng tự động hóa càng được rộng rãi.
Trong căn nhà thông minh, đồ dùng trong nhà từ phòng ngủ, phòng khách đến toilet
đều gắn các bộ điều khiển điện tử có thể kết nối với Internet và điện thoại di động, cho
phép chủ nhân điều khiển vật dụng từ xa hoặc lập trình cho thiết bị ở nhà hoạt động

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

8

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
theo lịch. Thêm vào đó, các đồ gia dụng có thể hiểu được ngôn ngữ của nhau và có
khả năng tương tác với nhau. Ví dụ, Biệt thự Thái Bình Dương của Bill Gates, được
mệnh danh là "ngôi nhà thông minh" đầu tiên trong lịch sử loài người cả về nghĩa đen
và nghĩa bóng, do có những hệ thống trang, thiết bị điện tử tinh vi, hiện đại và rất phức
tạp được bố trí ở nội thất bên trong. Tuy nhiên, có một điều có thể nhận thấy là giải
pháp quản lý ngôi nhà thông minh hoặc tòa nhà thông minh do các tập đoàn lớn hay
các doanh nghiệp nhỏ cung cấp đều phụ thuộc khá nhiều vào chất lượng dịch vụ viễn
thông, bao gồm mạng điện thoại và mạng Internet tốc độ cao.

Hình 1.2: Sơ đồ kết nối các thiết bị trong nhà thông minh.
Ước mơ có được một ngôi nhà thông minh hiện nay không phải là điều quá xa
vời đối với mỗi chúng ta. Nếu muốn, bạn có thể tìm đến các nhà cung cấp thiết bị và
họ sẽ tư vấn, lắp đặt cho bạn có một ngôi nhà theo đúng như ý bạn muốn và phù hợp
với khả năng tài chính của bạn.
1.2. Giới thệu đề tài.
Ngày nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các ngành khoa học kĩ thuật,
công nghệ kĩ thuật điện tử mà trong đó là kĩ thuật điều khiển tự động đóng vai trò quan
trọng trong mọi lĩnh vực khoa học kĩ thuật, quản lí, công nghiệp, cung cấp thông
tin,…Do đó là một sinh viên chuyên ngành Điện tử chúng ta phải biết nắm bắt và tận
dụng nó một cách có hiệu quả nhằm góp phần vào sự phát triển của khoa học kĩ thuật

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

9

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
thế giới nói chung và trong sự phát triển kĩ thuật điện tử nói riêng. Bên cạnh đó còn là
sự thúc đẩy của kinh tế nước nhà.
Như chúng ta cũng đã biết, gần như các thiết bị tự động trong nhà máy, trong
đời sống của các gia đình hiện nay đều hoạt động độc lập với nhau, mỗi thiết bị có một
quy trình sử dụng khác nhau tùy thuộc vào sự thiết lập, cài đặt của người sử dụng.
Chúng chưa có sự liên kết nào với nhau về mặt dữ liệu. Nhưng đối với hệ thống điều
khiển thông qua tin nhắn SMS thì lại khác. Ở đây, các thiết bị điều khiển tự động được
kết nối với nhau bằng một hệ thống hoàn chỉnh qua một thiết bị trung tâm và có thể
giao tiếp với nhau về mặt dữ liệu.
Trong thời gian gần đây tình trạng trộm cắp đã trở nên tinh vi và phổ biến tại
Việt Nam. Các vụ việc trên không những gây thiệt hại lớn về tiền, tài sản của các gia
đình, tạo ra sự lo lắng cho nhiều người, mà còn ảnh hưởng đến trật tự an toàn xã hội.
Sau hàng loạt vụ việc trên, nhiều gia đình đã có biện pháp tăng cường lắp đặt các hệ
thống báo trộm cho gia đình. Tuy nhiên những biện pháp đó đôi khi cũng không phát
huy được nhiều tác dụng.
Từ những yêu cầu thực tế đó, những đòi hỏi ngày càng cao của cuộc sống cùng
với sự hợp tác, phát triển mạnh mẽ của mạng di động nên em đã chọn nghiên cứu đề
tài: “ THIẾT KẾ HỆ THỐNG AN NINH ỨNG DỤNG TRONG SMART HOME
” nhằm đáp ứng được nhu cầu giám sát điều khiển từ xa bằng điện thoại di động góp
phần vào sự tiến bộ, văn minh, hiện đại của gia đình và toàn xã hội.
1.3. Ý nghĩa đề tài.
Ngày nay đi cùng với sự phát triển của hiện đại, việc bảo mật đã trở nên quen
thuộc và thông dụng đối với người dân Việt Nam. Tuy nhiên trong thời đại gần đây
tình trạng trộm cắp trong các gia đình…. diễn ra thường xuyên không những ảnh
hưởng tới tài sản, uy tín của các công ty mà còn ảnh hưởng đến an ninh trật tự xã hội.
Từ những nhu cầu thực tế đó, tôi muốn đưa ra một giải pháp thiết kế một hệ
thống giám sát, điều khiển an ninh cho các gia đình, cơ quan thông qua tin nhắn SMS
để điều khiển thiết bị, và cảnh báo khi có trộm. Việc sử dụng tin nhắn SMS để điều
khiển thiết bị có những thuận lợi là tiết kiệm chi phí, mang tính cạnh tranh và cơ động
cao (nghĩa là chỗ nào có phủ sóng mạng điện thoại di động ta cũng có thể điều khiển

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

10

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
thiết bị được). Ngoài ra sản phẩm của đề tài này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều
đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong công nghiệp.
1.4. Mục đích và phƣơng pháp nghiên cứu.
1.4.1. Mục đích.
Đề tài được nghiên cứu, khảo sát và thực hiện với mục đích áp dụng những kiến
thức đã học trong nhà trường để giúp chúng ta hiểu rõ hơn về ứng dụng của module
SIM 900A trong ngôi nhà thông minh. Hệ thống tích hợp module điều khiển giám sát
trung tâm và module báo động, và các module tiện ích khác. Với module báo động, hệ
thống sử dụng cảm biến chuyển động để gửi thông tin dữ liệu về bộ xử lí trung tâm khi
có tác động của đối tượng bên ngoài ( có tác động bất hợp pháp). Qua xử lí, dữ liệu sẽ
được gửi tới thiết bị đầu cuối (mobile) để cảnh báo cho biết có tác động của đối tượng
bên ngoài (có tác động bất hợp pháp). Module điều khiển giám sát có chức năng điều
khiển và giám sát.
1.4.2. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Trong đề tài này tôi đã sử dụng các phương pháp nghiên cứu:


Tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ các cuốn sách liên quan đến

điện tử.


Phương pháp quan sát: khảo sát một số mạch điện thực tế đang có trên thị

trường và tham khảo thêm một số dạng mạch trên Internet.


Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức vốn có của mình kết

hợp với sự hướng dẫn của giáo viên, em đã quyết định thực hiện đề tài nghiên cứu của
mình.
1.5. Giới hạn đề tài.
Để thực thi một hệ thống nhà thông minh, điều khiển các thiết bị thông qua tin
nhắn SMS áp dụng cho cả ngôi nhà hoàn chỉnh như trên là rất phức tạp và tốn kém. Để
đáp ứng tất cả các điều kiện đó thì chúng ta cần có một lượng thời gian và kiến thức
nhất định. Với thời gian và lượng kiến thức có hạn, trong đề tài này em chỉ thực thi
một phần nhỏ của hệ thống là : “thiết kế hệ thống an ninh trong ngôi nhà thông qua tin
nhắn SMS”.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

11

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Với những gì đã trình bày ở trên, em đã tiến hành nghiên cứu, khảo sát và thực hiện
,em đã đặt ra các mục tiêu cho đề tài của mình như sau :


Hệ thống sẽ tự động báo động bằng cách gửi một tin nhắn SMS tới người điều

khiển khi có người lạ đột nhập.


Hệ thống còn tích hợp các cảm biến nhiệt độ, cảm biến khí gas … nhằm đảm

bảo an toàn cho mọi người trong gia đình.


Ngoài ra còn có hệ thống báo động (loa) và chúng ta có thể gửi tin nhắn SMS

để có thể điều khiển như: tắt hệ thống báo động và có thể chuyển sang các chế độ khác
nhau…

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

12

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƢƠNG II: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG NHÀ THÔNG MINH VÀ THIẾT
KẾ HỆ THỐNG AN NINH CHO NGÔI NHÀ
2.1.

Giới thiệu về hệ thống nhà thông minh.

Hình 2.1: Hệ thống nhà thông minh.
Nhà thông minh là ngôi nhà được trang bị các hệ thống tự động thông minh
cùng với cách bố trí hợp lý, các hệ thống này có khả năng tự điều phối các hoạt
động trong ngôi nhà theo thói quen sinh hoạt và nhu cầu cá nhân của gia chủ.
Chúng ta cũng có thể hiểu ngôi nhà thông minh là một hệ thống chỉnh thể mà trong
đó, tất cả các thiết bị điện tử gia dụng đều được liên kết với thiết bị điều khiển
trung tâm và có thế phối hợp với nhau để cùng thực hiện một chức năng. Các thiết
bị này có thể tự đưa ra cách xử lý tình huống được lập trình trước, hoặc là được
điều khiển và giám sát từ xa.
Giải pháp nhà thông minh sẽ biến những món đồ điện tử bình thường trong
ngôi nhà trở nên thông minh và gần gũi với người dùng hơn, chúng được kiểm soát
thông qua các thiết bị truyền thông như điều khiển từ xa, điện thoại di động… ngôi
nhà thông minh đơn giản nhất có thể được hình dung bao gồm một mạng điều khiển
liên kết một số lượng cố định các thiết bị điện, điện tử gia dụng trong ngôi nhà và
chúng được điều khiển thông qua một chiếc điều khiển từ xa. Chỉ với kết nối đơn
GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

13

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
giản như trên cũng đủ để hài lòng một số lượng lớn các cá nhân có nhu cầu nhà
thông minh ở mức trung bình.
Chúng ta đều biết phần lớn căn hộ từ trung bình đến cao cấp đều sử dụng các
loại điều khiển từ xa để điều khiển máy lạnh, ti vi…còn lại phần lớn các thiết bị
khác như hệ thống đèn, bình nước nóng lạnh…phải điều khiển bằng tay. Những
việc như vậy đôi lúc sẽ đem lại sự bất tiện, khi mà chúng ta mong muốn có một sự
tiện nghi và thoải mái hơn, vừa có thể tận hưởng nằm trên giường coi ti vi vừa có
thể kiểm soát được hệ thống các thiết bị trong nhà chỉ với một chiếc smartphone
hay máy tính bảng.
2.2.

Các hệ thống trong ngôi nhà thông minh.

2.2.1. Hệ thống quản lí chiếu sáng.
Hệ thống chiếu sáng trong và ngoài ngôi nhà được chia thành nhiều khu vực,
chỉ những khu vực nào có người đèn mới được bật sáng và tự động tắt khi không có
người. Không nhũng thế, độ sáng và màu sắc được điều chỉnh tự động theo ánh
sáng môi trường và theo sở thích của bạn, đem tới sự tiện nghi và tiết kiệm năng
lượng.
Các thiết bị chiếu sáng như bóng đèn sợi đốt, đèn neon, đèn ngủ, trang
trí…được sử dụng rất nhiều. Vì vậy nếu phối hợp chiếu sáng không hợp lý sẽ dẫn
tới bị “ô nhiễm” ánh sáng. Ngoài ra, việc chiếu sáng như vậy còn gây lãng phí điện,
giảm tuổi thọ thiết bị. Bên cạnh đó số lượng đèn dùng để chiếu sáng là khá lớn, gia
chủ sẽ gặp những bất tiện nhỏ trong việc bật tắt, điều chỉnh độ sáng cho phù hợp.
Hệ thống chiếu sáng sẽ được tích hợp chung với các hệ thống khác hoặc sẽ
được tách riêng ra để điều khiển độc lập. Các giải pháp đều nhằm tối ưu hóa hệ
thống và giúp gia chủ điều khiển dễ dàng hơn. Các giải pháp kết hợp sẽ được tính
đến để tự động hóa tới mức tối đa.
2.2.2. Hệ thống an ninh.
Khi gia chủ đi vắng, việc kiểm soát các hệ thống vào ra trong ngôi nhà là rất
quan trọng, giúp đề phòng trộm v.v… Ngôi nhà thông minh cung cấp hệ thống
kiểm soát vào ra cho phép chủ nhà quản lý và cấp quyền “đăng nhập” cho các thành
viên trong gia đình và người thân.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

14

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Hệ thống cửa ra vào ở các phòng sẽ được lắp đặt các khóa vân tay hoặc khóa phím
v.v… nhằm nhận dạng người trong nhà hoặc khách để cấp quyền “đăng nhập”.
Ngoài ra, còn có thể dùng hệ thống nhận diện khuôn mặt hay giọng nói tùy vào
phòng riêng của mỗi người.
Hệ thống an ninh trong ngôi nhà nắm giữ vai trò quan trọng, bảo vệ
ngôi nhà 24/7, kiểm soát các nguy cơ cháy nổ (rò rỉ khí gas, chập điện…), bị xâm
nhập trái phép… Hệ thống này gồm các thiết bị vào ra, cảm biến phát hiện con
người, cảm biến phát hiện kính vỡ, cảm biến khói, hệ thống camera ghi hình, hàng
rào điện tử…giúp bạn hoàn toàn yên tâm khi ở nhà cũng như khi vắng nhà.
2.2.3. Hệ thống quan sát và an ninh liên lạc.
Một ngôi nhà bình thường sẽ có từ 4 đến 5 phòng kín, và do vậy sẽ có một
vài vấn đề khó khăn khi giao tiếp từ phòng này sang phòng khác. Một hệ thống
thông tin liên lạc nội bộ có thể giúp giải quyết vấn đề này.
Hệ thống liên lạc nội bộ đơn giản có thể là các điện thoại cố định hoặc điện
thoại mẹ bồng con. Ngoài chức năng liên lạc trong nhà, hệ thống này cần được kết
nối với mạng điện thoại để tiện cho việc giao tiếp và công việc hơn, để làm việc
này cần đến một bộ chuyển kênh.
Hệ thống quan sát sẽ giúp việc kiểm soát an ninh, người vào/ra ngôi
nhà…giúp cho gia chủ nhận diện khách nhanh chóng thông qua camera.
2.2.4. Hệ thống giải trí đa phƣơng tiện.
Ngôi nhà là nơi sinh hoạt của một gia đình có thể gồm nhiều thế hệ và mỗi thế hệ
lại có một nhu cầu giải trí khác nhau. Do đó, một hệ thống giải trí đa phương tiện
sẽ cung cấp cho các thành viên những hoạt động giải trí phù hợp…
2.2.5. Hệ thống quản lý cấp điện, nƣớc, gas.
Đối với một ngôi nhà bình thường thì việc cung cấp và đo lường các chỉ số điện
nước đều phải thông qua các cơ quan nhà nước.
Ngôi nhà thông minh cung cấp giải pháp nhằm đo lường và báo lại các thông
số điện, nước thường xuyên, kết hợp với hệ thống quản lý chiếu sáng và hệ thống
kiểm soát vào ra, từ đó tự động bật/tắt các thiết bị trong nhà nhằm tiết kiệm năng
lượng.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

15

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Ngoài ra, các cảm biến sẽ giúp hạn chế và cảnh báo các nguy cơ khác như rò rỉ gas,
mực nước ở bể chứa thấp, bể đường ống nước, cháy chập điện…
2.2.6. Hệ thống cảm biến và báo động, báo cháy.
Hệ thống các cảm biến là thành phần quan trọng trong bất kì hệ thống nào
của ngôi nhà, các cảm biến có nhiệm vụ gửi các thông số đo được về cho bộ xử lý
trung tâm để có giải pháp phù hợp với từng gói dữ liệu và xử lý từng tình huống
tương ứng.
Các cảm biến cơ bản như cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, cảm biến gas, cảm biến
áp suất, cảm biến hồng ngoại…
2.2.7. Hệ thống điều hòa không khí, kiểm soát môi trƣờng
Thông thường thì một ngôi nhà cần có những không gian xanh, nó không chỉ
giúp các thành viên trong gia đình thư giãn mà còn giúp điều hòa không khí. Việc
xây dựng và duy trì màu xanh trong ngôi nhà là cần thiết, do đó hệ thống điều hòa
không khí và kiểm soát môi trường sẽ giúp ích rất nhiều trong việc chăm sóc cây
như độ ẩm cần thiết, hay là ánh sáng phù hợp…
2.2.8. Hệ thống các công tắc điều khiển trạng thái
Hệ thống các công tắc và bảng hiển thị sẽ cung cấp thông tin cũng như nhận
lệnh điều khiển từ gia chủ. Đảm bảo sự tương tác hai chiều giữa các thành viên và
hệ thống tự động. Hệ thống bao gồm: các điều khiển từ xa, các công tắc gắn tường,
các bảng điều khiển tương tác HMI, điện thoại thông minh…
2.2.9. Hệ thống mạng, xử lý trung tâm và sự kết hợp hoạt động
Ngôi nhà thông minh được đánh giá cao và khác hẳn những ngôi nhà bình
thường là do nó được trang bị một hệ thống mạng điều khiển và toàn bộ các thay
đổi và điều khiển tự động trong ngôi nhà được xử lý đồng nhất thông qua hệ thống
mạng
và xử lý trung tâm. Nó có vai trò quan trọng, làm nhiệm vụ liên kết các hệ thống
khác trong ngôi nhà lại với nhau, điều phối của hệ thống chấp hành một cách nhịp
nhàng theo các điều kiện tác động được lập trình từ trước. Chúng ta gọi đó là các
hoạt cảnh – hay là các điều kiện môi trường trong ngôi nhà. Một vài sự kết hợp tiêu
biểu:

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

16

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
 Hệ thống chiếu sáng với hệ thống xử lý trung tâm có thể được lập trình
theo thói quen của người sử dụng. Các thiết bị chiếu sáng sẽ hoạt động
theo chu trình thời gian đặt trước.
 Hệ thống chiếu sáng kết hợp với hệ thống cảm biến cung cấp khả năng
tự động điều khiển ánh sáng như: đèn tự động tắt khi không có người
trong phòng, một số khu vực tự sáng đèn khi qua 18h…
 Hệ thống cảnh báo kết hợp với hệ thống chiếu sáng: khi có vấn đề xảy
ra như cháy nổ, phát hiện ăn trộm…các bóng đèn sẽ chớp sáng liên tục,
đồng thời sẽ có tiếng còi báo hiệu.
 Hệ thống cảm biến kết hợp với hệ thống xử lý trung tâm báo cáo tình
trạng lưu trữ điện trong các UPS, báo cáo mực nước trong bồn
chứa…nhằm đảm bảo nguồn cung cho nhu cầu sinh hoạt hằng ngày.
 Hệ thống giải trí đa phương tiện kết hợp với hệ thống chiếu sáng nhằm
đem lại những giây phút thư giãn cho thành viên trong gia đình.
2.3. Thiết kế hệ thống an ninh cho ngôi nhà.
2.3.1. Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống an ninh cho gia đình.
2.3.1.1. Sơ đồ khối của hệ thống.

Hình 2.2: Sơ đồ khối của hệ thống an ninh cho ngôi nhà.
2.3.1.2. Nguyên lý hoạt động.
GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

17

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
 Khi các cảm biến phát hiện có sự cố bất thường hoặc có người đột nhập sẽ gửi
tín hiệu về bộ xử lý trung tâm .
 Đồng thời bộ xử lý trung tâm sẽ phát ra tín hiệu báo động qua loa và đèn báo
động, đồng thời gọi điện thoại báo cho chủ nhà. Qua đó sẽ tạo sự chủ động hơn
trong việc giải quyết sự cố nhằm giảm thiểu tối đa thiệt hại về người và của.
 Ngoài ra hệ thống còn tương thích với tất cả cảm biến chổng mở cửa, hồng
ngoại phát hiện chuyển động. cảm biến chấn động, báo kính vỡ, hàng rào chống
trộm, chống trộm leo rào, cảm biến nhiệt, báo khói, báo gas…
2.3.2. Tính năng của hệ thống.
 Giám sát nhiều vị trí bảo vệ bằng sensor.
 Tương thích với tất cả cảm biến chổng mở cửa, hồng ngoại phát hiện chuyển
động. cảm biến chấn động, báo kinh vỡ, hàng rào chống trộm, chống trộm leo
rào, cảm biến nhiệt, báo khói, báo gas....
 Hiển thị trạng thái cửa đang đóng hay mở .(tính năng rất quan trọng, nếu nhà có
nhiều cửa, ta dễ dàng biết được các cửa đang đóng hay mở, tránh trường hợp
quên đóng cửa khi đi ngủ).
 Hẹn giờ tắt mở hệ thống.
 Cho phép điều khiển qua điện thoại các chức năng như: tắt báo động, mở báo
động, mở cửa tự động chỉ với một tin nhắn SMS.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

18

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
CHƢƠNG III: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

3.1. Module SIM 900A.
3.1.1. Tổng quan về tin nhắn SMS.
SMS là từ viết tắt của Short Message Service. Đó là một công nghệ cho phép
gửi và nhận các tín nhắn giữa các điện thoại với nhau. Dữ liệu có thể được lưu giữ
bởi một tin nhắn SMS là rất giới hạn. Một tin nhắn SMS có thể chứa tối đa là 140
byte (1120 bit) dữ liệu. Vì vậy, một tin nhắn SMS chỉ có thể chứa :
160 kí tự nếu như mã hóa kí tự 7 bit được sử dụng.
70 kí tự nếu như mã hóa kí tự 16 bit Unicode UCS2 được sử dụng. Tin nhắn SMS
dạng text hỗ trợ nhiều ngôn ngữ khác nhau. Nó có thể hoạt động tốt với nhiều ngôn
ngữ mà có hỗ trợ mã Unicode, bao gồm cả Arabic, Trung Quốc, Nhật bản và Hàn
Quốc.
3.1.2. Giới thiệu về Module SIM 900A.

Hình 3.1: Module Sim900
Sim900 là một module GSM/GPRS cực kỳ nhỏ gọn, được thiết kế cho thị
trường toàn cầu. Sim900 hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz, EGSM
900MHz, DCS 1800MHz và PCS 1900MHz.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

19

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
3.1.3. Khảo sát sơ đồ chân và chức năng từng chân:

Hình 3.2: Sơ đồ chân của SIM900
3.1.4. Chức năng của từng chân:
Bảng 3.1: Định nghĩa chân các giao diện nối tiếp:

Cổng

Tên

Chân số

Chức năng

DTR

3

Thiết bị đầu cuối dữ liệu sẵn sàng

RI

4

Chỉ thị vòng

DCD

5

Phát hiện dữ liệu mang

DSR

6

Thiết lập ngày.

CTS

7

Xóa để gửi

nối RTS

8

Gửi yêu cầu

TXD

9

Truyền dữ liệu

RXD

10

Nhận dữ liệu

DBG_RXD

27

Nhận dữ liệu

DBG_TSD

28

Truyền dữ liệu

tiếp

Cổng debug

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

20

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
SIM900A cung cấp hai cổng nối tiếp không đồng bộ, không cân bằng. Một là
các cổng nối tiếp và các cổng khác là cổng debug. Module GSM được thiết kế như
một DCE (Thiết bị truyền dữ liệu), sau khi kết nối truyền thống DCE-DTE (Thiết
bị dữ liệu đầu cuối). Autobauding hỗ trợ tốc độ truyền từ 1200bps để 115200bps.
Cổng nối tiếp:
 TXD: Gửi dữ liệu đến các đường tín hiệu RXD của DTE.
 RXD: Nhận dữ liệu từ tín hiệu TXD của DTE.
Cổng debug:
 DBG_TXD: Gửi dữ liệu đến các đường tín hiệu RXD của DTE.
 DBG_RXD: Nhận dữ liệu từ dòng tín hiệu TXD của DTE.

Hình 3.3: Kết nối các giao diện nối tiếp
Bảng 3.2: Định nghĩa chân của giao diện âm thanh:

AIN/ AOUT

Tên

Chân số

Chức năng

MIC_P

19

Microphone đầu vào +

MIC_N

20

Microphone đầu vào -

SPK_P

21

Audio đầu ra +

SPK_N

22

Audio đầu ra -

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

21

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
LINE IN

LINEIN_R

23

Kênh đầu vào đúng

LINEIN_L

24

Tăng kênh đầu vào

Bảng 3.3: Định nghĩa chân của giao diện SIM:
Tên

Chân số

Chức năng

SIM_VDD

30

Nguồn SIM Card: một là 3.0V ± 10%, một là
1.8V ± 10%. Dòng điệnlà khoảng 10mA.

SIM_DATA

31

Dữ liệu I/O của SIM Card

SIM_CLK

32

Khóa SIM Card

SIM_RST

33

Reset SIM Card

SIM_PRESENCE

34

Nhận diện SIM Card

Hình 3.4 : Sơ đồ mạch ghép nối 8 chân thẻ SIM.

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

22

SVTH: Lê Vĩnh Thành


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Bảng 3.4: Bảng sơ đồ chân của SIM900
Tên

Tín hiệu

Mô tả

C1

SIM_VDD

Nguồn cấp SIM Card, nó có thể xác định tự động công
suất thẻ SIM, một là 3.0V ± 10%, một là 1.8V ± 10%.
Hiện nay là khoảng 10mA.

C2

SIM_RST

Reset SIM Card

C3

SIM_LCK

Khóa SIM Card

C5

GND

Nối GND

C6

VPP

Không kết nối

C7

SIM_DATA Dữ liệu I/O của SIM Card

Bảng 3.5: Định nghĩa chân của giao diện LCD.
Tên

Chân số

Chức năng

DISP_CLK

11

Hiển thị đồng hồ cho LCD

DISP_DATA

12

Hiển thị dữ liệu ra

DISP_D/C

13

Hiện thị dữ liệu và chọn lệnh

DISP_CS

14

Cho phép hiển thị

Bảng 3.6: Định nghĩa chân của giao diện bàn phím:
Tên

Chân số

Chức năng Chức năng Trạng thái mặc định
mặc định

khác*

GPIO1/ KBR4

40

GPIO1

Kéo đầu ra xuống.

GPIO2/ KBR3

41

GPIO2

Kéo đầu ra xuống.

GPIO3/ KBR2

42

GPIO3

Cột

ma Kéo đầu ra xuống.

GPIO4/ KBR1

43

GPIO4

trận

bàn Kéo đầu ra xuống.

GPIO5/ KBR0

44

GPIO5

phím

GPIO6/ KBC4

47

GPIO6

Kéo đầu ra xuống.

GPIO7/ KBC3

48

GPIO7

Kéo đầu ra xuống.

GPIO8/ KBC2

49

GPIO8

GVHD: TS.Đặng Hải Đăng

Hàng

23

Kéo đầu ra xuống.

ma Kéo đầu ra xuống.

SVTH: Lê Vĩnh Thành


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×