BỘ CÔNG THƢƠNG

TRƢỜNG CAO ĐẲNG CÔNG THƢƠNG TP.HCM

KHOA: ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN: ĐIỀU KHIỂN VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

*******

ĐỒ ÁN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN VÀ

QUAN SÁT NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM

BẰNG RASPBERRY

GVHD: Nguyễn Việt Khoa

SVTH:

1.Lƣơng Văn Đƣờng

2.Lâm Văn Khoa

3.Nguyễn Văn Lực

4.Nguyễn Công Sinh

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 6 Năm 2019

1

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, nền kinh tế của nƣớc ta đang trên đà phát triển mạnh mẽ, đời sống của

ngƣời dân ngày càng nâng cao. Nhu cầu sử dụng các thiết bị tự động thông minh trong

đời sống sinh hoạt cũng nhƣ phục vụ cho con ngƣời có cuộc sống hiện đại hơn. Đây là

cơ hội nhƣng cũng là thách thức cho ngành điện tự động với việc phát triển, phục vụ

nhu cầu của xã hội. Để thực hiện đƣợc việc này, yêu cầu đặt ra là phải có đội ngũ công

nhân lành nghề trong lĩnh vực nhà thông minh, và các nhà cung cấp các thiết bị chính

hãng, uy tín. Hệ thống nhà thông minh ngày càng khẳng định đƣợc vai trò cũng nhƣ

tầm quan trọng trong việc phát triển xã hội, nâng cao đời sống nhân dân, ….

Vì vậy đòi hỏi yêu cầu đào tạo kỹ sƣ Điện tự động phải nắm vững kiến thức cơ bản

của các thiết bị tự động, cũng nhƣ các kiến thức liên quan tới sản phẩm. Sau 1 khoảng

thời gian học tập tại trƣờng, đƣợc sự chỉ bảo hƣớng dẫn nhiệt tình của thầy cô giáo

trong ngành Điện tự động trƣờng Cao Đẳng Công Thƣơng TP.HCM, em đã tích luỹ

đƣợc vốn kiến thức nhất định. Đƣợc sự đồng ý của nhà trƣờng và thầy cô giáo trong

khoa em đƣợc giao đồ án Điều khiển tự động: “Nghiên cứu mạch Rapsberry và các

ứng dụng ”.

2

LỜI CẢM ƠN

Bằng sự cố gắng nỗ lực nhóm và đặc biệt là sự giúp đỡ tận tình, chu đáo của thầy

NGUYỄN VIỆT KHOA, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn. Do thời gian

làm đồ án có hạn và trình độ còn nhiều hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu

sót. Em rất mong nhận đƣợc sự đóng góp ý kiến của các thầy cô cũng nhƣ là của các

bạn sinh viên để bài đồ án này hoàn thiện hơn nữa. Em xin chân thành cảm ơn thầy

NGUYỄN VIỆT KHOA, và các thầy cô giáo trong ngành Điện tự động trƣờng Cao

Đẳng Công Thƣơng TP.Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện giúp đỡ em trong thời gian qua.

3

4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN

Nhận xét chung:

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

Đánh giá: (Đƣợc phép bảo vệ hay không đƣợc phép bảo vệ)

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

….............................................................................................................................

TPHCM, ngày … tháng … năm 20...

Giáo viên hƣớng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

NGUYỄN VIỆT KHOA

5

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Tên đề tài: MÔ HÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN VÀ QUAN SÁT NHIỆT ĐÔ,ĐỘ ẨM

BẰNG RASPBERRY.

Ngày giao đề tài: 14/02/2019 Tuần thứ: 1

Ngày hoàn thành đề tài:19/05/2019 Tuần thứ: 14

Sinh viên thực hiện:

Họ tên sinh viên 1: LƢƠNG VĂN ĐƢỜNG MSSV:2117150017

Họ tên sinh viên 2: LÂM VĂN KHOA MSSV:2117150032

Họ tên sinh viên 3: NGUYỄN VĂN LỰC MSSV:2116150032

Họ tên sinh viên 4: NGUYỄN CÔNG SINH MSSV:2117150051

Tuần/ngày Nội dung – công việc thực hiện

Tuần 1-2

15/02/2019 - 24/02/2019

Liên hệ với giáo viên hƣớng dẫn, thành lập

nhóm, tham khảo một số đề tài gợi ý đồ án từ

giáo viên hƣớng dẫn về lấy thông tin và chọn đề

tài.

Tuần 3-4

25/02/2019 - 10/03/2019

Chốt danh sách thành viên nhóm, đề tài cho giáo

viên hƣớng dẫn. Phân chia công việc cho các

thành viên.

Tuần 5-6

11/03/2019 - 24/03/2019

Tính toán và lựa chọn thiết bị cần mua cho đồ án.

Tuần 7-8

25/03/2019 - 07/04/2019

Báo cáo tiến độ công việc, xây dựng báo cáo chi

tiết cho giáo viên.

Tuần 9-10

08/03/2019 - 21/03/2019

Text chƣơng trình, phần cứng giáo viên xem xét

và đánh giá.

Tuần 11-16

22/03/2019 - 28/05/2019

Tiến hành chạy phần cứng, chƣơng trình.

Xác nhận của giáo viên hƣớng dẫn

(Ký và ghi rõ họ và tên)

6

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do nhóm của chúng em tự thực hiện dựa vào một số tài liệu tham

khảo và chúng em xin cam đoan đề tài này không sao chép bất kỳ công trình đã có

trƣớc đó. Nếu có sao chép nhóm chúng em hoàn toàn chịu trách nhiệm.

7

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 1

LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................. 2

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ............................................................ 4

TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ................................................................. 5

LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................ 6

CHƢƠNG 1: TỔNG QUÁT ........................................................................................... 9

1.1 Lý do chọn đề tài ....................................................................................... 9

1.2 Mục tiêu đề tài ........................................................................................... 9

1.3 Phƣơng pháp thực hiện đề tài .................................................................... 9

CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG HOME ASSISTANT .................................. 10

2.1 Home Assistant là gì? ............................................................................. 10

2.2 Một số đặc điểm của Home Assistant ..................................................... 10

2.3 Tính năng của Home Assistant ............................................................... 11

CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU BOARD RASPBERRY PI 3 B+ ...................................... 12

3.1 Raspberry pi là gì? .................................................................................. 12

3.1.1 Raspberry Pi dùng để làm gì? ....................................................... 13

3.1.2 Tại sao nên dùng Pi? ..................................................................... 13

3.1.3 Các cải tiến của Raspberry Pi 3 Model B+ so với phiên bản cũ ... 13

3.1.4 Các ứng dụng của Raspberry ........................................................ 14

3.2 Phần cứng ................................................................................................ 15

3.2.1 Raspberry Pi 3 B+ ......................................................................... 15

3.2.2 Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266 .................................................... 16

3.2.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 ................................................ 17

3.2.4 Bóng đèn LED Yeelight ................................................................ 18

CHƢƠNG 4: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN ............................................................................. 19

4.1 Cài đặt giao diện Hassio.......................................................................... 19

4.2 Thiết lập bóng đèn Xiaomi Yeelight ....................................................... 21

4.3 Thiết lập cảm biến nhiệt độ và độ ẩm ..................................................... 22

8

4.4 So sánh Arduino và Raspberry ............................................................... 27

4.5 Vì sao lại phải dùng Home Assistant ...................................................... 29

MÔ HÌNH ĐỒ ÁN ........................................................................................................ 30

Sơ đồ khối chức năng .................................................................................. 30

4.6 Ƣu Nhƣợc Điểm Của Đề Tài .................................................................. 31

Ƣu điểm ....................................................................................................... 31

Nhƣợc điểm ................................................................................................. 31

Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 32

5.1 Kết luận ................................................................................................... 32

5.2 Hƣớng phát triển ..................................................................................... 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................. 33

9

CHƢƠNG 1: TỔNG QUÁT

1.1 Lý do chọn đề tài

Ngày nay với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, các thiết bị ngày càng đƣợc thu nhỏ

về kích thƣớc nhƣng vẫn đáp ứng tốt đƣợc các yêu cầu cần có. Raspberry Pi là một ví

dụ điển hình, với kích thƣớc chỉ bằng một chiếc thẻ tín dụng nhƣng nó có rất nhiều

tính năng cực kỳ hấp dẫn tƣơng tự một chiếc máy tính. Ngoài ra, Raspberry Pi còn tích

hợp thêm một hệ thống IO giúp cho ngƣời sử dụng có thể thỏa sức sáng tạo và phát

triển các ứng dụng trên nền Raspberry Pi này. Board Raspberry Pi với bộ vi xử lý SoC

Broadcom BCM2835 (là chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thƣớc nhỏ hay đƣợc dùng

trong điện thoại di động) bao gồm CPU, GPU, bộ xử lí âm thanh/video và các tính

năng khác… tất cả đƣợc tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này.

Với một giá thành rẻ đi kèm với nhiều chức năng nhƣ vậy, Raspberry Pi rất thích hợp

để đƣa vào chƣơng trình học tập nghiên cứu ở các trƣờng, là thiết bị để những ngƣời

đam mê điện tử và lập trình thỏa sức sáng tạo.

1.2 Mục tiêu đề tài

Nghiên cứu board Raspberry Pi và hệ điều hành.

Tìm hiểu các ứng dụng.

1.3 Phƣơng pháp thực hiện đề tài

Đề tài kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết qua mạng internet, youtube và đƣợc test trên

mô hình trực tiếp.

10

CHƢƠNG 2: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG HOME ASSISTANT

2.1 Home Assistant là gì?

Home Assistant là một nền tảng tự động hóa ngôi nhà mã nguồn mở chạy trên Python

3.x, đƣợc thiết kế để dễ dàng triển khai trên bất kỳ máy tính nào từ Raspberry Pi đến

các thiết bị lƣu trữ trên mạng (NAS) và thậm chí là một container Docker để triển khai

trên các hệ thống khác một cách dễ dàng.

Home Assistant tích hợp với một số lƣợng lớn các sản phẩm mã nguồn mở cũng nhƣ

thƣơng mại, cho phép bạn liên kết các thiết bị, dữ liệu với nhau, ví dụ nhƣ IFTTT (if

this then that - công cụ để tự động hóa các thao tác), thông tin thời tiết hay Amazon

Echo, để kiểm soát phần cứng trong nhà, từ khóa cửa cho đến đèn điện.

Một số nền tảng tự động hóa nhà chỉ hỗ trợ Python nhƣ một phần mở rộng, nhƣng

Home Assistant có thể chạy trên bất cứ thiết bị, dịch vụ nào có thể chạy Python 3, từ

máy tính để bàn đến Raspberry Pi. Dự án Home Assistant ra đời năm 2013, do Paulus

Schoutsen khởi xƣớng. Hiện tại, dự án này đã thu hút đƣợc 20 ngƣời hoạt động tích

cực và phát hành cập nhật 2 lần mỗi tuần.

2.2 Một số đặc điểm của Home Assistant

Giống nhƣ hầu hết các hệ thống tự động, Home Assistant cung cấp bản client trên điện

thoại và máy tính để điều khiển các thiết bị nhà thông minh từ xa. Nó khác với hầu hết

các sản phẩm thƣơng mại là không có thiết bị trung tâm nên không có radio tích hợp

sẵn. Bạn có thể thêm radio mình muốn bằng cách sử dụng USB.

Home Assistant cũng không có các thành phần điện toán đám mây. Schoutsen lập luận

rằng, loại bỏ những thành phần này sẽ giúp tăng cƣờng an ninh, bảo mật, riêng tƣ và

tính ổn định cao hơn.

Vì Home Assistant không hoàn toàn khác biệt so với các framework IoT khác nên nó

dễ dàng kết nối với nhiều nền tảng khác nhau từ Nest đến Arduino hay Kodi.

Có một điểm mạnh của Home Assistant do Python mang tới đó là: Việc mở rộng hệ

thống rất dễ dàng. Python là ngôn ngữ năng động, nó cho phép tạo ra sự linh hoạt mà

những nhà lập trình Java luôn thèm khát. Với Python thật dễ dàng để kiểm tra và tạo

các mẫu thử cho từng phần mới trên bản cài đặt hiện có mà không bị ảnh hƣởng vĩnh

viễn đến các thành phần khác. Đặc biệt là với phiên bản Python mới mà MicroPython

vừa đƣa ra dành cho các hệ thống nhúng, nhƣ Arduino và ESP8266 thì khả năng nó sẽ

trở thành ngôn ngữ chung cho tất cả các mức độ IoT, từ cảm biến đến tự động hóa để

tích hợp với các dịch vụ của bên thứ ba.

Home Assistant là một chƣơng trình dựa trên sự kiện, kết hợp máy trạng thái theo dõi

thực thể - tất cả các thiết bị đƣợc chọn và ngƣời bạn muốn theo dõi. Mỗi thực thể có

một định danh, điều kiện trạng thái và các thuộc tính. Thuộc tính là các mô tả của

11

trạng thái, chẳng hạn nhƣ màu sắc, mức độ sáng trên bóng đèn thông minh Philips

Hue.

2.3 Tính năng của Home Assistant

Giám sát :Home Assistant sẽ theo dõi tình trạng của tất cả các thiết bị trong nhà bạn

thay cho bạn, miễn là các thiết bị đó nằm trong danh sách đƣợc Home Assistant hỗ trợ.

Điều khiển: Điều khiển tất cả các thiết bị từ một giao diện duy nhất, thân thiện với

điện thoại. Đặc biệt, nền tảng này không lƣu trữ bất kỳ dữ liệu nào của ngƣời dùng

trên máy chủ, vì thế đảm bảo tính riêng tƣ khá cao.

Tự động hóa: Thiết lập các quy tắc tiên tiến để kiểm soát thiết bị và biến ngôi nhà của

bạn thành một thiên đƣờng sống đáng mơ ƣớc.

12

CHƢƠNG 3: GIỚI THIỆU BOARD RASPBERRY PI 3 B+

3.1 Raspberry pi là gì?

Bo mạch Raspberry Pi 3+ B

Raspberry Pi sản xuất bởi 3 OEM: Sony, Qsida, Egoman. Và đƣợc phân phối chính

bởi Element14, RS Components và Egoman. Ngƣời ta đã tích hợp mọi thứ cần thiết

trong đó để bạn sử dụng nhƣ một cái máy vi tính. Trên bo mạch của Pi có CPU, GPU,

RAM, khe cắm thẻ microSD, Wi-Fi, Bluetooth và 4 cổng USB 2.0. Khi mua Pi về, bạn

chỉ việc cài hệ điều hành (thực ra là copy/paste cái thƣ mục vô thẻ nhớ), gắn chuột,

bàn phím và màn hình là bắt đầu sử dụng đƣợc rồi (hoặc cao cấp hơn xíu là remote

desktop từ một máy khác qua, hoặc SSH).

Một bộ kit của Raspberry Pi 3 có thêm case, tản nhiệt, nguồn, giá 50 USD.

Nhiệm vụ ban đầu của dự án Raspberry Pi là tạo ra máy tính rẻ tiền có khả năng lập

trình cho những sinh viên , nhƣng Pi đã đƣợc sự quan tầm từ nhiều đối tƣợng khác

nhau. Đặc tính của Raspberry Pi xây dựng xoay quanh bộ xử lí SoC Broadcom

BCM2835 (là chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thƣớc nhỏ hay đƣợc dùng trong điện

thoại di động) bao gồm CPU , GPU , bộ xử lí âm thanh /video , và các tính năng khác

… tất cả đƣợc tích hợp bên trong chip có điện năng thấp này .

Raspberry Pi không thay thế hoàn toàn hệ thống để bàn hoặc máy xách tay . Bạn

không thể chạy Windows trên đó vì BCM2835 dựa trên cấu trúc ARM nên không hỗ

trợ mã x86/x64 , nhƣng vẫn có thể chạy bằng Linux với các tiện ích nhƣ lƣớt web ,

môi trƣờng Desktop và các nhiệm vụ khác . Tuy nhiên Raspberry Pi là một thiết bị đa

năng đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ nhƣng rất hoàn hảo cho

những hệ thống điện tử , những dự án DIY , thiết lập hệ thống tính toán rẻ tiền cho

những bài học trải nghiệm lập trình …

13

3.1.1 Raspberry Pi dùng để làm gì?

Ngƣời ta dùng Pi làm các thứ nhƣ:

Đầu coi phim HD giống nhƣ Android Box, hỗ trợ KODI đầy đủ.

Máy chơi game cầm tay, console, game thùng. Chơi nhƣ máy điện tử băng

ngày xƣa, giả lập đƣợc nhiều hệ máy.

Cắm máy tải Torrent 24/24.

Dùng làm VPN cá nhân.

Biến ổ cứng bình thƣờng thành ổ cứng mạng (NAS).

Làm camera an ninh, quan sát từ xa.

Hiển thị thời tiết, hiển thị thông tin mạng nội bộ...

Máy nghe nhạc, máy đọc sách.

Làm thành một cái máy Terminal di động có màn hình, bàn phím, pin dự

phòng để sử dụng mọi lúc mọi nơi, dò pass Wi-Fi...

Làm thiết bị điều khiển Smart Home, điều khiển mọi thiết bị điện tử trong

nhà.

Điều khiển robot, máy in không dây từ xa, Airplay...

3.1.2 Tại sao nên dùng Pi?

Bản Pi 3 là mạnh nhất hiện tại, có đầy đủ Wi-Fi, Bluetooth, cấu hình cao nhất.

Đơn giản, dễ dùng, tiết kiệm không gian: dùng làm các công việc văn phòng

đơn giản, gõ Word, Excel hay tạo PowerPoint, lƣớt web.

Tự học lập trình bằng các app đơn giản của Pi, trẻ em cũng học đƣợc.

Tiêu thụ rất ít điện: Ví dụ nhƣ tải Torrent, thay vì cắm máy tính công suất hàng

trăm Watts liên tục 24/24 thì chỉ cần dùng một cái Pi công suất chƣa tới 5W

cũng làm đƣợc.

Có tính di động cao: có thể bỏ vào túi mang đi khắp nơi, thích hợp để làm máy

nghe nhạc di động, máy đọc ebook, máy dò pass Wi-Fi, máy chơi game cầm tay

3.1.3 Các cải tiến của Raspberry Pi 3 Model B+ so với phiên bản cũ

Nâng cấp CPU phiên bản mới BCM2837B0 từ Boardcom với vỏ bọc kim loại

tản nhiệt cho khả năng tăng tốc độ lên đến 1.4Ghz 4 nhân với kiến trúc ARM

Cortex-A53 64-bit.

Tốc độ Ethernet nhanh hơn (Gigabit via USB) lên đến 300Mb/s bằng việc nâng

cấp chip xử lý mới LAN7515 từ Microchip.

Nâng cấp Wifi Dual-band 2.4GHz & 5GHz với vỏ bọc IC kim loại chống nhiễu

và tản nhiệt cho tốc độ và độ ổn định cao hơn.

Hỗ trợ Socket cắm Power over Ethernet (PoE) sử dụng với loại Raspberry Pi

HAT tƣơng thích.

Nâng cấp IC quản lý nguồn thông minh MXL7704 giúp đơn giản hóa phần thiết

kế nguồn trên board cho khả năng cấp nguồn ổn định và an toàn hơn.

14

3.1.4 Các ứng dụng của Raspberry

Ta có thể sử dụng board Raspberry Pi cho rất nhiều ứng dụng khác nhau, từ đơn giản

đến phức tạp, có thể kể đến nhƣ:

Dùng làm trung tâm giải trí đa phƣơng tiện

Internet TV

Ổ đĩa sao lƣu dự phòng trên mạng nội bộ

Kết hợp với webcam làm hệ thống phát hiện chuyển động

Nhận diện khuôn mặt

Điều khiển robot

Nhận và gửi tin nhắn GSM với usb 3G

Điều khiển tắt/mở đèn trong nhà

Và còn rất nhiều ứng dụng khác,…

15

3.2 Phần cứng

3.2.1 Raspberry Pi 3 B+

Thông số chi tiết phần cứng:

Vi xử lý: Broadcom BCM2837B0, quad-core A53 (ARMv8) 64-bit SoC

@1.4GHz

RAM: 1GB LPDDR2 SDRAM

Kết nối: 2.4GHz and 5GHz IEEE 802.11 b/g/n/ac wireless LAN, Bluetooth 4.2,

BLE, Gigabit Ethernet over USB 2.0 (Tối đa 300Mbps).

Hỗ trợ: 40-pin GPIO, 4 cổng USB2.0

Video và âm thanh: 1 cổng full-sized HDMI, Cổng MIPI DSI Display, cổng

MIPI CSI Camera, cổng stereo output và composite video 4 chân.

Multimedia: H.264, MPEG-4 decode (1080p30), H.264 encode (1080p30);

OpenGL ES 1.1, 2.0 graphics

Lƣu trữ: MicroSD

Điện áp hoạt động: 5V/2.5A DC cổng microUSB, 5V DC trên chân GPIO,

Power over Ethernet (PoE) (yêu cầu thêm PoE HAT).

16

3.2.2 Kit RF Thu Phát Wifi ESP8266

Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua là kit phát triển dựa trên nền chip Wifi

SoC ESP8266 với thiết kế dễ sử dụng, điều này khiến việc sử dụng và lập trình các

ứng dụng trên ESP8266 trở nên rất đơn giản.

Kit RF thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Lua đƣợc dùng cho các ứng dụng cần kết

nối, thu thập dữ liệu và điều khiển qua sóng Wifi, đặc biệt là các ứng dụng liên quan

đến IoT.

Thông số kỹ thuật:

IC chính: ESP8266 Wifi SoC.

Phiên bản firmware: NodeMCU Lua

Chip nạp và giao tiếp UART: CP2102.

GPIO tƣơng thích hoàn toàn với firmware Node MCU.

Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.

GIPO giao tiếp mức 3.3VDC

Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.

Tƣơng thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.

Kích thƣớc: 25 x 50 mm

17

3.2.3 Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11

DHT11 Là cảm biến nhiệt độ, độ ẩm rất thông dụng hiện nay vì chi phí rẻ và rất

dễ lấy dữ liệu thông qua giao tiếp 1-wire ( giao tiếp digital 1-wire truyền dữ liệu

duy nhất). Cảm biến đƣợc tích hợp bộ tiền xử lý tín hiệu giúp dữ liệu nhận về

đƣợc chính xác mà không cần phải qua bất kỳ tính toán nào.

Đặc điểm:

Điện áp hoạt động : 3V - 5V (DC)

Dải độ ẩm hoạt động : 20% - 90% RH, sai số ±5%RH

Dải nhiệt độ hoạt động : 0°C ~ 50°C, sai số ±2°C

Tần số lấy mẫu tối đa: 1 Hz

Khoảng cách truyển tối đa: 20m

18

3.2.4 Bóng đèn LED Yeelight

Là đèn thông minh từ hãng Xiaomi (sản xuất bởi Yeelight), điều khiển từ xa qua Smart

Phone, ra lệnh giọng nói qua Google Assistant, Amazon Alexa, Mi AI...Có thể điều

chỉnh độ sáng và nhiệt độ màu theo sở thích và nhu cầu sử dụng. Kết nối thông qua

phần mềm Yeelight hoặc Mihome của Xiaomi (IOS và Android đều có thể dùng). Đèn

chuẩn E27, chuẩn đui đèn thông dụng ở việt nam. Có nhiều chế độ sáng : sáng cao, chế

độ xem tv, đèn ngủ...

Thông số chi tiết

Model: YLDP06YL

Giao diện: E27

Quang thông: 800 lumens

Nhiệt độ màu: 1700K-6500K

Tuổi thọ: 25000 giờ

Kết nối không dây: Wi-Fi IEEE 802.11 b/g/n 2.4GHz

Đầu vào: 220V-240V~50/60Hz 0.05A

Công suất định mức: 10W

19

CHƢƠNG 4: THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

4.1 Cài đặt giao diện Hassio

Hƣớng dẫn cài hass.io lên Raspberry Pi 3+ B

Các thiết bị cần thiết

Raspberry Pi 3 B+

Thẻ microSD kích thƣớc 32GB hoặc hơn

Nguồn điện (tối thiểu 2.5A)

Đầu đọc thẻ SD (hầu hết laptop đều có, hoặc có thể dùng đầu đọc USB)

Vỏ Raspberry

Hass.io, tải theo phiên bản của Raspberry

Tải hệ điều hành Raspberry Pi 3 B+ phiên bản 32bit

20

Các bƣớc cài hass.io lên Raspberry Pi

Bước 1:

Cắm thẻ nhớ SD vào máy tính (hoặc qua đầu đọc thẻ) rồi mở Etcher. Tại đây chọn file

IMG của phần mềm hass.io đã tải về và giải nén trƣớc đó và flash hass.io vào thẻ.

Flash hass.io vào thẻ SD

Bước 2:

Mở system-connections nằm trong resin-boot ở thẻ SD mới tạo bằng công cụ chỉnh

sửa văn bản. Đổi ssid thành tên mạng WiFi và đặt psk là mật khẩu cho mạng. Sau đó

rút thẻ ra khỏi máy.

Bước 3:

Gắn thẻ SD vào Raspberry Pi 3, kết nối với mạng Wifi sau đó cắm nguồn và bật lên.

Bước 4: Khi máy Raspberry Pi bật lên, nó sẽ kết nối với Internet và tải về phiên bản

mới nhất của Home Assistant. Việc này sẽ mất khoảng 20 phút.

Bước 5: Khi quá trình cài đặt hass.io hoàn thành, truy cập địa chỉ

http://hassio.local:8213 trên máy tính của bạn bằng trình duyệt. Màn hình Home của

Home Assistant hiện ra cho thấy bạn đã cài đặt thành công.

21

Màn hình Home sau khi cài đặt thành công hass.io lên Raspberry 3

4.2 Thiết lập bóng đèn Xiaomi Yeelight

Mỗi thiết bị sẽ có một cách setup khác nhau tùy theo hƣớng dẫn của nhà sản

xuất, cũng nhƣ cách cho phép thiết bị đƣợc điều khiển từ mạng nội bộ (tức là từ

HASS).

Các bƣớc để setup đèn Xiaomi Yeelight nhƣ sau:

Gắn bóng vào chuôi đèn.

Bật tắt đèn 5 lần cho tới khi đèn nhấp nháy nhiều màu.

Trên điện thoại Android và iOS, cài app Yeelight vào.

Cài xong thì mở app lên, làm theo hƣớng dẫn trong app để thiết lập đèn (nhớ

chọn server là Singapore).

Sau khi đã điều khiển đƣợc đèn từ app Yeelight, chúng ta sẽ phải bật chế độ

LAN Control. Chế độ này cho phép đèn có thể điều khiển đƣợc từ mạng nội bộ

(hay nói cách khác là từ chiếc Raspberry Pi của chúng ta, nó đang nằm trong

mạng nội bộ đó)

22

Thông tin sau khi thiết lập bóng đèn Yeelight

4.3 Thiết lập cảm biến nhiệt độ và độ ẩm

Kết nối với dịch vụ MQTT, sau đó viết đoạn code vào file:

Sau đó lƣu lại file và reset lại Home Assistant , kết quả ta đƣợc nhƣ hình:

23

Sau khi nạp code hãy xem kiểm tra ở cửa sổ Serial để xem NodeMCU đã kết nối đƣợc

với Home Assistant hay chƣa nhƣ hình :

Và trên trang Home Assistant sẽ hiển thị lên nhiệt độ , độ ẩm nhƣ hình

24

Chƣơng trình tổng hợp:

25

Cập nhật độ ẩm:

Cập nhật thông tin nhiệt độ:

26

Thông tin nhiệt độ, độ ẩm, bóng đèn trên màn hình máy tính

27

4.4 So sánh Arduino và Raspberry

Giá cả và kích thƣớc của hai thiết bị này có thể nói là gần giống nhau; chúng ta

đều biết là Raspberry Pi và Arduino có kích thƣớc rất nhỏ và giá thành rẻ.

Nhƣng những thứ bên trong mới tạo cho chúng sự đặc biệt.

Nếu đánh giá về clock speed thì Raspberry Pi nhanh hơn khoảng 40 lần so với

Arduino. Nếu so về dung lƣợng bộ nhớ RAM thì Pi gấp 128.000 lần so với

Arduino. Raspberry Pi là một máy tính độc lập có thể chạy một hệ điều hành

thực sự. Nó có thể hoạt động đa nhiệm, hỗ trợ hai cổng USB và kết nối không

dây với Internet. Nói ngắn gọn, nó đủ mạnh để hoạt động nhƣ một máy tính cá

nhân.

Raspberry Pi vƣợt trội hơn so với Arduino khi chỉ nói đến các ứng dụng phần

mềm. Sự đơn giản của Arduino làm cho nó trở nên tốt hơn cho các dự án thuần

về phần cứng.

Ví dụ, nếu muốn viết một chƣơng trình để làm nhấp nháy đèn LED với

Raspberry Pi, bạn sẽ cần phải cài đặt một hệ điều hành và một số thƣ viện code

- và đó chỉ là mới bắt đầu. Với Arduino, bạn có thể làm cho đèn LED nhấp

nháy chỉ trong 8 dòng code. Vì Arduino không đƣợc thiết kế để chạy một hệ

điều hành hoặc rất nhiều phần mềm, nên có thể chỉ cần cắm nó vào là bắt đầu

vọc vậy ngay đƣợc.

Raspberry Pi có thể xử lý đa nhiệm - nó có thể chạy nhiều chƣơng trình dƣới

background trong khi hoạt động. Ví dụ, tôi có một con Raspberry Pi mà có thể

phục vụ nhƣ là một print server và một máy chủ VPN đồng thời.

Mặt khác, có thể dùng một Arduino vào một hoạt động đơn lẻ nào đó trong thời

gian dài, và chỉ tháo nó ra khi bạn không sử dụng nữa.

"Arduino đơn giản hơn, khó bị 'vỡ' hay 'hƣ hỏng' và có nhiều nguồn tài nguyên

học tập hơn cho ngƣời mới bắt đầu,"

Arduino có thể làm việc với bất kỳ máy tính nào, bạn cũng có thể bật và tắt một

cách an toàn bất cứ lúc nào. Phần thiết lập của Pi có thể bị hƣ hỏng nếu bạn rút

nó ra mà không thông qua quá trình tắt máy thích hợp."

Trong khi Raspberry Pi tỏa sáng trong ứng dụng phần mềm, thì Arduino làm

cho các dự án phần cứng trở nên đơn giản. Điều quan trọng là việc nhận ra bạn

đang muốn làm gì trong dự án của mình.’

28

29

4.5 Vì sao lại phải dùng Home Assistant

Đây là những lý do:

App Yeelight chỉ điều khiển đƣợc đồ Yeelight, tƣơng tự app Mi Home chỉ dùng

đƣợc với đồ trong hệ sinh thái Xiaomi. Home Assistant gom hết lại để control 1

nơi duy nhất mà thôi. Đây là lợi ích lớn nhất.

Việc điều khiển Home Assistant đƣợc thực hiện trong mạng nội bộ nhà bạn,

chạy nhanh và hiệu quả hơn so với app vốn phải đi ra Internet.

Home Assistant cho phép tích hợp thiết bị thông minh của bạn với Google

Assistant và Alexa, thứ mà có khi chính hãng không hỗ trợ.

Home Assistant có thể tạo ra các script tự động hóa, thứ mà không phải hãng

làm smart home nào cũng hỗ trợ, họ thƣờng chỉ làm ra app để điều khiển từ xa

mà thôi.

Home Assistant còn hàng đống add on và tích hợp với nhiều dịch vụ online

khác.

30

MÔ HÌNH ĐỒ ÁN

Sơ đồ khối chức năng:

31

4.6 Ƣu Nhƣợc Điểm Của Đề Tài

Ƣu điểm:

Tìm kiếm thiết bị dễ dàng thông qua các trang web mua bán linh kiện.

Ra lệnh bằng giọng nói thông qua hỗ trợ của trợ lý ảo gooogle bằng tiếng việt.

Có thể cài đặt thiết lập thời gian bật, tắt các thiết bị theo ý muốn.

Cập nhật nhiệt độ, độ ẩm khá chính xác.

Nhƣợc điểm:

Cần ngƣời có kinh nghiệm, kĩ thuật cao để viết code.

Chi phí tốn kém cao.

Chỉ làm việc ở những nơi có mạng ổn định.

32

Chƣơng 5: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN

5.1 Kết luận

Đã hoàn thành tất cả các yêu cầu, mục tiêu đề tài đã đề ra. Đề tài này đã giúp

em hiểu rõ cấu trúc và đặc tính kỹ thuật của Raspberry Pi. Cách Raspberry Pi giao tiếp

với các thiết bị . Có thể thực hiện một số ứng dụng từ Raspberry Pi. Qua quá trình làm

không thể tránh khỏi các thiếu xót, rất mong thầy cô và các bạn nhiệt tình giúp đỡ để

hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn.

5.2 Hƣớng phát triển

Mặc dù đã hoàn thành những mục tiêu đƣa ra, nhƣng do giới hạn thời gian về kiến

thức, khả năng đọc hiểu tiếng anh còn hạn chế nên chúng em chỉ mới tìm hiểu cơ bản

về cách kết nối,thiết lập các thiết bị quen thuộc trong cuộc sống.

Tuy nhiên, chúng em muốn tìm hiểu và phát triển, kết nối với tất cả các thiết bị trong

nhà nhƣ: máy lạnh, quạt máy, các thiết bị đóng cắt nguồn điện, ổ cấm thông

minh,….,điều khiển ra lệnh tất cả qua giọng nói.

33

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1) https://quantrimang.com/huong-dan-cai-hass-io-len-raspberry-pi-3-156244

2) https://www.home-assistant.io/hassio/installation/

3) https://lophocvui.com/iot-internet-of-things/smart-home/bai-5-doc-du-lieu-

nhiet-do-do-am-tu-dht-11-hien-thi-len

homeassistant/?fbclid=IwAR1XUBKW3_SXQ0oCRUuHhz0YQsR2yZQomY

vaOztoBvC0TgjchDxpRgg7zw