Đề tài Thiết kế điều khiển thiết bị bằng giọng nói với Google Assistant (Google Home)

 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO 
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA-VŨNG TÀU 
 VIỆN CNTT – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ 
 BÁO CÁO 
 ĐỀ TÀI KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG 
 TÊN ĐỀ TÀI: 
THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI 
 VỚI GOOGLE ASSISTANT ( GOOGLE HOME) 
 - Chủ nhiệm : Mai Thanh Tuấn 
 - Hướng dẫn khoa học: ThS. Lưu Hoàng 
 BÀ RỊA-VŨNG TÀU, THÁNG 06 NĂM 2019 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 TRƯỜNG ĐH BÀ RỊA VŨNG TÀU CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA 
 VIỆN CNTT-ĐIỆN-ĐIỆN TỬ VIỆT NAM 
 Độc lập - Tự do - Hạnh phúc 
 ------o0o----- 
 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 
 1. Họ và tên sinh viên thực hiện: Mai Thanh Tuấn 
 - MSSV: 15032278 - Ngày, tháng, năm sinh: 11/10/1997 
 - Nơi sinh: BRVT - Chuyên ngành: Điện tử công nghiệp 
I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI 
VỚI GOOGLE ASSISTANT ( GOOGLE HOME ) 
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG: 
 - Tìm hiểu về hệ thống điều khiển thông minh các thiết bị trong nhà. 
 - Điều khiển và giám sát từ xa việc bật mở thiết bị bằng Google Assistant 
 - Xây dựng mô hình điều khiển hệ thống thiết bị bằng giọng nói với 
Google Assistant ( Google Home ). 
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI: 01/12/2018 
IV. NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI: 15/06/2019 
V. HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Lưu Hoàng 
 Bà Rịa - Vũng Tàu, ngày 15 tháng 06 năm 2019 
 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN CHÍNH 
 (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 
 ThS. Lưu Hoàng Mai Thanh Tuấn 
 PHÒNG KHOA HỌC CÔNG NGHỆ - HTQT TRƯỞNG VIỆN 
 (Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên) 
SVTH: Mai Thanh Tuấn 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 LỜI CẢM ƠN 
 Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ 
trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời 
gian làm đồ án tốt nghiệp, em đã tìm hiểu, học hỏi và nhận được rất nhiều sự hỗ trợ từ 
các thầy cô và các anh chị khóa trước. 
 Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn đến quý thầy cô viện Công 
nghệ thông tin – Điện-Điện tử - Trường đại học Bà Rịa Vũng Tàu đã truyền đạt vốn 
kiến thức quý báu cho em cũng như các bạn cùng khoá . Qua đây em cũng xin cảm ơn 
các anh chị khóa trước đã đóng góp ý kiến giúp đỡ em để hoàn thành đồ án tốt nghiệp 
này. 
 Em xin chân thành cảm ơn ThS. Lưu Hoàng đã tận tâm hướng dẫn em qua từng 
buổi hướng dẫn để hoàn thành đồ án tốt nghiệp. Nếu không có những lời hướng dẫn, 
dạy bảo của thầy thì em nghĩ đồ án tốt nghiệp của em khó có thể hoàn thiện được. Một 
lần nữa em xin chân thành cảm ơn thầy. 
 Vũng Tàu, ngày 26 tháng 06 năm 2019 
SVTH: Mai Thanh Tuấn 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 LỜI MỞ ĐẦU 
 Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển thì cuộc 
sống của con người càng có nhu cầu sử dụng đầy đủ các thiết bị thông minh để 
phục vụ cho sinh hoạt và công việc của mình. Một thực tế rất gần với con người 
là trong chính căn nhà của mình, mong muốn được dụng công nghệ tự động hóa 
càng được rộng rãi, tất cả 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 theo lịch thời gian đúng mong muốn. 
 Nhu cầu về kiểm soát hệ thống thiết bị điện và điều khiển thiết bị thông 
minh ngày càng phổ biến như kiểm tra trạng thái của đèn, quạt, máy lạnh, các 
thiết bị khác, có thể mở hay tắt và các thiết bi ̣điện trong nhà từ xa bằng thiết bị 
điện thoại di động, thiết bị máy tính thông qua mạng internet. 
 Hiện nay với nền khoa học phát triển với các trợ lý ảo thông minh hỗ trợ 
AI như: Google Assistant (Google), Alexa (Amazon), Siri (Apple), Cortana 
(Microsoft), Các thiết bị trong ngôi nhà thông minh ngoài được điều khiển 
qua các app trên điện thoại, web, còn được điều khiển qua trợ lý ảo cũng dần 
được phát triển. Vì vậy, em đã tìm hiểu, nghiên cứu, chọn đề tài: “ Điều khiển 
thiết bị bằng giọng nói qua Google Asstiant (Google Home) ” để làm đề tài 
nghiên cứu khoa học cấp trường 
SVTH: Mai Thanh Tuấn 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 MỤC LỤC 
 Trang 
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 
LỜI CÁM ƠN 
LỜI MỞ ĐẦU 
MỤC LỤC 
CHƯƠNG 1: Mở Đầu ................................................................................... 1 
 1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................ 1 
 1.2. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 1 
 1.3. Mục tiêu, nhiệm vụ .............................................................................. 2 
CHƯƠNG 2: Tổng Quan .............................................................................. 3
 2.1. Trợ lý ảo ............................................................................................... 3 
 2.1.1. Khái niệm ..................................................................................... 3 
 2.1.2. Google Assistant ............................................................................ 4 
 2.1.3. Google Home ................................................................................ 5 
 2.2. Internet Of Thing .................................................................................. 7 
 2.2.1. Khái niệm ...................................................................................... 7 
 2.2.2. Ứng dụng ....................................................................................... 10 
 2.3. Blynk .................................................................................................... 13 
 2.3.1 Hệ sinh thái Blynk. ......................................................................... 13 
 2.2.2. Tính năng của Blynk ...................................................................... 14 
 2.4. Nhà thông minh .................................................................................... 14 
 2.4.1. Khái niệm ...................................................................................... 14 
 2.4.2. Ứng dụng ....................................................................................... 15 
 2.4.3. Các hệ sinh thái nhà thông minh trên thế giới ................................ 15 
CHƯƠNG 3: Thiết bị và giải pháp công nghệ ............................................. 17 
 3.1. Kit NodeMCU Lua ESP8266 ............................................................... 17 
 3.2. Công tắc cảm ứng ................................................................................. 18 
 3.3. Module relay 4 kênh ............................................................................. 21 
SVTH: Mai Thanh Tuấn 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 3.4. Đèn led 6W .......................................................................................... 23 
 3.5. Phần mềm IDE ..................................................................................... 24 
CHƯƠNG 4: Thiết kế điều khiển thiết bị bằng giọng nói với Google Assistant 
(Google Home) ............................................................................................... 28 
 4.1. Sơ đồ khối ............................................................................................ 28 
 4.2. Sơ đồ kết nối ........................................................................................ 29 
 4.3. Mô hình thực tế .................................................................................... 30 
 4.4. Lưu đồ giải thuật ................................................................................. 32 
CHƯƠNG 5 : Kết Luận Và Hướng Phát Triển Đề Tài ............................... 34 
 5.1. Kết luận ................................................................................................ 34 
 5.1.1. Những mặt đã làm được ................................................................. 34 
 5.1.2. Những hạn chế tồn tại .................................................................... 34 
 5.2. Hướng phát triển đề tài ......................................................................... 34 
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................. 35 
PHỤ LỤC: Code chương trình ..................................................................... 36 
SVTH: Mai Thanh Tuấn 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 Chương 1 
 Mở Đầu 
1.1. Đặt vấn đề 
 Ngày nay, xã hội càng hiện đại, khoa học kỹ thuật càng phát triển thì cuộc 
sống của con người càng có nhu cầu sử dụng đầy đủ các thiết bị thông minh để 
phục vụ cho sinh hoạt và công việc của mình. Một thực tế rất gần với con người 
là trong chính căn nhà của mình, mong muốn được dụng công nghệ tự động hóa 
càng được rộng rãi, tất cả 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 theo lịch thời gian đúng mong muốn. 
 Nhu cầu về kiểm soát hệ thống thiết bị điện và điều khiển thiết bị thông 
minh ngày càng phổ biến như kiểm tra trạng thái của đèn, quạt, máy lạnh, các 
thiết bị khác, có thể mở hay tắt và các thiết bi ̣điện trong nhà từ xa bằng thiết bị 
điện thoại di động, thiết bị máy tính thông qua mạng internet. 
 Hiện nay với nền khoa học phát triển với các trợ lý ảo thông minh hỗ trợ 
AI như: Google Assistant (Google), Alexa (Amazon), Siri (Apple), Cortana 
(Microsoft), Các thiết bị trong ngôi nhà thông minh ngoài được điều khiển 
qua các app trên điện thoại, web, còn được điều khiển qua trợ lý ảo cũng dần 
được phát triển. Vì vậy, em đã tìm hiểu, nghiên cứu, chọn đề tài: “ Điều khiển 
thiết bị bằng giọng nói qua Google Asstiant (Google Home) ” để làm đồ án tốt 
nghiệp của mình. 
 Kết quả nghiên cứu từ đề tài này sẽ giúp em có nhiều kinh nghiệm để sau 
khi tốt nghiệp chúng em có đủ khả năng nghiên cứu chế tạo hoàn chỉnh thiết bị 
điều khiển hệ thống điện cho ngôi nhà thông minh đáp ứng được sử dụng yêu 
cầu trên thi ̣trường với giá thành hợp ̣ lý, chất lượng đảm bảo, phù hợp ̣ với điều 
kiện sống tại Việt Nam. 
1.2. Phương pháp nghiên cứu 
SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang 1 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
- Nghiên cứu tài liệu qua sách báo về lĩnh vực IOT 
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết để thiết kế mạch điều khiển thiết bị với trợ lý ảo 
Google Assistant của Google 
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của các module và thiết bị điện trong nhà 
 1.3. Mục tiêu, nhiệm vụ 
- Tìm hiểu về hệ thống điều khiển thông minh các thiết bị trong nhà . 
- Tìm hiểu về Google Assistant (Google Home), IOT. 
- Thiết kế mạch điều khiển thiết bị bằng giong nói qua Google Assistant (Google 
Home) 
- Xây dựng mô hình mẫu điều khiển thiết bị qua Google Assistant (Google 
Home) 
- Kiểm tra, đánh giá tính ứng dụng của đề tài. 
SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang 2 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
 CHƯƠNG 2 
 TỔNG QUAN 
2.1. Trợ lý ảo 
2.1.1. Khái niệm 
 Trợ lý ảo là một khái niệm mới trong lĩnh vực công nghệ, phần mềm, lần 
đầu được biết tới trên thế giới vào năm 1961 tại Hội chợ Thế giới Seattle, dưới 
dạng một thiết bị có tên IBM Shoebox, với khả năng nhận diện giọng nói. 
 Đến năm 1970, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ và cơ quan DARPA của Bộ này 
đã phát triển công cụ "Harpy" có thể nhận dạng khoảng 1000 từ, tương đương 
vốn từ vựng của một đứa bé 3 tuổi. 
 Phải tới những năm 1990, trợ lý ảo mới được các nhà sản xuất hàng đầu 
như Microsoft, IBM, Philips và Lernout & Hauspie chính thức nghiên cứu và áp 
dụng trên các máy tính cá nhân. Trong đó, sự kiện ra mắt chiếc điện thoại thông 
minh đầu tiên IBM Simon vào năm 1994 đặt nền móng cho các trợ lý ảo thông 
minh mà ta biết tới ngày nay. 
 Năm 2011, trợ lý ảo số hiện đại đầu tiên được cài đặt trên một điện thoại 
thông minh là Siri, từng được giới thiệu là một tính năng trên chiếc iPhone 4S 
của Apple. 
 Từ năm 2017 đến nay, trợ lý ảo bắt đầu được người dùng chú ý nhờ các 
ứng dụng thực tiễn, đặc biệt là sự đầu tư mạnh tay từ các tập đoàn lớn như 
Amazon với Alexa, Google với Google Assistant hay Apple với Siri. 
 Hình 2.1: Các trợ lý ảo trên các dòng Smartphone 
SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang 3 
 Báo cáo nghiên cứu khoa học GVHD: ThS. Lưu Hoàng 
Từ trên chúng ta có thể hiểu đơn giản trợ lý ảo là phần mềm, công cụ được xây dựng 
dựa trên nền tảng trí thông minh nhân tạo (AI) và được các nhà phát triển hệ điều 
hành, hay các hãng công nghệ tích hợp sâu vào trong hệ điều hành với mục đích chính 
là hỗ trợ người dùng thiết bị dễ dàng hơn bằng chính thói quen mà người dùng thường 
làm trên thiết bị. 
2.1.2. Google Assistant 
 Google Assistant là một trợ lý cá nhân ảo được phát triển bởi Google và 
được giới thiệu tại hội nghị nhà phát triển của hãng vào tháng 5 năm 2016. 
Không giống như Google Now, Google Assistant có thể tham gia các cuộc trò 
chuyện hai chiều. 
 Assistant ban đầu được đưa vào ứng dụng nhắn tin Google Allo, và loa 
thông minh Google Home. Sau một thời gian chỉ có mặt trên hai chiếc điện thoại 
thông minh Pixel và Pixel XL của hãng, Google bắt đầu triển khai Assistant trên 
các thiết bị Android khác vào tháng 2 năm 2017, bao gồm cả các điện thoại 
thông minh bên thứ ba và các thiết bị Android Wear, và được phát hành dưới 
dạng ứng dụng riêng biệt trên IOS vào tháng 5. Cùng với sự ra mắt một bộ phát 
triển phần mềm (SDK) vào tháng 4 năm 2017 cho phép các nhà phát triển bên 
thứ ba có thể tự xây dựng phần cứng tương thích với Google Assistant, Assistant 
đã và đang được tiếp tục mở rộng hỗ trợ cho một lượng lớn thiết bị, bao gồm cả 
xe hơi và các thiết bị nhà thông minh. Các chức năng của Assistant cũng có thể 
được bổ sung bởi các nhà phát triển bên thứ ba. 
 Người dùng chủ yếu có thể tương tác với Google Assistant qua giọng nói 
tự nhiên, hoặc có thể nhập qua bàn phím. Các chức năng cơ bản của nó cũng 
tương tự như Google Now, như tìm kiếm trên Internet, đặt sự kiện trên lịch và 
báo thức, điều chỉnh cài đặt phần cứng trên thiết bị người dùng và hiển thị thông 
tin từ tài khoản Google của người dùng. Google cũng bổ sung các tính năng 
khác cho Assistant bao gồm khả năng nhận diện vật thể và thu thập thông tin về 
vật thể thông qua máy ảnh của thiết bị, cùng với việc hỗ trợ mua sản phẩm và 
chuyển tiền. 
SVTH: Mai Thanh Tuấn Trang 4