ĐỒ án VI điều KHIỂN THIẾT kế XE điều KHIỂN từ XA BLUETOOTH BẰNG SMARTPHONE

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀN Khoa Kỹ thuật máy tính Điện tử ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BL UETOOTH BẰNG SMAR TPHONE Sinh viên thực hiện: Hồ Ngọc Anh Tuấn Nguyễn Tấn hiếu Từ Lê Minh phúc Lớp: 19CE Giảng viên hướng dẫn: ThS.Trần Thị Trà Vinh TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THƠNG VIỆT HÀN Khoa Kỹ thuật máy tính Điện tử V LI ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BL UETOOTH BẰNG SMAR TPHONE Sinh viên: Hồ ngọc Anh Tuấn Mã: 19CE049 Nguyễn Tấn Hiếu Mã: Từ Lê Minh Phúc Mã: Giảng viên hướng dẫn: ThS.Trần Thị Trà Vinh Đà Nằng, tháng 05 năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN iii LỜI CẢM ƠN Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Cô Trần Thị Trà Vinh - cương vị giảng viên hướng dẫn đề tài tận tình bảo, hướng dẫn, giảng giải tận tình vướng mắc suốt trình thực đề tài Nhóm xin cảm ơn đóng góp ý kiến chân thành q thầy/cơ bạn bè để đồ án mơn học hồn thiện Tp Đà Nằng, ngày 18 tháng 05 năm 2021 MỤC LỤC Hướng nghiên cứu 25 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VIẾT TẮT NỘI DUNG VĐK Vi Điều Khiển DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 11: Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha 19 Hình 1: Sơ đồ mạch .20 Hình 2: Lưu đồ thuật tốn cho Ardunio 21 Hình 3: Giao diện chương trình viết Arduino .22 Hình 4: Vùng lệnh chương trình 23 Hình 5: Hình ảnh thực sản phẩm 24 MỞ ĐẦU Giới thiệu Ngày , hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng việc phát triển tiến bố khoa học kỹ thuật công nghệ , văn minh đại Thực tế mơi khía cạnh hoạt động ngày bị chi phối vài loại hệ thống điều khiển Dễ dàng tìm thấy hệ thống điều khiển máy cơng cụ kỹ thuật khơng gian hệ thống vũ khí , điều khiển máy tính , hệ thống giao thơng , hệ thống lượng , robot Trong sinh hoạt hàng ngày người trò chơi giải trí ( robot , Xe điều khiển từ xa ) ứng dụng gần gũi với người cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi Việc điều khiển từ xa thâm nhập vào tất lĩnh vực sống Chính tầm quan trọng lĩnh vực Đo Lường Và Điều Khiển Tự Động nhóm em mạnh dạn lựa chọn đề tài “ Thiết kế xe điều khiển từ xa bluetool smartphone” Do trình độ hiểu biết cịn hạn chế, nên dù cố gắng việc thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Mong thầy, cô bảo thêm để chúng em hiểu vấn đề sâu sắc Mục tiêu đề tài Thực đề tài: “Thiết kế xe điều khiển từ xa bluetool smartphone” giúp người thực nắm lý thuyết đo lường điều khiển, hiểu nguyên lý điều khiển, tập lệnh vi điều khiển Sản phẩm đề tài trước hết để nghiền cứu, mở rộng ứng dụng thực tế sản xuất công nghiệp Đối tuợng phạm vi nghiên cứu • Module Bluetooth HC05 • Động Cơ Giảm Tốc Vàng 3V-9V • Module Điều Khiển Động Cơ L298 Mạch Cầu H • Board Arduino Uno R3: Nắm cấu trúc phần cứng, lập trình phần mềm ứng dụng vào mơ hình thực tế Phương pháp nghiên cứu • Tìm hiểu lý thuyết liên quan • Viết thực chương trình nhỏ • Xây dựng thuật tốn điều khiển • Viết chương trình thực thuật tốn Kit arduino • Viết chương trình điều khiển động thơng qua module bluetool HC05 • Mơ thi công mạch Bố cục báo cáo Nội dung đồ án gồm phần sau : Chương Giới thiệu tổng quan Giới thiệu đề tài, mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Chương Phân tích thiết kế hệ thống Nội dung chương bao gồm sơ đồ phân tích thiết kế hệ thống, nguyên lí hoạt động Chương Xây Dựng Hệ Thống Lắp ráp linh kiện, hàn mạch, nạp code thực nghiệm mạch Kết luận, Tài liệu tham khảo Phụ lục liên quan đến đề tài CHƯƠNG GIỚI THIỆU TỔNG QUAN 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Động DC sử dụng rộng rãi nhà máy sản xuất, cơng nghiệp,xí nghiệp, Và điều khiển tốc độ động DC yêu cầu tất yếu máy sản xuất, khu công nghiệp hầu hết ngành liên quan Địi hỏi động phải có nhiều tốc độ, tùy theo công việc điều kiện làm việc mà ta chọn tốc độ khác để tối ưu hóa q trình sản xuất Chúng em muốn tìm hiểu thực hành điều khiển động để làm quen với môi trường công nghiệp nên định chọn đề tài điều khiển động DC Arduino 1.2 MỤC TIÊU CHỌN ĐỀ TÀI Sau tìm hiểu thơng tin đề tài, với hiểu biết sẵn có tìm kiếm thơng tin liên quan, chúng tơi xác định đối tượng cần nghiên cứu là: • Công nghệ Bluetooth: khái niệm Bluetooth, đặc điểm công nghệ Bluetooth, liên kết vật lý công nghệ Bluetooth, chế độ kết nối, cách thức hoạt động • Nghiên cứu Module bluetool HC05: thơng số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module bluetool HC05 • Module Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị, phần mềm hỗ trợ lập trình Arduino, ngơn ngữ lập trình C/C++ 1.3 • GIẢI PHÁP THIẾT KẾ: Trước tiên ta phải chế tạo phần cứng khung xe điều kiển Khung xe phải đảm bảo bền đạt độ xác định việc bố trí bánh xe động thông qua việc nghiên cứu thiết kế xe có sẵn • Arduino thiết kế chuyên biệt dành cho người khơng chun điện tử làm được; • Khơng phải thời gian giai đoạn làm mạch, thứ có sẵn nên cần tập trung cho phần điều khiển; • Nếu có khơng ổn xảy ra, đỡ thời gian cho việc rà soát lỗi phần mạch, lỗi nằm code mình; • Arduino dễ sử dụng, trực quan, mạch có ký hiệu rõ ràng,đầy đủ chân, thuận tiện q trình sử dụng; • Ngơn ngữ lập trình dễ hiểu; • Nền tảng mở: Arduino phát triển dựa nguồn mở nên phần mềm chạy • Arduino chia sẻ dễ dàng tích hợp vào tảng khác nhau; • Đơn giản nhanh: Rất dễ dàng lắp ráp,lập trình sử dụng thiết bị; • Dễ dàng chia sẻ: Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với mà không lo lắng ngơn ngữ hay hệ điều hành dùng 2.2.1.4 Nhược điểm • Trong q trình sử dụng xảy tình trạng bị nhiễu tín hiệu; • Độ xác khơng cao • Tốc độ phản hồi chậm 2.2.2 2.2.2.1 • Module L298 Giới thiệu Module điều khiển động L298 module gồm mạch cầu H tích hợp IC L298, nhờ module điều khiển động riêng biệt • Chân A Enable, B Enable chân điều khiển tốc độ động riêng biệt • Input: Là chân điều khiển chiều quay động • Bộ nguồn 12V-GND-5V: Tùy thuộc loại động mà ta chọn 12V hay 5V • Output A, Output B: Là đầu kết nối với động Hình 6: Module L298N 2.2.2.2 Thơng số kỹ thuật ❖ Có cầu H ❖ Sử dụng IC công suất L298N (ST NEW) ❖ Điện áp tín hiệu 5V/ 0mA-36mA ❖ Điện áp hoạt động động 5V-35V ❖ Dòng điều khiển động 2A/1 mạch cầu H ❖ Nhiệt độ hoạt động -20 tới +135 ❖ Công suất đầu cầu H 25W ❖ Trọng lượng 30g ❖ Kích thước 43*43*27mm 2.2.2.3 Ưu điểm Sử dụng Module L298 làm cho mạch trở nên đơn giản cần nguồn điện 2.2.2.4 Nhược điểm Nếu mạch điều khiển bật công tắc nửa cầu mạch động lực bị ngắn mạch nguồn Nếu tượng xảy thời gian ngắn (quá độ) xuất dòng trùng dẫn qua van công suất làm tăng công suất tiêu tán van Nếu thời gian trùng dẫn đủ dài, dòng trùng dẫn lớn làm cháy van công suất 2.2.3 2.2.3.1 Module Bluetool HC05 Giới thiệu CSR Bluetooth Radìo BT.BOARO^ 5Y-3.3V Re^ulíttìr Antena a RF xfornte< BC-05 26 ttâi1 Level Shìítìng MB Flàsh Memory Hình 7: Module Bluetooth HC05 2.2.3.2 Chú thích chân ❖ KEY: Chân để chọn chế độ hoạt động AT Mode Data Mode ❖ VCC: chân cấp nguồn từ 3.6V đến 6V bên module có ic nguồn chuyển điện áp 3.3V cấp cho IC BC417 ❖ GND: nối với chân nguồn GND ❖ TXD,RND: hai chân UART để giao tiếp module hoạt động mức logic 3.3V ❖ STATE: không cần quan tâm đến chân 2.2.3.3 Ưu điểm 2.2.3.4 Nhược điểm 2.3 Các đối tượng điều khiển 2.3.1 Động DC giảm tốc vàng 2.3.1.1 Giới thiệu Động điện chiều máy điện chuyển đổi lượng điện chiều sang lượng (Máy điện chuyển đổi từ lượng sang lượng điện máy phát điện) Hình 8: Động giảm tốc vàng 2.3.1.2 ❖ ❖ ❖ ❖ ❖ Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động:3V~ 9V DC (Hoạt động tốt từ - 8V) Mômen xoắn cực đại: 800gf cm 1:48 (3V) Tốc độ khơng tải: 125 Vịng/ Phút (3V) - (Với bánh 66mm: 26m/1p) 208 Vòng/ Phút (5V) - (Với bánh 66mm: 44m/1p) Dịng khơng tải động cơ: 70mA (250mA MAX) 2.3.1.2 Cấu tạo nguyên lí hoạt động Cấu tạo gồm có phần chính: stator (phần cảm), rotor (phần ứng), phần chỉnh lưu (chổi than cổ góp) - Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện - Rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều - Bộ phận chỉnh lưu, có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục Nguyên lý hoạt động: Hình 9: Pha 1: Từ trường rotor cực với stator, đẩy tạo chuyển động quay rotor Hình 10: Pha 2: Rotor tiếp tục quay Hình 2.11: Pha 3: Bộ phận chỉnh điện đổi cực cho từ trường stator rotor dấu, trở lại pha CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 3.1.1 Sơ đồ mạch Hình 1: Sơ đồ mạch 3.1.2 Lưu đồ thuật tốn Hình 2: Lưu đồ thuật tốn cho Ardunio 3.1.3 Mơ tả phần mềm nạp chương trình Arduino uno R3 Cơng cụ dung để lập trình Arduino phát triển chạy Windows , MAC OS X Linux 3.2 Mã nguồn cho xe điều khiển 3.1.4 Mô tả phần mềm: - giao diện: Hình 3: Giao diện chương trình viết Arduino ❖ Menu: Bao gồm nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help) Phía icon cho phép sử dụng nhanh chức thường dùng IDE miêu tả sau: Hình 4: Vùng lệnh chương trình ❖ Vùng lập trình: Bạn viết đoạn mã ❖ Vùng thông báo thông tin ( debug): Những thông báo từ IDE hiển thị Để ý góc bên phải hiển thị loại board Arduino cổng COM sử dụng Luôn ý tới mục chọn sai loại board cổng COM, bạn upload code 3.3 Hình ảnh thực sản phẩm Hình 5: Hình ảnh thực sản phẩm KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết đạt Sau thời gian tiềm hiểu, nghiên cứu, sử hướng dẫn nhiệt tình Trần Thị Trà vinh chúng em hoàn thành đồ án Hiểu xâu lĩnh vực IOT qua môn học bọn em thực hành tiếp xúc trực tiếp Hướng nghiên cứu Đề tài chúng em thực cịn nhiều thiếu sót, tương lai chúng em khắc phục hạn chế phát triển thêm như: - Sản phẩm đơn sơ chưa đẹp măt - Sử dụng thêm loại cảm biến để điều khiển thêm nhiều công dụng xe - Sản phẩm thiếu bật/ tắt đèn cho xe, loa xe thiếu, TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://create.arduino.cc/projecthub/igorF2/arduino-robot-with-ps2controller-playstation-2-joystick-85bddc [2] https: // create.arduino.cc/proj ecthub PHỤ LỤC • Chương trình nạp vào arduino: char t; void setup() { pinMode(13,OUTPUT); //left motors forward pinMode(12,OUTPUT); //left motors reverse pinMode(11,OUTPUT); //right motors forward pinMode(10,OUTPUT); //right motors reverse pinMode(9,OUTPUT); //Led Serial.begin(9600); } void loop() { if(Serial.available()){ t = Serial.read(); Serial.println(t); } if(t == 'F'){ //move forward(all motors rotate in forward direction) digitalWrite( 13,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); } else if(t == 'B'){ //move reverse (all motors rotate in reverse direction) digitalWrite( 12,HIGH); digitalWrite(10,HIGH); } else if(t == 'L'){ //turn right (left side motors rotate in forward direction, right side motors doesn't rotate) digitalWrite(11,HIGH); } else if(t == 'R'){ //turn left (right side motors rotate in forward direction, left side motors doesn't rotate) digitalWrite( 13,HIGH); } else if(t == 'W'){ //turn led on or off) digitalWrite(9,HIGH); } else if(t == 'w'){ digitalWrite(9,LOW); } else if(t == 'S'){ //STOP (all motors stop) 28 digitalWrite( 13,LOW); 29 digitalWrite( 12,LOW); digitalWrite(11,LOW); digitalWrite( 10,LOW); } delay(100); } 30 ... THÔNG VI? ??T HÀN Khoa Kỹ thuật máy tính Điện tử V LI ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA BL UETOOTH BẰNG SMAR TPHONE Sinh vi? ?n: Hồ ngọc Anh Tuấn Mã: 19CE049 Nguyễn Tấn Hiếu Mã: Từ Lê... tiêu đề tài Thực đề tài: ? ?Thiết kế xe điều khiển từ xa bluetool smartphone? ?? giúp người thực nắm lý thuyết đo lường điều khiển, hiểu nguyên lý điều khiển, tập lệnh vi điều khiển Sản phẩm đề tài trước... lập trình xe điều khiển CHƯƠNG PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 2.1.1 Sơ đồ khối Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống 2.1.2 Nguyên lý hoạt động • Phần cứng xe điều kiển