Thiết kế hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thông qua điện thoại thông minh

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU Chƣơng TỔNG QUAN 1.2 Lý chọn đề tài 1.3 Mục tiêu đề tài 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan arduino 2.1.1 Lý thuyết board Arduino Uno R3 2.1.2 Lý thuyết arduino IDE ngôn ngữ lập trình 2 Lý thuyết cảm biến đƣợc sử dụng đề tài 10 2.2.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 10 2.2.2 Cảm biến ánh sáng quang trở 12 2.2.3 Module blutooth HC-05 13 2.2.4 Cảm biến dòng điện ACS712 14 2.2.5 Cảm biến hall 15 Chƣơng THIẾT LẬP PHẦN CỨNG VÀ LẬP TRÌNH VỚI ARDUINO 17 3.1 Lập trình,lắp đặt cho mạch đo nhiệt độ với arduino 17 3.2 Lập trình,lắp đặt cho mạch đo cƣờng độ sáng với arduino 19 3.3 Lắp đặt mạch kết nối bluetooth HC05 với arduino 20 3.4 Lắp đặc đo điện áp accu 21 3.5 Lập trình,lắp đặt cho mạch hall với aruidno 23 3.6 Lập trình,lắp đặt cho mạch đo cƣờng độ dịng điện với arduino 25 Chƣơng LẬP TRÌNH ANDROID MIT APP INVENTOR 28 4.1 Giới thiệu Mit App Inventor 28 4.2.1 Chế Độ Designer: chế độ dành cho thiết kế, tạo giao diện bên 30 4.2.2 Chế Độ Blocks: chế độ làm việc với khối lệnh 42 Chƣơng ỨNG DỤNG MIT APP INVENTOR VÀO HIỂN THỊ THÔNG TIN VÀ QUẢN LÍ NĂNG LƢỢNG XE 48 5.1 Thiết lập hình đăng nhập 48 5.1.2 Chế độ Block 49 5.2 Thiết lập hình hiển thị thống số xe 55 5.2.1 Chế độ designer 55 5.2.2 Chế độ block 57 5.3 Thiết lập hình điều khiển hiển thị công suất tiêu thụ 60 5.3.1 Chế độ desinger 60 5.3.2 Chế độ Block 61 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN XE CÂN BẰNG 62 6.1 Thiết kế phần cứng cho hệ thống thông tin 62 6.2 kết hiển thị 63 6.3 Code lập trình tham khảo 65 Chƣơng KẾT LUẬNVÀ ĐỀ NGHỊ 70 DANH MỤC TÀI LIỆUTHAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 73  Hƣớng dẫn sử dụng Arduino 73  Hƣớng dẫn lập trình androi mit app inventor 77 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU IDE Intergrated Development Environment Mơi trƣờng phát triển tích hợp DIY Do It by Yourself ngƣời tự chế sản phẩm WYSIWYG What you see is what you get bạn thấy bạn có IC Integrated Circuit Mạch tích hợp PWM Pulse Width Modulation Điều chế độ rộng xung USB Universal Serial Bus Một chuẩn kết nối đa dụng máy tính Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh SRAM Static Random Access Memory EEPROM Electrically Erasable Programmable Bộ nhớ không liệu Read-Only Memory ngừng cung cấp điện LED Light Emitting Diode Đèn phát sáng SPI Serial Peripheral Interface Giao diện ngoại vi nối tiếp IDII Interaction Design Instistute Ivrea Trƣờng Interaction Design Instistute Ivrea CAN Control Area Network Mạng điều khiển khu vực DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Multi Media Interfacexe xe AUDI Hình 1.2 Sử dụng LCD để hiển thị điều khiển xa VOLVO Hình 2.1 Các thành viên khởi xƣớng arduino Hình 2.2 Boad mạch arduino Uno R3 Hình 2.3 Các cổng vào arduino Uno R3 Hình 2.4 Giao diện hinh arduino IDE 10 Hình 2.5 Cảm biến nhiệt độ 11 Hình 2.6 Cảm biến ánh sang quang trở 12 Hình 2.7 Module blutooth HC-05 13 Hình 2.8 Cảm biến dịng điện ACS712 14 Hình 2.8 Nguyên lý cảm biến Hall 16 Hình 3.1 Mạch đo cảm nhiệt độ với arduino 17 Hình 3.2 Kết hiển thị đo nhiệt độ từ arduino 18 Hình 3.3 Mạch đo cƣờng độ sáng với arduino 19 Hinh 3.4 Kết Hiển thị đo cƣờng độ sang từ arduino 20 Hình 3.5 Mạch kết nối bluetooth HC05 với arduino 20 Hình 3.6 Mạch kết nối đo điện áp accu với arduino 21 Hình 3.7 Kết hiển thị điện áp accu 22 Hình 3.8 Mạch kết đo tín hiệu xung hall với arduino 23 Hình 3.9 Kết hiển thị số quay quay động cân (rpm) 25 Hình 3.10 Lắp đặt cho mạch đo cƣờng độ dòng điện với arduino 26 Hinh 3.11 Kết Hiển thị đo cƣờng độ dòng điện từ arduino 27 Hình 4.1 Sơ đồ nguyên truyền phiên MIT App Inventor 2………………………………………………………… 28 Hình 4.2 Giao diện quản lý Project 29 Hình 4.3 Giao diện Start New Project 30 Hình 4.4 Giao diện thành phần chế độ designer 30 Hình 4.5 Giao diện User inteface (Giao diện ngƣời dùng) 31 Hình 4.6 Giao diện Layout (Bố cục) 32 Hình 4.7 Giao diện Media (Phƣơng tiện truyền thông) 33 Hình 4.8 Giao diện Drawing and Animation (Vẽ chuyển động) 35 Hình 4.10 Giao diện Social (Giao tiếp - Xã hội) 36 Hình 4.11 Giao diện Storage (Lƣu trữ) 37 Hình 4.12 Giao diện Connectivity (Kết nối) 38 Hình 4.13 Giao diện LEGO® MINDSTORMS® 39 Hình 4.14 Giao diện Thành phần - thuộc tính 40 Hình 4.15 Giao diện Lệnh tích hợp sẵn 42 Hình 4.16 Giao diện Lệnh Creen 43 Hình 4.17 Giao diện Lệnh Any component 43 Hình 4.18 Giao diện vùng làm việc 44 Hình 4.19 Giao diện hộp cảnh báo 47 Hình 5.1 Giao diện ứng dụng 48 Hình 5.2 Giao diện cửa sổ components 49 Hình 5.3 khối code thiết lập kết nối bluetooth 50 Hình 5.4 khối code thiết lập kết nối Bluetooth phát lỗi 51 Hình 5.5 khối code thiết lập mở screen2 51 Hình 5.6 khối code thiết lập Reset password cho ứng dụng 52 Hình 5.7 khối code thiết lập thay đổi password cho ứng dụng 52 Hình 5.8 khối code thiết lập Tự định vị xe 53 Hình 5.9 khối code thiết lập Tìm xe nút bấm 54 Hình 5.10 khối lệnh call bluetooth 54 Hình 5.10 Màn hình hiển thị tốc độ động tích hợp tính điều khiển đèn57 Hình 5.11 khối code thiết lập điều khiển hiển thị thông số 58 Hình 5.12 khối code thiết lập điều khiển hiển điều khiển đèn 59 Hình 5.13 khối code thiết lập điều kiện để hoạt động click vào button 59 Hình 5.14 Màn hình hiển thị creen 60 Hình 5.15 khối code thiết lập truyền liệu số từ arduino đến android 61 Hình 6.1:Sơ đồ nguyên lý hệ thống quản lý thông tin điều khiển 62 Hình 6.2:Sơ đồ mạch điện thực tế 62 Hình 6.3 Sơ đồ mạch điện 63 Hình 6.4 Kết hiển thị xe hoạt động theo dạng đồng hồ kim 63 Hình 6.5 Hiển thị kết theo đồng hồ số 64 Hình 6.6 kết điều khiển đèn chiếu sáng 64 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1 Một vài thông số Arduino UNO R3 Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật cảm biến dòng điện ACS712 15 Bảng 4.1 Nhóm đối tƣợng dùng để thiết kế giao diện cho screen mà ngƣời dùng nhìn thấy đƣợc 31 Bảng 4.2 Nhóm lệnh xếp đối tƣợng theo bố cục 33 Bảng 4.3:Nhóm lệnh liên quan đến đa phƣơng tiện nhƣ âm thanh, video, máy ảnh, ghi âm 34 Bảng 4.4: Nhóm lệnh tạo chuyển động hay tƣơng tác 35 Bảng 4.6 Nhóm Các đối tƣợng giúp bạn thao tác liên lạc, giao tiếp mạng xã hội 37 Bảng 4.7 Nhóm chức giúp bạn lƣu trữ thơng tin, liệu, theo nhiều cách khác 38 Bảng 4.8 Nhóm giúp bạn hồn tồn dùng chúng để kết nối bluetooth, giao thức web, 39 Bảng 4.9 Nhóm giúp cho bạn đối tƣợng làm việc với Lego Mindstorm 40 Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 Tình hình Ngày khoa học cơng nghệ ngày phát triển, vi điều khiển AVR vi điều khiển PIC ngày thơng dụng hồn thiện hơn, nhƣng nói xuất Arduino vào năm 2005 Italia mở hƣớng cho vi điều khiển Sự xuất Arduino hỗ trợ cho ngƣời nhiều lập trình thiết kế, ngƣời bắt đầu tìm tịi vi điều khiển mà khơng có q nhiều kiến thức, hiểu biết sâu sắc vật lý điện tử Phần cứng thiết bị đƣợc tích hợp nhiều chức mã nguồn mở Ngôn ngữ lập trình Java lại vơ dễ sử dụng tƣơng thích với ngơn ngữ C hệ thƣ viện phong phú đƣợc chia sẻ miễn phí Chính lý nhƣ nên Arduino dần phổ biến đƣợc phát triển ngày mạnh mẽ tồn giới Cơng nghệ hiển thị đƣợc tùy biến nhiều hình LED, xe trở nên đại, sang trọng nên thu hút nhiều ngƣời tiêu dùng lựa chọn xe có hình hiển thị thơng số hình điều khiển option, từ xu hƣớng thiết kế xe đại không thiếu đƣợc hình quan trọng Hình 1.1 Multi Media Interfacexe xe AUDI 1.2 Lý chọn đề tài Trên sở kiến thức học môn học: lập trình Visual basic, hệ thống điều khiển động thiết bị điện tử, chúng em định thực đề tài Thiết kế hệ thống thông tin quản lý xe cân thông qua điện thoại thơng minh với mục đích để tìm hiểu thêm Arduino, làm quen với thiết bị điện tử, thực hành lại với kiến thức cảm biến nâng cao hiểu biết cho thân Dựa vào lợi ích thực tế khả phát triển tƣơng lai, truyền liệu không dây xu phát triển ngành kỹ thuật ô tơ nói riêngvà ngành kỹ thuật điều khiển nói chung, cơng ty tơ lớn tích hợp nhiều tính điều khiển lên hình cảm ứng LCD sử dụng hình thứ để hiển thị đa nhiệm thông số xe ô tơ Hình 1.2 Sử dụng LCD để hiển thị điều khiển xa VOLVO 1.3 Mục tiêu đề tài Với phát triển khoa học kỹ thuật điện tử, truyền thông tin liệu không dây Đề tài chúng em phần bé ứng dụng công nghệ bluetooth phần mềm di động mở Android kết hợp với xử lí tín hiệu điều khiển mạnh mẽ Arduino Đây hƣớng phát triển tƣơng lai cơng nghệ nói chung ngành cơng nghệ tơ nói chung, thay sử dụng mạng LAN, CAN, không sử dụng truyền liệu không dây với ƣu điểm vƣợt trội mặt không gian thẫm mỹ 1.4 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu  Đối tƣợng nghiên cứu: Đề tài phƣơng thức truyền thông tin liệu không dây, có kết hợp vi mạch điện tử điện thoại thơng minh… Do đó, để tạo sản phẩm hồn thiện nhƣ mục đích đặt nhóm cần phải tập trung nghiên cứu chủ yếu đến đối tƣợng:  Vi mạch điện tử bao gồm boad mạch arduino,1 moduel Bluetooth cảm biến  Phần mềm tạo ứng dụng Android.Mọi tín hiệu từ arduino truyền đến điện thoại nhờ vào Bluetooth  Phạm vi nghiên cứu:  Tập trung nghiên cứu cách xử lí tín hiệu truyền từ Arduino đến Android  Giải vƣớng bận mặt sóng tín hiệu, giảm nhiễu rpm2 = rpm /100; // chia 10 100 1000 de hien thi len dong rpm_1 = (pulses_1 * 60) / (HOLES_DISC_1); timeOld = millis(); pulses = 0; pulses_1=0; attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_DO_2), counter1, FALLING); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PIN_DO_3), counter2, FALLING); Serial.print(voltage); Serial.print("|"); Serial.print(rpm_1); Serial.print("|"); Serial.print(rpm2); Serial.print("|"); Serial.print(temp); Serial.print("|"); Serial.print(Amps); Serial.println("|"); } delay(100); //CODE ĐIỀU KHIỂN ĐÈN if(Serial.available() > 0){ start = Serial.read(); } else{ } int RStatus = digitalRead(Rbutton); if ((RStatus == HIGH) ) { digitalWrite(10,LOW); delay(400); digitalWrite(10,HIGH); delay(400); } else { } int LStatus = digitalRead(Lbutton); if ((LStatus == HIGH)) { digitalWrite(11,LOW); 67 delay(400); digitalWrite(11,HIGH); delay(400); } else { } int HStatus = digitalRead(Hbutton); int FlStatus = digitalRead(Flbutton); if ((HStatus == HIGH)||(FlStatus == HIGH)) { digitalWrite(9,LOW); } else { // ngƣợc lại digitalWrite(9,HIGH); } switch (start) { case 'A': digitalWrite(11, HIGH); // tìm xe digitalWrite(10,HIGH); delay(400); digitalWrite(11, LOW); digitalWrite(10, LOW); break; case '9': // off den xin nhan digitalWrite(10, HIGH); // digitalWrite(11, HIGH); // break; case '3': // ĐÈN HEAD LIGHT digitalWrite(headlight, LOW); // break; case '5': // ĐÈN FLASH digitalWrite(headlight, LOW); // break; case '6': // ĐÈN HAZA digitalWrite(10, LOW); digitalWrite(11, LOW); delay(400); digitalWrite(10,HIGH); digitalWrite(11,HIGH); // delay(400); 68 break; case '1': // ĐÈN XIN NHAN TRÁI digitalWrite(11,LOW); delay(400); digitalWrite(11,HIGH); // delay(400); break; case '2': // ĐÈN XIN NHAN PHẢI digitalWrite(10, LOW); delay(400); digitalWrite(10,HIGH); delay(400); break; case '4': // off den xin nhan digitalWrite(10, HIGH); // digitalWrite(11, HIGH); break; case 'D': if ((cdas>150)){digitalWrite(headlight,LOW);break;} if ((cdas