ĐIỀU KHIỂN THIẾT bị điện BẰNG ARDUINO và cảm BIẾN BLUETOOTH HC 05

Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  TÊN ĐỀ TÀI : ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN BẰNG ARDUINO VÀ CẢM BIẾN BLUETOOTH HC - 05 SVTH : NGUYỄN VĂN HỬU BẰNG MSSV :1900103 GVHD : Th.S HUỲNH PHÁT TRIỂN Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị Cần Thơ, ngày… tháng…… năm…… Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT – CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  NGUYỄN VĂN HỬU BẰNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN BẰNG ARDUINO VÀ CẢM BIẾN BLUETOOTH HC - 05 Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MSSV: 1900103 Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị Cần Thơ, ngày… tháng…… năm…… Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị Lời cảm ơn Trong thời gian thực nghiên cứu hoàn thành đồ án: “ Điều Khiển thiết bị điện arduino cảm biến bluetooth HC-05” Tôi cảm ơn thầy Huỳnh Phát Triển hướng dẫn nhiệt tình, thân thiệt đưa đóng góp giúp đỡ tơi thời gian thực đồ án Nhờ Thầy cho biết thêm nhiều kiến thức, trình thực đề tài tơi cịn nhiều hạn chế kiến thức, khơng thể tránh sai sót q trình hồn thiện, kính mong nhận nhiều đóng góp ý kiến từ Thầy để tơi biết thêm nhiều kiến thức hồn thành tốt cho đồ án sau Tôi xin chân thành cảm ơn thầy! Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đồ án làm cơng trình nghiên cứu thân Những phần có sử dụng tài liệu tham khảo có đồ án liệt kê nêu rõ phần tài liệu tham khảo Những kết đánh giá đồ án hoàn toàn khách quan trung thực, không chép đạo nhái Nếu sai tơi xin chịu hồn tồn trách nhiệm chịu tất kỷ luật môn nhà trường đề Người thực đồ án Bằng Nguyễn Văn Hửu Bằng Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị TÓM TẮT ĐỒ ÁN Ngày nay, với phát triển mạnh mẽ kỹ thuật lẫn cơng nghệ từ nhu cầu điều khiển thiết bị từ xa thay cho hệ thống dây phức tạp ngày ưa chng áp dụng rộng rãi Vì thế, công nghệ không dây đời phát triển mạnh mẽ, góp phần cải thiện thêm nhiều tiện ích vào đời sống sinh hoạt ngày từ góp cơng to lớn việc phát triển hệ thống điều khiển, giám sát từ xa, đặc biệt hệ thống thơng minh Hiện nay, có nhiều công nghệ không dây Wifi, Bluetooth, RF,…Trong đó, Bluetooth cơng nghệ phát triển từ lâu cải tiến để nâng cao tốc độ khả bảo mật Trên thị trường Việt Nam chưa có nhiều điều khiển thiết bị không dây, đa số sản phẩm có thị trường nhập từ nước với giá thành cao Vì việc nghiên cứu thiết kế điều khiển thiết bị khơng dây có ý nghĩa lớn, giúp tăng thêm lựa chọn cho người sử dụng, sản phẩm sản xuất nước nên giá thành rẻ góp phần phát triển hệ thống thơng minh Do đó, Tơi định thực đề tài: “Mạch điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC-05 ” Đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth phổ biến nhiều thiết bị, đặc biệt điểm đề tài so với sản phẩm có điều khiển thơng qua hệ điều hành Android giúp tận dụng thiết bị sử dụng hệ điều hành Android có sẵn người dùng giúp giảm giá thành sản phẩm, ngồi với hình hiển thị lớn điện thoại cho phép hiển thị nhiều thơng tin Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC HÌNH .8 CHƯƠNG MỞ ĐẦU I LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI II MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU III PHẠM VI VÀ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU IV PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 V Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 10 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 11 1.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯỢT VỀ ĐỀ TÀI 11 1.1.1 Ý tưởng chọn đề tài 11 1.1.2 Các sản phẩm loại có thị trường 11 1.1.3 Sơ đồ hệ thống 12 1.2 CÔNG NGHỆ BLUETOOTH 13 1.2.1 Khái niệm 13 1.2.2 Lịch sử phát triển 14 1.2.3 Ưu nhược điểm .15 1.2.4 Hoạt động ứng dụng 15 CHƯƠNG 2: LINH KIỆN THỰC HIỆN NGHIÊN CỨU 17 2.1 ARDUINO UNO R3 17 2.2 MODULE BLUETOOTH HC-05 19 2.3 MODLUE GIẢM ÁP LM2596 .21 2.4 MODULE IC 2803 .22 2.5 RELAYY 12V – 10A 23 2.6 ĐIỆN TRỞ VÀ LED 10K 23 Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 Arduino Uno R3: thiết kế hệ thống sử dụng để giao tiếp module Bluetooth, điều khiển thiết bị CHƯƠNG 3: MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỪ XA 24 3.1 MƠ HÌNH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG TỪ XA 24 3.1.1 Khối nguồn 24 3.1.2 Khối module bluetooth 24 3.1.3 Khối điều khiển ngõ 24 3.1.4 Khối xử lí trung tâm 24 3.1.5 Khối điều khiển từ xa 24 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI 25 3.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG .26 3.4 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 26 3.5 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 28 3.6 MẠCH IN 28 3.7 MẠCH IN 3D 29 3.8 MẠCH THỰC TẾ 29 3.9 VIẾT CHƯƠNG TRÌNH CHO VI ĐIỀU KHIỂN .30 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 34 4.1 KẾT LUẬN 34 4.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 34 TÀI LIỆU THAM KHẢO 35 Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: “Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05” Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: MỤC LỤC HÌNH Hình 1.2 SƠ ĐỒ HỆ THỐNG 13 Hình 1.2.4 ỨNG DỤNG CỦA BLUETOOTH .16 Hình 2.1 ARDUINO UNO R3 .17 Hình 2.2 MẠCH BLUETOOTH HC-05 .19 Hình 2.3 MẠCH GIẢM ÁP LM2596 21 Hình 2.4 IC 2803 22 Hình 2.5 RELAY 12V – 10A .22 Hình 2.6 LED VÀ ĐIỆN TRỞ .23 Hình 3.1.5 HÌNH ẢNH PHẦN MỀM 25 Hình 3.2 SƠ ĐỒ KHỐI 25 Hình 3.3.1 LƯU ĐỒ TRÊN ARDUINO 26 Hình 3.3.2 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT TRÊN ĐIỆN THOẠI 27 Hình 3.4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ 28 Hình 3.5 MẠCH IN 28 Hình 3.6 MẠCH IN 3D 29 Hình 3.7 MẠCH THỰC TẾ 29  KHỐI ĐIỀU KHIỂN NGÕ RA  Hình 3.2 sơ đồ khối  NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH  Khi người dùng on/off cổng hiển thị giao diện điều khiển phần mềm Dữ liệu tương ứng với cổng chuyển tiếp đến bluetooth điện thoại Sau liệu truyền qua Arduino thông qua giao tiếp UART, sau nhận liệu Arduino đem liệu phân tích theo điều kiện thực điều khiển on/off relay tương ứng với điều kiện Đồng thời lưu lại trạng thái cổng relay để đề phịng trường hợp điện điều khiển nhớ trạng thái cổng để có để thực on off có điện lúc chưa điện  LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT  Trên Arduino:  Hình 3.3.1 - Lưu đồ giải thuật Arduino  Giải thích lưu đồ: 26  Thiết lập thông số ban đầu, cài đặt tốc độ baud 9600 Kiểm tra liên tục có kí tự byte nhận Nếu có, tùy vào ký tự nhận chương trình gọi đến chương trình điều khiển Tương tự nhận byte liệu chương trình gọi đến gọi đến chương trình để kiểm tra điều kiện điều khiển thiết bị  Trên điện thoại thơng minh  Hình 3.3.2 - Lưu đồ giải thuật điện thoại  Giải thích lưu đồ:  Hiển thị hộp thoại thông báo ứng dụng muốn bật Bluetooth Chọn Yes để bật Bluetooth, chọn No để thoát ứng dụng Nếu chọn Yes phần mềm tìm kiếm thiết bị kết nối đến địa Mac thiết bị lưu code Kết nối thành công xuất Toast (Một dịng thơng báo nhanh) thiết bị ghép nối Kết nối không thành  công quay lên tìm kiếm lại thiệt bị Giao diện ứng dụng chờ có kiện chọn Nếu có gửi kí tự (nếu ấn button) byte liệu đèn sáng theo button nhấn  SƠ ĐỒ NGUN LÍ  Hình 3.4 sơ đồ nguyên lí  MẠCH IN   Hình 3.5 Mạch in  MẠCH IN 3D  Hình 3.6 Mạch in 3D  MƠ HÌNH THỰC TẾ   Hình 3.7 mơ hình thực tế  CHƯƠNG TRÌNH VI ĐIỀU KHIỂN  Tôi sử dụng phần mền Arduino IDE để viết code cho vi điều khiển Chương trình code hoàn thành sau:  #include SoftwareSerial mySerial(10, 11);  #define Lamp1  #define Lamp2  #define Lamp3  #define Lamp4  #define Lamp5  #define Lamp6  #define Lamp7  #define Lamp8  char val;  String statusLamp1,statusLamp2,statusLamp3,statusLamp4,statusLamp5,statusLamp6,status Lamp7,statusLamp8;  void setup() { pinMode(Lamp1,OUTPUT); pinMode(Lamp2,OUTPUT); pinMode(Lamp3,OUTPUT); pinMode(Lamp4,OUTPUT); pinMode(Lamp5,OUTPUT); pinMode(Lamp6,OUTPUT); pinMode(Lamp7,OUTPUT); pinMode(Lamp8,OUTPUT); mySerial.begin(9600); Serial.begin(9600);  }  void loop() {  //cek data serial from bluetooth android App if( mySerial.available() >0 ) {  val = mySerial.read(); Serial.println(val);  }  if( val == '1' ) {  digitalWrite(Lamp1,HIGH); statusLamp1="1"; } else if( val == '2' ) {  digitalWrite(Lamp2,HIGH); statusLamp2="2"; } else if( val == '3' ) {  digitalWrite(Lamp3,HIGH); statusLamp3="3"; } else if( val == '4' ) {  digitalWrite(Lamp4,HIGH); statusLamp4="4"; }  else if( val == '5' ) {  digitalWrite(Lamp5,HIGH); statusLamp5="5";} else if( val == '6' ) {  digitalWrite(Lamp6,HIGH); statusLamp6="6";} else if( val == '7' ) {  digitalWrite(Lamp7,HIGH); statusLamp7="7";} else if( val == '8' ) {  digitalWrite(Lamp8,HIGH); statusLamp8="8";} else if( val == '9' ) {  digitalWrite(Lamp1,HIGH); statusLamp1="1"; digitalWrite(Lamp2,HIGH); statusLamp2="2"; digitalWrite(Lamp3,HIGH); statusLamp3="3"; digitalWrite(Lamp4,HIGH); statusLamp4="4"; digitalWrite(Lamp5,HIGH); statusLamp5="5"; digitalWrite(Lamp6,HIGH); statusLamp6="6"; digitalWrite(Lamp7,HIGH); statusLamp7="7"; digitalWrite(Lamp8,HIGH); statusLamp8="8";  }  else if( val == 'A' ) {  digitalWrite(Lamp1,LOW); statusLamp1="A"; } else if( val == 'B' ) {  digitalWrite(Lamp2,LOW); statusLamp2="B"; } else if( val == 'C' ) {  digitalWrite(Lamp3,LOW); statusLamp3="C"; } else if( val == 'D' ) {  digitalWrite(Lamp4,LOW); statusLamp4="D"; } else if( val == 'E' ) {  digitalWrite(Lamp5,LOW); statusLamp5="E";} else if( val == 'F' ) {  digitalWrite(Lamp6,LOW); statusLamp6="F";} else if( val == 'G' ) {  digitalWrite(Lamp7,LOW); statusLamp7="G";} else if( val == 'H' ) {  digitalWrite(Lamp8,LOW); statusLamp8="H";} else if( val == 'I' ) {  digitalWrite(Lamp1,LOW); statusLamp1="A"; digitalWrite(Lamp2,LOW); statusLamp2="B"; digitalWrite(Lamp3,LOW); statusLamp3="C"; digitalWrite(Lamp4,LOW); statusLamp4="D"; digitalWrite(Lamp5,LOW); statusLamp5="E"; digitalWrite(Lamp6,LOW); statusLamp6="F"; digitalWrite(Lamp7,LOW); statusLamp7="G"; digitalWrite(Lamp8,LOW); statusLamp8="H";  }  }  CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Sau nhiều tháng nổ lực làm tơi hồn thành đề tài “ Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC-05” lý thuyết lẫn thi công Với đề tài giúp học nhiều điều bổ ích nắm vững nhiều kiến thức lý thuyết điện tử vi xử lí  Trong thời gian thực đề tài, với hạn chế tài liệu địi hỏi tơi phải cố gắng tìm tịi nhiệt tình cơng việc nghiên cứu cuối tơi hồn thành đề tài cách trọn vẹn Đó kết thời gian dài lưc hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn Thầy Huỳnh Phát Triển với giúp đỡ bạn bè nên đề tài hoàn thành thời gian yêu cầu  KẾT LUẬN  Đề tài em có ưu nhược điểm sau:  Ưu điểm:  Giao diện phần mềm đẹp, dễ dàng cài đặt hầu hết dịng điện thoại thơng minh  Tốc độ xử lý vi điều khiển nhanh, giá thành hợp lí so với cá điều khiển khác  Mơ hình cấu tạo đơn giản dễ dàng lắp đặt, sửa chữa, tháo lắp vệ sinh không tiêu tốn nhiều điện  Nhược điểm:  Cự ly truyền liệu điện thoại đến module Bluetooth hạn chế Do chất lượng linh kiện không đảm bảo thông số Datasheet nên có số lỗi nhỏ thời gian chưa hoạt động xác cơng suất khơng đảm bảo  Sản phẩm chưa thử nghiệm với thời gian dài với nhiều môi trường khác nên chưa đánh giá xác độ ổn định  HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI  Sau trình nghiên cứu thực đề tài “ Điều khiển thiết bị điện từ xa Arduino cảm biến Bluetooh HC-05” Vì mạch sử dụng điều khiển thông qua vi điều khiển nên phát triển thêm nhiều tính khắc phục hạn chế cịn thiếu sót  Không dừng lại điều khiển đèn, quạt, tương lai phát triển thêm số thiết bị nhà tivi, máy điều hòa,…  Mục tiêu tạo sản phẩm có khả ứng dụng sống có chất lượng giá thành rẻ, phù hợp với nhu cầu sinh hoạt tiêu dùng người Việt Nam  TÀI LIỆU THAM KHẢO  YOUTUBE DK KHOA HOC: https://www.youtube.com/watch?v=J-  QzqGNqeEQ&t=39s  CỘNG ĐỒNG ARDUINO VIỆT NAM: http://arduino.vn/  SLIDE SHARE: https://www.slideshare.net/trongthuy2/luan-van-mach-dieu- khien-thiet-bi-bangandroid-bang-bluetooth-hay  Sửa lại lưu đồ giải thuật arduino, thêm điều kiện để xét ... BỊ ĐIỆN BẰNG ARDUINO VÀ CẢM BIẾN BLUETOOTH HC - 05 Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ MSSV: 1900103 Để nắm rõ kiến thức ngành học, chọn nghiên cứu thực đề tài: ? ?Điều khiển thiết bị điện Arduino. .. “Mạch điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC- 05 ” Đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth phổ biến nhiều thiết bị, đặc biệt điểm đề tài so với sản phẩm có điều khiển thơng qua hệ điều. .. ? ?Điều khiển thiết bị điện Arduino cảm biến Bluetooth HC – 05? ?? Nội dung đề tài nghiên cứu tóm tắt sau: Nghiên cứu Module Bluetooth HC- 05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC- 05 Arduino