Hcmute robot giao thức ăn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ROBOT GIAO THỨC ĂN MÃ SỐ: SV2020-129 SKC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ROBOT GIAO THỨC ĂN SV2020-129 Chủ nhiệm đề tài: Lê Minh Tâm TP Hồ Chí Minh, 07/2020 Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CỦA SINH VIÊN ROBOT GIAO THỨC ĂN SV2020-129 Thuộc nhóm ngành khoa học: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông SV thực hiện: Lê Minh Tâm Nam, Nữ: Nam Dân tộc: Kinh Lớp, khoa: 15141CLDT1A, Đào Tạo CLC Năm thứ: /Số năm đào tạo: Ngành học: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm Luan van MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH i DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT iii THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI iv Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương ph́ áp nghiên cứu 1.5 Bố cục Đồ án Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1 Kit STM32F4 Discovery 2.2 Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini 2.3 Mô-đun điều khiển động DC L298N 2.4 Cảm biến dò line đơn TCRT5000 13 2.5 Mô-đun phát thu hồng ngoại KY-005 KY-022 14 2.5.1 Mô-đun phát hồng ngoại KY-005 14 2.5.2 Mô-đun thu hồng ngoại KY-022 15 2.5.3 Giao thức NEC 16 2.6 ESP8266 NodeMCU 17 2.7 Mô-đun LCD 1602 giao tiếp I2C 20 2.8 Chuẩn giao tiếp I2C 22 2.8.1 Giới thiệu I2C 22 2.8.2 Nguyên lý hoạt động I2C 24 2.8.3 Dữ liệu I2C 26 2.9 Mô-đun âm DFPlayer Mini 27 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 30 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 30 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 30 3.1.2 Sơ đồ khối chức khối 30 3.1.3 Hoạt động hệ thống 32 Luan van 3.2 Thiết kế, tính tốn hệ thống 35 3.2.1 Khối nút nhấn 35 3.2.4 Khối điều khiển động 37 3.2.2 Khối cảm biến dò line 38 3.2.5 Khối nhận biết trạm 39 3.2.5 Khối điều khiển từ xa 40 3.2.3 Khối hiển thị 41 3.2.6 Khối cảnh báo âm 42 3.2.7 Khối xử lý trung tâm 44 3.2.8 Khối nguồn 55 3.2.9 Xây dựng hệ thống 56 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 57 4.1 Kết thực 57 4.2 Hướng phát triển đề tài 57 Luan van DANH MỤC BẢNG BIỂU VÀ HÌNH ẢNH Bảng 2.1 Sơ đồ chân Kit STM32F4 Discovery Bảng 2.2 Sơ đồ chân nút nhấn điện dung TTP223B Bảng 2.3 Sơ đồ chân mô-đun điều khiển động DC L298N 11 Bảng 2.4 Sơ đồ chân cảm biến dò line đơn TCRT5000 14 Bảng 2.5 Sơ đồ chân KY-005 15 Bảng 2.6 Sơ đồ chân KY-022 15 Bảng 2.7 Sơ đồ chân LCD 1602 giao tiếp I2C 21 Bảng 2.8 Bản đồ địa PCF8574T 22 Bảng 2.9 Sơ đồ chân DFPlayer Mini 29 Bảng 3.1 Sơ đồ kết nối chân Button STM32F407VGT6 36 Bảng 3.2 Sơ đồ kết nối chân L298N STM32F407VGT6 37 Bảng 3.3 Sơ đồ kết nối chân Cảm Biến STM32F407VGT6 38 Bảng 3.4 Sơ đồ kết nối chân KY-005 Digispark USB 40 Bảng 3.5 Sơ đồ kết nối chân KY-022, Arduino Uno R3 STM32F407VGT6 40 Bảng 3.6 Sơ đồ kết nối chân ESP8266 NodeMCU STM32F407VGT6 41 Bảng 3.7 Sơ đồ kết nối chân LCD 1602 I2C STM32F407VGT6 42 Bảng 3.8 Sơ đồ kết nối chân DFPlayer Mini, Arduino Uno R3 STM32F407VGT6 43 Bảng 3.9 Thống kê nguồn cấp dòng tiêu thụ thành phần 55 Hình 2.1 Kit STM32F4 Discovery Hình 2.2 Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini Hình 2.3 Cấu hình cho nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Hình 2.4 Mơ-đun điều khiển động L298N Hình 2.5 Kỹ thuật điều chế độ rộng xung PWM 10 Hình 2.6 Nguyên lý làm việc cầu H – điều khiển động DC 10 Hình 2.7 Sơ đồ chân mô-đun điều khiển động DC L298N 11 Hình 2.8 Chân nguồn, jumper 5V-ENA điều chỉnh 5V bo mạch 12 Hình 2.9 Mơ-đun cảm biến hồng ngoại TCRT5000 13 Hình 2.10 Hoạt động cảm biến dò line đơn TCRT5000 14 Hình 2.11 Mức Logic Logic giao thức NEC 16 Hình 2.12 Dữ liệu truyền giao thức NEC 16 Hình 2.13 Xung tín hiệu liên tục giao thức NEC 17 Hình 2.14 Esp8266 Node MCU 17 Hình 2.15 Sơ đồ chân ESP8266 Node MCU 19 Hình 2.16 Mô-đun LCD 1602 giao tiếp I2C 21 Hình 2.17 Vị trí pad A0 ~ A2 22 Hình 2.18 Nhiều thiết bị ngoại vi gắn vào bus chung I2C 23 Hình 2.19 Kéo xuống mức thấp 23 i Luan van Hình 2.20 Kéo lên mức cao 24 Hình 2.21 Bit điều kiện START STOP 25 Hình 2.22 Định dạng byte 25 Hình 2.23 Acknowledge (ACK) Not Acknowledge (NACK) Bit 26 Hình 2.24 I2C ghi vào ghi Slave 27 Hình 2.25 Đọc từ Slave qua I2C Bus 27 Hình 2.26 Mô-đun âm DFPlayer Mini 28 Hình 2.27 Sơ đồ chân DFPlayer Mini 29 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 31 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn 36 Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển động 37 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến dò line 38 Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối nhận biết trạm 39 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển từ xa 41 Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị 42 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý khối cảnh báo âm 43 Hình 3.9 Lưu đồ giải thuật chương trình 45 Hình 3.10 Lưu đồ giải thuật chương trình Start Button 46 Hình 3.11 Lưu đồ giải thuật chương trình End Button 47 Hình 3.12 Lưu đồ giải thuật chương trình Station Sensor 48 Hình 3.13 Lưu đồ giải thuật chương trình Motor Line 49 Hình 3.14 Lưu đồ giải thuật chương trình Wifi Control 50 Hình 3.15 Lưu đồ giải thuật chương trình Food State 51 Hình 3.16 Lưu đồ giải thuật chương trình Sound Control 52 Hình 3.17 Lưu đồ giải thuật chương trình LCD Display 53 Hình 3.18 Phần mềm STM32CubeIDE 54 Hình 3.19 Sơ đồ hệ thống 56 ii Luan van DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Các Từ Viết Tắt ARM ADC EN GND GPIO IC IR I2C I2S I/O LCD LED OTG PWM RAM RST SDIO SPI UART USB Mô Tả Đầy Đủ Acorn RISC Machine Analog-to-Digital Converter Enable Ground PWM Pulse-width modulation Integrated circuit Infrared radiation Inter-Intergrated Circuit International Imaging Systems Inc Input/Output Liquid-Crystal Display Light Emitting Diode On The Go Pulse-width modulation Random Access Memory Reset Serial Digital Input/Output Serial Peripheral Interface Universal asynchronous receiver transmitter Universal Serial Bus iii Luan van BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Thông tin chung: - Tên đề tài: Robot Giao Thức Ăn - Chủ nhiệm đề tài: Lê Minh Tâm Mã số SV: 15141059 - Lớp: 15141CLDT1A Khoa: Đào Tạo Chất Lượng Cao - Thành viên đề tài: Stt Họ tên Lê Minh Tâm MSSV 15141059 Lớp 15141CLDT1A Khoa Đào Tạo CLC - Người hướng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm Mục tiêu đề tài: Xây dựng sản phẩm Robot giao thức ăn phục vụ nhà hàng Tạo sản phẩm mang tính ứng dụng thực tiễn cao Tính sáng tạo: Robot hoạt động tự động điều khiển từ xa qua wifi Kết nghiên cứu: Hồn thành mơ hình Robot giao thức ăn, nhận biết nơi cần giao, dò line ổn định, phát âm cảnh báo hiển thị thông tin cần thiết Ngồi tự vận hành, Robot điều khiển từ xa qua wifi Đóng góp mặt giáo dục đào tạo, kinh tế - xã hội, an ninh, quốc phòng khả áp dụng đề tài: Robot có khả phục vụ nhà hàng, khu vực có địa hình khơng q khó khăn Cơng bố khoa học SV từ kết nghiên cứu đề tài: Ngày 27 tháng 07 năm 2020 SV chịu trách nhiệm thực đề tài Nhận xét người hướng dẫn đóng góp khoa học SV thực đề tài: ……………………………………………………………………………………………… Ngày 27 tháng 07 năm 2020 Người hướng dẫn iv Luan van Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tình hình nghiên cứu Ngày nay, với cơng nghệ ngày phát triển, thiết bị sinh phục vụ cho người ngày nhiều Trong số khơng thể khơng nhắc đến Robot Covid-19 mối quan tâm hàng đầu giới, sản phẩm Robot giao thức ăn điều khiển từ xa tự động vô cần thiết Sản phẩm Robot giao thức ăn khan Việt Nam, nhiên phổ biến số nước phát triển Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc, Hàn Quốc Chính ngun nhân đó, tơi đinh chọn đề tài “Robot Giao Thức Ăn” 1.2 Mục tiêu nghiên cứu - Xây dựng sản phẩm Robot giao thức ăn phục vụ nhà hàng Tạo sản phẩm mang tính ứng dụng thực tiễn cao Robot giao thức ăn vận hành tự động điều khiển thông qua kết nối wifi 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu Kit STM32F4 Discovery phần mềm lập trình STM32CubeIDE - Nghiên cứu Arduino Uno R3, mơ-đun Wifi ESP8266 NodeMCU phần mềm lập trình Arduino IDE Và nghiên cứu mô-đun thông dụng 1.4 Phương ph́ áp nghiên cứu - Xây dựng hệ thống thu nhận tín hiệu điều khiển cấu di chuyển Robot - Xây dựng hệ thống điều khiển từ xa, cảnh báo âm hiển thị Robot - Khảo sát /Thực nghiệm - Tính tốn/ Thiết kế hệ thống tối ưu - Kiểm chứng đánh giá sản phẩm 1.5 Bố cục Đồ án Chương 1: Tổng quan Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế xây dựng hệ thống Chương 4: Kết luận hướng phát triển Luan van { value=8; lastvalue=8; } else if(L1==0 && L2==0 && R1==0 && R2==1) { value=9; lastvalue=9; } } if(value>5) { if(value==6 || value==7 || value==8) motor_right(); else if(value==9) motor_upright(); } else if(value