(Tiểu luận) đồ án vi điều khiển đề tài thiết kế xe điều khiển bằng tay và xe tự hành

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KĨ THUẬT MÁY TÍNH & ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY VÀ XE TỰ HÀNH Nhóm : Ghost Rider Sinh viên thực : NGUYỄN VIỆT HOÀNG – 20IT940 NGUYỄN PHƯỚC THỊNH – 20IT804 NGUYỄN THỊ HỒNG HẠNH – 20IT425 Giảng viên hướng dẫn: ThS NGUYỄN THỊ HUYỀN TRANG Đà Nẵng, tháng năm 2022 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN & TRUYỀN THÔNG VIỆT HÀN KHOA KHOA HỌC MÁY TÍNH ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY VÀ XE TỰ HÀNH Đà Nẵng, tháng năm 2022 MỞ ĐẦU Ngày sống kỷ nguyên khoa học công nghệ, đặc biệt công nghệ thông tin Trong thời đại bùng nổ thơng tin có nhiều phương thức truyền đạt thơng tin phương thức truyền thông tin công nghệ số nhanh phổ biến nhất, nhiều người tiếp cận Trong năm gần đây, công nghệ truyền nhận liệu khơng dây có bước phát triển mạnh mẽ, góp cơng 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 truyền nhận liệu không dây RF, Wifi, Bluetooth, NFC Trong đó, Bluetooth công nghệ phát triển từ lâu cải tiến để nâng cao tốc độ khả bảo mật Trên thị trường Việt Nam chưa có nhiều sản phẩm điều khiển thiết bị khơng dây, đa số sản phẩm có nhập từ nước với giá thành cao Việc nghiên cứu thiết kế sản phẩm điều khiển thiết bị khơng dây có ý nghĩa lớn, giúp tăng thêm lựa chọn cho ngƣời sử dụng, sản phẩm sản xuất nước nên giá thành rẻ góp phần phát triển hệ thống điều khiển thơng minh Bên cạnh đó, Robot tự hành ứng dụng đời sống ngày nhiều robot vận chuyển hàng hóa, kiểm tra nguy hiểm, xe lăn cho người khuyết tật… Nhưng điểm hạn chế robot tự hành tính thiếu linh hoạt khả thích ứng làm việc vị trí khác Từ lý nảy sinh vấn đề tránh vật cản cho xe tự hành nhằm nâng cao tính linh hoạt cho xe Vì vậy, nhóm định thực đề tài: “Thiết kế xe điều tay xe tự hành” để làm đồ án môn Vi điều khiển LỜI CẢM ƠN Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thông Việt – Hàn truyền đạt cho nhóm kiến thức học quý báu học kỳ vừa qua Nhóm xin trân trọng gửi lời cảm ơn đến cô giáo ThS Nguyễn Thị Huyền Trang giảng viên Trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thơng Việt - Hàn tận tình hướng dẫn giúp đỡ nhóm suốt q trình làm đồ án, giúp nhóm có thêm nhiều kiến thức bổ ích, hiểu rõ vấn đề nghiên cứu Và thời gian làm đồ án vừa qua, cô giành nhiều thời gian quý báu tâm huyết để hướng dẫn nhóm hồn thành đồ án Dưới kết trình tìm hiểu nghiên cứu mà nhóm đạt học kỳ vừa qua Tuy có nhiều cố gắng học hỏi trau dồi để nâng cao kiến thức tránh khỏi sai sót Nhóm mong góp ý quý báu thầy giáo, cô giáo tất bạn để đồ án nhóm hồn thiện Nhóm xin chân thành cảm ơn! Đ N ng, ng y … tháng … năm 2022 Sinh viên NHẬN XÉT (Của giảng viên hướng dẫn) …………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Đ N ng, ng y … tháng … năm 2022 Giảng viên hướng dẫn MỤC LỤC Trang MỞ ĐẦU MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích thực đề tài 1.3 Nhiệm vụ thực đề tài 1.4 Cấu trúc đồ án Chương XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY 2.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 2.1.1 Sơ đồ khối 2.1.2 Nguyên lý hoạt động 2.1.3 Chức khối 2.2 Lựa chọn linh kiện 2.2.1 Moduke Arduino Uno R3 2.2.2 Module Bluetooth HC-05 2.2.3 Một số linh kiện khác 2.3 Thiết kế phần cứng 2.3.1 Sơ đồ mạch 2.3.2 Lưu đồ thuật toán 2.4 Phần mềm Arduino uno R3 2.4.1 Mô tả phần mềm 2.4.2 Mã lập trình xe điều khiển tay 2.4.3 Phần mềm App điều khiển xe (Bluetooth RC Controller) Chương XE TỰ HÀNH 3.1 Thiết kế hệ thống điều khiển 3.1.1 Sơ đồ khối 3.1.2 Chức khối 3.2 Thiết kế phần cứng 3.2.1 Arduino Uno 3.2.2 Cảm biến siêu âm 3.3 Phần mềm 3.3.1 Thuật toán 3.3.2 Mã lập trình xe điều tự hành KẾT LUẬN Kết đạt Hướng nghiên cứu TÀI LIỆU THAM KHẢO 8 8 10 10 10 10 10 12 12 13 14 16 16 17 18 18 20 24 27 27 27 27 28 28 29 29 29 31 36 36 37 39 DANH MỤC HÌNH Hình 2.1 Sơ đồ khối xe điều khiển tay 10 Hình 2.2 Module khối nguồn 10 Hình 2.3 Module Bluetooth HC-05 11 Hình 2.4 Module Arduino Uno R3 12 Hình 2.5 Module Arduino Uno R3 13 Hình 2.6 Module Bluetooth HC-05 13 Hình 2.7 Động bánh xe 14 Hình 2.8 Các thành phần khác 15 Hình 2.9 Sơ đồ mạch xe điều khiển tay .16 Hình 2.10 Mạch mơ xe điều khiển proteus 17 Hình 2.11 Lưu đồ thuật toán cho Arduino 17 Hình 2.12 Giao diện chương trình viết Arduino 18 Hình 2.13 Vùng lệnh chương trình 19 Hình 2.14 Vùng thông báo (debug) 19 Hình 2.15 Sơ đồ hoạt động App điều khiển 25 Hình 2.16 Lưu đồ thuật toán phần mềm điều khiển .25 Hình 2.17 Giao diện App Bluetooth RC Controller .26 Hình 2.18 Giao diện kết nối thiết bị Bluetooth .26 Hình 3.1 Sơ đồ khối xe tự hành 27 Hình 3.2 Module khối nguồn 27 Hình 3.3 Module Arduino Uno R3 28 Hình 3.4 Cảm biến xe tự hành 28 Hình 3.5 Cảm biến siêu âm .29 Hình 3.6 Lưu đồ thuật toán xe điều khiến tay 30 Hình 4.1 Kết xe điều khiển tay 36 Hình 4.2 Kết xe tự hành 37 Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Trong năm gần đây, công nghệ truyền nhận liệu khơng dây có bước phát triển mạnh mẽ, góp cơng lớn việc phát triển hệ thống điều khiển, giám sát từ xa, đặc biệt hệ thống thông minh Hiện nay, có nhiều cơng nghệ khơng truyền nhận liệu khơng dây RF, Wifi, Bluetooth, NFC Trong đó, Bluetooth công nghệ phát triển từ lâu cải tiến để nâng cao tốc độ khả bảo mật Trên thị trường Việt Nam chưa có nhiều sản phẩm điều khiển thiết bị không dây, đa số sản phẩm có nhập từ nước ngồi với giá thành cao Việc nghiên cứu thiết kế sản phẩm điều khiển thiết bị không dây có ý nghĩa lớn, giúp tăng thêm lựa chọn cho ngƣời sử dụng, sản phẩm sản xuất nước nên giá thành rẻ góp phần phát triển hệ thống điều khiển thông minh Bên cạnh đó, Robot tự hành ứng dụng đời sống ngày nhiều robot vận chuyển hàng hóa, kiểm tra nguy hiểm, xe lăn cho người khuyết tật… Nhưng điểm hạn chế robot tự hành tính thiếu linh hoạt khả thích ứng làm việc vị trí khác Từ lý nảy sinh vấn đề tránh vật cản cho xe tự hành nhằm nâng cao tính linh hoạt cho xe 1.2 Mục đích thực đề tài Sau tìm hiểu thơng tin đề tài, với hiểu biết sẵn có tìm kiếm thông tin liên quan, chúng em 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 Bluetooth HC-05: thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động module HC-05 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++ Hệ điều hành Android: kiến trúc hệ điều hành Android, chu kỳ hoạt động ứng dụng chạy hệ điều hành Android, phần mềm hỗ trợ lập trình Android Studio, ngơn ngữ lập trình Java,viết phần mềm ứng dụng 1.3 Nhiệm vụ thực đề tài - Học tập, nắm vững ngôn ngữ cần thiết để ứng dụng vào việc thiết kế - Tìm hiểu, đọc nguồn tài liệu, thơng tin tham khảo Nghiên cứu tình hình thực tế, qua sách báo, internet Trước tiên, chế tạo phần cứng khung xe điều kiển Khung xe phải đảm bảo bền đạt độ xác định việc bố trí bánh xe động thơng qua việc vẽ phần mềm cắt CNC Tiếp theo cơng đoạn lập trình Arduino dựa kiến thức học để lập trình xe điều khiển Và cuối tạo app điều kiển xe chạy Andoid 1.4 Cấu trúc đồ án Đồ án gồm phần chính: Mở đầu Chương Tổng quan: giới thiệu tổng quan đề tài, mục tiêu thực nhiệm vụ thực đề tài Chương Thiết kế xe điều khiển tay Chương Thiết kế xe tự hành Kết luận Chương 2.1 XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY Thiết kế hệ thống điều khiển 2.1.1 Sơ đồ khối Bộ phần cứng : Module nguốn, khối xử lý ( Module Arduino Uno R3, code Arduino ), khối Module Bluetooth Phần mềm: Khối điều kiển (Điện thoại Andoid) Hình 2.1 Sơ đồ khối xe điều khiển tay 2.1.2 Nguyên lý hoạt động Phần cứng xe điều kiển hồn thiện Bắt đầu mở cơng tắc nguồn đồng thời khởi động Module Bluetooth Tiếp theo mở app điều khiển xe Andoid, cho app kết nối Bluetooth xe điều khiển Và cuối điều khiển xe chạy tiến, lùi, trái , phải, gắp hàng điện thoại 2.1.3 Chức khối 2.1.3.1 Khối nguồn Hình 2.2 Module khối nguồn 10