TỔNG QUAN
Giới thiệu đề tài
Trong đồ án này, em nghiên cứu về vi xử lý Arduino và lập trình qua phần mềm Arduino IDE để ứng dụng vào nhu cầu thực tiễn Đề tài em chọn là “Điều khiển xe qua internet có chức năng tự hành”, sử dụng ESP8266 MCU WiFi Với ưu điểm nhỏ gọn, hỗ trợ 2 UART và ADC lên tới 10 bit, em sẽ cấu hình Blynk trên ứng dụng điện thoại và viết code để Blynk giao tiếp với ESP8266 Qua đó, em có thể điều khiển động cơ thông qua ứng dụng Blynk Để thực hiện điều này, em sử dụng module điều khiển động cơ L298 để xuất tín hiệu từ vi xử lý và sử dụng pin 18650 cấp nguồn cho toàn mạch qua module boost từ 3,7V lên 12V.
Mục đích đề tài
Áp dụng kiến thức về vi xử lý và mạch điện tử để thiết kế mô hình ứng dụng thực tế giúp sinh viên tích lũy kinh nghiệm làm việc với vi xử lý, bao gồm việc nhận diện và khắc phục lỗi khi cấu hình và lập trình Những robot này là công cụ lý tưởng cho sinh viên nghiên cứu và học tập sâu hơn về lĩnh vực tự động hóa.
Sơ lược về các bước thực hiện
- Tìm hiều về NodeMCU WIFI esp8266 và cách lâp trình cho nó
- Tìm hiểu về BLYNK , cách lâp trình để esp8266 có thể giao tiếp với nó.
- Tìm hiểu về động cơ servo sg90 và cảm biến siêu âm HC SR04.
- Tìm hiểu về mạch điều khiển động cơ L298N.
- Tìm hiểu về động cơ giảm tôc.
- Tìm hiểu về pin 18650 và mạch boost.
- Lắp ráp và lâp trình cho esp8266.
GIỚI THIỆU NODEMCU WIFI ESP8266 VÀ CÁC THÀNH PHẦN MẠCH
Kit NodeMCU WIFI ESP8266
ESP8266 là một hệ thống trên chip (SoC) do công ty Espressif của Trung Quốc sản xuất, bao gồm bộ vi điều khiển Tensilica L106 32-bit và bộ thu phát Wi-Fi Chip này có 11 chân GPIO và một đầu vào analog, cho phép lập trình tương tự như Arduino hoặc các vi điều khiển khác Mặc dù ESP8266 có 17 chân GPIO, nhưng 6 chân được sử dụng để giao tiếp với chip nhớ flash Với khả năng kết nối Wi-Fi, ESP8266 cho phép kết nối với mạng Wi-Fi, truy cập Internet, lưu trữ máy chủ web và kết nối với điện thoại thông minh, mở ra vô vàn khả năng ứng dụng Chính vì vậy, chip này đã trở thành thiết bị IoT phổ biến nhất.
Chip nạp và giao tiếp UART: CH340.
GPIO tương thích hoàn toàn với firmware Node MCU.
Cấp nguồn: 5VDC MicroUSB hoặc Vin.
GIPO giao tiếp mức 3.3VDC
Tích hợp Led báo trạng thái, nút Reset, Flash.
Tương thích hoàn toàn với trình biên dịch Arduino.
IO capability : UART, I2C, PWM, GPIO, 1 ADC.
WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n
Hình 1 2 - sơ đồ chân NodeMCU wifi esp8266
Chân GPIO Input Output Note
D0 GPIO16 Không gián đoạn Không hỗ trợ PWM hoặc I2C Mức cao khi khởi động, sử dụng để đánh thức khi ngủ sâu
D1 GPIO5 OK OK Thường được sử dụng như SDA(I2C)
D2 GPIO4 OK OK Thường được sử dụng như SDA(I2C)
D3 GPIO0 Kéo lên OK Kết nôi với nút
FLASH, khởi động không thành công kéo lên mức thấp
D4 GPIO2 Kéo lên OK Mức cao khởi động
Kết nôi với đèn LED trên bo mạch , khởi động không thành công nếu kéo mức thấp
D5 GPIO14 OK OK SPI(SCLK)
D6 GPIO12 OK OK SPI(MISO)
D7 GPIO13 OK OK SPI(MOSI)
D8 GPIO15 Kéo đến GND OK SPI(CS)
Khởi động không thành công nếu kéo mức thấp
RX GPIO3 OK Chân RX Mức cao khởi động
TX GPIO1 Chân TX OK Mức cao khởi động
1.4 Cách lập trình cho esp8266
Giống như Arduino R3 và Arduino Nano, ESP8266 cũng sử dụng phần mềm ARDUINO IDE để lập trình Tuy nhiên, để lập trình cho ESP8266, cần thực hiện một số thao tác bổ sung.
B1 Mở cửa sô Preferences tư Arduino IDE vào File > Preferences
To add the ESP8266 board package to your Arduino IDE, enter the following URL in the "Additional Board Manager URLs": `http://arduino.esp8266.com/stable/package_esp8266com_index.json` After entering the URL, click the "OK" button to save the changes.
B3 Tiếp theo vào Tools > Board > Boards Manager…
Sau khi hoàn tất quá trình tìm kiếm, hãy cuộn xuống và chọn ESP8266 by ESP8266 Community, sau đó nhấn vào nút Cài đặt Chờ trong giây lát để phần mềm tự động tải về và cài đặt.
Và để lâp trình được thì phải khai báo thư viện “#include
CÁC THÀNH PHẦN MẠCH
Module L298N là mạch điều khiển động cơ DC có khả năng điều khiển đồng thời nhiều động cơ IC L298 là cầu kép toàn kỳ, hỗ trợ dải điện áp rộng và dòng tải tối đa 3A Mạch này có điện áp bão hòa thấp và tính năng bảo vệ quá nhiệt, được cấu tạo từ hai mạch cầu transistor.
Điện áp ở đầu vào : dao động tư 5-30V
Điện áp tín hiệu điều khiển : 5- 7V
Điện áp logic: low 0-3V dao động đến 1.5V; high: 2.3 đến VSS.
Dòng điện tôi đa cho tưng động cơ 2A.
Dòng yêu cầu của tín hiệu điều khiển tư 0- 36mA.
Công suất: 1 cầu tương đương 25W.
- Hai chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ là 12V power và 5V powe
- Power GND là GND của nguồn cấp cho động cơ.
- Chân input gồm có : IN1, IN2, IN3, IN4.
- Chân output bao gồm : out1, out2, out3, out4.
2.1.4 Bảng trạng thái hoạt động
ENA ENB IN1 IN2 IN3 IN4 Trạng thái motor1
1 1 0 1 0 1 Chạy cùng chiều kim đồng hồ
Chạy cùng chiều kim đồng hồ
1 1 1 0 1 0 Chạy ngược chiều kim đồng hồ
Chạy ngược chiều kim đồng hồ
2.2 Cảm biến siêu âm HC SR04
Hình 1.9 - Cảm biến siêu âm HC SR04
2.2.1 Sơ lược về HC SR04
Cảm biến siêu âm HC-SR04 được sử dụng để đo khoảng cách đến đối tượng mục tiêu một cách chính xác mà không cần tiếp xúc vật lý Thiết bị này bao gồm hai bộ phận chính: bộ phát chuyển đổi tín hiệu điện thành sóng siêu âm và bộ thu chuyển đổi sóng siêu âm trở lại thành tín hiệu điện Sóng siêu âm này có thể được đo và hiển thị, mang lại các chi tiết đo lường chính xác với độ phân giải khoảng 3mm, tuy nhiên có thể có sự khác biệt nhỏ giữa khoảng cách tính toán và khoảng cách thực tế.
Sô chân Tên chân Mô tả
1 VCC Chân Vcc cấp nguồn +5V cho cảm biến
2 TRIGGER Chân trigger là chân đầu vào Chân này phải được giữ ở mức cao trong 10us để khởi tạo phép đo bằng cách gửi sóng siêu âm.
3 ECHO Chân Echo là chân đầu ra Chân này tăng cao trong một khoảng thời gian bằng với thời gian để sóng siêu âm quay trở lại cảm biến.
Dòng điện hoạt động : gioihan || khoangcach == 0) { tien();
} else { dung();delay(300); quaycbsangtrai(); dokhoangcach();
Serial.println(khoangcach); khoangcachtrai = khoangcach; quaycbsangphai(); dokhoangcach();
Serial.println(khoangcach); khoangcachphai = khoangcach; if (khoangcachphai < 15 && khoangcachtrai < 15) { lui();delay(300);dung();delay(300);
} else { if (khoangcachphai > khoangcachtrai) { lui();delay(300);dung();delay(300); rephai();
Serial.println("Di sang phai"); delay(300);dung();delay(300);
} if (khoangcachphai < khoangcachtrai) { lui();delay(300);dung();delay(300); retrai();
Serial.println("Di sang trai"); delay(300);dung();delay(300);
In the setup function, the serial communication is initialized at a baud rate of 115200, and various pins are configured as outputs for motor control, including ENA, ENB, IN1, IN2, IN3, and IN4 Additionally, a servo motor is attached to the specified pin for control, while the trig pin is set as an output and the echo pin as an input to facilitate ultrasonic distance measurement.
Serial.begin(115200); digitalWrite(ENA, LOW); digitalWrite(ENB, LOW); digitalWrite(IN1, LOW); digitalWrite(IN2, LOW); digitalWrite(IN3, LOW); digitalWrite(IN4, LOW); myservo.write(90); delay(500);
Blynk.begin(auth, ssid, pass);
} void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: if (x==1&&y==0){
LẮP RÁP MẠCH
Mô tả hoạt động
Khi nhấn nút CONTROL trên BLYNK, lệnh điều khiển bằng tay sẽ được kích hoạt Khi người dùng nhấn các lệnh điều khiển tiến, lùi, trái, phải, BLYNK sẽ gửi tín hiệu tương ứng đến ESP8266, từ đó xuất tín hiệu cho mạch L298N để điều khiển động cơ hoạt động.
Khi nhấn nút AUTO trên BLYNK, xe tự hành sẽ kích hoạt cảm biến siêu âm để đo khoảng cách Nếu khoảng cách lớn hơn giới hạn đã được cài đặt, xe sẽ tiến về phía trước Ngược lại, nếu khoảng cách nhỏ hơn giới hạn, xe sẽ dừng lại và sử dụng servo để quay sang trái và phải nhằm đo khoảng cách Xe sẽ di chuyển theo hướng có khoảng cách lớn hơn Nếu cả hai bên đều có khoảng cách nhỏ hơn giới hạn, xe sẽ lùi lại, dừng lại để đo khoảng cách và tiếp tục lặp lại quy trình này.