Thiết kế, thi công Robot bằng Arduino và điều khiển dùng điện thoại Android

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ, THI CÔNG ROBOT BẰNG ARDUINO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÙNG ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: TS NGUYỄN THANH HẢI SVTH: TRẦN TRUNG HIẾU MSSV: 15341009 SVTH: ĐINH CÔNG NGỌC THUẬN MSSV: 15341030 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2017 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG ROBOT BẰNG ARDUINO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÙNG ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải SVTH: Trần Trung Hiếu Đinh Cơng Ngọc Thuận MSSV: 15341009 15341030 Tp Hồ Chí Minh - 01/2017 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG ROBOT BẰNG ARDUINO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÙNG ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: TS Nguyễn Thanh Hải SVTH: Trần Trung Hiếu Đinh Công Ngọc Thuận MSSV: 15341009 15341030 Tp Hồ Chí Minh - 01/2017 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Trần Trung Hiếu MSSV: 15341009 Đinh Công Ngọc Thuận MSSV: 15341030 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 01 Hệ đào tạo: Đại học quy Mã hệ: Khóa: 2015 Lớp: 153410A I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG ROBOT BẰNG ARDUINO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÙNG ĐIỆN THOẠI ANDROID II NHIỆM VỤ Các số liệu ban đầu: - Đọc tham khảo tài liệu trước - Dựa vào mơ hình xe Robot trước Nội dung thực hiện: - Thiết kế, thi cơng khung mơ hình cho Robot - Tính tốn lựa chọn nguồn phù hợp - Tính toán, thiết kế lựa chọn cảm biến, động giao tiếp với Arduino - Viết chương trình cho Arduino để điều khiển động sử dụng khối đo nhiệt độ, độ ẩm Robot - Thiết kế giao diện ứng dụng điều khiển điện thoại Android giao tiếp với Arduino - Lắp ráp khối điều khiển vào mơ hình Robot cho hồn chỉnh - Chạy thử nghiệm Robot - Cân chỉnh hệ thống - Viết sách luận văn - Báo cáo đề tài tốt nghiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 15/09/2016 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 13/01/2017 ii V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS Nguyễn Thanh Hải BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP iii TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC Tp HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2017 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Trung Hiếu Lớp: 153410A MSSV: 15341009 Họ tên sinh viên 2: Đinh Công Ngọc Thuận Lớp: 153410A MSSV: 15341030 Tên đề tài: THIẾT KẾ, THI CÔNG ROBOT BẰNG ARDUINO VÀ ĐIỀU KHIỂN DÙNG ĐIỆN THOẠI ANDROID Tuần/ngày Xác nhận GVHD Nội dung Tuần Gặp giáo viên hướng dẫn, chọn đề tài Tuần Thiết kế, thi cơng khung mơ hình cho xe Robot Tuần Tính tốn lựa chọn nguồn phù hợp Tuần Tính tốn, thiết kế lựa chọn cảm biến, động giao tiếp với Arduino Tuần 5,6 Viết chương trình cho Arduino để điều khiển động sử dụng khối đo nhiệt độ, độ ẩm Robot Tuần Thiết kế giao diện ứng dụng điều khiển điện thoại Android giao tiếp với Arduino Tuần 12 Lắp ráp khối điều khiển vào mô hình Robot cho hồn chỉnh Kết hợp chương trình Chạy thử mơ hình xe Robot Chỉnh sửa hồn thiện chương trình Viết luận văn Viết luận văn Tuần 13 Chỉnh sửa hoàn thành luận văn Tuần 8, Tuần 10 Tuần 11 GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iv LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm chúng tơi tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Trần Trung Hiếu Đinh Công Ngọc Thuận v LỜI CẢM ƠN Chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Thanh Hải - Trưởng môn Điện Tử Công Nghiệp, lời cảm ơn đến thầy cô Khoa Điện-Điện Tử nói chung hay Bộ Mơn Điện Tử Cơng Nghiệp nói riêng hướng dẫn tận tình giúp đỡ nhóm tạo điều kiện để nhóm chúng em hồn thành tốt đề tài Chúng em xin gửi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện-Điện Tử tạo điều kiện tốt cho chúng em hoàn thành đề tài Chúng em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 153410A chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt thời gian thực đề tài Cuối cùng, chúng xin gởi lời cảm ơn đến cha mẹ, người cho chúng sống để chúng ăn học phát triển ngày hôm Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Trần Trung Hiếu Đinh Công Ngọc Thuận vi MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ Đồ Án ii Lịch trình làm Đồ Án iv Lời cam đoan v Lời cảm ơn vi Mục lục vii Liệt kê hình vẽ x Liệt kê bảng vẽ xiii Tóm tắt xiv CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan Robot 2.2 Tổng quan sở lệu (FireBase) 2.2.1 Khái niệm FireBase cơng cụ 2.2.2 Lợi ích sử dụng sở liệu (FireBase) 2.3 Cách tạo Project Android với FireBase 2.3.1 Tạo Project FireBase 2.3.2 Tích hợp Project FireBase vào Android 2.4 Giới thiệu KIT ESP8266 NODEMCU 13 2.4.1 Thông số kỹ thuật 14 2.4.2 Sơ đồ chân 14 2.5 Truyền nhận liện UART 15 2.6 Giới thiệu cảm biến DHT11 16 2.6.1 Thông số kỹ thuật 16 vii 2.6.2 Sơ đồ chân chức chân DHT11 16 2.6.3 Sơ đồ kết nối với MCU 17 2.7 Giới thiệu mạch cầu H (L298N) 17 2.7.1 Thông số kỹ thuật 17 2.7.2 Hình ảnh chức chân L298N 18 2.8 Giới thiệu động DC 19 2.8.1 Thông số kỹ thuật 19 2.8.2 Cấu tạo 19 2.9 Giới thiệu cảm biến siêu âm (SRF05) 20 2.10 Giới thiệu VĐK ATMEGA328P 24 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 26 3.1 Giới thiệu 26 3.2 Tính Tốn Và Thiết Kế Hệ Thống 26 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 26 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 27 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 36 4.1 Thi Công Mạch Atmega 328p 36 4.1.1 Mạch nguyên lý 36 4.1.2 Mạch in 37 4.1.3 Mạch thực tế 38 4.2 Thi Công Hệ Thống 38 4.2.1 Mơ hình Robot 38 4.2.2 Mạch điện 41 4.3 Lập Trình Hệ Thống 42 4.3.1 Lưu đồ giải thuật 42 4.3.2 Phần mềm lập trình cho ESP8266 v12 Atmega328P 48 4.3.3 Phần mềm lập trình Android Studio 49 4.4 Viết Tài Liệu Hướng Dẫn Sử Dụng, Thao Tác 58 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ .62 5.1 Kết 63 5.1.1 Mơ hình Robot 63 5.1.2 Kết nghiên cứu 63 viii