TIỂU LUẬN MÔN HỌC VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài Arduino kết hợp với mạch bluetooth hc – 06 điều khiển led

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍMINH

BÀI TIỂU LUẬN

MÔN HỌC: VI ĐIỀU KHIỂN

Đề tài: Arduino kết hợp với mạch bluetooth hc – 06 điều khiển led

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô

Giảng viên hướng dẫn: NGHIÊM HOÀNG HẢI

Tp.HCM, ngày 8 tháng 1 năm 2024

VIỆN KỸ THUẬT HUTECHĐề số: 36

PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI BÀI TIỂU LUẬN

TÊN MÔN HỌC: VI ĐIỀU KHIỂNNGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm: 1):

(1) Lê Thế Hòa MSSV: 1911250980 Lớp: 19DOTB1

2 Tên đề tài : arduino kết hợp với mạch bluetooth hc - 06 kết hợp với điều khiển led3 Nội dung nhiệm vụ :

- Giới thiệu về đề tài;- Tồng quan về đề tài;

- Nhận xét, đánh giá của bản thân về đề tài;- Viết báo cáo bài tiểu luận.

4 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Cuốn thuyết minh đề tài in A4 có đánh giá của GVHD 2) Bản vẽ thiết kế (nếu có).

Ngày giao đề tài:16/11/2023 Ngày nộp báo cáo: 08/01/2024

Sinh viên thực hiện

VIỆN KỸ THUẬT HUTECH

PHIẾU ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN

TÊN MÔN HỌC: VI ĐIỀU KHIỂN

NGÀNH: Công nghệ kỹ thuật ô tô

1 Tên đề tài:Arduino kết hợp với mạch bluetooth hc - 06 kết hợp với điều khiển led2 Giảng viên hướng dẫn: Nghiêm Hoàng Hải

3 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện đề tài (sĩ số trong nhóm 1):

Họ và tên: Lê Thế Hòa MSSV: 191125980 Lớp: 19DOTB1

4 Đánh giá bài tiểu luận:

Ghi chú: Điểm số nếu có sai sót, GV gạch bỏ rồi ghi lại điểm mới kế bên và kýnháy vào phần điểm chỉnh sửa.

Sinh viên thực hiện

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin cảm ơn đến NGHIÊM HOÀNG HẢI là giảng viên hướng

dẫn môn học “ Vi điều khiển ” Với kiến thức hạn hẹp của mình rất khó để chúng em hoàn thanh bài tiểu luận Cảm ơn thầy đã luôn tận tình hướng dẫn chỉ dạy chúng em để có thể hoàn thành môn học và bài tiểu luận, cùng với đó là các kiến thức kinh nghiệm để chúng em có thêm trang bị cho bản thân minh khi ra trường Cảm ơn Viện kỹ thuật đã tạo điều kiện cho chúng em có thêm kiến thức qua môn học này Cảm ơn trường Đại học Công nghệ thành phố Hồ Chí Minh đã cho chúng em không gian cùng cơ sở vật chất tốt nhất cho việc học tập.

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH iii

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI: 1

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI: 1

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1

1.5 KẾT CẤU CỦA TIỂU LUẬN 2

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC HIỆN 3

2 Khái quát về Arduino và mạch bluetooth HC-06 3

2.1.Giới thiệu chung về ARDUINO 3

2.2 Tính toán chọn transistor cho mạch 8

2.3.Thực hiện vẽ trên phần mền mô phỏng Proteus 9

2.4 Giới thiệu về Arduino IDE và ngôn ngữ lập trình cho Arduino 10

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 16

TÀI LIỆU THAM KHẢO 17

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH

Hình 1: Những thành viên khởi xướng Arduino 3

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Như chúng ta đã biết, ngành công nghiệp ô tô đang càng ngày càng phát triển Ngày nay, nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật, điều khiển tự động hiện đại và công nghệ điều khiển logic khả trình dựa trên cơ sở phát triển của kĩ thuật khoa học mà cụ thể là sự phát triển của hệ thống điều khiển tự động và thuật toán điều khiển Ngày càng có nhiều trang bị kỹ thuật mới được áp dụng trên ô tô Để quá trình vận hành của ô tô an toàn và hiện đại cho người sử dụng các chương trình điều khiển và thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ được tạo ra.

1.3 NỘI DUNG ĐỀ TÀI:

Trình bày giới thiệu, công dụng, Yêu cầu,

Phân loại, Cấu tạo,

Nguyên lý hoạt động.

1.4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Sử dụng tài liệu chuyên nghành Tìm kiếm trên internet

1.5 KẾT CẤU CỦA TIỂU LUẬN

Tiểu luận gồm 3 chương: Chương 1: Giới Thiệu Đề Tài Chương 2: Nội Dung Thực Hiện Chương 3: Kết Luận

CHƯƠNG 2 NỘI DUNG THỰC HIỆN

2 Khái quát về Arduino và mạch bluetooth HC-06

2.1.Giới thiệu chung về ARDUINO

Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động Số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến

Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng; hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác?

Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino

Hình 1: Những thành viên khởi xướng Arduino

chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Chỉ với khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.

2.1.1 Giới thiệu ARDUINO UNO R3:

Arduino Uno R3 là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino Bảng mạch được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử, lập trình…Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng cho mình một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…).

Vi Điều Khiển (Microcontroller):

Arduino Uno R3 sử dụng vi điều khiển ATmega328p, một chip AVR của Atmel (hiện là Microchip).

Chip này có tốc độ xử lý 16 MHz, bộ nhớ Flash 32 KB, SRAM 2 KB, EEPROM 1 KB.

Chân Kết Nối:

Digital Pins: 14 chân kỹ thuật số (0-13) Analog Pins: 6 chân analog (A0-A5).

PWM (Pulse Width Modulation): 6 chân hỗ trợ PWM.

UART (Serial Communication): Cổng UART để kết nối với máy tính hoặc các thiết bị khác.

Nguồn Điện:

Arduino Uno R3 có thể được cấp nguồn từ cổng USB hoặc thông qua một nguồn cấp từ 7 đến 12 VDC thông qua cổng Nguồn (Vin).

Cổng Kết Nối:

USB: Dùng để nạp chương trình và giao tiếp với máy tính.

Power Jack (Cổng Nguồn): Cho phép cấp nguồn từ một nguồn ngoại vi.

LED và Nút Bấm:

LED BUILTIN: Đèn LED tích hợp trên board, thường được sử dụng trong các dự án đầu tiên như chương trình Blink.

Nút Reset: Sử dụng để khởi động lại chương trình trên board.

Quạt Tản Nhiệt:

Một số phiên bản của Arduino Uno R3 có quạt tản nhiệt tích hợp để giảm nhiệt độ khi board hoạt động ở tần số cao.

Bo Mạch (Board Layout):

Kích thước: 68.6 mm x 53.4 mm.

Thanh gắn các chân kết nối giúp dễ dàng kết nối với các module và shields.

Arduino Uno R3 có một bootloader nhúng giúp nạp chương trình mới thông qua cổng USB mà không cần sử dụng trình nạp bên ngoài.

Mở Rộng Với Shields và Modules:

Arduino Uno R3 tương thích với nhiều shields và modules, mở rộng khả năng và chức năng của nó.

2.1.2 Giới thiệu mạch BLUETOOTH HC-06:

Mạch HC-06 là một mô-đun Bluetooth không dây phổ biến được sử dụng để thiết lập kết nối không dây giữa các thiết bị điện tử Được sản xuất bởi các nhà sản xuất khác nhau, mạch này thường được ứng dụng trong các dự án điều khiển từ xa, truyền dữ liệu không dây, và các ứng dụng Internet of Things (IoT).

Chức Năng Chính:

Mạch Bluetooth HC-06 là một mô-đun Bluetooth 2.0 SPP (Serial Port Profile), thiết kế để tạo kết nối UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) không dây.

Hình 2: Arduino uno r3

Kết Nối Và Giao Tiếp:

Mạch có thể được kết nối với bất kỳ thiết bị hỗ trợ Bluetooth khác như điện thoại di động, máy tính bảng, hoặc một board Arduino khác.

Khi thiết bị được kết nối, nó có thể truyền dữ liệu qua kết nối UART.

Chân Kết Nối:

TXD và RXD: Chân TXD (Transmit Data) và RXD (Receive Data) được sử dụng để kết nối với các chân tương ứng trên thiết bị khác.

VCC và GND: Chân cấp nguồn (VCC) và chân đất (GND) cung cấp nguồn điện cho mạch.

Chế Độ Hoạt Động:

Mạch Bluetooth HC-06 thường có hai chế độ hoạt động: chế độ "Command" và chế độ "Data".

Trong chế độ "Command", mạch có thể được cấu hình thông qua các lệnh AT để đặt tên, mã pin, tốc độ truyền dữ liệu, v.v.

Đèn LED Hiển Thị Trạng Thái:

Mạch thường có một hoặc hai đèn LED hiển thị trạng thái:

Đèn Nguồn (Power LED): Thường là đèn LED đỏ, bật khi mạch được cấp nguồn Đèn Kết Nối (Connection LED): Thường là đèn LED xanh, bật khi mạch đang kết nối với thiết bị Bluetooth khác.

Cấu Hình Baud Rate:

Baud rate (tốc độ truyền dữ liệu) của mạch thường có thể được cấu hình thông qua lệnh AT Baud rate mặc định thường là 9600 bps.

Cấu Hình Mã Pin Bluetooth:

Mã pin Bluetooth của mạch cũng có thể được cấu hình bằng cách sử dụng lệnh AT, giúp bảo vệ kết nối truyền dữ liệu.

Ứng Dụng Thực Tế:

Mạch Bluetooth HC-06 thường được sử dụng trong các dự án điều khiển từ xa, truyền dữ liệu không dây giữa các thiết bị điện tử, và trong các ứng dụng IoT.

Lưu Ý An Toàn:

Trong môi trường thực tế, việc cấu hình và sử dụng mạch HC-06 thường đòi hỏi sự hiểu biết về lệnh AT và các cấu hình liên quan.

2.2 Tính toán chọn transistor cho mạch

Hình 4: Sơ đồ mô tả sản phẩmHình 3: Bluetooth HC-06

Chọn R2 là 1000 ôm

=> 3.3 = 5 * (1000/R1 + 1000) => R1 ~ 515 ôm

Chọn R1 bằng 500 ôm mà ta đang có điện trở là 1000 ôm => ta mắc song song 2 điện trở 1000 ôm để có điện trở R1 = 500 ôm R1 song song = (1000*1000)/(1000+1000)

2.3.Thực hiện vẽ trên phần mền mô phỏng Proteus

2.3.1.Giới thiệu chung về phần mền mô phỏng Proteus

Phần mềm Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trìn điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiên điện tử thông dụng, đặn biệt hỗ trợ cho các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES

dùng để vẽ mạch in Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại vi điều khiển khá tốt, nó hỗ trợ các dòng vi điều khiển PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11,…các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet…ngoài ra còn mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả

Hình 5: Giao diện khởi động phần mềm Proteus.

2.3.2 Thực hiện vẽ mô phỏng sản phẩm trên phần mền Proteus

Hình 6: Mô phỏng sản phẩm trên phần mềm

Mô phỏng trên phần mền cho kết quả tốt có các dòng điện chạy qua

2.4 Giới thiệu về Arduino IDE và ngôn ngữ lập trình cho Arduino

Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị nhiều tính năng thông dụng mang lại nhiều lợi thế cho Arduino, tuy nhiên sức mạnh thực sự của Arduino nằm ở phần mềm Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++ rất quen thuộc với người làm kỹ thuật Và quan trọng là số lượng thư viện code được viết sẵn và chia sẻ bởi cộng đồng nguồn mở là cực kỳ lớn

Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino Môi trường lập trình

Hình 7: Giao diện phần mềm Arduino IDE

Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, Macintosh OSX và Linux Do có tính chất nguồn mở nên môi trường lập trình này hoàn toàn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm.

Ngôn ngữ lập trình có thể được mở rộng thông qua các thư viện C++ Và do ngôn ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hoàn toàn có thể nhúng thêm code viết bằng AVR vào chương trình nếu muốn.

2.4.1 Lập trình cho sản phẩm

Tiến hành nạp chương trình cho sản phẩm

2.4.2 Lắp đặt và thử nghiệm thực tế sản phẩm

Hình 9: Sản phẩm được lặp đặt thực tế

2.4.3 Tiến hành chạy thử sản phẩm

Cho kết quả tốt có các đèn nhận tín hiệu đạt yêu cầu đề ra

Hình 10: Kết quả thực tế nhận được

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Ứng dụng khoa học kỹ thuật vào các sản phẩm đời sống là điều rất quan trọng để quyết định đến hiệu quả và đánh giá nền sản xuất của ngành công nghệ ô tô hiện nay.

Việc nghiên cứu thiết kế các các chương trình điều khiển và thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ trong công nghiệp ô tô trở thành vấn đề cấp bách hiện nay Khẳng định vai trò quan trọng của công nghệ tự động trong chiến lược công nghiệp hóa – hiện đại hóa nên kinh tế đất nước là một việc hết sức có ý nghĩa, tạo khả năng phát triển kinh tế tốc độ cao Trong nội dung của tiểu luận này chỉ đề cập đến một phần nhỏ về hệ thống điều khiển tự động trên ô tô, để tự thiết kế và làm chủ được thiết kế các hệ thống điều khiển chương trình điều khiển và thuật toán điều khiển lập trình cho động cơ đòi hỏi phải có quá trình tích lũy kinh nghiệm lâu dài.

Xin chân thành cảm ơn Thầy Nghiêm Hoàng Hải đã tạo điều kiện để cá nhân em

được nghiên cứu và hoàn thiện tiểu luận này Tuy nhiên với kiến thức hạn hẹp của minh chúng em vẫn còn nhiều sai sót trong quá trình thực hiên đề tài Kính mong quý thầy cũng như các bạn sinh viên đóng góp để đề tài ngày càng hoàn thiện.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Nguyễn Văn Nhanh: Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô, Giáo trinh Hutech,