Báo cáo Đồ Án Điện tử hk3 2022 2023 Đề tài xe Điều khiển từ xa thông qua bluetooth

Hiện nay việc các ứng dụng ngày càng trở nên phố biến, từ những cái đơn giản như điều khiển cột đèn giao thông định thời, đếm sản phẩm dây chuyền sản xuất, điều khiển động cơ điện một ch

UBND THANH PHO CAN THO

TRUONG DAI HOC KY THUAT CONG NGHE CAN THO

BAO CAO DO AN DIEN TU HK3_ 2022-2023

DE TAI: XE DIEU KHIEN TU XA THONG QUA

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẢN THƠ

Cần Thơ, ngày tháng năm 2022

LỜI NÓI ĐẦẦUU G31 S111 SH gu ve 5

CHUONG 2 THIET KE HE THONG ccsssssssssssssesssssessssscssssessassanssssaneecsneeseaceneaneaes 10 2.1 Sơ đồ khối - ¿52 2 212112211211221121121121122121121211221 re 10

2.2 Khối nguồn - 5 k2 1121121211111 11211012111 n1 1n ng nên 10

2.1.1 Giới thiệu 7805 225 21 2122112112221121112212211212121212 ra 10

2.1.2 Nguyên lý hoạt động Q Q0 00112112 n1 1110111122 II 2.3 Khối thu phát tín hiệu - 52 SE E1 15212112112 211 1 111 1 1.111 rey 11

2.1.1 Cau binh chan HC-05.0.000.00 00 ccccccccccecsscessesssessesesessvesenteessesssesensssessnsssesenseees 12

2.1.2 Đặc tính Bluetooth HC-ÚS Q00 22201122 1111211110111101112 1211112 x kg 13 2.1.3 Ứng dụng HC-05 2 1 ST 11 HH 11121212 1n rên 13 2.4 Khối xử lý -. k2 1211 1H H11 n1 nh ng ruA 14

2.5 Khối điều khiển Arduino Uno R3 - 22-52 222 5122112112211212 11211211212 e6 15

2.6 Khối điều khiển động ơ s1 E 11 112122 11 1211112 ng He 17

2.1.1 CẤu trÚc ¿222 212211211211211121122112112111211112112112112112112 re 17

2.1.2 Nguyên lý hoạt động Q QQ 2n 2nnnn HH HH1 eg 20 2.1.3 Sơ đồ đường tín hiệu của mạch - St SH 2H HH He reo 20

2.7 Thiết kế App điều khiển xe 5c n1 1 1E E1 11211111212121 2 1n HH ngrườn 21

4.3 Tài liệu Tham Khảo c2 9999995355551 1 111kg vu cay nh vvy 31

LỜI NÓI ĐẦU

Đất nước ta đang trong giai đoạn công nghiệp hoá hiện đại hoá, nền khoa học — kỹ thuật luôn là mỗi quan tâm hàng đầu Cùng với sự phát triển nhanh chóng về khoa học -

kỹ thuật, ngành điện tự động có những bước phát triển nhảy vọt với linh kiện bán dẫn, các hệ thông nhúng ra đời và kèm theo đó là nhiều ứng dụng mới xuất hiện phục vụ cho sinh hoạt và sản xuất con người Hiện nay việc các ứng dụng ngày càng trở nên phố biến, từ những cái đơn giản như điều khiển cột đèn giao thông định thời, đếm sản phẩm dây chuyền sản xuất, điều khiển động cơ điện một chiều Đến những ứng dụng phức tạp như điều khiển Robot, hệ thống kiểm soát Một trong những ứng dụng không kém phần quan trọng trong công nghiệp điều khiển từ xa Nó đã góp phân rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị từ xa hay những thiết bị mà con người không thể trực tiếp chạm vào để điều khiển Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, em đã thiết kế và thi công mạch “Mô hình xe điều khiển bằng Bluetooth” Trong quá trình thực hiện đề tài chắc chắn sẽ còn nhiều thiếu sót nhất định Vậy chúng em mong sự giúp đỡ của Thầy và sự gop ý của bạn bè

DANH MỤC HÌNH ẢNH

;¡.): VU na 10 Hình 3: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn -2 22 ST 2121211211211 112111 eeerrye ll

Hinh 4: So dé chan ctta HCOS ccceccceeccssescssseeessseeecsseeeseseeeenseeecnneeecnseecnsecuieenieeenees 12

Hinh 5: So d6 chan ctia atmega328P oo ccc ceccccccccscsscescsvssessessesssetssescevsseecsesvssveesees 14

Hình 14: Sơ đồ giao tiếp giữa Arduino và IC L293D 5 2s 27

Hình 15: Lắp trên board trắng 22-52 2 c2 1222122127122 1122122101121 27 Hình 16: Sơ đồ mạch đi dây hoàn thiện 2S S1 1E E1 E12 21121212 1x rrryeg 28

;Ì.,.0w/ 7.900.081 29 Hình 18: TT Gear Motor Q SH HS HS HT 1H TT k TH HH KHE TT KH kh 29 Hình 19: 6SMM Wheels for TT Motors Q SH nS SH khe 29 Hình 20: HC-ÚŠ - 201121121111 1111 11111112111 111011111111 11 111 11 11111911 E151 11 KH k HH 30 Hinh 21: 2s, 18650 Battery Holder 0 122111122 111121111121 11111 11111111 111118 x kg 30 Hinh 22: 18650 Bat(ery LH HH HH nh KH 1111k rea 30 Hình 23: 10MM Red Led .- - Q0 122211211111 11111111 1111111111111 1111 E11 k Hkk khu 30 Hình 24: 8mm white led - L0 2.11222111111111 11111 111111111111 111 E11 E111 khu 30 Hình 25: 180r Resisfor QQ Q SH nnHnnHHn HH TT TT SH KHE HH KH tá re 30

Hình 26: Sản phẩm 22 SE ỀE271E21221112112112112111121122 1012202121211 eg 31

DANH MUC BANG

CHUONG I GIOI THIEU

1 Lý Do Chọn Đề Tài, Mục Đích, Đối Tượng Nghiên Cứu

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong thời qua, khoa học máy tính và xử lý thông tin có những bước tiễn vượt bậc và ngày càng có những đóng góp to lớn vào cuộc cách mạng khoa học kỹ thuật hiện đại, Đặc biệt sự ra đời va phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số làm cho ngành

kỹ thuật điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn Nó góp phần rất lớn trong việc

đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất,

kinh tế và đời sống xã hội Từ những hệ thông máy tính đến các thiết bị cá nhân cầm tay điện thoại Smartphone, để điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bị phục

vụ cho đời sống hằng ngày của con người

Khoa học phát triển hầu như các thiết bị đầu có sự góp mặt của công nghệ được

tiếp cận sớm là một lợi thế Điện thoại trở nên pho bién moi người a1 cũng có cho mình một chiếc điện thoại

Với mong muốn tìm hiểu nguyên lý, kỹ thuật trong các hệ thống điều khiển

Nhóm em đã thiết kế ra “THIẾT KÉ MÔ HÌNH XE ĐIÊU KHIÊN BẰNG

BLUETOOTH ”

1.2 Mục đích của đề tài

Mục đích nghiên cứu của đề tài này là nghiên cứu về Arduino cụ thể hơn là Arduino uno, cải thiện kỹ năng thực hành, phương pháp lập trình cho Arduino bằng ngôn ngữ Arduino (được xây dựng trên ngôn ngữ C), để biên dịch chương trình và chuyên chương trình lên board là phần mềm Arduino IDE Lập trình ứng dụng Android dùng SDK, giao tiếp thông qua Bluetooth

1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

Module Bluetooth HC-05, arduino uno R3, module 1298 mach cau H, động cơ DC, phần mềm Arduino Integrated Development Environment (IDE)

1.4 Hướng nghiên cứu

Nghiên cứu nắm bắt phần cứng của Arduino uno R3, sơ đồ khối, bồ trí chân, tập

lệnh điều khiển cho Arduino uno R3

Tìm hiểu cách điều khiển động cơ DC.

Tìm hiểu về lập trình phần mềm Android giao tiếp Bluetooth Hướng đến kết quả cuối cùng là xe hoạt động 6n định, điều khiên được bằng bluetooth thông qua điện thoại

CHUONG 2 THIET KE HE THONG

2.1 Sơ đồ khối

(()) Khối thu phát | _ wo " Khối điều -

vụ cung cấp nguồn nuôi cho toàn mạch ứng với mỗi khối sẽ cần một điện áp nuôi khác

nhau, khối xử lý đóng vai trò là bộ não của mạch, tiếp nhận và xử lý các tín hiệu thu

được đề đưa ra những chí thị phù hợp cho các khối khác, khối điều khiển động cơ sẽ nhận

tín hiệu từ khối xử lý để điều khiển các động cơ cho xe hoạt động như ý muốn

Hình 2: Sơ đồ chân của 7805 Hình 2 mô tả sơ đỗ chân của IC ổn áp LM7805 với hình bên trái là sơ đồ chân và hình dạng thực tế của LM7805 còn hình bên phải là ký hiệu của LM7805 trong mô phỏng

và chức năng tương ứng của mỗi chân Dựa vào hình có thê thấy chân I là chân nổi với tín hiệu đầu vào là điện áp muốn hạ xuống và thường ít nhất phải lớn hơn 3V so với điện

10

áp ra cân ôn định, chân 3 là dau ra ứng với nguồn nuôi 5V cho mạch, chân là chân nôi đất

áp 5V đi nuôi khối xử lý và nuôi khối thu phát tín hiệu Như vậy, khối nguồn đã được hoàn thành đáp ứng theo yêu cầu đặt ra

2.3 Khối thu phát tín hiệu

Nhóm chọn HC 05 làm bộ thu phát tín hiệu bluetooth từ điện thoại bởi no khá pho

biến, dễ sử dụng, tương thích tốt với các dòng vi xử lý hiện nay

2.1.1 Cầu hình chân HC-05

HC-05 có nhiều chân và đèn báo, giúp điều khiển các chức năng khác nhau và xem trạng thái Sơ đô chân mô tả tât cả các chân và chức năng của nó

Hình 4: Sơ đồ chân của HC05 Hình 4 là hình ảnh của module bluetooth HC05 Dựa vào hình có thê thấy HC05

có các chân, cụ thê chức năng của từng chân như sau:

Chan VCC: Giống như mọi thiết bị khác, HC05 Modules cũng phụ thuộc vào

nguồn điện để hoạt động và chân VCC cấp nguôn điện từ bên ngoài

Chan GND: Chan néi dat module

Chan RX: Chân nhận dữ liệu trong giao tiếp UART

Chân State: Báo trạng thái kết nối của Bluetooth

Chân TX: Chân truyền dữ liệu giao thức UART

Chân Enable/key: Chân Enable / Key là chân thay đối chế độ giữa chế độ dữ liệu

và chế độ dòng lệnh bằng cách cấp tín hiệu bên ngoài Cấp logic cao sẽ chuyên sang chế độ dòng lệnh và trạng thái logic thấp sẽ chuyển sang chế độ dữ liệu Chế

LJ_ Có chân enale cho phép chuyên đối giữa chế độ dòng lệnh và dữ liệu

CO Module cé giao thirc UART dé dang giao tiếp với bất kỳ bộ vi điều khiển hoặc

hệ thống nào

O Phạm vi giao tiếp lên đến 8 — 10 mét nhưng sẽ giảm xuống khi có vật cản

1 Thiết bị sử dụng nguồn điện 5V

C1 Module có thé lam Master hoặc Slave

O Các ô tô điều khiển từ xa cho trẻ em

O Trong tai nghe và chuột không dây, HC05 khả dụng cho giao tiếp không dây

Digital Pin 6 (PWM) = (PCINT22/OCOAVAINO) PDE PinIZ Pinl7 PB3 (MOSLOC2A/PCINT3) | Digital Pin L1(PWM)

ATmega328P có cầu hình 28 chân với chức năng cụ thể như sau:

Chan sé 1 (PC6 — reset): Chân reset ở mức thấp sẽ reset chương trình và vi điều

Chân số 2 (PD0 — Chân kỹ thuật số (RX)): Chân đầu vào của giao tiếp nối tiếp Chân số 3 (PDI- Chân kỹ thuật số (TX)): Chân đầu ra của giao tiếp nối tiếp Chân số 4 (PD2 — Chân kỹ thuật số): Chân dùng làm ngắt ngoài 0

Chân số 5 (PD3 — Chân kỹ thuật số (PWM)): Chân dùng làm ngắt ngoài I Chân số 6 (PD4 — Chân kỹ thuật số): Chân dùng cho nguồn bộ đếm bên ngoài Timer0

Chân số 7 (Vec — Điện áp dương): Nguồn dương của vi điều khiển

Chân số 8 (GND - Nói đất): Nối đất của vi điều khiển

Chân số 9 (XTAL — Dao động tinh thể): Chân nối với một chân của bộ dao động tỉnh thê để cung cấp xung nhịp từ bên ngoài cho vi điều khiên

Chân số 10 (XTAL — Dao động tinh thể): Chân nối với chân còn lại của bộ dao

động tỉnh thể đề cung cấp xung nhịp bên ngoài cho vi điều khiển

Chân số L1 (PD5 — Chân kỹ thuật số (PWM)): Chân dùng cho nguồn bộ đếm bên ngoài Timerl

Chân số 12 (PDó6 — Chân kỹ thuật số (PWM)): Bộ so sánh analog dương 1⁄ps Chân số 13 (PD7 — Chân kỹ thuật số): Bộ so sánh analog âm i/ps

Chân số 14 (PB0 — Chân kỹ thuật số): Nguồn đầu vào của bộ đếm hoặc bộ hẹn giờ Chân số 15 (PBI — Chân kỹ thuật số (PWM)): Bộ đếm hoặc bộ hẹn giờ so sánh khớp A

Chân số 16 (PB2 — Chân kỹ thuật số (PWM)): Chân hoạt động như lựa chọn slave 1p

Chân số 17 (PB3 - Chân kỹ thuật số (PWM)): Chân dùng làm đầu ra dữ liệu

master va dau vao dit liéu slave cho SPI

Chân số 18 (PB4 — Chân kỹ thuật số): Chân hoạt động như một đầu vào xung nhịp master va dau ra xung nhip slave

Chân số 19 (PBS - Chân kỹ thuật số): Chân hoạt động như một đầu ra xung nhịp

master va dau vao xung nhip slave cho SPI

Chân số 20 (AVcc — Dién ap duong): Dién ap duong cho bộ chuyén d6i ADC (nguồn)

Chan s6 21 (AREF — Tham chiếu analog): Điện áp tham chiếu analog cho bộ

chuyên đôi ADC

Chân số 22 (GND — Nối đất): Chân nối đất của hệ thông

Chân số 23 (PC0 — Đầu vào analog): Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 0 Chân số 24 (PC1 — Đầu vào analog): Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh I Chân số 25 (PC2 — Đầu vào analog): Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 2 Chân số 26 (PC3 — Dau vao analog): Dau vao analog gia tri ky thuật số kênh 3 Chân số 27 (PC4 — Đầu vào analog): Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 4 Chân này cũng có thê dùng đề kết nối giao diện nối tiếp cho dữ liệu

Chân số 28 (PC5 — Đầu vào analog): Đầu vào analog giá trị kỹ thuật số kênh 5 Chân này cũng dùng như dòng xung nhịp giao diện ni tiếp

2.5 Khối điều khiến Arduino Uno R3

Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói tới chính là dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3) Bạn sẽ bắt đầu đến với Arduino qua thứ này Bạn có thê dùng Arduino Nano cũng được nhưng mình khuyên bạn nên dùng cái này

Hinh | Arduino Uno R3

Hinh 6: Arduino Uno R3

Dựa vào một số tiêu chí như giá thành, tiện lợi dễ sử dụng, điều khiển 2 động cơ

độc lập nhóm đã tìm hiểu và sử dụng IC L293D cho khối điều khiển động cơ

mà có thể kiểm soát 2 động cơ DC cùng một lúc L293D hoạt động dựa trên đặc trưng

của mạch cầu H, một mạch cho phép điện áp cao chạy theo 2 chiều Trong L293D có 2

mạch cầu H có thể xoay 2 động cơ DC độc lập Cụ thê chức năng của từng chân được mô

tả ở Bảng 3.2 dưới đây

Bảng chức năng chân của L293D

17

2 (7)

bằng mạch kỹ thuật số

Điều khién trực tiếp chân Output 2 Điều khiễn

Kết nối với chân điện áp đỗ chay động cơ (4,5V

\4 (15) idu khién truc tiép chan Output 3 Bidu khiễn

Chân ground được nói với mass của mach (OV)

DULE DIEN TỬ? TÌM LÀ THẦY CÂN LÀ CÓ! ——“-5

Enable Pins : £1 & E2

Output to 2 Motors : 01, O2 & 03, O4

Nguyên lý hoạt động:

OC Chan 2 (Inputl) Chan 7 (Input2) Trạng thái động cơ

E1 10 Quay theo chiều kim đồng hồ

LO 01 Quay theo chiéu ngược lai

L 90 Dừng

O 11Dtng

2.1.3 Sơ đồ đường tín hiệu của mạch

Sau khi tìm hiểu hết tất cả các khối và lựa chọn những linh kiện phù hợp nhóm vẽ được

Hình 9: Sơ đồ đường tín hiệu của mach

đồ chi tiết hơn với các tín hiệu cụ thê so với sơ đồ khôi ban đâu đề từ đó di dén mach m6

phỏng

Đường tín hiệu của mạch Tên Số bit Chức năng:

LJ Seriall Byte Dữ liệu khối thu phát nhận được

r1 Serial2 Byte Dữ liệu khối xử lý phản hồi

CO Reset 1 Tin hiéu reset chip

CO Enable 4 Tin hiéu cho phép 4 cầu H hoạt động

C1 Input8 Tín hiệu vào khối điều khiển động cơ

(| Ouput 8 Tín hiệu ra điều khiển động cơ