Chuyên Đề 1 tên Đề tài xe Điều khiển từ xa giao tiếp bằng bluetooth

Điều này xuất phát từ một số yếu tố chính: - Sự tiện lợi và an toàn: Các thiết bị Bluetooth trên xe hơi cho phép người dùng kết nối điện thoại thông minh với hệ thống âm thanh của xe, gi

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

Khoa Điện- Điện tử _

Chuyên Đề 1

TÊN ĐỀ TÀI:

XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA GIAO TIẾP BẰNG BLUETOOTH

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: TS NGUYỄN QUỲNH ANH

SINH VIÊN: TRẦN BẢO KHANG

MÃ SỐ SV: 2015120100

LỚP:21ĐHĐT02

Thành phố Hồ Chí Minh – tháng 5 năm 2024

HỌC VIỆN HÀNG KHÔNG VIỆT NAM

Khoa Điện – Điện tử

-PHIẾU ĐÁNH GIÁ MÔN HỌC

Học phần: Chuyên đề 1 - 0111000723

Họ và tên sinh viên: Trần Bảo Khang

MSSV: 2105120100

Tên đề tài: XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA GIAO TIẾP BẰNG BLUETOOTH

TPHCM, ngày … tháng 5 năm 2024

Nguyễn Quỳnh Anh

Lời cảm ơn

Trong quá trình thực hiện đề tài, nhờ có sự hướng dẫn tận tình của giảng viên hướng dẫn: Thạc sĩ Nguyễn Quỳnh Anh đã tận tâm chỉ dạy cho em về những kiến thức để thực hiện đề tài Trong quá trình thực hiện đề tài, chắn chắn sẽ không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong nhận được ý kiến góp ý của thầy giúp đề tài được hoàn chỉnh và chỉnh chu hơn

Em xin cảm ơn cô.

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH THỊ TRƯỜNG 2

1.1 Nhu cầu của người dùng và thị trường 2

1.2 Những sản phẩm có đã có trên thị trường trong nước và quốc tế 2

1.3 Mục tiêu của sản phẩm 2

1.4 Mục tiêu cá nhân 3

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ 3

2.1 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch 3

2.1.1 Sơ đồ khối toàn mạch 3

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 4

2.1.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 4

CHƯƠNG III SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN 5

3.1 Lưu đồ thuật toán 5

CHƯƠNG IV: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG 7

4.1 Cấu trúc của hệ thống 7

4.1.1 Phần cứng 7

4.1.2 Phần mềm 7

CHƯƠNG V: HỆ THỐNG GIAO THỨC IOT 8

5.1 Khái niệm MQTT 8

5.2 Phân tích hệ thống IOT 8

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 10

6.1 Sản phẩm 10

6.2 Kết quả của mạch so với mục tiêu đề ra 10

6.3 Ưu điểm 10

6.4 Nhược điểm 10

6.5 Hướng phát triển đề tài 10

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1 3

Hình 2.2 4

Hình 3.1 5

Hình 6.1 10

LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là một nước đang trên con đường hiện đại hóa, công nghiệp hóa Và lĩnh vực đi đầu mở đường chính là lĩnh vực kĩ thuật nói chung và nghành điện tử nói riêng

Trong nghành điện tử là một trong những yếu tố hàng đầu và được quan tâm và phát triển bởi các công ty và cá nhân Có thể giúp tăng năng suất và chất lượng sản phẩm bằng cách loại bỏ sự can thiệp của con người hay nó có thể làm cho cuộc sống hằng ngày của chúng ta trở nên tiện nghi và dễ dàng hơn

Vì thế, em chọn đề tài “XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA GIAO TIẾP BẰNG BLUETOOTH” vì

nó ứng dụng vào cuộc sống của mỗi con người

1

CHƯƠNG I: PHÂN TÍCH THỊ TRƯỜNG 1.1 Nhu cầu của người dùng và thị trường

Nhu cầu về xe ô tô trang bị Bluetooth trên thị trường đang có xu hướng tăng mạnh, đặc biệt

là tại Việt Nam và các nước Đông Nam Á Điều này xuất phát từ một số yếu tố chính:

- Sự tiện lợi và an toàn: Các thiết bị Bluetooth trên xe hơi cho phép người dùng kết nối điện thoại thông minh với hệ thống âm thanh của xe, giúp thực hiện cuộc gọi rảnh tay, phát nhạc, và sử dụng các ứng dụng dẫn đường một cách dễ dàng và an toàn hơn khi lái xe

- Sự gia tăng của các mẫu xe điện và xe thông minh: Thị trường xe điện đang phát triển nhanh chóng với nhiều mẫu xe mới ra mắt, trang bị công nghệ hiện đại, bao gồm cả Bluetooth Các hãng xe lớn như VinFast, cùng với nhiều thương hiệu Trung Quốc và quốc tế, đang đưa ra nhiều mẫu xe điện với giá cạnh tranh, thu hút sự quan tâm của người tiêu dùng

- Chính sách hỗ trợ và xu hướng thị trường: Tại Việt Nam, chính phủ đã và đang triển khai các chính sách hỗ trợ phát triển ngành công nghiệp ô tô, bao gồm việc ưu đãi thuế cho các dòng xe tiết kiệm năng lượng và xe điện Điều này khuyến khích các hãng xe trang bị thêm nhiều tính năng hiện đại, như kết nối Bluetooth, để đáp ứng nhu cầu người dùng

- Công nghệ và giá cả hợp lý: Việc áp dụng công nghệ tiên tiến và giảm giá các linh kiện điện tử, như pin và hệ thống giải trí, đã giúp giá thành của các xe trang bị

Bluetooth trở nên hợp lý hơn Điều này đặc biệt quan trọng ở các thị trường đang phát triển, nơi người tiêu dùng nhạy cảm với giá cả

Trong bối cảnh thị trường ô tô toàn cầu phục hồi sau đại dịch, cùng với sự cải thiện niềm tin tiêu dùng, nhu cầu về các mẫu xe tích hợp công nghệ hiện đại, bao gồm Bluetooth, dự kiến

sẽ tiếp tục tăng trưởng mạnh mẽ trong năm 2024 và các năm tới

1.2 Những sản phẩm có đã có trên thị trường trong nước và quốc tế

Hiện nay, trên thị trường có một số dòng xe máy và ô tô tích hợp công nghệ kết nối

Bluetooth, mang đến nhiều tiện ích cho người sử dụng

- Honda SH125i/160i 2024: Dòng xe này được trang bị công nghệ kết nối Bluetooth với ứng dụng My Honda+ Thông qua ứng dụng, người dùng có thể xem thông tin về tình trạng vận hành, lịch sử sửa chữa, bảo dưỡng, bảo hành, tiêu hao nhiên liệu, và thậm chí là nhận thông báo đặc biệt từ Honda Điều này giúp người dùng quản lý và bảo dưỡng xe một cách dễ dàng và hiệu quả

- VinFast VF3: Là mẫu xe điện nhỏ gọn của VinFast, VF3 cũng được trang bị công nghệ tiên tiến, bao gồm cả khả năng kết nối thông minh VF3 có tầm hoạt động 210

km với động cơ mạnh 43 mã lực Xe này hiện rất được ưa chuộng trên thị trường Việt Nam với số lượng đơn đặt hàng lớn trong thời gian ngắn

Các sản phẩm này không chỉ cung cấp phương tiện di chuyển mà còn tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến, giúp nâng cao trải nghiệm và đảm bảo an toàn cho người dùng Nếu bạn quan tâm đến những dòng xe này, bạn có thể tham khảo thêm thông tin chi tiết trên các trang web của Honda và VinFast, hoặc trực tiếp đến các đại lý để được tư vấn cụ thể hơn

You've reached your GPT-4o limit

1.3 Mục tiêu của sản phẩm

Sản phẩm "xe bluetooth" có thể là một thiết bị điều khiển từ xa được kết nối qua

Bluetooth để điều khiển một loại xe cụ thể, chẳng hạn như một mô hình xe đồ chơi hoặc một dòng sản phẩm xe điều khiển từ xa

Mục tiêu của sản phẩm có thể bao gồm:

- Tiện ích và Sự Giải Trí: Tạo ra một sản phẩm mang lại niềm vui và tiện ích cho người dùng, cho phép họ điều khiển xe từ xa một cách dễ dàng và thú vị

- Tính Năng Đa Dạng: Cung cấp các tính năng đa dạng như điều khiển từ xa, tốc độ điều chỉnh, và có thể thậm chí là tính năng tự động hóa hoặc chế độ đua

2

- Kết Nối và Tương Thích: Đảm bảo rằng sản phẩm có thể kết nối với các thiết bị thông minh thông qua Bluetooth và tương thích với các nền tảng và ứng dụng điều khiển từ xa phổ biến

- Thiết Kế và Chất Lượng: Cung cấp một thiết kế hiện đại, bền bỉ và có độ tin cậy cao, đảm bảo sự hài lòng và tin tưởng từ phía người dùng

- Giá Cả Phải Chăng: Đảm bảo rằng sản phẩm có mức giá phù hợp với người tiêu dùng và cung cấp giá trị tốt cho số tiền họ chi trả

- An Toàn: Đảm bảo rằng sản phẩm đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn cần thiết, đặc biệt

là khi nó được sử dụng bởi trẻ em

- Trải Nghiệm Người Dùng: Tạo ra một trải nghiệm người dùng mượt mà và thú vị thông qua giao diện điều khiển trực quan và dễ sử dụng

- Tính Mở và Tùy Chỉnh: Cung cấp các cơ hội cho người dùng để tùy chỉnh và mở rộng chức năng của sản phẩm, có thể thông qua việc cung cấp API hoặc giao diện cho các nhà phát triển bên thứ ba

Những mục tiêu này sẽ giúp đảm bảo rằng sản phẩm "xe bluetooth" không chỉ là một sản phẩm giải trí mà còn là một công cụ mang lại trải nghiệm và giá trị cho người dùng

1.4 Mục tiêu cá nhân

Mục tiêu nghiên cứu của em khi chọn đề tài này là thiết kế một mô hình xe kết nối với điện thoại thông minh thông qua việc sử dụng bluetooth Mô hình này sẽ giúp chúng ta đến gần đến công nghệ tương lai

3

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ 2.1 Sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của mạch

2.1.1 Sơ đồ khối toàn mạch

Hình 2.1 Sơ đồ khối toàn mạch

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

2.1.3 Nguyên lý hoạt động của mạch

1 Kết Nối Bluetooth: Thiết bị điều khiển (điện thoại di động) gửi yêu cầu kết nối Bluetooth đến mô-đun Bluetooth trên chiếc xe Mô-đun Bluetooth trên xe chấp nhận yêu cầu kết nối

và thiết lập một kết nối Bluetooth với thiết bị điều khiển

2 Truyền Thông Dữ Liệu: Sau khi kết nối được thiết lập, thiết bị điều khiển gửi các tín hiệu điều khiển qua kết nối Bluetooth Các tín hiệu này có thể là các gói tin dữ liệu chứa thông tin về hướng di chuyển, tốc độ, và các lệnh khác điều khiển xe

3 Xử Lý Tín Hiệu: Mô-đun điều khiển trên xe (vi điều khiển như Arduino) nhận các gói tin

dữ liệu từ kết nối Bluetooth Nó xử lý các tín hiệu này để hiểu các lệnh điều khiển và thực hiện hành động tương ứng, chẳng hạn như di chuyển, quay đầu, dừng lại, và các hành động khác

4 Điều Khiển Động Cơ và Cảm Biến: Dựa trên các lệnh điều khiển nhận được, mô-đun điều khiển trên xe kích hoạt các động cơ điều khiển để thực hiện các hành động cụ thể

5 Phản Hồi: Trong một số trường hợp, thông tin phản hồi về trạng thái của xe có thể được gửi từ mô-đun điều khiển trở lại thiết bị điều khiển qua kết nối Bluetooth Điều này có thể bao gồm dữ liệu về vị trí, tốc độ, hoặc trạng thái pin năng lượng của xe

4

.CHƯƠNG III SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN

3.1 Lưu đồ thuật toán

Hình 3.1 Lưu đồ giải thuật cho mạch

Cách hoạt động :

1 Khởi động hệ thống:

 Bắt đầu

 Khởi tạo các thành phần phần cứng (động cơ, cảm biến, module Bluetooth)

2 Kết nối Bluetooth:

 Quét các thiết bị Bluetooth gần đó

 Xác thực và kết nối với thiết bị điều khiển (ví dụ: điện thoại di động)

3 Chờ lệnh điều khiển:

 Lắng nghe lệnh từ thiết bị điều khiển qua Bluetooth

4 Nhận lệnh điều khiển:

 Nếu nhận lệnh, chuyển đến bước tiếp theo

 Nếu không nhận lệnh, quay lại chờ lệnh

5 Xử lý lệnh điều khiển:

 Phân tích lệnh nhận được (ví dụ: tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải)

 Điều khiển động cơ và các bộ phận liên quan theo lệnh

6 Phản hồi trạng thái:

 Gửi trạng thái hiện tại của xe về thiết bị điều khiển qua Bluetooth

7 Kết thúc:

 Nếu nhận lệnh dừng, ngắt kết nối Bluetooth và dừng hệ thống

 Nếu không, quay lại chờ lệnh điều khiển

5

CHƯƠNG IV: CẤU TRÚC CỦA HỆ THỐNG 4.1 Cấu trúc của hệ thống

4.1.1 Phần cứng

 Khung: Các tấm mica làm bằng nhựa cứng làm khung xe

 Động cơ : Cung cấp lực kéo cho xe

 Nguồn điện : sử dụng PIN cung cấp năng lượng

4.1.2 Phần mềm

 Đề tài sử dụng điện thoại thông qua kết nối bluetooth để xe có thể di

 Mạch sử dụng ESP32 là vi điều khiển chính

6

CHƯƠNG V: HỆ THỐNG GIAO THỨC IOT 5.1 Khái niệm MQTT

MQTT (Message Queuing Telemetry Transport) là một giao thức truyền thông nhẹ, đặc biệt được thiết kế để gửi và nhận dữ liệu giữa các thiết bị IoT (Internet of Things) MQTT là một giao thức publish-subscribe, trong đó các thiết bị được chia thành hai vai trò chính: Publisher (người gửi) và Subscriber (người nhận)

Các đặc điểm chính của MQTT bao gồm:

1 Nhẹ và Băng thông thấp: MQTT được thiết kế để hoạt động trên các mạng có băng thông thấp và yêu cầu ít tài nguyên, phù hợp cho các thiết bị IoT có hạn chế về tài nguyên

2 Publish-Subscribe Model: MQTT sử dụng mô hình publish-subscribe, trong đó các thiết bị Publisher gửi dữ liệu lên các topics, và các thiết bị Subscriber đăng ký vào các topics để nhận dữ liệu tương ứng

3 QoS (Quality of Service): MQTT hỗ trợ ba mức độ QoS để đảm bảo việc truyền thông dữ liệu đáng tin cậy và chính xác: QoS 0 (at most once), QoS 1 (at least once),

và QoS 2 (exactly once)

4 Keep Alive: MQTT sử dụng cơ chế Keep Alive để duy trì kết nối giữa Publisher/Subscriber và Broker Khi một thiết bị không gửi hoặc nhận dữ liệu trong khoảng thời gian Keep Alive, kết nối sẽ bị ngắt

5.2 Phân tích hệ thống IOT

1 Phần cứng

ESP32

 Chức năng: ESP32 là một vi điều khiển mạnh mẽ với kết nối Wi-Fi và Bluetooth, giúp nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho các dự án IoT

 Ưu điểm: Khả năng kết nối không dây, hỗ trợ nhiều GPIO, có thể lập trình dễ dàng qua Arduino IDE hoặc ESP-IDF

L298N

 Chức năng: L298N là một driver động cơ kép H-Bridge, cho phép điều khiển hai động cơ DC độc lập

 Ưu điểm: Hỗ trợ điều khiển động cơ tiến/lùi và điều chỉnh tốc độ động cơ

Động cơ DC

 Chức năng: Cung cấp lực đẩy cho xe, cho phép xe di chuyển theo các hướng khác nhau

 Chức năng: Cảm biến siêu âm, cảm biến va chạm, cảm biến tốc độ, v.v., để thu thập thông tin và cải thiện khả năng điều khiển

2 Phần mềm

Lập trình ESP32

- Ngôn ngữ: C++ (Arduino IDE

7

- Chức năng chính:

 Kết nối và duy trì kết nối với Wi-Fi

 Giao tiếp với server hoặc ứng dụng điều khiển qua giao thức như MQTT hoặc HTTP

 Nhận và xử lý lệnh điều khiển

 Gửi tín hiệu điều khiển đến L298N

 Gửi phản hồi trạng thái về server hoặc ứng dụng

Giao thức truyền thông

 MQTT: Một giao thức truyền thông nhẹ cho IoT, lý tưởng cho việc gửi/nhận dữ liệu trong thời gian thực

3 Chức năng hệ thống

- Kết nối Wi-Fi: ESP32 kết nối với mạng Wi-Fi để có thể giao tiếp với server hoặc ứng dụng điều khiển

- Điều khiển động cơ: Thông qua L298N, ESP32 điều khiển các động cơ DC để thực hiện các lệnh tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải

- Phản hồi trạng thái: ESP32 gửi thông tin trạng thái hiện tại của xe về server hoặc ứng dụng để người điều khiển có thể giám sát

- An toàn: Hệ thống có thể bao gồm các cảm biến để tránh va chạm và cải thiện an toàn khi điều khiển

8

CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 6.1 Sản phẩm

Hình 6.1 Xe điều khiển

6.2 Kết quả của mạch so với mục tiêu đề ra

Xe chạy tương đối ổn định so với mục tiêu đề ra Hệ thống nhận ổn Qua đề tài này em đã học được thêm nhiều về IOT Phần gây khó khăn nhất để hoàn thành đề tài này 1 cách hoàn chỉnh Em hài lòng về sản phầm này nhưng không thể nào không có những sai sót

6.3 Ưu điểm

- Hệ thống khá đơn giản, rẻ và ổn định

- Hệ thống xe bằng bluetooth rất cần thiệt trong việc hiện đại hóa công nghệ để giảm bớt nhân lực cho ngành hàng không

6.4 Nhược điểm

- Độ nhạy của bluetooth và khoảng cách vận hành còn hạn chế

- Gây khó khăn trong việc lắp đặt

6.5 Hướng phát triển đề tài

1 Cải tiến phần cứng

Cảm biến bổ sung

 Cảm biến va chạm: Để phát hiện và tránh chướng ngại vật

 Cảm biến siêu âm: Đo khoảng cách và hỗ trợ điều hướng

 Cảm biến gia tốc và con quay hồi chuyển: Để đo lường chuyển động và duy trì cân bằng

Nâng cấp động cơ

 Động cơ mạnh hơn: Để tăng tốc độ và sức kéo của xe

 Servo motors: Để cải thiện khả năng điều hướng và tăng độ chính xác trong điều khiển

Pin và nguồn điện

 Pin dung lượng cao: Để kéo dài thời gian hoạt động của xe

 Hệ thống quản lý pin (BMS): Để bảo vệ và tối ưu hóa hiệu suất pin

2 Cải tiến phần mềm

Giao diện người dùng

 Ứng dụng di động: Tạo ứng dụng trên Android và iOS để điều khiển xe

9

 Giao diện đồ họa: Cải thiện giao diện điều khiển với các biểu đồ và số liệu theo thời gian thực

Thuật toán điều khiển

 Điều khiển PID: Sử dụng thuật toán điều khiển PID để cải thiện sự ổn định và chính xác của xe

 Điều khiển tự động: Phát triển các chế độ lái tự động dựa trên dữ liệu từ cảm biến Tính năng bảo mật

 Mã hóa giao tiếp Bluetooth: Để bảo vệ dữ liệu và ngăn chặn truy cập trái phép

 Xác thực người dùng: Đảm bảo chỉ người dùng được ủy quyền mới có thể điều khiển xe

3 Tính năng mới

Chế độ tự hành

 Lập bản đồ: Sử dụng cảm biến để tạo bản đồ môi trường xung quanh và điều hướng

tự động

 Điều khiển giọng nói: Sử dụng công nghệ nhận diện giọng nói để điều khiển xe Tương tác thông minh

 Giao tiếp với thiết bị khác: Cho phép xe giao tiếp và phối hợp với các thiết bị IoT khác

 Cập nhật OTA (Over-the-Air): Cho phép cập nhật phần mềm từ xa mà không cần kết nối vật lý

Dữ liệu và phân tích

 Thu thập và lưu trữ dữ liệu: Thu thập dữ liệu từ cảm biến và lưu trữ để phân tích sau

 Phân tích dữ liệu: Sử dụng các công cụ phân tích để cải thiện hiệu suất và tìm ra các mẫu hoạt động

10