XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG ANDROID

XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG ANDROID Ngày nay việc ứng dụng cho các hệ thống nhúng ngày càng trở nên phổ biến: từ những úng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đền giao thông định thời, đếm sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, điều khiển động cơ điện một chiều, xoay chiều, … đến những ứng dụng phức tạp như điều khiển robot, hệ thống kiểm soát, các hệ thống tự động, các thiết bị máy móc tự động,..Với mong muốn giới thiệu những ứng dụng cơ bản của hệ thống nhúng trong đời sống hiện đại và để mọi người biết đến ứng dụng cũng như tầm quan trọng của các hệ thống nhúng, nhóm đề tài đã tìm hiểu và thực hiện đề tài “ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG ANDROID”

1 HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BCVT CS TP.HCM KHOA KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ II  ĐỒ ÁN HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG ANDROID GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt SVTH MSSV 1.Nguyễn Ngọc Hà N102102011 2.Đặng Xuân Hiệu N102102013 3.Trịnh Văn Long N102102025 TP.HCM THÁNG 10 NĂM 2013 2 PHẦN A GIỚI THIỆU 3 LỜI CẢM ƠN Để đề tài được hoàn thành theo đúng thời gian qui định đồng thời đạt được kết quả đề ra không chỉ là sự nỗ lực của bản thân người thực hiện đề tài mà còn có sự giúp đỡ, sự chỉ bảo của thầy cô giáo và chia sẻ kinh nghiệm từ các bạn sinh viên. Người thực hiện đề tài xin chân thành cảm ơn :  Sự chỉ dẫn và góp ý chân thành của thầy Tôn Thất Bảo Đạt. Cám ơn thầy đã nhiệt tình cung cấp thông tin hướng dẫn và hỗ trợ kiểm tra, khắc phục các thông tin chưa chính xác.  Các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ rất nhiều về mặt phương tiện, sách vở, ý kiến . . . Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù người thực hiện đề tài đã rất cố gắng, song sẽ không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ dẫn của quý thầy cô và các bạn sinh viên. Người thực hiện đề tài: Nguyễn Ngọc Hà Đặng Xuân Hiệu Trịnh Văn Long 4 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… TP HCM, ngày … tháng … năm 2013 Ký tên: 5 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN: ………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… TP HCM, ngày … tháng … năm 2013 Ký tên: 6 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay việc ứng dụng cho các hệ thống nhúng ngày càng trở nên phổ biến: từ những úng dụng đơn giản như điều khiển một chốt đền giao thông định thời, đếm sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, điều khiển động cơ điện một chiều, xoay chiều, … đến những ứng dụng phức tạp như điều khiển robot, hệ thống kiểm soát, các hệ thống tự động, các thiết bị máy móc tự động, Với mong muốn giới thiệu những ứng dụng cơ bản của hệ thống nhúng trong đời sống hiện đại và để mọi người biết đến ứng dụng cũng như tầm quan trọng của các hệ thống nhúng, nhóm đề tài đã tìm hiểu và thực hiện đề tài “ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG ANDROID” 7 MỤC LỤC PHẦN A: GIỚI THIỆU Trang bìa……………………………………………………………………… Lời cảm ơn Phiếu giao đề tài Nhận xét của giáo viên hướng dẫn Nhận xét của giáo viên phản biện Lời nói đầu Mục lục Liệt kê hình Liệt kê bảng PHẦN B: NỘI DUNG CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 11 1.1 Lý do chọn đề tài 11 1.2 Mục đích của đề tài 11 1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 11 1.4 Hướng nghiên cứu và phát triển 11 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 12 2.1 Ý tưởng thiết kế 12 2.1.1 Thiết bị điều khiển 12 2.2.2 Thiết bị ngoại vi 12 2.2 Mô hình hệ thống 12 2.3 Nội dung đồ án 12 CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH&GIAO TIẾP NGOẠI VI 13 3.1 Công nghệ không dây Bluetooth 13 3.1.1 Khái niệm 13 3.1.2 Đặc điểm của công nghệ Bluetooth 13 3.1.2.1 Ưu điểm 13 3.1.2.2 Khuyết điểm 14 3.1.3 Hoạt động 14 3.1.4 Các thế hệ Bluetooth 14 3.1.5 Vấn đề bảo mật trong công nghệ Bluetooth 15 3.1.5.1 Bảo mật 15 3.1.6 Các khái niệm trong công nghệ Bluetooth 16 3.1.6.1 Master Unit 16 3.1.6.2 Slaver Unit 16 3.1.6.3 Piconet 17 3.1.6.4 Scatternet 18 3.1.7 Định nghĩa các liên kết vật lý trong Bluetooth 18 3.1.8 Trạng thái của thiết bị Bluetooth 19 3.1.9 Các chế độ kết nối 19 3.1.10 Kỹ thuật trải phổ nhảy tần số trong công nghệ Bluetooth 19 3.1.10.1 Khái niệm 19 3.1.10.2 Kỹ thuật nhảy tần số trong công nghệ Bluetooth 20 3.1.11 Cơ chế hoạt động của Bluetooth 22 3.1.11.1 Cơ chế truyền và sửa lỗi 22 8 3.1.11.2 Quá trình hình thành piconet 23 3.1.12 Module Bluetooth HC-05 25 3.1.12.1 Giới thiệu modul Bluetooth HC-05 25 3.1.12.2 Đặc tả phần cứng 26 3.1.12.3 Tập lệnh AT cho module Bluetooth HC-05 29 3.2 Tổng quan về hệ điều hành Android 30 3.2.1 Giới thiệu về Android 30 3.2.2 Lịch sử hình thành 30 3.2.3 Tính năng Android 32 3.2.4 Kiến trúc của hệ điều hành Android 32 3.2.4.1 Tầng ứng dụng 33 3.2.4.2 Application Farmwork 33 3.2.4.3 Library 34 3.2.4.4 Android runtime 34 3.2.4.5 Linux Kernel 34 3.2.5 Chu kỳ ứng dụng trên android 35 3.2.5.1 Chu kỳ sống thành phần 36 3.2.5.2 Activity Stack 36 3.2.5.3 Các trạng thái của chu kỳ sống 36 3.2.5.4 Chu kỳ sống của ứng dụng 38 3.2.5.5 Các sự kiện trong chu kỳ sống của ứng dụng 38 3.2.5.6 Thời gian sống của ứng dụng 38 3.2.5.7 Thời gian hiển thị cảu Activity 38 3.2.5.8 Các phương thức của chu kỳ sống 38 CHƯƠNG 4 : THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE ĐIỀU KHIỂN 40 4.1 Phân tích và xác định yêu cầu 40 4.2 Xây dựng hệ thống 40 4.2.1 Ứng dụng trên Android 40 4.2.2 Thiết kế phần cứng 42 4.2.2.1 Khối xử lý 42 4.2.2.2 Khối nguồn 44 4.2.2.3 Mạch driver động cơ 44 4.2.3 Lập trình Firmwave 47 4.2.4 Thiết kế xe 47 CHƯƠNG 4 : KẾT QUẢ&HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 48 5.1 Đánh giá kết quả thực hiện đề tài 48 5.2 Hướng phát triển 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 9 LIỆT KÊ HÌNH Hình 2.1 Mô hình hệ thống 12 Hình 3.1 Logo Bluetooth 13 Hình 3.2 Một số thiết bị sử dụng công nghệ Bluetooth 15 Hình 3.3 Kiến trúc Piconet trong Bluetooth 17 Hình 3.4 Một Scatternet gồm 2 Piconet 18 Hình 3.5 Kỹ thuật trải phổ nhảy tần số 20 Hình 3.6 Các packet truyền trên các tần số khác nhau 20 Hình 3.7 Các packet truyền trên khe thời gian 21 Hình 3.8 Cấu trúc gói tin Bluetooth 21 Hình 3.9 Cấu tạo một packet 22 Hình 3.10 Mô hình piconet 23 Hình 3.11 Quá trình truy vấn tạo kết nối 24 Hình 3.12 Truy vấn tạo kết nối giữa các thiết bị trong thực tế 24 Hình 3.13 Modul Bluetooth HC-05 25 Hình 3.14 Sơ đồ chân modul Bluetooth HC-05 27 Hình 3.15 Sơ đồ nguyên lý module Bluetooth HC-05 29 Hình 3.16 Logo Android 30 Hình 3.17 Android timeline 31 Hình 3.18 Mô hình kiến trúc nền tảng hệ điều hành Andorid 33 Hình 3.19 Mô hình hợp tác giữa máy ảo Dalvik và Navite code 35 Hình 3.20 Activity Stack 36 Hình 3.21 Chu kỳ sông của Activity 37 Hình 4.1 Lưu đồ thuật toán trên Android 41 Hình 4.2 Icon ứng dụng 41 Hình 4.3 Giao diện điều khiển 41 Hình 4.4 Thông tin ứng dụng 42 Hình 4.5 Dò tìm thiết bị 42 Hình 4.6 Sơ đồ tổng quát 42 Hình 4.7 Sơ đồ chân Atmega8 43 Hình 4.8 Sơ đồ nguyên lý mạch Atmega8 43 Hình 4.9 Mạch nguồn 44 Hình 4.10 Sơ đồ chân IC L298 44 Hình 4.11 Sơ đồ nguyên lý IC L298 45 Hình 4.12 Mạch logic dùng 74HC04 và 74HC08 45 Hình 4.13 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 46 Hình 4.14 Lưu đồ thuật toán cho Atmega8 47 Hình 4.15 Mô hình xe 47 LIỆT KÊ BẢNG Bảng 1 Mô tả chức năng các chân của module 27 Bảng 2 Mộ số lệnh AT cho module Bluetooth HC-05 29 Bảng 3 Mô tả trạng thái của xe 46 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android GVHD: Ths. Tôn Thất Bảo Đạt 10 PHẦN B NỘI DUNG [...]... đây là xe điều khiển từ xa qua sóng bluetooth dùng android Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, bố trí chân, tập lệnh điều khiển cho AVR ATMega8 Tìm hiểu cách thức điều khiển động cơ DC điều khiển bằng IC L298 Tìm hiểu về lập trình phần mềm android giao tiếp Bluetooth Kết quả cuối cùng là xe hoạt động ổn định , điều khiển bằng phần mềm trên điện thoại 11 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android. .. vi: Nhóm đề tài sử dụng 1 modul Bluetooth để truyền nhận dữ liệu với Mobile và được điều khiển bởi 1 vi điều khiển VI điều khiển có nhiệm vụ chính là xử lý tín hiệu nhận được từ modul Bluetooth và điều khiển 2 động cơ DC của xe Để đơn giản trong việc lập trình nhóm đã chọn dùng vi điều khiển Atmega8, đây là con vi điều khiển quen thuộc, đáp ứng được các yêu cầu của đề tài, việc lập trình cho Atmega8... xuất, kinh tế và đời sống xã hội Từ những hệ thống máy tính lớn đến những hệ thống máy tính cá nhân, từ những việc điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bị phục vụ đời sống hằng ngày của con người Với mong muốn tìm hiểu nguyên lý, kỹ thuật trong các hệ thống điều khiển được sự hướng dẫn của thầy ThS Tôn Thất Bảo Đạt nhóm đã chọn đề tài : “ Xe điều khiển từ xa dùng android “ 1.2 Mục đích của đề... hệ điều hành và giao tiếp ngoại vi - Thiết kế mô hình xe điều khiển - Kết quả và hướng phát triển 12 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android GVHD: Ths Tôn Thất Bảo Đạt CHƯƠNG 3 : TÌM HIỂU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH VÀ GIAO TIẾP NGOẠI VI 3.1 CÔNG NGHỆ KHÔNG DÂY BLUETOOTH 3.1.1 Khái niệm Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau mà không cần dây dẫn Nó là một chuẩn điện tử, điều. .. ứng dụng đa tác vụ - Hỗ trợ Flash: Android 2.3 hỗ trợ Flash 10.1 - Tethring: Hỗ trợ chia sẻ kết nối Internet là một điểm phát sóng không dây/có dây 3.2.4 Kiến trúc của hệ điều hành Android Kiến trúc hệ điều hành Android gồm 4 lớp cơ bản: - Nền ứng dụng ( Application Framework) - Thư viện ( Libraries ) - Android Runtime - Linux Kernel 32 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android GVHD: Ths Tôn Thất Bảo Đạt... bản cảu android - Android 1.0 : 23/11/2008 - Android 1.1 : 9/2/2009 - Android 1.5 Cupcake : 30/4/2009 - Android 1.6 Donut : 30/9/2009 - Adroid 2.0/2.1 Eclair : 11/2009 - Android 2.2 Froyo : 20/05/2010 - Android 2.3 Gingerbread : 06/12/2010 - Android 3.0/3.1 Honeycomb : 22/2/2011 - Android 4.0 Ice Cream Sandwich : 19/10/2011 - Android 4.1 Jelly Bean : 9/7/2012 - Android 4.2 Jelly Bean : 11/2012 - Android. .. mới Thiết bị từ xa có thể chấp nhận (gửi thông điệp chấp nhận theo nghi thức LMP) hoặc không chấp nhận kết nối (gửi thông điệp không chấp nhận theo nghi thức LMP) 24 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android GVHD: Ths Tôn Thất Bảo Đạt Khi thiết bị không yêu cầu bất kỳ thủ tục thiết lập liên kết từ xa nào cả, nó sẽ gửi thông điệp "thiết lập hoàn thành" Thiết bị này vẫn nhận được yêu cầu từ các thiết... vấn thông tin cổng UART 3.2 TỔNG QUAN HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 3.2.1 Giới thiệu về android Hệ điều hành Android là hệ điều hành mở, hoàn thiện, cho phép người dùng tùy biến nó Tương thích với hầu hết các nhà sản xuất phần cứng Hình 3.16 : Logo Android 3.2.2 Lịch sử hình thành Ban đầu, Android là hệ điều hành cho các thiết bị cầm tay dựa trên lõi Linux do công ty Android Inc (California, Mỹ) thiết kế Công... Android Platform Các thành viên chủ chốt tại ở Android Inc gồm có: Andy Rubin, Rich Miner, Nick Sears, and Chris White 30 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android GVHD: Ths Tôn Thất Bảo Đạt Hình 3.17: Android timeline Và sau tiếp, vào cuối năm 2007, thuộc về Liên minh Thiết bị Cầm tay Mã Nguồn mở (Open Handset Alliance) gồm các thành viên nổi bật trong ngành viễn thông và thiết bị cầm tay như: Texas... header là cố định  Access Code : Gồm 72bits, dùng trong việc đồng bộ dữ liệu, định danh, báo hiệu 21 Đề tài: Xe điều khiển từ xa dùng Android GVHD: Ths Tôn Thất Bảo Đạt  Header : Hình 3.9 Cấu tạo một packet Trong header có 54 bits: + 3 bits được dùng trong việc định địa chỉ, do đó có tối đa 7 Active Slave + 4 bits tiếp theo cho biết loại packet + 1 bits điều khiển luồng + 1 bits ARQ : cho biết packet . Bluetooth 3.1.2.1 Ưu điểm - Tiêu thụ năng lượng thấp, cho phép ứng dụng được nhiều loại thiết bị bao gồm các thiết bị cầm tay và điện thoại di động - giá thành ngày một giảm - khoảng cách giao. profiles, do đó có thể độc lập về phần cứng cững như hệ điều hành sử dụng. - Tính tương thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm hỗ trợ 3.1.2.2 Khuyết điểm - Sử dụng. khác. - Số thiết bị active, pack cùng lúc trong một piconect còn hạn chế. - Tốc độ truyền không cao 3.1.3 Hoạt động Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết