THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA BLUETOOTH

THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA BLUETOOTH DESIGN MINI CAR CONTROLLED VIA BLUETOOTH Nguyễn Thị Phương Chi Khoa Điện - Đại học Kỹ thuật Công nghiệp TÓM TẮT Báo cáo trình bày nghiên cứu công nghệ không dây bluetooth ứng dụng thiết kế mô hình xe điều khiển từ xa qua bluetooth ABSTRACT The report presents research on bluetooth wireless technology and applications to design models of remote control car via bluetooth Key word: robot car, mobile robot, bluetooth đảm bảo cho thiết bị nhận Mở đầu tương tác với sử dụng công nghệ Trong năm qua, khoa học máy Bluetooth Ngày phần lớn nhà máy tính xử lý thông tin có bước tiến sản xuất thiết bị có swur dụng công vượt bậc ngày có đóng góp to lớn vào cách mạng khoa học kỹ thuật nghệ Bluetooth Các thiết bị gồm có đại Đặc biệt đời phát triển điện thoại di động, máy tính thiết bị hỗ nhanh chóng kỹ thuật số làm cho ngành trợ cá nhân PDA (Prosonal Digital điện tử trở nên phong phú đa dạng Assistant) Nó góp phần lớn việc đưa kỹ thuật Công nghệ Bluetooth công nghệ đại thâm nhập rộng rãi vào lĩnh vực dựa tần số vô tuyến thiết hoạt động sản xuất, kinh tế đời sống bị có tích hợp bên công nghệ truyền thông với thiết bị khác xã hội Từ hệ thống máy tính lớn với khoảng cách định cự ly để đến hệ thống máy tính cá nhân, từ việc điều khiển máy công nghiệp đảm bảo công suất cho việc phát nhận sóng Công nghệ thường sử dụng đến thiết bị phục vụ đời sống để truyền thông hai loại thiết bị khác ngày người Trong hệ thống đó, việc trao đổi thông tin vô quan trọng Ví dụ: Bạn hoạt động máy Công nghệ truyền tin không dây ngày tính với bàn phím không dây, sử dụng tai nghe không dây để nói chuyện phát triển, đặc biệt công nghệ Bluetooth điện thoại di động bạn bổ sung phổ biến hầu hết thiết bị điện tử di động Bản báo cào trình bày kết thêm hẹn vào lịch biểu PDA nghiên cứu công nghệ không dây Bluetooth người bạn từ PDA bạn 2.2 Đặc điểm công nghệ Bluetooth thiết bị điện tử chạy hệ điều 2.2.1 Ưu điểm hành Android ứng dụng vào thiết kế mô - Tiêu thụ lượng thấp hình xe điều khiển từ thiết bị Android - Cho phép ứng dụng nhiều loại qua kết nối không dây Bluetooth thiết bị bao gồm thiết bị cầm tay điện thoại di động Công nghệ không dây Bluetooth - Giá thành ngày giảm 2.1 Khái niệm - Khoảng cách giao tiếp cho phép Bluetooth công nghệ cho phép hai thiết bị kết nối lên đến 100m truyền thông thiết bị với mà - Bluetooth sử dụng băng tần 2.4GHz, không cần dây dẫn Nó chuẩn điện tử, điều có nghĩa hãng sản xuất muốn tốc độ truyền liệu đạt tới mức tới có đặc tính sản phẩm họ phải đa 1Mbps mà thiết bị không cần phải tuân theo yêu cầu chuẩn cho sản trực tiếp thấy phẩm Những tiêu chuẩn kỹ thuật 151 - Chỉ kết nối hai thiết bị với nhau, không kết nối thành mạng 2.3 Hoạt động Bluetooth chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho kết nối thiết bị cá nhân hay mạng cục nhỏ phạm vi băng tần từ 2.4GHz đến 2.485GHz Bluetooth thiết kế hoạt động 79 tần số đơn lẻ Khi kết nối , tự động tìm tần số tương thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối khu vực nhằm đảm bảo liên tục - Dễ dàng việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối ứng dụng với ứng dụng khác thông qua chuẩn Bluetooth, độc lập phần cứng hệ điều hành sử dụng - Tính tương thích cao, nhiều nhà sản xuất phần cứng phần mềm hỗ trợ 2.2.2 Nhược điểm - Khoảng cách kết nối ngắn so với công nghệ mạng không dây khác Hình 1: Khả kết nối thiết bị qua Bluetooth 2.4 Lịch sử phát triển Bluetooth Wifi hệ đầu tiên, phạm vi hiệu vòng 10m - Blutooth 1.0 (7/1999): phiên đầu - Bluetooth 4.0 (30/06/2010): chuẩn tiên đưa thị trường với tốc độ kết nối ban đầu 1Mbps Tuy nhiên, thực tế Bluetooth Bluetooth 4.0 tốc độ kết nối hệ chưa kết hợp “classic Bluetooth” đạt mức 700Kbps (Bluetooth 2.1 3.0), “Bluetooth high - Bluetooth 1.1 (2001): Đánh dấu bước speed” ( Bluetooth 3.0 + HS) “ Bluetooth phát triển công nghệ Bluetooth low energy -Bluetooth lượng thấp nhiều lĩnh vực khác với quan tâm (Bluetooth Smart Ready/ Bluetooth Smart) “Bluetooth low enegry” phần của nhiều nhà sản xuất - Bluetooth 1.2 (11/2003): Bắt đầu có Bluetooth 4.0 với giao thức tiêu chuẩn nhiều tiến đáng kể Chuẩn hoạt động Bluetooth 1.0 vào 4.0 nhằm phục vụ cho ứng dụng lượng cực thấp dựa băng tần 2.4GHz tăng cường kết nối thoại - Bluetooth 2.0+ERD (2004): Bắt đầu 2.5 Module Bluetooth HC-06 nâng cao tốc độ giảm thiểu nửa 2.5.1 Giới thiệu module HC-06 lượng tiêu thụ so với trước Tốc độ chuẩn Bluetooth lên đến 2.1Mbps với chế độ cải thiện kết nối truyền tải–ERD (Enhanced data rate) - Bluetooth 2.1+ERD (2004): hệ nâng cấp Bluetooth 2.0 có hiệu cao tiết kiệm lượng - Bluetooth 3.0+HS (2008): có tốc độ truyền liệu đạt mức 24Mbps – sóng Blutooth – High Speed, tương đương chuẩn 152 Hình 4: Sơ đồ khối tổng quát 3.1.1 Khối xử lý Khối xử lý sử dụng bo mạch ArduinoUNO Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ modul Bluetooth, xử lý xuất liệu cho modul Driver động Hình 2: Module Bluetooth HC-06 Module Bluetooth HC-06 thiết kế để chuyển đổi giao tiếp nối tiếp không đồng thành giao tiếp không dây Bluetooth ngược lại 2.5.2 Đặc điểm kỹ thuật - Chuẩn Bluetooth : V2.0+EDR - Điện áp hoạt động : 3.3-5VDC, 30mA - Kích thước 28mm x 15mm x 2.35mm - Tần số: 2.4GHz - Tốc độ: 2.1Mbs (Max)/160kbps - Tốc độ baudrate mặc định: 9600, 8bit liệu, 1bit Stop Hỗ trợ tốc độ baud: 9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800 - Nhiệt độ làm việc: -20 ~ 75 độ C - Độ nhạy: -80dBm 2.1 - Module có chế độ làm việc: + Kết nối truyền thông + Đáp ứng theo lệnh: làm việc chế độ này, gửi lệnh AT để giao tiếp cài đặt module 2.5.3 Đặc điểm phần cứng Hình 5: Kết nối Arduino với HC-06 3.1.2 Khối nguồn Hình 6: Khối nguồn nuôi 3.1.3 Khối Driver động Hình 3: Sơ đồ chân Bluetooth HC-06 Thiết kế mô hình xe điều khiển từ xa qua Bluetooth 3.1 Thiết kế phần cứng Hình 7: Khối Driver động 3.1.4 Xe hoàn thành 153 Hình 8: Mô hình xe 3.2 Thiết kế phần mềm 3.2.1 Phần mềm thiết bị cầm tay Giao diện phần mềm điều khiển: Hình 10: Thuật toán phần mềm điều khiển Hình 9: Giao diện phần mềm điều khiển Thuật toán: 154 - Viết chương trình cho Arduino nhận liệu từ thiết bị cầm tay điều khiển xe chạy theo yêu cầu 3.2.2 Khối xử lý Thuật toán khối xử lí trung tâm Arduino: Hình 12: Xe hoàn thiện 4.2 Hướng phát triển đề tài - Tích hợp thêm nhiều chức cho xe như: truyền hình ảnh, đo nhiệt độ, độ ẩm, khoảng cách vật cản, đo độ nghiêng - Phản hồi cố thiết bị cầm tay - Ứng dụng công nghệ Bluetooth vào hệ thống khác Hình 11: Thuật toán cho Arduino Kết hướng phát triển 4.1 Kết dạt - Nắm rõ giao tiếp Bluetooth - Tìm hiểu hệ điều hành android - Thực viết ứng dụng Android - Thực kết nối trao đổi liệu thiết bị cầm tay Arduino UNO qua module Bluetooth - Tìm hiều bo mạch Arduino - Thiết kế kết cấu khí cho khung xe - Thiết kế mạch điện cho xe TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Trần Thế San, Cơ sở Nghiên Cứu & Sáng tạo robot, NXB Thống Kê,, 2005 [2] Arduino, http://arduino.cc [3] Android, http://developer.android.com [4] Dientuvietnam, http://dientuvietnam.net 155 ... HC-06 Thi t kế mô hình xe điều khiển từ xa qua Bluetooth 3.1 Thi t kế phần cứng Hình 7: Khối Driver động 3.1.4 Xe hoàn thành 153 Hình 8: Mô hình xe 3.2 Thi t kế phần mềm 3.2.1 Phần mềm thi t... Bluetooth HC-06 nâng cao tốc độ giảm thi u nửa 2.5.1 Giới thi u module HC-06 lượng tiêu thụ so với trước Tốc độ chuẩn Bluetooth lên đến 2.1Mbps với chế độ cải thi n kết nối truyền tải–ERD (Enhanced...- Chỉ kết nối hai thi t bị với nhau, không kết nối thành mạng 2.3 Hoạt động Bluetooth chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thi t kế cho kết nối thi t bị cá nhân hay mạng cục nhỏ