Luận Văn Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại

TR NG H SPKT TP H CHÍ MINH C NG HÒA XÃ H I CH NGH A VI T NAM KHOA I N- I N T B MÔN I N T CL P-T CÔNG NGHI P ậ Y SINH DO - H NH PHÚC o0o Tp HCM, ngày tháng n m 2019 NHI M V H tên sinh viên: Chuyên ngành: Nguy n H u Ph ÁN T T NGHI P c Võ Thanh Phong MSSV: 15141242 K thu t i n - i n t Mã ngành: 141 Mã h : L p: 1514DT2C H đƠo t o: i h c quy Khóa: 2015 I TểN MSSV: 15141254 TÀI: THI T K VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH XE ROBOT DỊ TÌM KIM LO I I U KHI N B NG I N THO I II NHI M V Các s li u ban đ u:  Mơ hình xe u n t xa b ng ng d ng n tho i Adroid  Xe ch y ti n, ch y lùi, xoay trái, xoay ph i, u ch nh thay đ i t c đ di chuy n  Xe dò tìm, phát hi n v t kim lo i, phát hi n kim lo i phát âm c nh báo  S d ng module có s n th tr ng đ ph c v thi công đ tài N i dung th c hi n:  Tìm hi u cách th c ho t đ ng c a mơ hình xe robot  Tìm hi u v m ch dò kim lo i  Tìm hi u chu n truy n thơng UART  Tìm hi u v cách u ch đ r ng xung PWM  Tìm hi u v m ch công su t u n đ ng c DC  Tìm hi u v Arduino Uno R3, module wifi ESP8266  Tìm hi u v ng d ng MIT App Inventor vi t ph n m m Android  Thi t k thi cơng mơ hình xe  Thi t k giao di n đ u n: App android  Vi t ch ng trình u n cho Arduino ESP8266, n p code ch y th nghi m s n ph m, ch nh s a hoàn thi n h th ng  Th c hi n vi t lu n v n báo cáo  Ti n hƠnh báo cáo đ tài t t nghi p III NGÀY GIAO NHI M V : 25/02/2019 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 04/07/2019 V H VÀ TÊN CÁN B H CÁN B H NG D N NG D N: Th y Hà A Th i BM I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH TR B NG H SPKT TP H CHÍ MINH C NG HỊA XÃ H I CH NGH A VI T NAM C L P - T DO - H NH PHÚC KHOA I N- I N T o0o -MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH Tp HCM, ngƠy tháng n m 2019 L CH TRÌNH TH C HI N H tên sinh viên 1: Nguy n H u Ph ÁN T T NGHI P c L p: 1514DT2C MSSV: 15141254 H tên sinh viên 2: Võ Thanh Phong L p: 1514DT2C MSSV: 15141242 Tên đ tài: Thi t k thi cơng mơ hình xe Robot dò tìm kim lo i u n b ng n tho i Tu n/ngày Tu n (25/2 ậ3/3) Tu n (4/3 ậ 10/3) Tu n (11/3 ậ 17/3) Tu n (18/3 ậ 24/3) N i dung - G p GVHD đ nghe ph bi n yêu c u lƠm đ án, ti n hành ch n đ án - GVHD ti n hành xét t đ tài - Vi t đ c ng - Vi t l ch trình lƠm đ tài -Tìm hi u c s lý thuy t liên quan v i đ tài: Arduino Uno R3, ESP8266 NodeMCU, đ ng c DC gi m t c, m ch c u H L298N, chu n giao ti p, m ch dò tìm kim lo i -Tìm hi u c s lý thuy t liên quan v i đ tài: Arduino Uno R3, ESP8266 NodeMCU, đ ng c DC gi m t c, m ch c u H L298N, chu n giao ti p, m ch dò tìm kim lo i - Tìm hi u v giao ti p gi a module thi t b Tu n (25/3 ậ 31/3) - Ti n hành thi t k s đ kh i, gi i thích ch c n ng kh i - Tính tốn thi t k kh i ngu n Xác nh n GVHD Tu n (1/4 ậ 7/4) -K t n i t t c kh i l i thi t k s đ toàn m ch, gi i thích nguyên lý ho t đ ng c a m ch - V PCB Tu n (8/4 ậ 14/4) Tu n (15/4 ậ 21/4) Tu n (15/4 ậ 21/4) Tu n (22/4 ậ28/4) Tu n 10 (29/4 ậ 5/5) Tu n 11 (6/5 ậ 12/6) - L p trình cho vi u n ti n hành thi công m ch - L p trình cho vi u n ti n hành thi cơng m ch - L p trình cho vi u n ti n hành thi cơng m ch - L p trình cho vi u n ti n hành thi công m ch - Ki m tra m ch thi công - Vi t báo cáo nh ng n i dung đư lƠm - Hoàn thi n báo cáo g i cho GVHD đ xem xét góp ý l n cu i tr c in báo cáo - N p quy n báo cáo Tu n 12 - LƠm slide báo cáo vƠ báo cáo đ tài (13/6 ậ 19/6) GV H NG D N (Ký ghi rõ h tên) L I CAM OAN tài t th c hi n d a vào m t s tài li u tr t tài li u hay cơng trình đư có tr c vƠ khơng chép c Ng i th c hi n đ tài Nguy n H u Ph c Võ Thanh Phong L IC M N Sau đư hoƠn thƠnh đ tài, l i nói đ u tiên nhóm em xin g i l i c m n chơn thƠnh đ n quý Th y, Cô c a Tr ng đ c bi t Th y, Cô c a Khoa i H c S Ph m K Thu t TP.H Chí Minh chung i n- i n T nói riêng đư dƠnh h t tâm huy t gi ng d y, truy n đ t nh ng kinh nghi m nh ng ki n th c quý báu cho chúng em su t n m h c v a qua, t o ti n đ đ th c hi n đ c đ tài t o n n t ng cho t ng lai sau c a chúng em Nhóm em xin c m n sơu s c chân thành nh t t i Th y Hà A Th i đư tr c ti p h ng d n chúng em m t cách t n tình nh t su t trình lƠm đ tài, Th y t o u ki n h tr chúng em h t s c mình, cung c p thi t b vƠ đ a h gi i quy t phù h p nh t đ chúng em v ng đi, cách t qua khó kh n M t l n n a em xin chân thành c m n Th y Cu i chúng em xin g i l i c m n đ n gia đình, ng i thân b n bè đư giúp đ v v t ch t l n tinh th n đ nhóm em có th hoƠn thƠnh đ tài d dƠng h n Xin c m n m i ng i Trong trình tìm hi u th c hi n đ tài, th i gian ki n th c c a chúng em có gi i h n nên khơng th có nh ng thi u sót Vì v y, nhóm chúng em mong r ng s nh n nh ng đóng góp q báu c a Th y, Cơ đ đ tài c a chúng em đ Ng c hoàn thi n h n i th c hi n đ tài Nguy n H u Ph c Võ Thanh Phong M CL C NHI M V ÁN T T NGHI P .i L I CAM OAN iii L I C M N vi M C L C vii DANH M C HÌNH NH x DANH M C B NG xiv TÓM T T xv Ch ng T NG QUAN 1.1 TV N 1.2 M C TIÊU 1.3 N I DUNG NGHIÊN C U 1.4 GI I H N 1.5 B C C Ch ng C S LÝ THUY T 2.1 T NG QUAN V M CH DÒ KIM LO I 2.1.1 L ch s phát tri n 2.1.2 ng d ng 2.1.3 Kho ng cách đ nh n d ng đ 2.1.4 Các ph c kim lo i ng pháp dò kim lo i 2.1.5 M t s s n ph m máy dò kim lo i có thi tr 2.2 I U KHI N T C NG C S ng hi n 11 D NG PWM 12 2.2.1 Gi i thi u 12 2.2.2 Nguyên lý u ch đ r ng xung PWM 12 2.2.3 Ph 2.2.4 ng pháp u ch đ r ng xung PWM 14 ng d ng c a u ch đ r ng xung PWM u n 14 2.3 CHU N GIAO TI P UART 15 2.3.1 Khái ni m 15 2.3.2 Các đ c m quan tr ng chu n truy n thông UART 16 2.3.3 ng d ng 18 2.3.4 u vƠ nh c m 18 2.4 CHU N GIAO TI P WI-FI 18 2.4.1 Gi i thi u 18 2.4.2 Nguyên t c ho t đ ng 19 2.4.3 M t s chu n k t n i 19 2.5 GI I THI U PH N C NG 21 2.5.1 Arduino Uno R3 21 2.5.2 Module Wifi ESP8266 NodeMCU 28 2.5.3 M ch c u H L298N 32 2.5.4 ng c DC gi m t c 35 2.5.5 Gi i thi u IC 555 m ch t o dao đ ng b ng IC 555 41 2.5.6 Gi i thi u vi u n PIC 16F690 44 2.5.7 Ngu n pin 45 Ch ng TệNH TOÁN VẨ THI T K 47 3.1 GI I THI U 47 3.2 TÍNH TỐN VÀ THI T K H TH NG 47 3.2.1 Thi t k s đ kh i h th ng 47 3.2.2 Tính tốn thi t k 48 Ch ng THI CỌNG H TH NG 67 4.1 GI I THI U 67 4.2 THI CÔNG H TH NG 67 4.2.1 Thi công board m ch 67 4.2.2 L p ráp ki m tra 71 4.3 ĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH 74 4.4 L P TRÌNH H TH NG 78 4.4.1 L u đ gi i thu t 78 4.4.2 Giao di n u n 87 4.4.3 Gi i thi u ph n l p trình vi u n 90 4.4.4 Ph n m m l p trình cho n tho i 92 4.5 VI T TÀI LI U H 4.5.1 Vi t tài li u h NG D N S D NG, THAO TÁC 95 ng d n s d ng 95 4.5.2 Quy trình thao tác 97 Ch ng K T QU _NH N XÉT_ ÁNH GIÁ 99 5.1 K T QU T C 99 5.1.1 T ng quát k t qu đ t đ c 99 5.1.2 K t qu m ch dò kim lo i 100 5.1.3 K t qu m ch u n trung tâm 102 5.1.4 Mô hình xe hồn ch nh 103 5.1.5 K t qu ng d ng u n 104 5.2 NH N XÉT, ÁNH GIÁ 106 Ch ng K T LU N VÀ H NG PHÁT TRI N 108 6.1 K T LU N 108 6.2 H NG PHÁT TRI N 108 TÀI LI U THAM KH O 110 PH L C 112 DANH M C HÌNH NH Hình 2.1 Máy dò kim lo i Hình 2.2 Các anh b đ i rƠ phá bom mìn Hình 2.3 M t s máy dò kim lo i s d ng ngƠnh may m c Hình 2.4 Ph ng pháp BFO Hình 2.5 Ph ng pháp VLF Hình 2.6 Máy dò kim lo i Super Scanner Garrett-1165180 11 Hình 2.7 Máy Dò Kim Lo i MD5008 12 Hình 2.8 M t s d ng sóng u ch đ r ng xung 13 Hình 2.9 M t s d ng sóng u ch đ r ng xung vƠ n áp trung bình t ng ng 14 Hình 2.10 K t n i UART gi a hai vi u n 16 Hình 2.11 Các thành ph n c a m t khung d li u 16 Hình 2.12 K t n i Wifi gi a thi t b 19 Hình 2.13 Các chu n k t n i Wifi 20 Hình 2.14 M t s lo i Arduino 22 Hình 2.15 Hình nh th c t Arduino Uno R3 23 Hình 2.16 Robot 27 Hình 2.17 Drone 27 Hình 2.18 Máy in 3D 28 Hình 2.19 S đ chân chip ESP8266EX 29 Hình 2.20 Hình nh module wifi ESP8266 nodeMCU ngồi th c t 31 Hình 2.21 S đ chân c a ESP8266 32 Hình 2.22 M ch c u L298N 33 Hình 2.23 M ch nguyên lý m ch c u H L298N 34 Hình 2.24 C u t o c a m t đ ng c gi m t c 35 Hình 2.25 C u t o đ ng c DC 36 Hình 2.26 nh th c t c a stato 37 Hình 2.27 nh th c t c a rơto 38 Hình 2.28 C u t o h p gi m t c 40 Hình 2.29 ng c gi m t c DC 41 K T LU N VẨ H NG PHÁT TRI N  S d ng ngu n pin n ng l ng m t tr i  Nâng cao kho ng cách phát hi n kim lo i b ng ph hi n nh ph B MÔN I N T ng pháp VLF, ph ng pháp dò tìm tiên ti n ng pháp PI,ầ CÔNG NGHI P ậ Y SINH Trang 109 TÀI LI U THAM KH O TÀI LI U THAM KH O Sách tham kh o [1] PGS.TS Nguy n H u Ph ng, ắM ch s dùng cho sinh viên đ i h c ngƠnh n t , t đ ng hóa, vi n thơng, tin h c, v.v.”, NhƠ xu t b n Th ng kê, 2004 [2] Nguy n ình Phú, ắVi u n PIC”, Giáo trình tr ng H S Ph m K Thu t TP.H Chí Minh, 2016 [3] Nguy n V n Hi p, ắGiáo trình L p trình Android ng d ng u n”, Nhà xu t b n đ i h c qu c gia TP H Chí Minh [4] Tr n Thu HƠ, ắ i n t c b n”, NXB [5] Nguy n ình Phú ậ Nguy n Tr i h c qu c gia Tp.HCM, 2013 ng Duy, ắGiáo trình k thu t s ”, NXB i h c qu c gia Tp.HCM, 2013 [6] Nguy n V n L p vƠ HƠ án t t nghi p, tr ng L c, ắThi t k xe u n t xa có live stream camera”, ng HSPKT Tp.HCM, 2018 [7] Nguy n Qu c Thái Nguy n Ph án t t nghi p, tr c Tài, ắThi t k robot h tr tr em h c t p”, ng HSPKT Tp.HCM, 2018 [8] Nguy n Ti n Hòa Ngơ Minh Hi p, ắThi t k vƠ thi công mô hình xe th m dò mơi tr ng”, án t t nghi p, tr ng HSPKT Tp.HCM, 2019 Trang Web tham kh o [9] ắArduino”, https://vi.wikipedia.org/wiki/Arduino [10] ắArduino nh ng ng d ng c a cu c s ng”, https://quantrimang.com/arduino-la-gi-va-ung-dung-cua-no-trong-cuoc-song-145388 [11] ắ ng c gi m t c gì? Motor gi m t c có khác so v i h p gi m t c? Khái ni m h p gi m t c?”, http://www.namtrung.com.vn/document/dong-co-giam-toc-la-gi-hopgiam-toc-la-gi [12] ắHow Metal Detectors Work”, https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/othergadgets/metal-detector2.htm B MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH Trang 110 TÀI LI U THAM KH O [13] ắ5 ng d ng ph bi n nh t c a máy dò kim lo i”, http://maydopro.com/tin-tuc/chitiet/5-ung-dung-pho-bien-nhat-cua-may-do-kim-loai [14] ắWiFi Access Point”, https://arduino.esp8266.vn/wifi/access-point.html#softap [15] ắInternet Of Things (IoT) : cho ng i m i b t đ u”, https://iotmakervn.github.io/iot- starter-book/#_esp8266 [16] ắDesign of a Beat Frequency Oscillator Metal Detector”, https://www.researchgate.net/publication/317106127_Design_of_a_Beat_Frequency_Osc illator_Metal_Detector B MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH Trang 111 PH L C PH L C DANH SÁCH CÁC T VI T T T STT T vi t t t T đ yđ BFO Beat-frequency oscillator VLF Very Low Frequency PI Pulse Induction PWM Pulse Width Modulation UART Universal Asynchronous Receiver ậ Transmitter Wi-fi Wireless Fidelity IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers CPU Central Processing Unit EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory 10 I/O Input/Output 11 WLAN wireless local area network 12 Tx Transmitter 13 Rx Receiver Ch ng trình cho vi u n PIC 16F690 #include #FUSES NOWDT, hs, put, noprotect, mclr #use delay(internal= 8M) unsigned int16 soXung = 0, tanSoSoSanh = 0, tanSo = 0; unsigned int32 tong = 0; unsigned char dem = 0, demDLTS = 0; int1 enaBuzzer = 0, enaDLTS = 0; #define BUZZER pin_c7 #define SIGNAL pin_c5 B MÔN I N T CÔNG NGHI P ậ Y SINH Trang 112 PH L C #use fast_io(a) #use fast_io(c) #INT_RA void ngat_dem_xung() { soXung = soXung + 1; } #int_timer1 void ngat1() { dem++; if(dem>=3) { tanSo = soXung; if(enaDLTS) { demDLTS++; tong = tong + tanSo; if (demDLTS == 10) { tanSoSoSanh = (tong/10) - 3; tong = 0; demDLTS = 0; enaDLTS = 0; } } if (tanSo 0) { data = Serial.read(); Serial.println(data); switch (data) { B MÔN I N T case 'F': goAhead(); break; case 'B': goBack(); break; case 'L': goLeft(); break; case 'R': goRight(); break; case '1': speedCar = 60; break; case '2': speedCar = 70; break; case '3': speedCar = 80; break; CÔNG NGHI P ậ Y SINH Trang 120 PH L C case '4': speedCar = 90; break; case '5': speedCar = 100; break; case 'S': stopCar(); break; } } } } void delay_s(int sec) { for(int i=0; i