Thiết kế, chế tạo ô tô điều khiển từ xa bằng smartphone thông qua kết nối không dây bluetooth

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ KHOA CƠ HỌC KỸ THUẬT VÀ TỰ ĐỘNG HÓA ĐỀ TÀI: Thiết kế, chế tạo ô tô điều khiển từ xa smartphone thông qua kết nối không dây bluetooth GIẢNG VIÊN NHÓM SINH VIÊN LỚP : : : VŨ THỊ THÙY ANH NHÓM K57M Hà nội, ngày 14 tháng năm 2015 Đồ án môn sở thiết kế máy NHÓM – K57M CÁC THÀNH VIÊN NHÓM 1: Trần Như Chí Lê Văn Chiến Hồng Đức Tâm Đồn Văn Long Đỗ Văn Hiệp Nguyễn Hồng Quân Nguyễn Công Nam T/H: Nhóm Page Đồ án mơn sở thiết kế máy PHẦN A GIỚI THIỆU T/H: Nhóm Page Đồ án môn sở thiết kế máy GIỚI THIỆU “ Ơ tơ điều khiển từ xa” “ Smartphone” khơng cịn q mẻ với giới “ Smartphone “ thứ mà hầu hết sử dụng ngày “ Smartphone “ có nhiều chức mà ngày người sử dụng, nói giới thu nhỏ tâm tay bạn , liệu bạn khám phá hết chức cua chưa “Bluetooth” chức thiếu máy smartphone Vậy bạn có nghĩ smartphone điều khiển ô tô bluetooth mà không cần thiết bị hỗ trợ khác Từ ý tưởng định thiết kế chế tạo ô tô điều khiển từ xa smartphone thông qua kết nối không dây Bluetooth Vậy với đề tài nhóm chúng tơi hi vọng sở nghiên cứu cho nhóm khác sau mở rộng nghiên cứu phát triển mơ hình nhóm T/H: Nhóm Page Đồ án môn sở thiết kế máy LỜI CẢM ƠN Chúng em xin chân thành cảm ơn cô Vũ Thị Thùy Anh dạy môn sở thiết kế máy tạo điều kiện cho chúng em nghiên cứu hoàn thành đề tài nhóm Cảm ơn dạy cho chúng em biết điều cần thiết để thiết kế chế tạo sản phẩm nhóm tạo điều kiện cho sinh viên chúng em tự tìm tịi, nghiên cứu kiến thức môn học nhiều Đồng thời xin cảm ơn tất thành viên nhóm hồn thành tốt phần cơng việc ý tưởng sản phẩm cuối thành công Với thời gian thực đề tài ngắn , kiến thức hạn hẹp , dù nhóm cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót,nhóm mong dẫn thêm cô giáo bạn sinh viên khác T/H: Nhóm Page Đồ án mơn sở thiết kế máy LỜI NÓI ĐẦU Các loại kết nối không dây phổ biến Nó cài sẵn thiết bị di động nhiều thiết bị khác, đặc biệt phải kể đến “ smartphone” Các loại kết nối không dây smartphone làm thay đổi sống Có nhiều loại kết nối khơng dây phổ biến phải kể đến là: Bluetooth , wifi , NFC … có lẽ phổ biến kết nối Bluetooth , có mặt hầu hết tất smartphone Thông qua kết nối bluetooth làm nhiều điều : chia sẻ liệu , nghe nhạc , điều khiển thiết bị khác … Dựa vào điều đó, nhóm chọn đề tài : “ thiết kế , chế tạo ô tô điều khiển từ xa smartphone thông qua kết nối bluetooth “, nhằm mang kết nối Bluetooth lên để điều khiển ô tô cách dễ dàng làm trở nên mẻ so với ứng dụng ngày Đề tài khơng phải nhóm mong sản phẩm đề tìm hiều dựa sở sáng tạo nên sản phẩm thú vị , nhóm mong tài liệu bổ ích cho quan tâm muốn phát triển sản phẩm tương tự sau Nhóm mong nhận đóng góp giáo ,các bạn sinh viên để có kiến thức sâu có kinh nghiệm tốt việc thi cơng phần cứng cho mơ hình điều khiển hồn chỉnh Nhóm sinh viên thực Nhóm T/H: Nhóm Page Đồ án môn sở thiết kế máy MỤC LỤC NHÓM – K57M PHẦN A GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU LỜI CẢM ƠN LỜI NÓI ĐẦU MỤC LỤC PHẦN B NỘI DUNG CHƯƠNG DẪN NHẬP 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI: 1.2 Ý nghĩa khoa học đề tài : 1.3 Mục đính nghiên cứu Chương : CƠ SỞ LÝ LUẬN 10 2.1 Tình hình nghiên cứu nước ngồi nước 10 2.1.1 Ngoài nước 10 2.1.2 Trong nước 10 2.2 Ý tưởng thiết kế 11 2.3 Đề cương nghiên cứu chi tiết 11 2.4 Phương pháp nghiên cứu 12 2.5 Phương tiện nghiên cứu 12 CHƯƠNG : LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 12 3.1 Tổng quan bluetooth 12 3.1.1 Khái niệm: 12 3.1.2 Lịch sử đời công nghệ bluetooth 12 3.1.3 Cơ chế truyền 13 3.1.4 Tốc độ truyền 13 3.1.5 Hướng phát triển: 14 3.1.6 Ứng dụng: 15 3.2 Giới thiệu modul Bluetooth HC05 16 3.3 Giới thiệu vi điều khiển PIC 16F877A 19 CHƯƠNG : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 22 4.1 Thiết kế khí 22 4.1.1 Cơ cấu bánh sau 22 4.1.2 Cơ cấu bánh trước 23 4.1.3 Bánh xe 26 4.1.4 Mơ hình ô tô 3D 27 4.1.5 Mơ hình tơ thực tế 28 4.2 Sơ đồ khối mạch điện 29 4.2.1 Khối giao tiếp Bluetooth 30 4.2.2 Khối vi điều khiển 31 4.2.3 Khối công suất 32 4.2.4 Khối nguồn 34 4.4 Thiết kế thi công phần mềm 36 4.4.1 Lâp trình cho vi điều khiển PIC 16F877A 36 T/H: Nhóm Page Đồ án mơn sở thiết kế máy 4.4.2 Giới thiệu điều hành android ứng dụng Bluetooth SPP 38 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 39 5.1 Kết thực 40 5.2 Hướng phát triển 40 TÀI LIỆU VÀ WEBSITE THAM KHẢO: 40 T/H: Nhóm Page Đồ án môn sở thiết kế máy PHẦN B NỘI DUNG T/H: Nhóm Page Đồ án mơn sở thiết kế máy CHƯƠNG DẪN NHẬP 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI: Ngày với phát triển mạnh mẽ ngành khoa học kỹ thuật , công nghệ kỹ thuật điện tử , công nghệ thông tin mà đặc biệt kỹ thuật điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng lĩnh vực khoa học kỹ thuật , quản lý , công nghiệp , cung cấp thông tin , dân dụng… Do tận dụng tiến khoa học kỹ thuật nhóm sinh viên ngành cơng nghệ kỹ thuật điện tử chúng tơi áp dụng học trường kiến thức học tập định làm đề tài : “ Thiết kế , chế tạo ô tô điều khiển từ xa smartphone thông qua kết nối không dây Bluetooth” Thông qua kết nối không dây bluetooth smartphone mình, điều khiển tơ mà khơng phải có thiết bị hỗ trợ khác : tay cầm điều khiển có dây dài lằng nhằng… Sản phẩm để áp ứng niềm đam mê muốn đem đến cho thêm lựa chọn cho sản phẩm công nghệ hấp dẫn … Ý nghĩa khoa học đề tài : Ngày với tiến khoa học kỹ thuật , thiết bị điện tử đời ngày nhiều chủng loại tính sử dụng Bên cạnh nhu cầu sử dụng thiết bị cách tự động , điều khiên không dây từ xa ngày cao , 1.2 người ngày muốn có nhiều thiết bị giải trí với kỹ thuật cơng nghệ ngày cao Từ nhu cầu thực tế , nhóm muốn đưa công nghệ đại lại gần gũi với ngày áp dụng vào sản phẩm gần gũi với mơ hình tơ mà lúc nhỏ có cho với kết nối khác Bây , áp dụng công nghệ không dây bluetooth smartphone để điều khiển mơ hình tơ cách đơn giản Việc sử dụng kết nối bluetooth để điều khiển mô hình tơ thơng dụng , đơn giản tiết kiệm chi phí Ngồi sản phẩm nhóm ý tưởng cho bạn sinh viên áp dụng kiến thức để tạo sản phẩm cơng nghệ thú vị khác Mục đính nghiên cứu Đồ án nghiên cứu , khảo sát thực với mục đích áp dụng kiến thức học nhà trường để tạo sản phẩm sáng tạo riêng “ mơ hình tơ điều khiển smartphone thơng qua kết nối bluetooth “ hồn chỉnh 1.3 T/H: Nhóm Page Đồ án mơn sở thiết kế máy Khuỷu Các chi tiết lắp ghép mô thành : cấu bánh trước 4.1.3 Bánh xe Các chi tiết vẽ phần mềm solidwork gồm:  Lốp xe  Hệ thống phanh T/H: Nhóm Page 26 Đồ án mơn sở thiết kế máy  Vành xe  ốc vít Hình 4.10 bánh xe 4.1.4 Mơ hình tơ 3D Mơ hình thiết kế lắp ghép phần mềm solidwork 2014 T/H: Nhóm Page 27 Đồ án mơn sở thiết kế máy Hình 4.12 Hình ảnh mơ 4.1.5 Mơ hình tơ thực tế Đây hình ảnh thực tế sản phẩm mà nhóm thực Hình ảnh thực tế bên ngồi tơ T/H: Nhóm Page 28 Đồ án mơn sở thiết kế máy Ảnh thực tế cầu bánh trước ô tô Ảnh thực tế cấu bánh sau ô tô 4.2 Sơ đồ khối mạch điện T/H: Nhóm Page 29 Đồ án mơn sở thiết kế máy Module HC05 KHỐI CÔNG SUẤT VI ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ KHỐI NGUỒN Khối giao tiếp Bluetooth pl Sơ đồ khối hệ thống 4.2.1 Khối giao tiếp Bluetooth - Gồm smartphone có hỗ trợ giao tiếp bluetooth module HC05 - Nguyên lý hoạt động: smartphone kêt nối gửi liệu (lệnh) tới module thông qua giao tiếp Bluetooth Module nhận liệu (lệnh) phản hồi smartphone đông thời gửi liệu tới khối vi điều khiển qua hai chân TX RX T/H: Nhóm Page 30 Đồ án mơn sở thiết kế máy 4.2.2 Khối vi điều khiển - Thành phần vi điêu khiển PIC 16F877A - Nguyên lý hoạt động: PIC nhận liệu từ module HC05 thông qua chân RX(26), TX(27) Pic xử lý chuyển tín hiệu logic cho chân nối với khối cơng suất hai led T/H: Nhóm Page 31 Đồ án môn sở thiết kế máy 4.2.3 Khối cơng suất - Thành phần là: IC L298 - IC L298: + IC L298 IC tích hợp nguyên khối gồm mạch cầu H bên Với điện áp làm tăng công suất đầu từ 5V – 47V , dòng lên đến 4A, L298 thích hợp ứng dụng cơng suất nhỏ động DC loại vừa … T/H: Nhóm Page 32 Đồ án mơn sở thiết kế máy Tóm tắt qua chức chân L298: + chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 nối với chân 5, 7, 10, 12 L298 Đây chân nhận tín hiệu điều khiển + chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với chân INPUT) nối với chân 2, 3, 13, 14 L298 Các chân nối với động Hai chân ENA ENB dung để điều khiển mạch cầu H L298 Nếu mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic “0” mạch cầu H không hoạt động - Nguyên lý hoạt động: IC L298 nhận tín hiệu logic từ PIC 16F877A điều khiền động ô tô T/H: Nhóm Page 33 Đồ án mơn sở thiết kế máy 4.2.4 Khối nguồn - Sử dụng IC LM7805 để biến đồi nguồn 9V thành nguồn 5V cung cấp cho hệ thống 4.2.5 Mạch hoàn chỉnh Mạch nguyên lý T/H: Nhóm Page 34 Đồ án mơn sở thiết kế máy Mạch in Pcb Mạch thực tế T/H: Nhóm Page 35 Đồ án mơn sở thiết kế máy 4.4 Thiết kế thi công phần mềm 4.4.1 Lâp trình cho vi điều khiển PIC 16F877A - Nhóm sử dụng phần mềm MPLAB IDE hãng Microchip làm mơi trường lâp trình cho vi điều khiển pic - Chương trình cho PIC 16F877A T/H: Nhóm Page 36 Đồ án môn sở thiết kế máy T/H: Nhóm Page 37 Đồ án mơn sở thiết kế máy 4.4.2 Giới thiệu điều hành android ứng dụng Bluetooth SPP 4.4.2.1 Hệ điều hành android - Android tảng dành cho thiết bị di động, phần lớn điện thoại (smartphone), tablet, phát triển cho nhiều loại thiết bị khác nhau: TV, HD Player, Car Controller,… - Android phát triển dựa tảng Linux,do Google phát hành (Google mua lại từ công ty Android vào năm 2005) T/H: Nhóm Page 38 Đồ án môn sở thiết kế máy - Các ứng dụng Android phát triển chủ yếu ngôn ngữ Java, đồng thời hỗ trợ Native-C - Các tính mà Android gọi hệ điều hành mở: + Bộ nguồn cung cấp miễn phí cho nhà sản xuất nhà sản xuất sử dụng thoải mái mà không cần xin phép Google + Cho phép nhà phát triển xây dựng ứng dụng mà tận dụng tối đa thành phần phần cứng hệ điều hành cung cấp + Các ứng dụng nhà phát triển hoàn toàn thay ứng dụng hệ điều hành: phone, sms,… +Ngoài ra, Android cung cáp phát triển mạnh, nhiều tool debug dễ dàng với máy thật, kết hợp với IDE Eclipse -Tính đến 12/2011 khoảng tren 250 triệu thiết bị android active (những thiết bị mua gắn sim) - Tính đến 4/2012 có khoảng 425.000 ứng dụng đưa lên Google Play _ Trong tháng có trung bình từ 20.000 – 25.000 ứng dụng đưa lên 4.4.2.2 Ứng dụng Bluetooth SPP - Là ứng dụng Android, dùng để hỗ trợ giao tiếp Bluetooth Phần cứng gồm: Serial Port Bluetooth Module( TTL ) Arduino Microcontroller Board Phần mềm tính năng: + Tìm kiếm thiết bị Bluetooth, hiển thị lớp RSSI (cường độ tín hiệu) + Sử dụng giao tiếp nối tiếp, nhận gửi liệu + Các liệu kết lưu vào thẻ SD (/ sdcard / Bluetooth SPP / ) - Cơng cụ có ba lựa chọn: + Chế độ bình thường (Normal mode): mơ hình đầu vào-đầu + Chế độ bàn phím (Keyboard mode) : Bạn tùy chỉnh giá trị output chín nút + Command Line: Đặt terminator lệnh để gỡ lỗi giao tiếp CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN T/H: Nhóm Page 39 Đồ án mơn sở thiết kế máy 5.1 Kết thực Sau tháng thực đề tài , nhóm hồn thành việc thiết kế, mơ hồn thành sản phẩm mơ hình tơ điều khiển từ xa smartphone thơng qua bluetooth Sản phẩm hồn thành, có tính ổn định cao 5.2 Hướng phát triển Đây đề tài mẻ, nên có nhiều hướng phát triển tương lai: - Có thể mở rộng để điều khiển thiết bị nhà khu trung cư cao tầng - … TÀI LIỆU VÀ WEBSITE THAM KHẢO: `1.Cơ sở thiết kế máy – Nguyễn Hữu Lộc 2.Vi điều khiển với lập trình C – Ngô Diên Tập http://www.microchip.com/ www.picvietnam.com/ codientu.org/ www.alldatasheet.com www.google.com.vn/ play.google.com/ vi.wikipedia.org/ 10 www.electronica60norte.com/ T/H: Nhóm Page 40 ... cấu bánh sau 4.1.2 Cơ cấu bánh trước Cơ cấu bánh trước gồm chi tiết :  Bánh T/H: Nhóm Page 23 Đồ án môn sở thiết kế máy Bánh  Bánh : Bánh  Trục T/H: Nhóm Page 24 Đồ án mơn sở thiết kế máy Trục... tơ T/H: Nhóm Page 28 Đồ án môn sở thiết kế máy Ảnh thực tế cầu bánh trước ô tô Ảnh thực tế cấu bánh sau ô tô 4.2 Sơ đồ khối mạch điện T/H: Nhóm Page 29 Đồ án môn sở thiết kế máy Module HC05 KHỐI... Page 20 Đồ án mơn sở thiết kế máy - 35 tập lệnh có độ dài 14 bits - Tần số hoạt động tối đa 20MHz Sơ đồ chân PIC 16F877A Hình ảnh PIC 16F877A thực tế T/H: Nhóm Page 21 Đồ án mơn sở thiết kế máy CHƯƠNG