THIẾT kế XE điều KHIỂN từ XA sử DỤNG MODULE BLUETOOTH HC05 và ARDUINO NANO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  THIẾT KẾ XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG MODULE BLUETOOTH HC05 VÀ ARDUINO NANO TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Sinh viên thực : Hồ Văn Nhắc Mã sinh viên : K12C08249 Giảng viên hướng dẫn : TS Phan Thị Lan Anh Khóa đào tạo : 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2020 LỜI MỞ ĐẦU Ngày này, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày đại nên nhù cầu trao đổi thơng tin giải trí, nhu cầu điều khiển xe từ xa, ngày cao Vì cơng nghệ khơng dây đời phát triển mạnh mẽ, tạo nhiều thuận lợi cho người đời sống ngày Trong năm gần công nghệ truyền nhận liệu khơng dây có bước phát triển hệ thống điều khiển giáp sát từ xa, đặc biệt hệ thống thơng minh Hiện nay, có nhiều công nghệ không truyền nhận liệu không dây RF, Wifi, Bluetooth, NFC, Trong Bluetotth công nghệ phát triển từ lâu cải tiến để nâng cao tốc độ khả bảo mật Trên thị trường Việt Nam chưa có nhiều sản phẩm điều khiển thiết bị không dây, đa số sản phẩm có nhập từ nước ngồi với giá thành cao Việc nghiên cứu sản phẩm điều khiển xe từ xa có ý nghĩa lớn, giúp tăng cường thêm lựa chọn cho người dụng Sản phẩm sản xuất nước nên giá thành rẻ góp phần phát triển hệ thống điều khiển thơng minh Do đó, em định thực đề tài: “Thiết kế mạch điều khiển từ xa dụng Arduino Nano Module Bluetooth HC05” Để đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth biến nhiều thiết bị, đặc biệt điểm đề tài so với sản phẩm có điều khiển thơng qua hệ điều hành Android Xuất phát từ nhu cầu thực tế vậy, sau trình tìm hiểu em định thiết kế thi công “Thiết kế mạch điều khiển từ xa dụng Arduino Nano Module Bluetooth HC05” Lí chọn đề tài Trong thời gian qua, khoa học máy tính sử lý thơng tin có bước tiến vượt bậc ngày có đóng góp to lớn vào cách mạng khoa học kỹ thuật đại Đặc biệt đời phát triển nhanh chóng ký thuật số làm cho nghành kỹ thuật điện tử trở nên phong phú đa dạng Nó góp phần lớn việc đưa kỹ thuật đại thâm nhập rộng rãi vào lĩnh vực hoạt động sản xuất, kinh tế đời sống ngày người Với mong muốn tìm hiểu nguyên lý, kỹ thuật hệ thống điều khiển Được hướng dẫn cô Phan Thị Lan Anh em định chọn đề tài “Thiết kế mạch xe điều khiển từ xa sử dụng Module Bluetooth HC05 Arduino Nano” Mục tiêu nghiên cứu - Thực đề tài: “Thiết kế mạch xe điều khiển từ xa Bluetooth HC05” giúp người thực nắm lý thuyết đo lường điều khiển, hiểu nguyên lý điều khiển, tập lệnh vi điều khiển - Sản phẩm đề tài trước hết để nghiền cứu, mở rộng ứng dụng thực tế sản xuất công nghiệp Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu - Thiết bị phát tín hiệu điều khiển qua sóng Bluetooth: Điện thoại android - Thiết bị nhận tín hiệu điện thoại module Bluetooth HC05 - Động DC - Board Arduino Nano: Nắm cấu trúc phần cứng, lập trình phần mềm ứng dụng vào mơ hình thực tế Phƣơng pháp nghiên cứu - Tìm hiểu lý thuyết liên quan - Viết thực chương trình nhỏ - Xây dựng thuật tốn điều khiển - Viết chương trình thực thuật toán Kit arduino - Viết ứng dụng chạy hệ điều hành Android thực điều khiển - Mô thi công mạch Nội dung đồ án gồm phần nhƣ sau : Chƣơng I: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu đề tài, mục tiêu, đối tượng phạm vi nghiên cứu Chƣơng II: Thiết kế mạch Gồm thiết kế sơ đồ nguyên lý, sơ đồ khối, cài chương trình Android, thiết kế code Chƣơng III: Thi công mạch Gồm Làm mạch in, lắp ráp linh kiện, hàn mạch, nạp code thực nghiệm mạch Kết luận chƣơng hƣớng phát triển CHƢƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 1.2 GIỚI THIỆU VỀ MODUDE BLUETOOTH HC05 1.2.1 Khái niệm Hình 1.1 Modelu bluetooth HC05 1.2.2 Sơ đồ chân HC-05 gồm có Hình 1.2 Sơ đồ chân 1.2.3 Các chế độ hoạt động 1.2.4 Tập lệnh AT 1.3 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO NANO 1.3.1 Khái niệm Hình 1.3 Arduino Nano 1.3.2 Sơ đồ chân Hình 1.4 Sơ đồ chân Arduino Nano 1.4 MODULE ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L293D Hình 1.6 L293D thực tế 1.4.1 Giới thiệu 1.4.2 Các thành phần Motor Driver Shield L293D điều khiển 1.4.3 Các chân Shield đƣợc kết nối với board Arduino nhƣ sau 1.5 ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC VÀNG KÈM THEO BÁNH XE Hình 1.7 Động giảm tốc thực tế 1.5.1 Giới thiệu 1.5.2 Thông số kỹ thuật 1.6 BÁNH XE ĐA HƢỚNG Hình 1.8 Bánh xe đa hướng 1.7 1.7.1 1.7.2 1.7.3 1.7.4 1.8 1.8.1 1.8.2 TỤ ĐIỆN Giới thiệu Ký hiệu Cấu tạo Nguyên lý hoạt động ĐÈN LED VÀ PIN Giới thiệu Cấu tạo Hình 1.11 Cấu tạo LED 1.8.3 Ký hiệu 1.9 ĐIỆN TRỞ 1.9.1 Giới thiệu 1.9.2 1.9.3 1.9.4 1.9.5 1.9.6 Chức Đơn vị điện trở Hình dáng ký hiệu Nguyên lý hoạt động Cấu tạo Hình 1.14 Cấu tạo điện trở 1.10 CƠNG TẮC Hình 1.15 Cơng tắc nguồn 1.11 TRANSISTOR C1815 1.11.1 Giới thiệu 1.11.2 Sơ đồ chân C1815 Hình 1.16 Sơ đồ chân transistor 1.11.3 Các ứng dụng - Mạch cảm biến - Bộ tiền khuếch đại âm - Giai đoạn khuếch đại âm - Chuyển đổi tải 150mA - Mạch RF 1.12 CỊI HÚ Hình 1.17 Cịi hú 1.12.1 Giới thiệu 1.12.2 Cơ chế hoạt động còi hú báo động  Bộ phận cảm biến  Bộ phận xử lý  Bộ phận thực thi 1.13 PC817 Hình 1.18 PC817 1.13.1 Giới thiệu 1.13.2 Nguyên lí hoạt động 1.14 DIODE CẦU VNG Hình 1.20 Diode cầu vng chân 1.15 DOMINO  Tính chính: - Kết cuối, nối dây vào mạch Cố định dây ốc vặn - Có thể ghép nhiều với - Dùng làm cọc nguồn.- Dùng mạch điện tử Hình 1.21 Domino chân 1.16 MODULE LM2596 Hình 1.22 Module LM2596 CHƢƠNG II: THIẾT KẾ MẠCH 2.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 2.1.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý 2.1.2 Sơ đồ khối Hình 2.2 Sơ đồ khối mạch - Khối xử lý - Khối nguồn - Khối Driver động 10 2.1.3 Gia cơng mạch in Hình 2.6 Mạch in 2.2 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 2.2.1 Cài chƣơng trình cho điện thoại Hình 2.7 Cài App "Arduino Bluetooth RC Car" ứng dụng android 2.2.2 Phần mềm thiết bị cầm tay 2.3 Hình 2.8 Phần mềm thiết bị cầm tay di động NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 11 Đầu tiên, khởi động phần mềm Android “Arduino Bluetooth RC Car” Phần mềm xuất thơng báo cáo bạn có muốn bật Bluetooth không (yes no) Click yes để bật Bluetooth thực tự động kết nối đến Module Bluetooth Phần mềm tự động lấy địa Mac Module Bluetooth (nhập vào lập trình) Khi kết nối thành công phần mềm thị màu chấm xanh (chưa kết nối màu đỏ) Phần mềm gồm có bật (tắt) đèn xe, còi, điều khiển tốc độ nhanh chậm, tiến,lùi,rẽ phái, rẽ trái, chạy tự động Giao thức bo mạch: Giao thức kết nối Bluetooth bo Arduino nano phần mêm điều khiển Bluetooth giao thức RS232 theo chuẩn 2.4Ghz Truyền liệu số String chuỗi giá trị dạng Int 16 bit Bo mạch Arduino nano sau kết nối, nhận giá trị từ điện thoại gửi xuống sử dụng hàm so sánh để chuyển đổi dạng bit sang 16 bit Và xử lí điều khiển thiết bị theo điều kiện mà ta gán cho chuỗi giá trị nhận giao thức điều khiển ứng dụng Cấp nguồn từ mạch công suất chỉnh lưu 12v cho bo mạch arduino nano Chân Rx,Tx HC-05 kết nối với chân arduino nano Trên arduino nano, chân PWM 3.5.6.9.10.11 kết nối với mạch công suất mx 1508 (để điều khiển tốc độ động cơ, độ sáng đèn (dimmer)) Chân 12 kết nối với Module LM2596 để điều khiển động DC Bởi mạch chỉnh lưu có dịng 1A cấp cho mạch điều khiển Nên cần thêm nguồn ngồi cấp nguồn 5v-2A( sạc dự phịng) cấp cho Module LM2596 và mạch công suất 12 3.1 CHƢƠNG III THI CÔNG MẠCH LÀM MẠCH IN VÀ KHOAN MẠCH 3.2 Hình 3.1 Mạch in hồn thiện LẮP RÁP LINH KIỆN 3.3 Hình 3.2 Lắp linh kiện vào mạch HÀN MẠCH Hình 3.3 Hàn mạch 13 Hình 3.4 Đã hàn hoàn thiện 3.4 SỬ DỤNG PHẦN MỀM ARDUINO – SHORTCUT NẠP CODE CHO ARDUINO NANO 3.4.1 Phần mềm Arduino – Shortcut 3.4.2 Tiến hành nạp code 3.5 HỒN THIỆN MẠCH Hình 3.7 Mạch hồn thiện 14 3.6 THỰC NGHIỆM MẠCH 3.7 Hình 3.8 Mạch chạy ổn định LÀM MƠ HÌNH CHO XE Hình 3.9 Mơ hình 15 KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN  Kết luận Sau thực đồ án em rút kết luận quan trọng Báo cáo thực tập sở thiết kế, chế tạo mạch điều khiển từ xa thiết bị thông qua bluetooth: - 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 NANO qua module Bluetooth - Thiết kế kết cấu khí cho khung xe - Thiết kế mạch điện cho xe Về phần cứng: Tìm hiểu Arduino nano linh kiện nhƣ cách thiết kế làm mạch thủ cơng Đi sâu tìm hiểu số thuật tốn điều khiển Nhận dạng mô đối tƣợng điều khiển  Hƣớng phát triển Mạch xe điều khiển từ xa dụng Module Bluetooth 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 Những mặt hạn chế gian đoạn làm đồ án, chúng em cố gắng nghiên cứu, thiết kế để có kết nêu Tuy nhiên thời gian kiến thức chúng em có hạn, mặt khác số điều kiện thiết bị khơng cho phép nên đồ án cịn hạn chế thiếu sót 16  ... mạch xe điều khiển từ xa sử dụng Module Bluetooth HC05 Arduino Nano? ?? Mục tiêu nghiên cứu - Thực đề tài: ? ?Thiết kế mạch xe điều khiển từ xa Bluetooth HC05? ?? giúp người thực nắm lý thuyết đo lường điều. .. có điều khiển thơng qua hệ điều hành Android Xuất phát từ nhu cầu thực tế vậy, sau trình tìm hiểu em định thiết kế thi công ? ?Thiết kế mạch điều khiển từ xa dụng Arduino Nano Module Bluetooth HC05? ??... hệ thống điều khiển thơng minh Do đó, em định thực đề tài: ? ?Thiết kế mạch điều khiển từ xa dụng Arduino Nano Module Bluetooth HC05? ?? Để đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth biến nhiều thiết bị,