MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………3 I. Ý TƯỞNG THỰC HIỆN………………………………………………………………...4 II. CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG: …………………………………………………………5 1. MODULE BLUETOOTH HC05 6 2. MODULE GIẢM ÁP LM2596 6 3. IC ULN2803 8 4. ARDUINO R3 8 5. Điện trở 10 6. Một vài linh kiện khác 12 III. THIẾT KẾ MẠCH 13 1.Sơ đồ nguyên lí mạch 13 2.Thiết kế mạch in PCB và hình ảnh 3D 13 IV. LẬP TRÌNH CHO MODULE BLUETOOTH HC05 16 III. HINH ẢNH THANH QUẢ THỰC TẾ 18 IV. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: …………………………………………..18 LỜI CẢM ƠN 19 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày càng hiện đại nên cầu về trao đổi thông tin giải trí, nhu cầu về điều khiển các thiết bị từ xa, ngày càng cao. Và những hệ thống dây cáp phức tạp lại không thể đáp ứng nhu cầu này, nhất là ở những khu vực chật hẹp, những nơi xa xôi, trên các phương tiện vận chuyển, ... Vì vậy công nghệ không dây đã ra đời và phát triển mạnh mẽ, tạo rất nhiều thuận lợi cho con người trong đời sống hằng ngày. Trong những năm gần đây Công nghệ truyền nhận dữ liệu không dây đang có những bước phát triển mạnh mẽ, góp công lớn trong việc phát triển các hệ thống điều khiển, giám sát từ xa, đặc biệt là các hệ thống thông minh. Hiện nay, có khá nhiều công nghệ không truyền nhận dữ liệu không dây như RF, Wifi, Bluetooth, NFC, ... Trong đó, Bluetooth là một trong những công nghệ được phát triển từ lâu và luôn được cải tiến để nâng cao tốc độ cũng như khả năng bảo mật. Trên thị trường Việt Nam hiện nay chua có nhiều sản phẩm điều khiển thiết bị không dây, đa số những sản phẩm hiện có đều là nhập khẩu từ nước ngoài với giá thành cao. Việc nghiên cứu và thiết kế một bộ sản phẩm điều khiển thiết bị không dây có một ý nghĩa lớn, giúp tăng thêm sự lựa chọn cho ngợời sử dụng, sản phẩm được sản xuất trong ngóc nên giá thành rẻ và góp phần phát triển các hệ thống điều khiển thông minh. Do đó, nhóm quyết định thực hiện đề tài: “Mạch điều khiển từ xa các thiết bị qua Bluetooth . Đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth phổ biến trên nhiều thiết bị, đặc biệt điểm mới của đề tài so với các sản phẩm hiện có là điều khiển thông qua hệ điều hành Android giúp tận dụng những thiết bị sử dụng hệ điều hành Android có sẵn của nguời dùng giúp giảm giá thành sản phẩm, ngoài ra với màn hình hiển thị lớn của điện thoại cho phép hiển thị nhiều thông tin hơn. I. Ý TƯỞNG THỰC HIỆN: Điều khiển từ xa bằng bluetooth thông qua smartphone ( module HC05 ) để điều khiển bóng đèn bật tắt theo ý muốn.
HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ I - - BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC: THỰC HÀNH CƠ SỞ ĐỀ TÀI: MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỪ XA DÙNG BLUETOOTH THÔNG QUA SMARTPHONE Giảng viên: Nguyễn Đức Việt Thành viên nhóm 1: Hồng Minh Canh – B16DCDT015 Phạm Mạnh Tuấn – B17DCDT206 Nguyễn Việt Anh – B17DCDT015 Lê Phấn Nguyên – B17DCDT137 Bùi Đình Huy – B17DCDT093 Giảng viên: Nguyễn Đức Minh MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU………………………………………………………………………………3 I Ý TƯỞNG THỰC HIỆN……………………………………………………………… II CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG: …………………………………………………………5 MODULE BLUETOOTH HC-05 MODULE GIẢM ÁP LM2596 .6 IC ULN2803 ARDUINO R3 .8 Điện trở 10 Một vài linh kiện khác 12 III THIẾT KẾ MẠCH 13 1.Sơ đồ nguyên lí mạch 13 2.Thiết kế mạch in PCB hình ảnh 3D .13 IV LẬP TRÌNH CHO MODULE BLUETOOTH HC-05 16 III HINH ẢNH THANH QUẢ THỰC TẾ 18 IV KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN: ………………………………………… 18 LỜI CẢM ƠN 19 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày đại nên cầu trao đổi thơng tin giải trí, nhu cầu điều khiển thiết bị từ xa, ngày cao Và hệ thống dây cáp phức tạp lại đáp ứng nhu cầu này, khu vực chật hẹp, nơi xa xôi, phương tiện vận chuyển, Vì cơng nghệ không 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 mạnh mẽ, góp cơng lớn việc phát triển hệ thống điều khiển, giám sát từ xa, đặc biệt hệ thống thông minh Hiện nay, có nhiều cơng nghệ khơng truyền nhận liệu không dây RF, Wifi, Bluetooth, NFC, Trong đó, Bluetooth cơng nghệ phát triển từ lâu cải tiến để nâng cao tốc độ khả bảo mật Trên thị trường Việt Nam chua có nhiều sản phẩm điều khiển thiết bị không dây, đa số sản phẩm có nhập từ nước với giá thành cao Việc nghiên cứu thiết kế sản phẩm điều khiển thiết bị không dây có ý nghĩa lớn, giúp tăng thêm lựa chọn cho ngợời sử dụng, sản phẩm sản xuất ngóc nên giá thành rẻ góp phần phát triển hệ thống điều khiển thông minh Do đó, nhóm định thực đề tài: “Mạch điều khiển từ xa thiết bị qua Bluetooth " Đề tài ứng dụng công nghệ Bluetooth phổ biến nhiều thiết bị, đặc biệt điểm đề tài so với sản phẩm có điều khiển thơng qua hệ điều hành Android giúp tận dụng thiết bị sử dụng hệ điều hành Android có sẵn nguời dùng giúp giảm giá thành sản phẩm, với hình hiển thị lớn điện thoại cho phép hiển thị nhiều thông tin I Ý TƯỞNG THỰC HIỆN: Điều khiển từ xa bluetooth thông qua smartphone ( module HC05 ) để điều khiển bóng đèn bật tắt theo ý muốn (Ảnh minh họa) I CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG: MODULE BLUETOOTH HC-05: 1.1 Giới thiệu chung: Mạch thu phát Bluetooth HC-05 chân thiết kế nhỏ gọn chân tín hiệu giao tiếp nút bấm để vào chế độ AT COMMAND, mạch thiết kế để cấp nguồn giao tiếp qua 3.3VDC 5VDC, thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau: Robot Bluetooth, điều khiển thiết bị qua Bluetooth, Khi kết nối với máy tính, HC-05 nhận cổng COM ảo chế độ truyền Haft Duplex tức thời điểm truyền nhận tín hiệu 1.2 Thơng số kĩ thuật: • Điện áp hoạt động: +3.3VDC 30mA (hỗ trợ IC 5.0V) • Dịng điện hoạt động: Khi Pairing 30mA, sau pairing hoạt động truyền nhận bình thường 8mA • Baudrate: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 11520 • Dải tần hoạt động: 2.4GHz • Kích thước: 26.9mm x 13mm x 2.2mm • Giao tiếp: Bluetooth serial port • Nhiệt độ làm việc: -20 ℃ ~ +75 ℃ • Tốc độ: - Asynchronous: 2.1Mbps(Max)/160kbps • Synchronous: 1Mbps/1Mbps 1.3 Sơ đồ nguyên lý Module có chế độ làm việc (có thể lựa chọn chế độ làm việc cách thay đổi trạng thái chân 34 KEY): Tự động kết nối Đáp ứng theo lệnh: làm việc chế độ này, bạn gửi lệnh AT để giao tiếp với module • • • • Module HC05 nhận chức năng: Master, Slave, Loopback (có thể lựa chọn chức lệnh AT) Giao tiếp với module giao tiếp nối tiếp không đồng qua đường RX TX, bạn sử dụng PC với chuẩn RS232 dòng vi điều khiển để giao tiếp Bằng cách thay đổi trạng thái chân 34 (KEY), bạn cấu hình chế độ hoạt động cho module: Để module làm việc chế độ kết nối tự động: KEY phải trạng thái Floating (trạng thái không kết nối) Để module làm việc chế độ đáp ứng theo lệnh: KEY = ‘0’ (kết nối xuống đất) cấp nguồn cho module chuyển KEY = ‘1’ (kết nối lên VCC) lúc sử dụng lệnh AT để giao tiếp MODULE GIẢM ÁP LM2596 Mạch giảm áp DC nhỏ gọn có khả giảm áp từ 30V xuống 1.5V mà đạt hiệu suất cao (92%) Thích hợp cho ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp cho thiết bị camera, robot, Thơng số kĩ thuật: • Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V • Điện áp đầu ra: Điều chỉnh khoảng 1.5V đến 30V • Dịng đáp ứng tối đa 3A • Hiệu suất : 92% • Cơng suất : 15W • Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm IC ULN2803: ULN 2803 vi mạch đệm, chất cấu tạo mảng darlington chịu dòng đện lớn điện áp cao, có chứa cặp transistor NPN ghép darlington cực góp hở với cực phát chung Mỗi kênh ULN 2803 có diode chặn sử dụng trường hợp tải có tính cảm ứng, ví dụ relay Thơng số kĩ thuật: • Điện áp max: 50V (Vce) • Điện áo vào max: 30V (Vin) • Dịng điện đầu liên tục: Ic = 500mA • Dịng điện đầu vào liên tục: IIN = 25mA • Cơng suất tiêu tán cặp darlington: 1W • Nhiệt độ làm việc: -55 ~ 150oC ULN 2803 có khả điều khiển kênh riêng biệt, nối trực tiếp với vi điều khiển 5V Bên cạnh đó, kênh ULN 2803 chịu dịng điện lớn khoảng thời gian dài lên tới 500mA với biên độ đỉnh lên tới 600mA Ứng dụng ULN 2803 sử dụng mạch đệm điều khiển động chiều, động bước, khối hiển thị ma trận led, ARDUINO R3 4.1 Giới thiệu chung: Arduino Uno R3 loại phổ biến dễ sử dụng dòng Arduino tương thích với nhiều loại Arduino Shield 4.2 Thơng số kĩ thuật: • Chip điều khiển chính: ATmega328P • Chip nạp giao tiếp UART: ATmega16U2 • Nguồn ni mạch: 5VDC từ cổng USB nguồn ngồi cắm từ giắc trịn DC (nếu sử dụng nguồn ngồi từ giắc tròn DC Hshop.vn khuyên bạn nên cấp nguồn từ 6~9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt, bạn cắm 12VDC IC ổn áp nóng, dễ cháy gây hư hỏng mạch) • Số chân Digital I/O: 14 (trong chân có khả xuất xung PWM) • • • • • • • • • • Số chân PWM Digital I/O: Số chân Analog Input: Dòng điện DC Current c hân I/O: 20 mA Dòng điện DC Current chân 3.3V: 50 mA Flash Memory: 32 KB (ATmega328P), 0.5 KB dùng cho bootloader SRAM: KB (ATmega328P) EEPROM: KB (ATmega328P) Clock Speed: 16 MHz LED_BUILTIN: 13 Kích thước: 68.6 x 53.4 mm 4.3 Ứng dụng Arduino Uno R3 DIP Arduino Uno R3 DIP bạn ứng dụng vào mạch đơn giản mạch cảm biến ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khiển động cơ,… cao bạn làm sản phẩm như: máy in 3D, Robot, khinh khí cầu, máy bay khơng người lái, ứng dụng lớn khác Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý 8-bit mega AVR Atmel với hai chip phổ biến ATmega328 ATmega2560 Các dòng vi xử lý cho phép lập trình ứng dụng điều khiển phức tạp trang bị cấu hình mạnh với loại nhớ ROM, RAM Flash, ngõ vào digital I/O có nhiều ngõ có khả xuất tín hiệu PWM, ngõ đọc tín hiệu analog chuẩn giao tiếp đa dạng UART, SPI, TWI (I2C) Điện trở Có loại điện trở điện trở chân cắm chân dán Ký hiệu R Ký hiệu điện trở biến trở mạch Là linh kiện điện tử thụ động thường gồm tiếp điểm kết nối, có đại lượng đặc trưng điện trở suất Điện trở suất đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dịng điện vật liệu Điện trở kháng định nghĩa tỉ số hiệu điện hai đầu vật thể với cường độ dịng điện qua Điện trở thường dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động transistor, tiếp điểm cuối đường truyền điện có nhiều ứng dụng khác Điện trở cơng suất tiêu tán lượng lớn điện chuyển sang nhiệt có điều khiển động cơ, hệ thống phân phối điện 10 Các điện trở thường có trở kháng cố định, bị thay đổi nhiệt độ điện áp hoạt động Định luật Ohm cho điện trở: R= Trong đó: U: hiệu điện hai đầu vật dẫn điện, đo vôn (V) I: cường độ dòng điện qua vật dẫn điện, đo ampe (A) R: điện trở vật dẫn điện, đo Ohm (Ω) Tác dụng điện trở: Làm cản trở dòng điện Điện trở thường-Chân cắm Điện trở thường - Chân dán Một vài linh kiện khác: 11 a Relay 12V b Dây Jumper loại c Domino d LED 12 e Nguồn Adapter 12V-2A III THIẾT KẾ MẠCH 1.Sơ đồ nguyên lí mạch 2.Thiết kế mạch in PCB hình ảnh 3D 13 *Mạch 2D *Mạch 3D I V LẬP TRÌNH CHO MODULE BLUETOOTH HC-05: Source code cho hoạt động module bluetooth hc-05: 14 #include SoftwareSerial mySerial(10, 11); #define Lamp1 #define Lamp2 #define Lamp3 #define Lamp4 #define Lamp5 #define Lamp6 #define Lamp7 #define Lamp8 char val; String statusLamp1,statusLamp2,statusLamp3,statusLamp4,statusLamp5,statusLamp6,statu sLamp7,statusLamp8; void setup() { pinMode(Lamp1,OUTPUT); 15 pinMode(Lamp2,OUTPUT); pinMode(Lamp3,OUTPUT); pinMode(Lamp4,OUTPUT); pinMode(Lamp5,OUTPUT); pinMode(Lamp6,OUTPUT); pinMode(Lamp7,OUTPUT); pinMode(Lamp8,OUTPUT); mySerial.begin(9600); Serial.begin(9600); } void loop() { //cek data serial from bluetooth android App if( mySerial.available() >0 ) { val = mySerial.read(); Serial.println(val); } if( val == '1' ) { digitalWrite(Lamp1,HIGH); statusLamp1="1"; } else if( val == '2' ) { digitalWrite(Lamp2,HIGH); statusLamp2="2"; } else if( val == '3' ) { digitalWrite(Lamp3,HIGH); statusLamp3="3"; } else if( val == '4' ) { digitalWrite(Lamp4,HIGH); statusLamp4="4"; } else if( val == '5' ) { digitalWrite(Lamp5,HIGH); statusLamp5="5";} 16 else if( val == '6' ) { digitalWrite(Lamp6,HIGH); statusLamp6="6";} else if( val == '7' ) { digitalWrite(Lamp7,HIGH); statusLamp7="7";} else if( val == '8' ) { digitalWrite(Lamp8,HIGH); statusLamp8="8";} else if( val == '9' ) { digitalWrite(Lamp1,HIGH); statusLamp1="1"; digitalWrite(Lamp2,HIGH); statusLamp2="2"; digitalWrite(Lamp3,HIGH); statusLamp3="3"; digitalWrite(Lamp4,HIGH); statusLamp4="4"; digitalWrite(Lamp5,HIGH); statusLamp5="5"; digitalWrite(Lamp6,HIGH); statusLamp6="6"; digitalWrite(Lamp7,HIGH); statusLamp7="7"; digitalWrite(Lamp8,HIGH); statusLamp8="8"; } else if( val == 'A' ) { digitalWrite(Lamp1,LOW); statusLamp1="A"; } else if( val == 'B' ) { digitalWrite(Lamp2,LOW); statusLamp2="B"; } else if( val == 'C' ) { digitalWrite(Lamp3,LOW); statusLamp3="C"; } else if( val == 'D' ) { digitalWrite(Lamp4,LOW); statusLamp4="D"; } else if( val == 'E' ) { digitalWrite(Lamp5,LOW); statusLamp5="E";} else if( val == 'F' ) { 17 digitalWrite(Lamp6,LOW); statusLamp6="F";} else if( val == 'G' ) { digitalWrite(Lamp7,LOW); statusLamp7="G";} else if( val == 'H' ) { digitalWrite(Lamp8,LOW); statusLamp8="H";} else if( val == 'I' ) { digitalWrite(Lamp1,LOW); statusLamp1="A"; digitalWrite(Lamp2,LOW); statusLamp2="B"; digitalWrite(Lamp3,LOW); statusLamp3="C"; digitalWrite(Lamp4,LOW); statusLamp4="D"; digitalWrite(Lamp5,LOW); statusLamp5="E"; digitalWrite(Lamp6,LOW); statusLamp6="F"; digitalWrite(Lamp7,LOW); statusLamp7="G"; digitalWrite(Lamp8,LOW); statusLamp8="H"; } else if( val == 'S' ) { delay(500); mySerial.println(statusLamp1+statusLamp2+statusLamp3+statusLamp4+statusLamp5+sta tusLamp6+statusLamp7+statusLamp8+"J"); //delay(500); val=' '; } } III.Hình ảnh thành thực tế: ( Sản phẩm nhóm lắp ráp hoàn thành ) 18 Demo sản phẩm IV: Kết luận hướng phát triển: Internet Of Things ngày phát triển cách vô mạnh mẽ dần trở nên quan trọng đời sống người Vạn vật xung quanh khơng cịn vật dụng vô tri vô giác mà phần trở thành người bạn đồng hành giúp ích cho sống tương lai 19 Lời cảm ơn Qua việc học làm mạch với môn Thực hành sở, nhóm chúng em rút nhiều học bổ ích phục vụ cho q trình học tập nghiên cứu sau Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy Nguyễn Đức Việt bảo tận tình chúng em hồn thành xuất sắc mơn học Q trình làm việc hồn thiện đề tài cịn nhiều sai sót mắc phải Vì nhóm chúng em xin lời góp ý thầy bạn để hồn thành tốt đề tài lần đề tài sau Một lần Nhóm chúng em xin cảm ơn thầy bạn đón nhận đề tài chúng em Nhóm sinh viên 20