Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển tốc độ động cơ của quạt máy thông qua ứng dụng điện thoại android

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CỦA QUẠT MÁY THÔNG QUA ỨNG DỤNG ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: QUÁCH THANH HẢI SVTH: NGUYỄN THANH QUANG SVTH: VŨ THỊ PHƯƠNG ANH SKL007351 Tp Hồ Chí Minh, tháng 08/2020 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ CỦA QUẠT MÁY THÔNG QUA ỨNG DỤNG ĐIỆN THOẠI ANDROID GVHD: TS Quách Thanh Hải SVTH: Nguyễn Thanh Quang – 16141243 Vũ Thị Phương Anh Tp Hồ Chí Minh - 8/2020 – 16141106 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP – TỰ DO – HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Tp H tháng 2020 NHI ỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NG HIỆ P Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: I.TÊN ĐỀ TÀI: THIẾ T KẾ VÀ THI CƠN G HỆ THỐ NG ĐIỀU KHIỂ N TỐC ĐỘ ĐỘN G CƠ CỦA QUẠ T MÁY THÔNG QUA ỨNG DỤNG ĐIỆN THOẠI ANDROID i AI NHIỆM VỤ - Đọc tài liệu, đồ án tốt nghiệp, đề tài liên quan - Tìm hiểu linh kiện cơng suất MOSFET, OPTO - Tìm hiểu chuẩn truyền thơng UART, I2C - Tìm hiểu phần mềm Android Studio, module giao tiếp Bluetooth HC-05 - Thiết kế ứng dụng điều khiển tốc độ động quạt máy điện thoại - Thiết kế thi công mạch công suất điều khiển điện áp đầu vào quạt - Thiết kế thi cơng hồn thiện hệ thống điều khiển động quạt - Viết chương trình điều khiển cho Ardunio, nạp code chạy thử nghiệm, chỉnh sửa hoàn thiện hệ thống - Thực viết sách luận văn báo cáo - Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 09/03/2020 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/08/2020 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TS QUÁCH THANH HẢI CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: BM ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Bản lịch trình đóng vào báo cáo) Họ tên sinh viên: Nguyễn Thanh Quang Họ tên sinh viên: Vũ Thị Phương Anh Lớp: 16141DT2B Tên đề tài: Thiết kế thi công hệ thống điều khiển tốc độ động quạt máy thông qua ứng dụng điện thoại Android Tuần (18/5 – 24/5) Tuần (25/5 – 31/5) Tuần 10 (1/6 – 7/6) Tuần 11 (8/6 – 14/6) Tuần 12 (15/6 – 21/6) Tuần 13 (22/6 – 28/6) Tuần 14 (29/6 – 5/7) Tuần 15 (6/7 – 12/7) Tuần 16 (13/7 – 19/7) iii LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Người thực đề tài Vũ Thị Phương Anh Nguyễn Thanh Quang iv LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc thầy cô giáo Bộ mơn Điện Tử Y Sinh nói riêng thầy Khoa Điện - Điện tử nói chung giúp đỡ, nhiệt tình bảo chúng em kiến thức liên quan tới lĩnh vực nghiên cứu đề tài, kiến thức sâu rộng bổ ích mà thầy truyền dạy cho chúng em suốt thời gian học tập trường Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giảng viên hướng dẫn TS Quách Thanh Hải tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp tài liệu kiến thức quan trọng tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em suốt trình thực đề tài Chúng em gửi lời cảm ơn tới ba mẹ người thân đồng hành, chia sẻ động viên tinh thần vật chất suốt trình thực đề tài Chúng em gửi lời cảm ơn tới bạn ngành CNKT Điện tử - Truyền thông K16 trao đổi chia sẻ kiến thức kinh nghiệm quý báu suốt trình thực đề tài Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Nguyễn Thanh Quang Vũ Thị Phương Anh v MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii LỜI CAM ĐOAN iv LỜI CẢM ƠN v MỤC LỤC vi DANH MỤC HÌNH ẢNH viii DANH MỤC BẢNG x TÓM TẮT xi Chương TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 QUY TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ CỦA HỆ THỐNG 2.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2.1 Arduino Uno R3 2.2.2 Module HC - 05 2.2.3 LCD 16x2 2.2.4 Mạch chuyển đổi I2C cho LCD 2.2.5 Giao tiếp I2C 2.2.6 Giao tiếp UART 2.2.7 IC cách ly quang TLP250 2.2.8 IGBT 25N120 2.2.9 Encoder KY - 040 Chương TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 12 3.1 GIỚI THIỆU 12 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 12 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 12 3.2.2 Lựa chọn, tính tốn thiết kế mạch 13 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 21 Chương THI CÔNG HỆ THỐNG 22 4.1 GIỚI THIỆU 22 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 22 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH vi PHỤ LỤC Button btnPlus, btnSub, btnDis, btnOn, btnOff; SeekBar seekBarSpeed; TextView valueOfSpeed, titleDeviceConnected; ProgressBar progressBarValue; private ProgressDialog progress; String dataToUpdate; String address = ""; String recDataString = ""; int valueInt; BluetoothAdapter bluetoothAdapter = null; BluetoothSocket bluetoothSocket = null; private boolean isConnected = false; private boolean newData = false; private boolean recvInProgress = false; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_control_fan); Intent intent = getIntent(); DeviceItem deviceToConnect = (DeviceItem) intent.getSerializableExtra(ConnectBluetooth.EXTRA_ADDRESS); address = deviceToConnect.getAddress(); //call the widgtes btnPlus = (Button)findViewById(R.id.btnPlus); btnSub = (Button)findViewById(R.id.btnSub); btnDis = (Button)findViewById(R.id.btnDisconnect); seekBarSpeed = (SeekBar)findViewById(R.id.seekBar); valueOfSpeed = (TextView)findViewById(R.id.textViewValue); titleDeviceConnected = (TextView) findViewById(R.id.txtViewTitleDeviceConnected); btnOn = (Button) findViewById(R.id.btnOn); btnOff = (Button) findViewById(R.id.btnOff); progressBarValue = (ProgressBar) findViewById(R.id.progressBarValue); new ConnectBT().execute(); titleDeviceConnected.setText(deviceToConnect.getDeviceName()); btnDis.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { //If the btSocket is busy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC if (bluetoothSocket!=null) { disconnect(); } } }); btnPlus.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { if (bluetoothSocket!=null) { valueInt = progressBarValue.getProgress() + 1; if (valueInt = 0){ sendData(String.valueOf(valueInt)); sendData("ST"); progressBarValue.setProgress(valueInt); seekBarSpeed.setProgress(valueInt); valueOfSpeed.setText(String.valueOf(valueInt)); } } } }); btnOn.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { sendData("TO"); btnOnView(); } }); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC btnOff.setOnClickListener(new View.OnClickListener() { @Override public void onClick(View v) { sendData("TF"); btnOffView(); } }); seekBarSpeed.setOnSeekBarChangeListener(new SeekBar.OnSeekBarChangeListener() { @Override public void onProgressChanged(SeekBar seekBar, int progress, boolean fromUser) { if (fromUser){ sendData(String.valueOf(progress)); valueOfSpeed.setText(String.valueOf(progress)); progressBarValue.setProgress(progress); Log.d("aa",String.valueOf(progress)); } } @Override public void onStartTrackingTouch(SeekBar seekBar) { } @Override public void onStopTrackingTouch(SeekBar seekBar) { sendData("ST"); } }); } @Override protected void onResume() { super.onResume(); if (!bluetoothAdapter.isEnabled()){ showToast("Bluetooth bị tắt.\nVui lòng bật kết nối lại!!!"); disconnect(); } else { / phát triển thêm dùng chiết áp phần cứng if(isConnected == true){ sendData("UD"); readData(); updateState(dataToUpdate); } } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC @Override protected void onDestroy() { super.onDestroy(); if (bluetoothSocket!=null) { try { //close connection bluetoothSocket.close(); } catch (IOException e) { showToast("Lỗi: Không thể ngắt kết nối");} } } @Override public boolean onCreateOptionsMenu(Menu menu) { getMenuInflater().inflate(R.menu.menu_list, menu); return super.onCreateOptionsMenu(menu); } @Override public boolean onOptionsItemSelected(@NonNull MenuItem item) { switch (item.getItemId()){ case R.id.menuAbout: Intent intentAbout = new Intent(ControlFan.this, AboutApp.class); startActivity(intentAbout); break; case R.id.menuHelp: Intent intentHelp = new Intent(ControlFan.this, HelpUser.class); startActivity(intentHelp); break; } return super.onOptionsItemSelected(item); } //toast message function private void showToast(String msg){ Toast.makeText(this, msg, Toast.LENGTH_LONG).show(); } private class ConnectBT extends AsyncTask // UI thread { private boolean ConnectSuccess = true; //if it's here, it's almost connected @Override BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC protected void onPreExecute() { //show a progress dialog progress = ProgressDialog.show(ControlFan.this, "Đang kết nối ", "Chờ chút!!!"); } //while the progress dialog is shown, the connection is done in background @Override protected Void doInBackground(Void devices) { try{ if (bluetoothSocket == null || !isConnected) { // lấy default adapter bluetoothAdapter = BluetoothAdapter.getDefaultAdapter(); / Lấy quyền điều khiển thiết bị kết nối BluetoothDevice remoteDevice = bluetoothAdapter.getRemoteDevice(address);//connects to the device's address and checks if it's available // Tạo kênh Rfcomm để kết nối truyền liệu với uuid bluetoothSocket = remoteDevice.createInsecureRfcommSocketToServiceRecord(myUUID); // hủy tìm kiếm BluetoothAdapter.getDefaultAdapter().cancelDiscovery(); bluetoothSocket.connect(); } } catch (IOException e){ ConnectSuccess = false; } return null; } //after the doInBackground, it checks if everything went fine @Override protected void onPostExecute(Void result) { super.onPostExecute(result); if (!ConnectSuccess) { showToast("Kết nối thất bại! Đó có phải SPP Bluetooth? Hãy thử lại!"); finish(); } else { showToast("Đã kết nối"); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH PHỤ LỤC isConnected = true; sendData("UD"); readData(); updateState(dataToUpdate); } progress.dismiss(); } } private void updateState(String dataToUpdate) { if (dataToUpdate.charAt(0) == '1'){ btnOnView(); } else { btnOffView(); } int temp = Integer.parseInt(dataToUpdate.substring(1, dataToUpdate.length())); setProgressSpeed(temp); } private void setProgressSpeed(int progressSpeed) { valueOfSpeed.setText(String.valueOf(progressSpeed )); progressBarValue.setProgress(progressSpeed); seekBarSpeed.setProgress(progressSpeed); } private void btnOnView(){ btnSub.setEnabled(true); btnPlus.setEnabled(true); btnOn.setEnabled(false); btnOff.setEnabled(true); seekBarSpeed.setEnabled(true); } private void btnOffView(){ btnSub.setEnabled(false); btnPlus.setEnabled(false); btnOn.setEnabled(true); btnOff.setEnabled(false); seekBarSpeed.setEnabled(false); } private void readData(){ byte[] buffer = new byte[1]; int bytes; //while (!newData) { for (int i = 0; i