BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 5.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC:
Sau 16 tuần thực hiện đề tài, trong quá trình nghiên cứu làm đồ án nhóm đã tìm hiểu được nhiều vấn đề và kiến thức mới.
Trong đề tài này động cơ bước là động cơ được sử dụng, qua đó nhóm đã biết được cách sử dụng cũng như nguyên lí hoạt động của động cơ để có thể áp dụng vào đề tài, ngoài ra nâng cao thêm kiến thức, cách lựa chọn và phân biệt giữa các loại động cơ bước khác.
Đối với phần hiển thị và điều khiển, nhóm đã chọn màn hình cảm ứng TFT, qua đó biết được sử dụng cũng như thiết kế giao diện và điều khiển bằng cảm ứng.
Biết được cách để tạo một hệ cơ sở dữ liệu để lưu trữ và giám sát bằng Firebase. Hiểu về cách sử dụng các chức năng, thư viện của nhà sản xuất cung cấp, cũng như cách giao tiếp giữa STM32 với các Module khác, trong đề tài này nhóm đã thực hiện được việc giao tiếp giữa STM32 với màn hình cảm ứng, truyền nhận dữ liệu với module ESP8266 và App Android.
Trong đề tài nhóm có sử dụng một mô hình để mô tả hệ thống, mô hình có sử dụng cơ chế đòn bẩy gồm có lò xo, ổ bi, thanh truyền. Lợi dụng lực kéo lò xo để tạo lực quay cánh tay Robot. Qua đó biết được cơ chế hoạt động của cơ chế đòn bẩy.
5.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM: 5.2.1 Mô hình sản phẩm: 5.2.1 Mô hình sản phẩm:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74
5.2.2 Khởi động hệ thống:
Hình 5. 2 Màn hình khi cấp nguồn.
Hệ thống khi cấp nguồn vào thì sẽ hiển thị lên giao diện như hình 5.2 đồng thời Robot chưa hoạt động.
Hình 5.3 App Android khi mới mở lên.
Khi mở ứng dụng lên thì giao diện trên điện thoại sẽ xuất hiện như hình.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75
Hình 5.4 Giao diện chuyển sang quan sát thời gian.
Khi nhấn vào nút chuyển sang trang góc dưới bên phải màn hình thì sẽ chuyển sang trang khác để quan sát thời gian, tiếp tục nhấn sẽ chuyển sang giao diện đăng nhập.
Hình 5.5 Giao diện đăng nhập của màn hình cảm ứng.
Hình 5.6 Giao diện điện thoại hiển thị giờ chỉnh
Lúc này trên App điện thoại sẽ hiển thị những giá trị thời gian để người dùng chỉnh sửa giá trị cài.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76
Hình 5.7 Giao diện chuyển sang trang cài đặt thời gian
Khi nhấn vào nút chuyển sang trang góc dưới bên phải màn hình thì sẽ chuyển sang trang khác để thực hiện việc tùy chỉnh thời gian để đánh trống. Nếu thời gian cài đặt bằng với thời gian thực đang chạy thì Robot sẽ đánh trống.
Hình 5.8 Giao diện chỉnh và cài đặt thời gian trên App Android.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 77
Hình 5.9 Robot đánh trống khi đúng thời gian
Robot sẽ đánh trống khi thời gian cài đặt trên màn hình cảm ứng hoặc thời gian điều chỉnh trên App điện thoại và thời gian thực đang chạy bằng nhau.
5.3 NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ: 5.3.1 Nhận xét: 5.3.1 Nhận xét:
Sau 16 tuần nghiên cứu và thực hiện đề tài, hệ thống đã đáp ứng được những mục tiêu và yêu cầu thiết kế.
a. Ưu điểm:
- Hệ thống dễ sử dụng, dễ thao tác.
- Dễ lắp đặt, thuận tiện cho việc đánh trống và bảo dưỡng, sửa chữa. - Giao diện thiết kế trực quan, dễ sử dụng.
- Tốc độ điều khiển cảm ứng tương đối nhanh và đáp ứng đúng yêu cầu xử lý. - Mô hình bền, hoạt động ổn định trong thời gian dài.
- Dữ liệu thời gian được lưu trữ và quan sát trên Firebase. b. Nhược điểm:
- Hệ thống có giao tiếp thông qua module Wifi ESP8266 nên khi mất điện thì việc điều khiển điện thoại không được thực thi.
- Hệ thống chưa có nguồn cấp dự phòng nên khi mất điện thì hệ thống không thể hoạt động.
- Hệ thống bảo mật chưa tốt, người lạ có thể chỉnh sửa thời gian. - Giá thành cao.
- Dữ liệu truyền UART chưa đáp ứng nhanh. c. So sánh với đề tài trước đây:
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 78
Robot đánh trống ở Việt Nam chưa được ứng dụng rộng rãi, đề tài được lên ý tưởng với sự gợi ý của thầy hướng dẫn một phần là mô hình Robot đánh trống tại trường Trung Hoc Phổ Thông Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm, tỉnh Vĩnh Long nên mô hình nhóm sẽ so sánh với mô hình của trường Chuyên Nguyễn Bỉnh Khiêm.
- Ưu điểm
+ Điều khiển thông qua màn hình cảm ứng và màn hình điện thoại thay vì điều khiển bằng nút nhấn.
+ Giao diện hiển thị và điều khiển trực quan trên màn hình cảm ứng và màn hình điện thoại thay vì trên led bảy đoạn.
- Nhược điểm + Giá thành cao. + Lực trống yếu hơn.
5.3.2 Đánh giá:
Sau khi vận hành hệ thống để kiểm tra, nhóm thực hiện đã thu về những số liệu như bảng sau: Bảng 5.1 Số liệu giám sát thực tế: Hoạt động Số lần thành công (50 lần) Số lần thất bại (50 lần) Đánh giá Ghi chú Giám sát hoạt động của màn hình 47 3 Đạt Màn hình lúc đầu khi cấp nguồn cần phải tải dữ liệu nên hiển thị ban đầu hơi chậm. Giám sát hoạt động của động cơ 46 4 Đạt Động cơ hoạt động lâu ngày có thể bị khô. Giám sát hoạt động của cánh tay robot 49 1 Đạt Cánh tay hoạt động ổn định, hoạt động lâu ngày cần chú ý đến mối hàn. Giám sát hoạt động của truyền dữ liệu của module ESP8266 47 3 Đạt Tốc độ truyền nhận
dữ liệu UART chưa nhanh và ổn định.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79
Giám sát hoạt động của Firebase
49 1 Đạt Tốc độ đưa dữ liệu
lên Firebase nhanh và ổn định.
Đánh giá chung Đạt
Qua những số liệu ở bảng giám sát trên, nhóm thực hiện đánh giá hệ thống đạt yêu cầu với những mục tiêu đã đề ra. Mô hình có thẩm mỹ cao, an toàn, và dễ dàng sử dụng. Sau thời gian giám sát hoạt động trong thời gian hơn một tiếng với 50 lần thử nghiệm, mô hình cho kết quả tốt với sự tương đối ổn định. Tuy nhiên để mô hình có thể áp dụng vào thực tế cần có sự thay đổi về vật liệu để hạ giá thành, cũng như mở rộng về quy mô hệ thống và công nghệ.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
6.1 KẾT LUẬN
Qua đề tài “Thiết kế và thi công Robot đánh trồng trong trường”, nhóm thực hiện đã nghiên cứu được những vấn đề mà mục tiêu đã đưa ra:
Tìm hiểu để xây dựng CSDL, hiểu được board NodeMCU và STM32F407VG.
Điều khiển được động cơ bước và viết giao diện trên màn hình cảm ứng.
Tìm hiểu về ngôn ngữ C, C++ ... và App Android bằng Android Studio.
Có thể truyền nhận dữ liệu thông qua UART giữa vi điều khiển STM32F407VG với NodeMCU, có thể giao tiếp giữa ứng dụng trên điện thoại với phần cứng.
Chỉnh nhiều mốc thời gian để hẹn đánh trống và các nhịp trống khác nhau theo từng thời điểm.
Bên cạnh đó có những nội dung mà nhóm chưa đạt được:
Giao diện màn hình cảm ứng còn khá đơn giản.
Chỉ đẩy dữ liệu lên Firebase chưa điều khiển bằng Web.
Chưa thiết kế được cách chọn chế độ đánh trống theo người dùng.
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN:
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhóm còn gặp nhiều khó khăn khi tiếp cận với các phần cứng về cơ khí, mạch thiết kế chưa được đẹp. Quá trình thu thập dữ liệu, các số liệu được ghi nhận vẫn chưa được ổn định, quá trình truyền nhận vẫn còn phải có thời gian chờ. Thời gian trao đổi dữ liệu giữa NodeMCU và các CSDL (Firebase) lớn dẫn đến tính sẵn sàng của hệ thống chưa cao. Vẫn còn một số lỗi khi động cơ quay do còn sai sót trong tính toán giữa lực của lò xo và động cơ.
Trong thời gian tới, đề tài này có thể phát triển như sau:
Thay vì chỉ chuyển dữ liệu lên Firebase ta sử dụng Web Sever để tăng hiệu xuất giám sát và điều khiển và có thể đăng nhập nhiều người dùng, nghiên cứu sâu hơn về lập trình Web và đảm bảo về các tính năng, bảo mật.
Cải thiện tốt hơn về giao diện điều khiển, có đăng nhập tài khoản và các tính năng khác như chạy chế độ auto, tự động dừng để tiết kiệm năng lượng… Bổ sung các tính năng hoạt động của ứng dụng Android khi không có kết nối Internet (Offline) để không
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 81
bỏ lỡ bất kỳ thông tin nào từ người dùng. Áp dụng mô hình vào trong thực tế để hoàn thiện hơn.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH xviii
TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Sách tham khảo:
[1] Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình Thực Hành Vi Điều Khiển – ARM STM32”, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, 2014.
[2] Phan Vân Hoàn, “Giáo trình Vi Điều Khiển Nâng Cao”, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
2. Trang web tham khảo:
[3] Waveshare, “7 inch Capacitive Touch LCD”, Waveshare.com, 22/4/2019. [4] ST, “STM32F407VG Discovery Schematic”, ST.com, 31/5/2017.
[5] Hocarm, “Firebase with ESP8266”, hocarm.org, 30/4/2017.