MÔN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài: THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN XE BẰNG SMARTPHONE QUA BLUETOOTH

Với những phát triển đó không ngừng phát triển hơn về nhiều đồ chơi công nghệ và tiên tiến bằng nhiều dạng khác nhau trong đó điều khiển bằng xe bằng SmartPhone qua Bluetooth được sử dụ

ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO 60%

MÔN VI ĐIỀU KHIỂN

Đề tài:

THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN XE BẰNG

SMARTPHONE QUA BLUETOOTH

SVTH: NGUYỄN ĐÌNH AN NGUYỄN NGỌC ĐỨC

LÝ GIA HUY

NHÓM: 2

LỚP: 19CD111 GVHD: T.S NGÔ KIM LONG

Đồng nai 2021

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 2

1.1 Lý do chọn đề tài 2

1.2 Mục tiêu nghiên cứu 2

1.3 Phạm vi nghiên cứu 2

1.4 Kết quả đạt được 2

CHƯƠNG 2 CÁC THÀNH PHẦN CHÍNH TRONG MẠCH 3

2.1 Phân tích đề tài……… 3

2.2 Phần Cứng 4

2.2.1 Động cơ giảm tốc vàng 5

2.2.2 Kit STM32F407VGT Discovery 6

2.2.3 Module Bluetooth HC05 8

2.2.4 Module L298 Mạch cầu H điều khiển động cơ DC 9

2.2.5 Đế robot bằng mica trắng 10

2.2.6 Hộp đế pin 18650 4 cell 11

2.2.7 Cáp 7 màu đực cái 12

2.2.8 Công tắc bập bênh KCD1 13

2.3 Phần mềm hỗ trợ lập trình 13

2.3.1 Phần mềm STM32CubaMx 14

2.3.2 Phần mềm KeilC Version 5 14

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ 15

3.1 Bài toán đặt ra 15

3.2 Các bước thực hiện cấu hình và sơ đồ giải thuật 16

3.3 CODE chương trình 19

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 22

4.1 Xe thực tế… ……… 22

CHƯƠNG 1 MỞ ĐẦU 1.1Lý do chọn đề tài

Ngày nay trong tời đại tiên tiến về công nghệ khoa học kỹ thuật, và những thànhtựu của cánh mạng 4.0 làm cho cuộc sống ngày càng phát triển

Với những phát triển đó không ngừng phát triển hơn về nhiều đồ chơi công nghệ

và tiên tiến bằng nhiều dạng khác nhau trong đó điều khiển bằng xe bằng SmartPhone qua Bluetooth được sử dụng đa dạng hơn và phong phú hơn

1.1.1 Mục tiêu nghiên cứu đề tài.

Là mục tiêu nghiên cứu sử dụng Bluetooth để điều khiển xe mô hình với các tínhnăng quẹo trái, quẹo phải, tiến tới, lùi về

Người sử dụng có thể điều khiển xe mô hình hoạt động theo ý muốn của ngườiđiều khiển bằng Smartphone

1.1.2 Phạm vi nghiên cứu.

Phần cứng:

 Đấu nối các thiết bị ngoại vi, với vi xử lý trung tâm

 Xử lý các vấn đề do phần cứng phát sinh gây nhiễu

Phần mềm:

 Nghiên cứu và đưa ra giải pháp lập trình

1.1.3 Kết quả đạt được

 Thay thế đồ chơi truyền thống chỉ chạy bằng motor ko có điều khiển được

và thay thế thành đồ chơi công nghệ 4.0 điểu khiển theo các chức năngcủa nút nhấn trên Smartphone

 Có thể ứng dụng vào phát triển điều khiển robot xếp kho trong các khophân loại

 Có thể ứng dụng điều khiển cửa tự động bằng Smartphone

STM32F407-Hình 2.1 Phần mềm điều khiển trên smartphone.

Về tầm phủ sóng, bluetooth có 3 class: class 1 có công suất 100mW với tầm phủ sóng gần 100m; class 2 có công suất 2,5mW, tầm phủ sóng khoảng 10m; và class 3

là 1mW với tầm phủ sóng khoảng 5m

Bản thân bên trong bluetooth hiện nay là một tập hợp nhiều giao thức hoạt động khác nhau Ví dụ, A2DP (Advanced Audio Distribution Profile) là cơ chế truyền dẫn âm thanh stereo qua sóng bluetooth tới các tai nghe, loa; FTP (File Transfer

2.2.1 Động cơ giảm tốc vàng:

Là mẫu động cơ được sử dung nhiều nhất để thiết kế các loại robot mô hình.Phục vụ cho sinh viên học tập và nghiên cứu chế tạo

Với giá thành rẻ, dễ sử dụng và mang tính ưu việt nên chiếc động cơ này được

sử dụng rất nhiều với sinh viên các nghành kĩ thuật, điều khiển trực tiếp cấpnguồn với tốc độ cố định

Sau đây là một số hình ảnh và thông số kĩ thuật của đông cơ

Hình 2.3 Động cơ vàng

Thông số kĩ thuật động cơ:

 Điện áp hoạt động:3V~ 9V DC (Hoạt động tốt nhất từ 6 - 8V)

 Mômen xoắn cực đại: 800gf cm min 1:48 (3V)

 Tốc độ không tải: 125 Vòng/ 1 Phút (3V)

 (Với bánh 66mm: 26m/1p)

 208 Vòng/ 1 Phút (5V)

 (Với bánh 66mm: 44m/1p)

 Dòng không tải động cơ : 70mA (250mA MAX) với áp hoạt động 3V

 Nội trở cuộn dây 6.5 Ohm

 Thông số cuộn dây 0.77mH

2.2.2 Kit STM32F407VGT Discovery:

Kit STM32F407 Discovery với vi điều khiển hiệu suất cao, cho phép ngườidùng dễ dàng phát triển các ứng dụng xử lý tín hiệu số (hình ảnh, video…) Nóbao gồm một công cụ ST-LINK tích hợp sẵn trên bảng mạch giúp nạp chươngtrình, gỡ lỗi nhanh chóng Là loại kit được sử dụng rất nhiều trong vi điều khiểnARM Nếu so sánh về ngoại vi và sức mạnh của STM32 so với các dòng ARMcủa các hãng khác thì ở cùng 1 tầm giá, ARM của ST vượt trội về cấu hình vàngoại vi hơn rất nhiều

Hình 2.4 Kit STM32F407 Discovery

Sau đây là thông số kĩ thuật :

 Vi điều khiển chính: STM32F407VG microcontroller featuring 32-bitARM Cortex-M4F core, 1 MB Flash, 192 KB RAM in an LQFP100package

 Tích hợp sẵn mạch nạp và Debug ST-LINK/V2 with selection modeswitch to use the kit as a standalone ST-LINK/V2 (with SWD connectorfor programming and debugging)

 Nguồn cấp từ cổng Mini USB qua các IC nguồn chuyển thành 3v3 để cấpcho MCU

 Có sẵn các chân nguồn: 3 V and 5 V

 Có sẵn cảm biến gia tốc: LIS302DL, ST MEMS motion sensor, 3-axis

 Có sẵn bộ xử lý âm thanh: MP45DT02, ST MEMS audio sensor, directional digital microphone

omni- Có sẵn bộ: CS43L22, audio DAC with integrated class D speaker driver

2.2.3 Module Bluetooth HC05:

Module thu phát Bluetooth HC-05 dùng để thiết lập kết nối Serial giữa 2 thiết bị

bằng sóng bluetooth Điểm đặc biệt của module bluetooth HC-05 là module có thểhoạt động được ở 2 chế độ: MASTER hoặc SLAVE Trong khi đó, bluetoothmodule HC-06 chỉ hoạt động ở chế độ SLAVE

+ Ở chế độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth

để dò tìm module sau đó pair với mã PIN là 1234 Sau khi pair thành công, bạn đã

có 1 cổng serial từ xa hoạt động ở baud rate 9600

+ Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1 modulebluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop…) và tiến hành pair chủ động

mà không cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone

Hình 2.5 Module HC-05 Hình 2.6 Sơ đồ chân

 Điện áp hoạt động: 3.3 ~ 5VDC

 Mức điện áp chân giao tiếp: TTL tương thích 3.3VDC và 5VDC

 Dòng điện khi hoạt động: khi Pairing 30 mA, sau khi pairing hoạt động truyền nhận bình thường 8 mA

 Baudrate UART có thể chọn được: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400,

57600, 115200

 Kích thước: 37 x 15.6mm

2.2.4 Module L298 Mạch cầu H điều khiển động cơ DC:

Module L298 được dùng để chế xe điều khiển, xe dò đường, các thiết bị sửdụng Motor DC hoặc động cơ bước… sử dụng kết hợp với vi điều khiển

Hình 2.7 Module L298 Hình 2.8Sơ đồ chân.

• Có 2 bộ cầu H

• Sử dụng IC công suất L298N (ST NEW)

• Điện áp tín hiệu 5V/ 0mA-36mA

• Điện áp hoạt động động cơ 5V-35V

• Dòng điều khiển động cơ 2A/1 mạch cầu H

• Nhiệt độ hoạt động -20 tới +135

• Công suất đầu ra 1 cầu H 25W

• Trọng lượng 30g

• Kích thước 43*43*27mm

2.2.5 Đế robot bằng mica trắng:

- Được thiết kế bằng mica trắng, gồm 3 bánh xe trong đó có 1 bánh tự lựa Bộ khung xe robot 3 bánh mica trong phù hợp làm các dự án như Xe dò đường, Xe điều khiển, Xe thông minh, Smart car robot,

Hình 2.9 Đế robot bằng mica trắng.

- Chất liệu nhưa mica

- Khung xe robot 3 bánh, khung robot 12cm x 21.3CM

2.2.8 Công tắc bập bênh KCD1:

Hình 2.12Công tắc bập bênh KCD1

- Công Tắc Bập Bênh 6A 250V Công Tắc ON OFF Đen mini Công tắc bật/tắt:3A-250vAC , 6A-125vAC Màu sắc: Đen Loại hàn dây 2 chân / 3 chân Kích thước: 19x12mm

2.3 Phần mềm hỗ trợ lập trình:

2.3.1 STM32CubeMX:

STM32CubeMX là một công cụ hỗ trợ cấu hình và tạo code cho MCU STM32.Tất cả các công việc cấu hình, nâng cấp đều được thực hiện qua giao diện đồ họa Việc

Hình 2.13 Phần mềm STM32CubaMx.

2.3.2 KeilC V5

Hiện nay có khá nhiều trình biên dịch ngôn ngữ C cho 8051 như Mikro C, IAR,SDCC, Reads 51 … µVision là môi trường phát triển tích hợp (IDE: Integrated Development Environment, trình soạn thảo ngôn ngữ C, trình biên dịch và debug) của công

ty Keil Software, và thường được gọi là Keil C

Keil C là môi trường phát triển khá mạnh và được sử dụng rộng rãi hiện nay Nó hỗtrợ ta viết chương trình cho các chip vi điều khiển lõi 8051 và ARM của tất cả các hãng

trên thế giới

Hình 2.14 Phần mềm KeilC Version 5

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ

3.1 Bài toán đặt ra

Thiết kế điều khiển xe đi thẳng, đi lùi ,qua trái, qua phải bằng Bluetooth Như vậy, vi điều khiển STM32 sẽ nhận tín hiệu điều khiển từ module Bluetooth HC-05 di chuyển tiến, lui, qua trái , qua phải

Dựa vào thông số thiết bị, ta sẽ có thông số ngõ ra vào phù hợp với thiết bị

PIN11PIN13PIN15

OURTPUT

PIN9 USART1-TXUSART1-RX

Bảng 3.1 cấu hình IN-OU cho vi điều khiển

Ta có sơ đồ nối chân giữa vi điều khiển và các thiết bị kết nối như sau:

- PD9, PD11,PD13,PD15 – nối với các chân in1,in2,in3,in4 của module L298

- PA9 – nối với chân RX của HC-05

- PA10- nối với chân TX của HC-05

3.2 Các bước thực hiện cấu hình và sơ đồ giải thuật:

- Đầu tiên, ta mở phần mềm STM32CubeMxleen, mở một Project mới, chọn dòngchip STM32f407VGTx

Hình 3.2 Phần mềm CubeMx

- Tiếp theo ta cấu hình các cổng IN/OUT, TX,RX.

Hình 3.3 Phần mềm CubeMx.

-Cài đặt thông số cho STM32F407VG

- Sơ đồ giải thuật

Hình 3.7 sơ đồ giải thuật

3.3 CODE trương trình.

UART_HandleTypeDef huart1; biếnđược sử dụng

trong chươngtrình:

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN 4.1 Xe thực tế

Hình 4.1 mô hình xe điều khiển.

4.2 Kết quả đạt được:

 Kết quả: xe có thể chạy thẳng , chạy lui , sang trái , sang phải.

 Hạn chế: cần thêm các cảm biến khi va chạm, và thêm còi khi có vật cản

4.3 Kết luận:

Xe có thể chạy theo yêu cầu của mục tiêu nghiên cứu.

 Link video tham khảo: https://www.youtube.com/watch?

v=CWeKN8WNm3o

https://chotroihn.vn/huong-dan-dieu-khien-tu-xa-bang-module-bluetooth-hc05-thong-qua-smartphone