Đồ án môn học công nghệ phần mềm nhúng đề tài mô hình xe điều khiển từ xa bằng android qua sóng bluetooth

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 người sử dụng, sản phẩm được sản xuất trong nước nên giá thàn

BẰNG ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH

Sinh viên thực hiện: BÙI MINH HIẾU CT030223

NGUYỄN VĂN HẢI CT030218TRẦN CAO TUÂN CT030256Nhóm 26

Giảng viên hướng dẫn: ThS LÊ ĐỨC THUẬN

Hà Nội, 10-2021

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày càng hiện đại nên nhu cầu về trao đổi thông tin giải trí, nhu cầu về ều khiển các thiết bị từ xa ngày càng cao Và đinhững hệ ống dây cáp phức tạp lại không thể đáp ứng nhu cầu này, nhất là ở những thkhu 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 thuậ ợi cho con ngườn l i trong đời sống hằng ngày Trong những năm gần đây, công nghệ truyền nhận dữ ệu likhông dây đang có những bước phát triển mạnh mẽ, góp công lớn trong việc phát triển các hệ ống điều khiển, giám sát từ xa, đặc biệt là các hệ ống thông minh Hiện nay, th th

có khá nhiều công nghệ truyền nhận dữ ệu không dây như Wifi, Bluetooth, NFC,… liTrong 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 chưa 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 người sử dụng, sản phẩm được sản xuất trong nước nên giá thành rẻ và góp phần phát triển các hệ ống điều khiển thông minh.th

Do đó, nhóm quyết định thực hiện đề tài: “Mô hình xe điều khiển từ xa bằng Android qua sóng 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 n ời dùng giúp giảm giá thành sản phẩm, ngoài ra với màn hình gưhiển thị lớn của điện thoại cho phép hiển thị nhiều thông tin hơn

Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất tới Th.S Lê Đức Thuận – giảng viên trực tiếp hướng dẫn và chỉ dạy nhóm em hoàn thành bản báo cáo đề tài này Thầy đã dành nhiều thời gian của mình hướng dẫn đề tài, tận tình tư vấn, sửa những lỗi nhỏ, tạo điều kiện để nhóm có thể hoàn thiện một cách tốt nhất

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ iii

DANH MỤC BẢNG BIỂU v

GIỚI THIỆU CHUNG 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BLUETOOTH 2

1.1 Công nghệ không dây Bluetooth 2

1.2 Lịch sử phát triển của Bluetooth 3

1.3 Đặc điểm của công nghệ Bluetooth 3

1.3.1 Ưu điểm 3

1.3.2 Nhược điểm 4

1.4 Các ứng dụng nổi bật 4

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 5

2.1 Kiến trúc hệ thống 5

2.2 Linh kiện phần cứng 6

2.2.1 Arduino UNO R3 6

2.2.2 Module điều khiển động cơ L298N cầu H 10

2.2.3 Động cơ Servo MG90S 11

2.2.4 Cảm biến siêu âm UltraSonic HY-SRF05 13

2.2.5 Module thu phát Bluetooth HC-05 16

2.2.6 Một số linh kiện khác 18

2.3 Biểu đồ ca sử dụng 20

2.3.1 Ca sử dụng tiến lên 21

2.3.2 Ca sử dụng lùi lại 21

2.3.3 Ca sử dụng xoay sang trái 22

2.3.4 Ca sử dụng xoay sang phải 23

2.3.5 Ca sử dụng dừng lại 24

2.3.6 Ca sử dụng tự hành tránh vật cản 24

2.4 Biểu đồ ần tựtu 27

2.4.1 Biểu đồ ần tự ca sử dụng tiến lêntu 27

2.4.2 Biểu đồ ần tự ca sử dụng lùi lạitu 27

2.4.3 Biểu đồ ần tự ca sử dụng xoay sang tráitu 28

2.4.4 Biểu đồ ần tự ca sử dụng xoay sang phảitu 28

2.4.5 Biểu đồ ần tự ca sử dụng dừng lạitu 29

2.4.6 Biểu đồ ần tự ca sử dụng tự hành tránh vật cảntu 29

2.5 Lưu đồ giải thuật trên Arduino 30

2.6 Thiết kế hệ thống 33

2.6.1 Sơ đồ mạch điều khiển xe 33

2.6.2 Sơ đồ mạch điều khiển xe mô phỏng trên Proteus 33

KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 34

KẾT LUẬN 37

Kết luận chung 37

Hướng phát triển 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

DANH MỤ HÌNH VẼ C

Hình 1.1 Công nghệ không dây Bluetooth 4.0 2

Hình 2.1 Kiến trúc của hệ ống mô hình xe điều khiểnth 5

Hình 2.2 Arduino UNO R3 6

Hình 2.3 Vi điều khiển ATmega328 7

Hình 2.4 Các cổng vào/ra trên Arduino UNO R3 9

Hình 2.5 Mạch điều khiển động cơ DC L298N cầu H 10

Hình 2.6 Các chân tín hiệu của module L298N 11

Hình 2.7 Động cơ Servo Tower Pro 9g 12

Hình 2.8 Kích thước bánh răng kim loạ ủa Servo MG90Si c 13

Hình 2.9 Cảm biến siêu âm UltraSonic HY-SRF05 13

Hình 2.10 Biểu đồ ời gian của HY SRF05 ở ế độ 1th - ch 15

Hình 2.11 Biểu đồ ời gian của HY SRF05 ở ế độ 2th - ch 15

Hình 2.12 Module thu phát Bluetooth HC-05 16

Hình 2.13 Chi tiết module thu phát Bluetooth HC-05 17

Hình 2.14 Động cơ Motor DC 19

Hình 2.15 Pin 19

Hình 2.16 Dây dẫn đực, cái 19

Hình 2.17 Biểu đồ ca sử dụng của h thốngệ 20

Hình 2.18 Biểu đồ ần tự tu ca sử dụng tiến lên 27

Hình 2.19 Biểu đồ ần tự tu ca sử dụng lùi lại 27

Hình 2.20 Biểu đồ ần tự tu ca sử dụng xoay sang trái 28

Hình 2.21 Biểu đồ ần tự tu ca sử dụng xoay sang phải 28

Hình 2.22 Biểu đồ ần tự tu ca sử dụng dừng lại 29

Hình 2.23 Biểu đồ ần tự tu ca sử dụng tự hành tránh vật cản 29

Hình 2.24 Lưu đồ giải thuật chính trên Arduino 30

Hình 2.25 Lưu đồ giải thuậ ự hành tránh vật cảnt t 31

Hình 2.26 Lưu đồ giải thuậ ử t x lý lệnh di chuyển 32

Hình 2.27 Sơ đồ mạch điều khiển xe 33

Hình 2.28 Sơ đồ mạch điều khiển xe mô phỏng trên Proteus 33

Hình 2.29 Giao diện ứng dụng Bluetooth RC Controller xin quyền 34

Hình 2.30 Giao diện ứng dụng Bluetooth RC Controller 34

Hình 2.31 Hình ảnh sản phẩm hoàn thiện 35

Hình 2.32 Hình ảnh sản phẩm hoàn thiện 36

Hình 2.33 Hình ảnh sản phẩm hoàn thiện 36

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Bảng mô tả ca sử dụng Tiến lên 21

Bảng 2.2 Bảng mô tả ca sử dụng Lùi lại 22

Bảng 2.3 Bảng mô tả ca sử dụng Xoay sang trái 22

Bảng 2.4 Bảng mô tả ca sử dụng Xoay sang phải 23

Bảng 2.5 Bảng mô tả ca sử dụng Dừng lại 24

Bảng 2.6 Bảng mô tả ca sử dụng Tự hành tránh vật cản 25

GIỚI THIỆU CHUNG

ện nay điện thoại thông minh ngày càng phổ biến, hệ điều hành Android đượHi c xây dựng và phát triển liên tục với các chia sẻ về mã nguồn mở, việc sử dụng Smartphone để điều khiển, giám sát thiết bị đang là một xu hướng Vì thế nhóm em đã quyết định thực hiện đề tài: “Mô hình xe điều khiển từ xa bằng Android qua sóngBluetooth” Chúng em nghiên cứu về cách thức giao tiếp, điều khiển và thu thập dữ liệu từ các thiết bị qua Bluetooth từ đó xây dựng mô hình xe điều khiển từ xa qua Bluetooth

Kết quả mang lại của đề tài là một mô hình hoàn thiện gồm phần mềm và phần cứng có thể điều khiển từ xa thông qua sóng Bluetooth trên các thiết bị sử dụng hệ điều hành Android

Sau khi tìm hiểu thông tin về đề tài, cùng với những hiểu biết sẵn có và các thông tin tìm ki m liên quan, nhóm đã xác đế ịnh các đối tượng cần nghiên cứu bao gồm:

• Công nghệ Bluetooth: khái niêm về công nghệ không dây Bluetooth, lịch sử phát triển, các ưu nhược điểm trong việc kết nối không dây

• Module Arduino Uno R3: các thông số kỹ thuật, iết kế hệ ống sử dụng để th thgiao tiếp với module Bluetooth, điều khiển các thiết bị

• Module điều khiển động cơ L298N: các thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động của module

• Module thu phát Bluetooth HC 05: các thông số kỹ - thuật, nguyên lý hoạt động

và các chế độ hoạ ộng của module HCt đ -05

Mô hình thiết kế đáp ứng các yêu cầu sau:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ BLUETOOTH

1.1 Công nghệ không dây Bluetooth

Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau mà không cần dây dẫn Nó là một chuẩn điện tử, điều đó có nghĩa là các hãng sản xuất muốn có đặc tính này trong sản phẩm thì họ ải tuân theo các yêu cầu của chuẩn này phcho sản phẩm của mình Những tiêu chuẩn kỹ thuật này đảm bảo cho các thiết bị có thể nhận ra và tương tác với nhau khi sử dụng công nghệ Bluetooth

Hình 1.1 Công nghệ không dây Bluetooth 4.0

Ngày nay phần lớn các nhà máy đều sản xuất các thiết bị có sử dụng công nghệ Bluetooth Các thiết bị này gồm có điện thoại di động, máy tính và thiết bị hỗ ợ cá trnhân PDA (Prosonal Digital Assistant)

Công nghệ Bluetooth là một công nghệ dựa trên tần số vô tuyến và bất cứ một thiết

bị nào có tích hợp bên trong công nghệ này đều có thể truyền thông với các thiết bị khác với một khoảng cách nhất định về cự ly để đảm bảo công suất cho việc phát và nhận sóng Công nghệ này thường được sử dụng để truyền thông giữa hai loại thiết bị khác nhau Ví dụ: Bạn có thể hoạt động trên máy tính với một bàn phím không dây, sử dụng bộ tai nghe không dây để nói chuyện trên điện thoại di động của bạn hoặc bổ sung thêm một cuộc hẹn vào lịch biểu PDA của một người bạn từ PDA của bạn

1.2 Lịch sử phát triển của Bluetooth

• Blutooth 1.0 (7/1999): phiên bản đầu tiên được đưa ra thị trường với tốc độ kết nối ban đầu là 1Mbps Tuy nhiên, trên thực tế tốc độ kết nối của thế hệ này chưa bao giờ đạt quá mức 700Kbps

• Bluetooth 1.1 (2001): Đánh dấu bước phát triển mới của công nghệ Bluetooth trên nhiều lĩnh vực khác nhau với sự quan tâm của nhiều nhà sản ất mới.xu

• Bluetooth 1.2 (11/2003): Bắt đầu có nhiều tiến bộ đáng kể Chuẩn này hoạt động dựa trên băng tần 2.4GHz và tăng cường kế ối thoạt n i

• Bluetooth 2.0+ERD (2004): Bắt đầu nâng cao tốc độ và giảm thiểu một nửa năng lượng tiêu thụ so với trước đây Tốc độ của chuẩn Bluetooth lên đến 2.1Mbps với chế độ cải thiện kết n i truyố ền tải–ERD (Enhanced data rate)

• Bluetooth 2.1+ERD (2004): đây chính là thế hệ nâng cấp củaBluetooth 2.0 có hiệu năng cao hơn và tiết kiệm năng lượng hơn

• Bluetooth 3.0+HS (2008): có tốc độ truyền dữ ệu đạt mức 24Mbps – bằng lisóng Blutooth – High Speed, tương đương chuẩn Wifi thế hệ đầu tiên, phạm vi hiệu quả nhất chỉ trong vòng 10m

• Bluetooth 4.0 (30/06/2010): chuẩn Bluetooth mới nhất hiện nay Bluetooth 4.0

là sự kết hợp của “classic Bluetooth” (Bluetooth 2.1 và 3.0), “Bluetooth high speed” ( Bluetooth 3.0 + HS) và “ Bluetooth low energy –Bluetooth năng lượng thấp (Bluetooth Smart Ready/ Bluetooth Smart) “Bluetooth low enegry” là một phần của Bluetooth 4.0 với một giao thức tiêu chuẩn của Bluetooth 1.0 vào 4.0 nhằm phục vụ cho những ứng dụng năng lượng cực thấp

1.3 Đặc điểm của công nghệ Bluetooth

1.3.1 Ưu điểm

• Tiêu thụ năng lượng thấp

• Cho phép ứng dụng được nhiều loại thiết bị bao gồm các thiết bị cầm tay và điện thoại di động

• Giá thành ngày một giảm

• Khoảng cách giao tiếp cho phép giữa hai thiết bị kế ối có thể lên đến 100m.t n

• Bluetooth sử dụng băng tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ ệu có thể đạ ới mức tớli t t i

đa 1Mbps mà các thiết bị không cần phải trực tiếp thấy nhau

• Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối mộ ứng dụng này t với mộ ứng dụng khác thông qua chuẩn Bluetooth, do đó có thể độc lập về t phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng.

• Tính tương thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm

hỗ trợ

1.3.2 Nhược điểm

• Khoảng cách kết nối còn ngắn so với công nghệ mạng không dây khác

• Chỉ kết nối được hai thiết bị với nhau, không kết nối thành mạng Hoạt động Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị

cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ trong phạm vi băng tần từ 2.4GHz đến 2.485GHz Bluetooth được thiết kế hoạ ộng trên 79 tần số đơn lẻ Khi kết nốit đ ,

nó sẽ tự động tìm ra tần số tương thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm đ m bả ảo sự liên tục

1.4 Các ứng dụng nổi bật

Các ứng dụng nổi bậ ủa Bluetooth gồt c m:

• Điều khiển và giao tiếp không dây giữa một điện thoại di động và tai nghe không dây

• Mạng không dây giữa các máy tính cá nhân trong một không gian hẹp đòi hỏi ít băng thông

• Giao tiếp không dây với các thiết bị vào ra của máy tính, chẳng hạn như chuột, bàn phím và máy in

• Truyền dữ ệu giữa các thiếli t bị dùng giao thức OBEX

• Thay thế các giao tiếp nối tiếp dùng dây truyền thống giữa các thiết bị đo, thiết

bị định vị dùng GPS, thiết bị y tế, máy quét mã vạch, và các thiết bị điều khiển giao thông

• Thay thế các điều khiển dùng tia hồng ngoại

• Điều khiển từ xa cho các thiết bị trò chơi điện tử như Wii Máy chơi trò chơi điện tử ế hệ 7 của Nintendo[5] và PlayStation 3 của Sony.th

-• Kết nối Internet cho PC hoặc PDA bằng cách dùng điện thoại di động thay modem

• Mô hình xe điều khiển: mô hình xe điều khiển sẽ được chia nhỏ thành 3 phần bao gồm khối nhận lệnh, khối điều khiển và khối thực thi.

Hình 2.1 ến trúc của hệ ống mô hình xe điều khiểnKi th

o Khối nhận lệnh: sẽ sử dụng module thu phát Bluetooth để nhận tín hiệu điều khiển và giao tiếp với khối điều khiển

o Khối điều khiển: sử dụng để xử lý lệnh nhận đượ ừ khốc t i nhận lệnh, qua

đó điều khiển các module khác theo yêu cầu

o Khối vận hành: khối này sẽ bao gồm module điều khiển, các motor giúp

xe có thể chuyển động

2.2 Linh kiện phần cứng

2.2.1 Arduino UNO R3

Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói tới chính là dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ ứ th 3 (R3)

Hình 2.2 Arduino UNO R3

2.2.1.1 Một vài thông số của Arduino UNO R3

• Vi điều khiển: ATmega328 họ 8bit

• Điện áp hoạt động: 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

• Tần số hoạt động: 16 MHz

• Dòng tiêu thụ khoảng: 30mA

• Điện áp vào khuyên dùng: 7 12V DC

-• Điện áp vào giới hạn: 6 20V DC

-• Số chân Digital I/O: 14 (6 chân hardware PWM)

• Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10bit)

• Dòng tối đa trên mỗ chân I/O: 30 mA.i

• Dòng ra tối đa (5V): 500 mA

• Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA

• Bộ nhớ flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

• SRAM: 2 KB (ATmega328)

• EEPROM: 1 KB (ATmega328)

Vi điều khiển

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328 Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…-

Hình 2.3 Vi điều khiển ATmega328

Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 Tuy nhiên nếu yêu cầu phần cứng của bạn không cao hoặc túi tiền không cho phép, bạn có thể sử dụng các loại vi điều khiển khác có chức năng tương đương nhưng rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB) hoặc ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB)

Ngoài việc dùng cho board Arduino UNO, bạn có thể sử dụng những IC điều khiển này cho các mạch tự ế Vì sao ? Vì bạn chỉ cần board Arduino UNO để lập trình cho ch

vi điều khiển Trên thực tế, bạn không cần phải dụng Arduino UNO trên các sản phẩm của mình, thay vào đó là các m ch tạ ự chế để giảm chi phí

2.2.1.3 Năng lượng

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7 12V DC và giới hạn là 6 20V Thường thì cấ- - p nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu bạn không có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giớ ạn trên sẽ i h làm hỏng Arduino UNO

Các chân năng lượng:

• GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau

• 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA

• 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA

• Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.

• IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo

ở chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

• RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nố ới GND qua 1 điện trở 10Ki v Ω

Lưu ý:

• Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào Do đó phải hết sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng nhựa chặn giấy

• Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào Việc cấp nguồn sai vị trí có thể làm hỏng board Điều này không được nhà sản xuất khuyến khích

• Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V

2.2.1.4 Bộ nhớ

Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

• 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được

thứ mà bạn phả ận tâm Khi mấi b t điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.

• 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây giống như một chiế ổ cứng mini – nơi bạn có ể đọc và ghi dữ ệu củc th li a mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ ệu trên liSRAM

2.2.1.5 Các cổng vào/ra

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặ- c định thì các điện trở này không được kết nối)

Hình 2.4 Các cổng vào/ra trên Arduino UNO R3

Mộ ố chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:t s

• 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive – RX) dữ ệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông liqua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây

• Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28 1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite() -

Nói một cách đơn giản, ta có thể ều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mứđi c 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.

• Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ ệu bằng giao lithức SPI với các thiết bị khác

• LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút Reset sẽ ấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi thchân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0

→ 210 1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) h trỗ ợ giao tiếp I2C/TWI với các thi t bế ị khác

-2.2.2 Module điều khi n đ ng cể ộ ơ L298N cầu H

Module điều khiển động cơ L298N cầu H là một module thông dụng, sử dụng IC điều khiển L298N có thể điều khiển 2 động cơ một chiều hoặc 1 động cơ bước 4 pha, thường đượ ứng dụng trong việc điều khiển cùng lúc 2 động cơ DC theo 2 chiều quay c bất kì

Hình 2.5 Mạch điều khiển động cơ DC L298N cầu H

Thông số kỹ thuật:

• Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H

• Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V

• Dòng tối đa cho mỗ ầu H là: 2A (=>2A cho mỗi c i motor)

• Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V

• Dòng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA

• Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)

Các chân tín hiệu:

Hình 2.6 Các chân tín hiệu của module L298N

• 12V power, 5V power: Đây là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ

• 12V jumper: Jumper này dùng để cấp nguồn cho IC ổn áp tạo ra nguồn 5V nếu nguồn trên 12V sẽ làm cháy IC Nguồn

• 2 Jump A enable và B enable: chân này dùng để cấp xung PWM cho motor nếu dùng VDK thì rút jumper ra và cắm chân PWM vào đây Giữ nguyên khi dùng với động cơ bước

• 4 chân Input IN1, IN2, IN3, IN4

2.2.3 Động cơ Servo MG90S

Động cơ Servo MG90S bánh răng kim loại là phiên bản nâng cấp của động cơ RC Servo 9G với các bánh răng được làm bằng kim loại cho lực khéo khỏe và độ bền cao, động cơ có kích thước nhỏ gọn, cách điều khiển giống như các động cơ RC Servo phổ biến trên thị trường hiện nay: MG996, MG995, 9G,…

Hình 2.7 Động cơ Servo Tower Pro 9g

Động cơ servo được thiết kế những hệ ống hồi tiếp vòng kín Tín hiệu ra củth a động cơ được nối với một mạch điều khiển Khi động cơ quay, vận tốc và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa đạt được vị trí mong muốn Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động cơ đạt được điểm chính xác Các động cơ servo điều khiển bằng liên lạc vô tuyến được gọi là động cơ servo RC (radio-controlled) Trong thực tế, bản thân động cơ servo không phải được điều khiển bằng vô tuyến, nó chỉ nối với máy thu vô tuyến trên máy bay hay xe hơi Động cơ servo nhận tín hiệu từ máy thu này

Thông số kĩ thuật:

• Model: MG90S servo

• Điện áp hoạt động: 4.8 ~ 6VDC

• Stall Torque: 1.8kg/cm(4.8V), 2.2kg/cm(6V)

• Operating Speed: 0.1sec/60degree(4.8V), 0.08sec/60degree(6V)

• Bánh răng: Kim loại

• Độ dài dây nối: 175mm

• Trọng lượng: about 13.4g

• Kích thước: 22.8 x 12.2 x 28.5mm

• Độ rộng xung 0.5ms ~ 2.5ms tương ứng 0 180 độ

-• Tần số 50Hz, chu kỳ 20ms

Kích thước Servo MG90S (Bánh răng kim loại):

Hình 2.8 Kích thước bánh răng kim loại của Servo MG90S

2.2.4 Cảm biến siêu âm UltraSonic HY-SRF05

Cảm biến siêu âm UltraSonic HY SRF05 được sử dụng để nhận biết khoảng cách

-từ vật thể đến cảm biến nhờ sóng siêu âm, cảm biến có thời gian phản hồi nhanh, độ chính xác cao, phù hợp cho các ứng dụng phát hiện vật cản, đo khoảng cách bằng sóng siêu âm

Cảm biến siêu âm UltraSonic HY SRF05 có hai cách sử dụng là sử dụng cặp chân Echo / Trigger hoặc chỉ sử dụng 1 chân Out để phát và nhận tín hiệu, cảm biến đượ ử c sdụng phổ biến với vô số bộ thư viện và Code mẫu với Arduino

-Hình 2.9 Cảm biến siêu âm UltraSonic HY-SRF05

Thông số kỹ thu t:ậ

• Điện áp hoạt động: 5VDC

• Dòng tiêu thụ: 10~40mA

• Tín hiệu giao tiếp: TTL

• Chân tín hiệu: Echo, Trigger (thường dùng) và Out (ít dùng)

• Góc quét: < 15 độ

• Tần số phát sóng: 40Khz

• Khoảng cách đo được: 2~450cm (khoảng cách xa nhất đạt đượ ở điều khiện lý c tưởng với không gian trống và bề mặt vật thể bằng phẳng, trong điều kiện bình thường cảm biến cho kết quả chính xác nhấ ở khoảng cách <100cm).t

• Sai số 0.3cm (khoảng cách càng gần, bề mặt vật thể càng phẳng sai số càng : nhỏ)

• Ở ế độ 1ch : Tách biệt, kích hoạt và phản hồi:

Để đo khoảng cách, ta phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds) từ chân TRIG Sau đó cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân ECHO cho đến khi nhận được xung phản xạ ở chân này Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu

âm được phát từ cảm biến quay trở lại Tốc độ của âm thanh trong không khí là

340 m/s tương đương với 29,412 microSeconds/cm (1000000/(340*100)) Khi

đã tính được thời gian ta chia cho 29,412 để được khoảng cách cần đo

Hình 2.10 ểu đồ ời gian của Bi th HY-SRF05 ở ế độ 1ch

• Ở ế độ 2ch : Dùng 1 chân cho cả kích hoạt và phản hồi:

Ta sử dụng chân OUT để nó vừa phát ra xung rồi nhận xung phản xạ về,chân chế độ thì nối đất.Tín hiệu hồi tiếp sẽ ất hiện trên cùng 1 chân với tín hiệsu u kích hoạt.SR05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700uS sau khi kết thúc các tín hiệu kích hoạt và bạn đã có thời gian để kích hoạt pin xoay quanh và làm cho nó trở thành 1 đầu vào

Hình 2 ểu đồ ời gian của 11 Bi th HY-SRF05 ở ế độ 2ch