Luận văn thiết kế xe tránh vật cản và điều khiển từ xa bằng bluetooth

Mô hình này sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 với mục đích phát sóng siêu âm để phát hiện ra các vật cản tĩnh xuất hiện phía trước để có thể tìm đường đi và không va phải nó.. CHƯƠNG 2 TỔNG

UNIVERSITY BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ SÀI GÒN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của mọi người xung quanh Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của Thầy Cô, gia đình và bạn bè

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô trong khoa Điện-Điện

Tử trường Đại Học Công Nghệ Sài Gòn đã cùng với tri thức và tâm huyết của mình truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho em trong suốt thời gian học tập tại trường Và em cũng xin

gửi lời cảm ơn chân thành tới Cô Th.s Trần Thị Huyền Trang, người đã tận tình hướng

dẫn, chỉ bảo, cung cấp cho em những kiến thức và tài liệu về Arduino cần thiết để em hoàn thành khóa luận này

Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, đã luôn tạo điều kiện quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khóa luận tốt nghiệp

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Theo dự đoán trong tương lai, robot sẽ là tâm điểm của một cuộc cách mạng lớn sau Internet Con người sẽ có nhu cầu sở hữu một robot cá nhân như nhu cầu một máy tính PC bây giờ Với xu hướng này, cùng các ứng dụng truyền thống khác của robot trong công nghiệp, y tế, giáo dục đào tạo, giải trí và đặc biệt là trong an ninh quốc phòng thì thị trường robot sẽ vô cùng to lớn Đề tài luận văn hướng tới nguyên lý đo khoảng cách của cảm biến siêu âm của robot tự hành, tạo tiền đề cho việc xây dựng một robot dịch vụ hoàn chỉnh, có khả năng phục vụ cho đời sống con người

Khoa học và công nghệ luôn có những thay đổi mới mẻ, nền kinh tế tri thức cùng với công nghệ thông tin đã góp phần quan trọng vào việc thay đổi đời sống con người.Trong nền kinh tế tri thức sự, phát triển của xã hội không thể tách rời sự phát triển của công nghệ thông tin, ngành công nghệ mới tạo ra các sản phẩm robot

và nghiên cứu ứng dụng chính hình thành trong những thập kỷ gần đây gọi là Robotics

Trong khuôn khổ của luận văn, nhóm sẽ tập trung xây dựng một xe mô hình hoàn chỉnh có khả năng tránh chướng ngại vật trên quãng đường di chuyển và đồng thời điều khiển từ xa bằng sóng Bluetooth thông qua ứng dụng trên thiết bị Android

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1 3

GIỚI THIỆU 3

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 3

1.2 MỤC TIÊU CỦA LVTN 3

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI LVTN 3

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu: 3

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: 3

CHƯƠNG 2 4

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 4

2.1 Giới thiệu bài toán 4

2.2 Nhiệm vụ của đề tài 4

2.3 Yêu cầu kết quả đạt được 4

2.4 Các khối chức năng 4

2.5 Giới thiệu về xe tự hành tránh vật cản 5

2.6 Cấu tạo phần cứng 6

2.6.1 ARDUINO UNO R3: 6

2.6.2 Các cổng I/O: 7

2.6.3 Vi điều khiển 8

2.6.4 Động cơ 9

2.6.5 Module L298: 10

2.6.6 Mạch cầu H 12

2.6.7 Module Bluetooth HC-06 13

2.6.8 Cảm biến siêu âm SRF05 : 14

3.1 Cảm biến siêu âm SRF05 và đặc điểm kĩ thuật: 15

3.1.1 Giới thiệu: 15

3.1.2 Các chế độ của SRF05: 15

3.1.3 Nguyên lý đo khoảng cách của SRF05 17

3.2 Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05: 17

3.2.1 Nguyên tắc cơ bản của sonar (kĩ thuật định vị bằng sóng siêu âm): 17

3.2.2 Một số điểm ảnh hưởng đến SRF05: 18

3.2.3 Vùng phát hiện của SRF05: 18

3.3 Cấu tạo và chế độ hoạt động của xe 19

3.3.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 20

3.3.2 Các chế độ hoạt động của xe 21

3.3.3 Giới thiệu App điều khiển xe từ xa thông qua bluetooth: 22

CHƯƠNG 4 24

LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT - CHƯƠNG TRÌNH 24

4.1 Lưu đồ giải thuật chính của chương trình: 24

4.2 Lưu đồ giải thuật chương trình chế độ 2: 25

4.3 Chương trình xe chạy thẳng: 26

4.4 Chương trình xử lý vật cản: 27

CHƯƠNG 5 46

KẾT LUẬN 46

5.1 Kết quả đạt được 46

5.2 Hạn chế của đề tài 47

5.3 Hướng phát triển của đề tài 47

Với những kiến thức tự tìm hiểu về Arduino và thiết kế phần cứng về mô hình robot, chúng em áp dụng nhằm tạo ra một mô hình xe tránh vật cản sử dụng thuật toán được lập trình sẵn và hoạt động theo yêu cầu của đề tài Mô hình này sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 với mục đích phát sóng siêu âm để phát hiện ra các vật cản (tĩnh) xuất hiện phía trước để có thể tìm đường đi và không va phải nó Ngoài ra còn kết hợp thêm chế độ điều khiển bằng Bluetooth thông qua module HC-06

1.2 MỤC TIÊU CỦA LVTN

Mục tiêu của luận văn này là xây dựng xe tự động tránh vật cản và đồng thời

có chế độ hoạt động dưới sự điều khiển từ xa qua Bluetooth.

1.3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI LVTN

1.3.1 Đối tượng nghiên cứu:

- Nghiên cứu nguyên lý đo khoảng cách của cảm biến siêu âm SRF05

- Phương pháp điều khiển động cơ (tự hành)

- Phương pháp điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến RF

1.3.2 Phạm vi nghiên cứu:

Không gian làm việc của xe là 1 mặt phẳng được giới hạn bởi các bức tường, các vật cản được xem là vật cản 2 chiều tĩnh hoàn toàn

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

2.1 Giới thiệu bài toán

Tên đề tài: “Xe tự động tránh vật cản và có kết hợp chết độ điều khiển từ xa bằng

Bluetooth”

Robot sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 để đo khoảng cách Môi trường làm việc là mặt phẳng, được giới hạn bởi các bức tường và các vật cản được xem như vật cản 2 chiều tĩnh hoàn toàn

Sensor cảm biến SRF05 tiến hành đo khoảng cách theo hướng bên trái, bên phải và

ở giữa sau đó gửi kết quả đo đạc về vi điều khiển

Vi điều khiển căn cứ vào kết quả đo đạc của cảm biến SRF05 tiến hành xử lý và ra quyết định điều khiển động cơ 1 hay động cơ 2

2.2 Nhiệm vụ của đề tài

Hoàn chỉnh thiết kế và thi công xe tự động có cảm biến tự tránh vật cản, có bộ thu Bluetooth để nhận sự điều khiển từ người dùng

Hoạt động tốt ở 2 chế độ

Chế độ 1: Xe tự hành và tránh vật cản trên địa hình cho trước

Chế độ 2: Người dùng có thể điều khiển mô hình xe thông qua thiết bị Android đã kết nối với Bluetooth của xe

2.3 Yêu cầu kết quả đạt được

Robot có khả năng tự tránh vật cản dựa vào Sensor cảm biến siêu âm SRF05, cảm nhận môi trường xung quanh Robot

Robot có khả năng hoạt động dưới sự điều khiển từ xa của người dùng thông qua sóng Bluetooth

2.4 Các khối chức năng

Từ việc xác định các chức năng cần phải có trong bài toán, ta xác định được bài toán cần các khối chức năng như sau:

Hình 2.1: Sơ đồ khối của mô hình

 Khối nguồn: Chức năng cấp nguồn điện đầu vào cho hệ thống

 Khối điều khiển động cơ: Module L298 điều khiển hoạt động của hai đông cơ DC

 Khối cảm biến: cảm biến siêu âm SRF05 xác định khoảng cách và vị trí của vật cản

 Khối xử lý trung tâm: Arduino Uno R3 nhận các tín hiệu từ các khối khác, xử lý thông tin và giải quyết theo chương trình được lập trình sẵn

2.5 Giới thiệu về xe tự hành tránh vật cản

Xe tự hành tránh vật cản được định nghĩa là một loại xe có khả năng tự động di chuyển (có thể lập trình lại được) dưới sự điều khiển tự động để hoàn thành công việc được lập trình sẵn như tránh các vật cản động hay tĩnh, tránh các hố sâu, … Cũng tùy theo mục đích công việc được giao mà xe tự hành có thể hoạt động trong các môi trường khác nhau Địa hình hoạt động đơn giản nhất của xe tự hành tránh vật cản là trên mặt đất bằng phẳng hoặc lồi lõm

Theo bộ phận thực hiện chuyển động có thể chia xe tự hành thành 2 lớp: chuyển động bằng chân hoặc bằng bánh Trong đề tài nhóm của chúng em sẽ nghiên cứu về xe tự hành chuyển động bằng bánh, xe chuyển động bằng bánh làm việc tốt trong hầu hết các địa hình do con người tạo ra, điều khiển bằng bánh đơn giản hơn nhiều, gần như luôn đảm bảo tính ổn định Lớp chuyển động bằng bánh này có thể chia làm 3 loại: loại chuyển động bằng bánh xe, loại chuyển động bằng xích, loại chuyển động hỗn hợp bánh xe vòng xích

Khối cảm biến

(SRF05)

Khối điều khiển trung tâm (Arduino Uno R3)

Khối nguồn

Khối điều khiển động cơ (L298)

Động cơ điều khiển bánh xe

Động cơ quay cảm biến (Servo SG90) Khối Bluetooth (HC-06 )

SMARTPHONE

Tiềm năng ứng dụng của robot tự hành là rất lớn có thể kể đến robot tự hành vận chuyển vật liệu, hàng hóa trong các tòa nhà, nhà máy, cửa hàng, sân bay hay thư viện, robot xe lăn phục vụ người khuyết tật, v.v

Mặc dù có tính ứng dụng rất cao nhưng những hạn chế chưa giải quyết được của robot tự hành như chi phí chế tạo cao nên chưa cho chúng ứng dụng rộng rãi vào thực tế Ngoài ra còn phải nói nhược điểm của robot tự hành là thiếu tính linh hoạt và thích ứng khi làm việc ở những vị trí khác nhau

2.6 Cấu tạo phần cứng

2.6.1 ARDUINO UNO R3:

Giới thiệu 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 thứ 3 (R3)

Hình 2.2: Cấu tạo Arduino Uno R3

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive –

RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải

đơn giản, có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 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 liệu bằng giao thức 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 thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Bảng 2.1 Một vài thông số cơ bản của Arduio Uno R3

2.6.3 Vi điều khiển

Hình 2.4: Vi điều khiển của Arduino Uno R3

Arduino UNO R3 có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8 bit 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, …

2.6.4 Động cơ

a Servo SG90 là một dạng động cơ điện đặc biệt Không giống như động cơ thông thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển bằng xung PPM (Pulse Position Modulation) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0o - 180o Động

cơ này có ba chân là Vcc, GND và một chân nhận tín hiệu (xung PPM) để động cơ có thể quay, động cơ này được kết nối với cảm biến siêu âm SRF05 bằng khung giá đỡ để khi động cơ quay thì cảm biến cũng quay theo và thực hiện nhiệm vụ quét môi trường xung quanh xem có vật cản hay không

Hình 2.5: Servo SG90

Theo lý thuyết thì xung PPM cũng là một loại xung PWM nhưng có thời gian xung

ở mức cao trong khoảng từ 1ms cho đến 2ms, điều này quy định góc quay của động cơ này, với thời gian 1ms mức cao thì góc quay servo là 00, thời gian 1.5ms mức thì góc quay của servo là 900, thời gian mức cao là 2ms thì góc quay của servo là 1800

Hình 2.6: Thời gian xung ở mức cao quy định góc quay của Servo

b Động cơ giảm tốc V1 là loại được lựa chọn và sử dụng nhiều nhất hiện nay cho các thiết kế Robot đơn giản Động cơ DC giảm tốc V1 có chất lượng và giá thành vừa phải cùng với khả năng dễ lắp ráp của nó đem đến chi phí tiết kiệm và sự tiện dụng cho người sử dụng Động cơ này sẽ được sử dụng để điều khiển chiều quay của bánh xe

Hình 2.7: Động cơ giảm tốc V1

2.6.5 Module L298:

Module L298 là một module tích hợp nguyên khối gồm 2 mạch cầu H bên trong Với điện áp làm tăng công suất đầu ra từ 5V – 47V , dòng lên đến 4A, L298 rất thích hợp trong những ứng dụng công suất nhỏ như điều khiển động cơ DC loại vừa, v.v

Hình 2.8: Module 298

Hình 2.9: Sơ đồ chân của IC L298

(Nguồn: Sưu tầm)

Các chân chức năng của L298:

- 4 chân Input: IN1, IN2, IN3, IN4 đƣợc nối lần lƣợt với các chân 5, 7, 10, 12 của L298 các chân này có chức năng nhận tín hiệu điều khiển

- 4 chân Output: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 đƣợc nối lần lƣợt với các chân 2, 3,

13, 14 của L298 các chân này sẽ nối với động cơ

- 2 chân Ena A, Ena B dùng để điều khiển các mạch cầu H trong L298 nếu ở mức logic 1 (nối với nguồn 5V) thì cho phép mạch cầu H hoạt động, nếu ở mức logic

0 thì không cho phép mạch cầu H hoạt động

o Khi Ena A = 0 động cơ không quay với mọi đầu vào

o Khi Ena A = 1:

IN1 = 1, IN2 = 0 động cơ quay theo chiều thuận IN1 = 0, IN2 = 1 động cơ quay theo chiều nghịch IN1 = IN2 động cơ dừng

( Tương tự với chân Ena B, IN3, IN4)

Ưu điểm của L298 là khả năng điều khiển dễ dàng (4 chân điều khiển 2 động cơ), không xảy ra hiện tướng ngắn mạch trong mạch cầu H như trong các mạch cầu thông thường

Nhược điểm là giá thành của module L298 khá cao

2.6.6 Mạch cầu H

Mạch cầu H là 1 mạch điện giúp đảo chiều dòng điện qua một đối tượng Đối tượng

ở đây là động cơ giảm tốc V1 mà chúng ta muốn điều khiển, mục đích điều khiển là cho phép dòng điện qua đối tượng theo chiều từ A đến B hay từ B đến A để điều khiển động cơ quay theo chiều thuận hay chiều nghịch

Hình 2.10: Mạch cầu H

Hoạt động của mạch cầu H:

Hình 2.11: Hoạt động của mạch cầu H

Có 2 mạch cầu H trên mỗi module L298 nên có thể điều khiển 2 đối tượng riêng cụ thể là 2 động cơ DC Nguyên lý hoạt động cơ bản của mạch cầu H là như sau: khi L1, R2 đóng thì sẽ có dòng điện đi theo chiều từ A sang B như hình a thì mạch cầu H sẽ điều khiển động cơ quay theo chiều thuận Ngược lại khi R1, L2 đóng thì sẽ có dòng điện đi theo chiều từ B sang A như ở hình b thì động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại

2.6.7 Module Bluetooth HC-06: Module này gồm 4 chân GND, Vcc, Tx, Rx Khi kết nối

chỉ cần nối chân Tx với chân 2 và chân Rx nối với chân 3 trên Arduino sau đó có thể lập trình gửi và nhận dữ liệu như 1 cổng Serial thông thường Module này có 3 loại Master, Slave và loại chạy được cả 2 chế độ Master và Slave, khi kết nối với điện thoại cần điền mật khẩu mặc định là: 1234

Hình 2.12: Module Bluetooth HC-06

Chân Tx: chân truyền tín hiệu từ module đến khối xử lý trung tâm

Chân Rx: chân nhận tín hiệu từ thiết bị điều khiển từ xa thông qua App điều khiển Chân nguồn Vcc: kết nối với nguồn 5V của Arduino Uno R3

Chân nối GND

2.6.8 Cảm biến siêu âm SRF05 :

Cảm biến siêu âm hoạt động bằng cách phát đi một xung tín hiệu và đo thời gian nhận được tín hiệu trở về Sau khi đo được tín hiệu trở về trên cảm biến siêu âm ta tính được thời gian từ lúc phát đến lúc nhận được tín hiệu, từ thời gian này có thể tính ra được khoảng cách

Hình 2.13: SRF05

Chân nguồn Vcc: kết nối với nguồn 5V của Arduino Uno R3

Chân Trig: phát sóng siêu âm để quét môi trường phía trước

Chân Echo: nhận sóng siêu âm phản hồi trở lại nếu có vật cản phía trước

Chân nối GND

Chân Out: để trống khi sử dụng chế độ 1 (tách biệt chân kích hoạt và chân phản hồi)

CHƯƠNG 3 CÁC ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU VÀ

Ngoài ra cảm biến siêu âm nói chung còn có nhược điểm là càng xa thì bắt càng không chính xác vì góc quét của cảm biến siêu âm mở rộng dần theo dạng hình nón và bề mặt xiên hay xù xì cũng làm giảm độ chính xác của cảm biến

Ở đề tài này nhóm chúng em chọn sử dụng SRF05 để tận dụng khoảng cách đo được cải tiến của cảm biến vào việc phát hiện được vật cản tĩnh của xe tự hành tránh vật cản

Hình 3.1: SRF05 và SRF04

3.1.2 Các chế độ của SRF05:

Chế độ 1: Tương tự như SRF04 – tách biệt kích hoạt và phản hồi

Chế độ này sử dụng riêng biệt chân kích hoạt và chân phản hồi, đây là chế độ đơn giản nhất Tất cả các chương trình điển hình cho SRF04 sẽ làm việc cho SRF05 ở chế độ này

Hình 3.2: Giản đồ định thời SRF05 chế độ 1

Chế độ 2: Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi:

Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả tín hiệu kích hoạt và hồi tiếp Để sử dụng chế độ này, chân chế độ kết nối vào chân GND Tín hiệu kích hoạt sẽ xuất hiện trên cùng một chân với tín hiệu phản hồi

Hình 3.3: Giản đồ định thời SRF05 chế độ 2

3.1.3 Nguyên lý đo khoảng cách của SRF05

Theo giản đồ định thời ở hai chế độ trên, chỉ cần cung cấp một đoạn xung ngắn 10us kích hoạt đầu vào để bắt đầu đo khoảng cách, SRF05 sẽ cho ra một burst của siêu âm

ở 40kHz và tăng cao dòng phản hồi của nó ( hoặc kích hoạt chế độ dòng 2) sau đó chờ phản hồi Sau khi phát hiện nó giảm các dòng phản hồi lại, dòng phản hồi là một xung có

độ rộng tỷ lệ với khoảng cách đến đối tượng Bằng cách đo xung ta hoàn toàn có thể tính toán được khoảng cách, nếu không phát hiện gì thì SRF05 giảm thấp dòng phản hồi của nó sau 30ms

Ta biết được vận tốc sóng âm truyền trong không khí là 344m/s, như vậy để tính được khoảng cách từ cảm biến siêu âm đến vật cản cần phải biết được thời gian mà sóng siêu âm hoàn thành quãng đường này theo công thức S= V×T

Khoảng thời gian T được đo bằng cách sử dụng hàm pulseIn, hàm này sẽ đo được thời gian tín hiệu từ mức HIGH xuống LOW bằng lệnh như sau:

3.2 Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05:

3.2.1 Nguyên tắc cơ bản của sonar (kĩ thuật định vị bằng sóng siêu âm):

Nguyên tắc cơ bản của sonar là tạo ra một xung âm thanh điện tử và lắng nghe tiếng vọng tạo ra khi các làn sóng âm thanh gặp phải một đối tượng và phản xạ trở lại Để tính thời gian cho phản hồi trở về, một ước tính chính xác có thể được làm bằng khoảng cách đến đối tượng Xung âm thanh tạo ra bởi SRF05 là siêu âm, nghĩa là trên phạm vi nhận biết của con người Trong khi tần số thấp hơn có thể sử dụng trong các loại ứng dụng, tần số cao hơn thực hiện tốt hơn cho phạm vi ngắn, yêu cầu về độ chính xác cao

Hình 3.4: Nguyên tắc cơ bản của sóng sonar

3.2.2 Một số điểm ảnh hưởng đến SRF05:

Mức độ sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và góc phản xạ của

nó Đối với đối tượng mềm thì sóng âm hồi tiếp sẽ yếu hoặc không có phản hồi, một đối tượng ở một góc cân đối thì mới có thể tạo ra sóng âm phản hồi một cách tốt nhất

Hình 3.5: Hình minh họa

3.2.3 Vùng phát hiện của SRF05:

Nếu ngưỡng phát hiện được đặt quá gần với cảm biến, các đối tượng có thể bị va chạm tại một điểm mù, nếu ngưỡng này được đặt một khoảng cách quá lớn từ cảm biến thì các đối tượng sẽ được phát hiện mà không phải là trên một đường va chạm Vùng phát hiện của cảm biến SRF05 nằm trong khoảng 1m chiều rộng từ bên này sang bên kia và không quá 4m chiều dài

Hình 3.6: Vùng phát hiện của một cảm biến siêu âm

Một kĩ thuật phổ biến để giảm điểm mù và đạt được phát hiện chiều rộng lớn hơn ở

cự ly gần là thêm một cảm biến bổ sung SRF05 và gắn kết hai cảm biến về phía trước Thiết lập như vậy tạo ra một vùng lớn gồm hai vùng phát hiện chồng chéo lên nhau

Hình 3.7: Vùng phát hiện của hai cảm biến siêu âm kết nối với nhau

3.3 Cấu tạo và chế độ hoạt động của xe

3.3.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Từ sơ đồ nguyên lý ta có các chân linh kiện của thiết bị đƣợc kết nối nhƣ sau:

- 2 chân Ena A, Ena B của module L298 điều khiển sự cho phép hoạt động của 2 động cơ A và B, ở mức logic cao cho phép động cơ hoạt động đƣợc kết nối lần lƣợt với chân 6 và 5 của Arduino

- Các chân Input In1, In2 điều khiển chiều quay của động cơ A và In3, In4 điều khiển chiều quay của động cơ B từ module L298 đƣợc kết nối với theo thứ tự với các chân 7, 8, 9, 10 của Arduino

- Các chân Output của L298 Out1, Out2 kết nối với động cơ A và Out3, Out4 kết nối với động cơ B

- 2 chân truyền nhận tín hiệu Tx, Rx của module bluetooh HC-06 kết nối chân 2 và

- Các chân nguồn thì kết nối với nguồn, GND thì kết nối với GND

Cơ chế hoạt động của xe ở chế độ 1 - điều khiển bằng tay

Ở chế độ này mô hình xe sẽ được điều khiển bằng app điều khiển từ xa được cài đặt trên thiết bị có hệ điều hành Ardroid (Smartphone) thông qua kết nối Bluetooth, bằng phương thức giao tiếp giữa module Bluetooth HC-06 với khối xử lý trung tâm và từ đây sẽ đưa ra các phương thức điều khiển để khối điều khiển có thể điều khiển động cơ đúng theo

cơ chế đã lập trình sẵn

Khi có tín hiệu điều khiển từ thiết bị từ xa (smartphone) thì chân Rx của module bluetooth sẽ nhận được tín hiệu này, chân Tx sẽ truyền tín hiệu đến Arduino Tại đây tín hiệu sẽ được xử lý và truyền tín hiệu điều khiển đến các chân Input của L298, tùy vào tín hiệu vào mà ngõ ra Output sẽ điều khiển động cơ quay theo chiều thuận hay chiều nghịch

Giả sử khi điều khiển xe di chuyển thẳng tới thì tín ngõ vào của Input sẽ điều khiển

2 động cùng quay theo chiều thuận, ngược lại điều khiển 2 động cơ theo chiều nghịch thì đông cơ sẽ lùi lại

Khi điều khiển xe xoay trái thì tín hiệu Input In1, In2 điều khiển động cơ A dừng còn In3, In4 sẽ điều khiển động cơ B tiến tới tạo thành một hướng di chuyển xoay sang trái Ngược lại khi xoay phải thì In1, In2 sẽ điều khiển động cơ A tiến tới In3, In4 sẽ điều khiển động cơ B dừng lại

Giải pháp xử lý tín hiệu điều khiển ở chế độ 1:

Trên màn hình điều khiển của app Car Bluetooth RC có các nút điều khiển hướng, và các bút bật tắt đèn Mỗi nút trên sẽ tương ứng với 1 tín hiệu đã được mã hóa thành chữ Đó được xem là tín hiệu mà bluetooth nhận được gữi cho UNO xử lý

Với thuật toán arduino, mỗi tín hiệu sẽ được thiết lập đúng theo chức năng của nút đó trên

xe robot

Cơ chế hoạt động của xe ở chế độ 2 – tránh vật cản

Trong vấn đề di chuyển tự động thì bài toàn được quan tâm nhất đó là di chuyển mà không phải va phải vật cản nào, để giải quyết vấn đề này thì mô hình xe sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 đề xác định vật có vật cản ở phía trước hay không, nếu có vật cản thì sẽ tiến hành di chuyển theo chương trình đã được lập trình sẵn

Nhóm sẽ thực hiện mô hình xe cơ bản, nên giả thiết là xe hoạt động trên mặt phẳng và các vật cản hoàn toàn tĩnh

3.3.3 Giới thiệu App điều khiển xe từ xa thông qua bluetooth:

App điều khiển từ xa hiện nay rật phổ biến và thông dụng, có thể sử dụng app để điều khiển thiết bị với nhiều mục đích khác như điều khiển đèn, các thiết bị dân dụng đơn giản, thiết bị đo nhiệt độ, độ ẩm,… tùy vào mục đích sử dụng

Car Bluetooth RC là một trong những app dùng để điều khiển mô hình xe từ xa rất dễ sử dụng và dung lượng khá nhỏ Có thể cài đặt app này một cách đơn giản trên thiết bị sử dụng hệ điều hành Android bằng cách tải từ cửa hàng CH play, ngoài ưu điểm là dể dàng

sử dụng và có thêm một vài ứng dụng bổ sung thêm như điều khiển tốc độ di chuyển của

xe, điều khiển tắt mở đèn phía trước hay phía sau, điều khiển tắt mở còi báo Tuy nhiên điểm thú vị của app này là có chế độ điều khiển xe bằng cách nghiên thiết bị Smartphone

để điều khiển Ngoài app này thì còn có một số app khác như Bluetooth RC Controller, RC Arduino Bluetooth Car, Arduino BT RC Car Controller, …

Hình 3.10: Hình ảnh của app điều khiển từ xa Car Bluetooth RC