Đồ án Thiết kế và thi công mô hình xe robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại

KIM LOẠI ĐIỀU KHIỂN BẰNG ĐIỆN THOẠI. II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu:  Mô hình xe điều khiển từ xa bằng ứng dụng điện thoại Adroid.  Xe chạy tiến, chạy lùi, xoay trái, xoay phải, điều chỉnh thay đổi tốc độ di chuyển.  Xe dò tìm, phát hiện các vật kim loại, khi phát hiện kim loại thì phát ra âm thanh cảnh báo.  Sử dụng các module có sẵn trên thị trường để phục vụ thi công đề tài. 2. Nội dung thực hiện:  Tìm hiểu cách thức hoạt động của các mô hình xe robot.  Tìm hiểu về mạch dò kim loại.  Tìm hiểu chuẩn truyền thông UART.  Tìm hiểu về cách điều chế độ rộng xung PWM.  Tìm hiểu về mạch công suất điều khiển động cơ DC.  Tìm hiểu về Arduino Uno R3, module wifi ESP8266.  Tìm hiểu về ứng dụng MIT App Inventor viết phần mềm Android.  Thiết kế và thi công mô hình xe.  Thiết kế giao diện để điều khiển: App android.  Viết chương trình điều khiển cho Arduino và ESP8266, nạp code và chạy thử nghiệm sản phẩm, chỉnh sửa và hoàn thiện hệ thống.  Thực hiện viết luận văn báo cáo.  Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp. III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/02/2019 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 04/07/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: Thầy Hà A Thồi CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 5 tháng 3 năm 2019 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Hữu Phước Lớp: 1514DT2C MSSV: 15141254 Họ tên sinh viên 2: Võ Thanh Phong Lớp: 1514DT2C MSSV: 15141242 Tên đề tài: Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại. Xác nhận Tuần/ngày Nội dung GVHD - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án, tiến hành chọn đồ án. Tuần 1 - GVHD tiến hành xét duyệt đề tài. (25/2 –3/3) Tuần 2 - Viết đề cương (4/3 – 10/3) - Viết lịch trình làm đề tài -Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan với đề tài: Arduino Uno R3, ESP8266 NodeMCU, động cơ DC giảm tốc, Tuần 3 mạch cầu H L298N, các chuẩn giao tiếp, mạch dò tìm (11/3 – 17/3) kim loại... -Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan với đề tài: Arduino Uno R3, ESP8266 NodeMCU, động cơ DC giảm tốc, Tuần 4 mạch cầu H L298N, các chuẩn giao tiếp, mạch dò tìm (18/3 – 24/3) kim loại... - Tìm hiểu về giao tiếp giữa các module và thiết bị. Tuần 5 - Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức năng các khối. (25/3 – 31/3) - Tính toán thiết kế khối nguồn Tuần 6 -Kết nối tất cả các khối lại và thiết kế sơ đồ toàn mạch, giải thích nguyên lý hoạt động của mạch. (1/4 – 7/4) - Vẽ PCB Tuần 7 - Lập trình cho vi điều khiển và tiến hành thi công mạch (8/4 – 14/4) Tuần 8 - Lập trình cho vi điều khiển và tiến hành thi công mạch (15/4 – 21/4) Tuần 8 - Lập trình cho vi điều khiển và tiến hành thi công mạch (15/4 – 21/4) Tuần 9 - Lập trình cho vi điều khiển và tiến hành thi công mạch (22/4 –28/4) Tuần 10 - Kiểm tra mạch thi công. (29/4 – 5/5) - Viết báo cáo những nội dung đã làm. Tuần 11 - Hoàn thiện báo cáo và gởi cho GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước khi in và báo cáo. (6/5 – 12/6) - Nộp quyển báo cáo. Tuần 12 - Làm slide báo cáo và báo cáo đề tài. (13/6 – 19/6) GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Người thực hiện đề tài Nguyễn Hữu Phước Võ Thanh Phong LỜI CẢM ƠN Sau khi đã hoàn thành đề tài, lời nói đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến các quý Thầy, Cô của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh chung và đặc biệt là các Thầy, Cô của Khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã dành hết tâm huyết giảng dạy, truyền đạt những kinh nghiệm và những kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt 4 năm học vừa qua, tạo tiền đề để thực hiện được đề tài này và tạo nền tảng cho tương lai sau này của chúng em. Nhóm em xin cảm ơn sâu sắc và chân thành nhất tới Thầy Hà A Thồi đã trực tiếp hướng dẫn chúng em một cách tận tình nhất trong suốt quá trình làm đề tài, Thầy luôn tạo điều kiện và hỗ trợ chúng em hết sức mình, cung cấp các thiết bị và đưa ra hướng đi, cách giải quyết phù hợp nhất để chúng em vượt qua khó khăn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy. Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã giúp đỡ về vật chất lẫn tinh thần để nhóm em có thể hoàn thành đề tài này dễ dàng hơn. Xin cảm ơn mọi người. Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài, vì thời gian và kiến thức của chúng em có giới hạn nên không thể có những thiếu sót. Vì vậy, nhóm chúng em mong rằng sẽ nhận những đóng góp quý báu của các Thầy, Cô để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn. Người thực hiện đề tài Nguyễn Hữu Phước Võ Thanh Phong MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ..................................................................................... i LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... iii LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... vi MỤC LỤC ......................................................................................................................... vii DANH MỤC HÌNH ẢNH .................................................................................................... x DANH MỤC BẢNG ......................................................................................................... xiv TÓM TẮT ........................................................................................................................... xv Chương 1. TỔNG QUAN ..................................................................................................... 1 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................... 1 1.2. MỤC TIÊU ................................................................................................................ 1 1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ..................................................................................... 2 1.4. GIỚI HẠN ................................................................................................................. 2 1.5. BỐ CỤC .................................................................................................................... 2 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................................... 4 2.1. TỔNG QUAN VỀ MẠCH DÒ KIM LOẠI .............................................................. 4 2.1.1. Lịch sử phát triển ................................................................................................ 4 2.1.2. Ứng dụng ............................................................................................................ 5 2.1.3. Khoảng cách để nhận dạng được kim loại ......................................................... 6 2.1.4. Các phương pháp dò kim loại ............................................................................. 7 2.1.5. Một số sản phẩm máy dò kim loại có trên thi trường hiện nay ........................ 11 2.2. ĐIỀU KHIỂN TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SỬ DỤNG PWM .......................................... 12 2.2.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 12 2.2.2. Nguyên lý điều chế độ rộng xung PWM .......................................................... 12 2.2.3. Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM ..................................................... 14 2.2.4. Ứng dụng của điều chế độ rộng xung PWM trong điều khiển ......................... 14 2.3. CHUẨN GIAO TIẾP UART ................................................................................... 15 2.3.1. Khái niệm ......................................................................................................... 15 2.3.2. Các đặc điểm quan trọng trong chuẩn truyền thông UART ............................. 16 2.3.3. Ứng dụng .......................................................................................................... 18 2.3.4. Ưu và nhược điềm ............................................................................................ 18 2.4. CHUẨN GIAO TIẾP WI-FI ................................................................................... 18 2.4.1. Giới thiệu .......................................................................................................... 18 2.4.2. Nguyên tắc hoạt động ....................................................................................... 19 2.4.3. Một số chuẩn kết nối ........................................................................................ 19 2.5. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ................................................................................... 21 2.5.1. Arduino Uno R3 ............................................................................................... 21 2.5.2. Module Wifi ESP8266 NodeMCU ................................................................... 28 2.5.3. Mạch cầu H L298N .......................................................................................... 32 2.5.4. Động cơ DC giảm tốc ....................................................................................... 35 2.5.5. Giới thiệu IC 555 và mạch tạo dao động bằng IC 555. .................................... 41 2.5.6. Giới thiệu vi điều khiển PIC 16F690 ............................................................... 44 2.5.7. Nguồn pin ......................................................................................................... 45 Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ ........................................................................... 47 3.1. GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 47 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ............................................................ 47 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ............................................................................ 47 3.2.2. Tính toán và thiết kế ......................................................................................... 48 Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................................................. 67 4.1. GIỚI THIỆU ............................................................................................................ 67 4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG ......................................................................................... 67 4.2.1. Thi công board mạch ........................................................................................ 67 4.2.2. Lắp ráp và kiểm tra ........................................................................................... 71 4.3. ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH ................................................................ 74 4.4. LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ....................................................................................... 78 4.4.1. Lưu đồ giải thuật............................................................................................... 78 4.4.2. Giao diện điều khiển ......................................................................................... 87 4.4.3. Giới thiệu các phần lập trình vi điều khiển ...................................................... 90 4.4.4. Phần mềm lập trình cho điện thoại ................................................................... 92 4.5. VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC .................................... 95 4.5.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng ....................................................................... 95 4.5.2. Quy trình thao tác ............................................................................................. 97 Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ............................................................. 99 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC .......................................................................................... 99 5.1.1. Tổng quát kết quả đạt được .............................................................................. 99 5.1.2. Kết quả mạch dò kim loại ............................................................................... 100 5.1.3. Kết quả mạch điều khiển trung tâm ................................................................ 102 5.1.4. Mô hình xe hoàn chỉnh ................................................................................... 103 5.1.5. Kết quả ứng dụng điều khiển .......................................................................... 104 5.2. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ ..................................................................................... 106 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN...................................................... 108 6.1. KẾT LUẬN ........................................................................................................... 108 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................................................................ 108 TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................ 110 PHỤ LỤC ......................................................................................................................... 112 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1. Máy dò kim loại. ................................................................................................... 4 Hình 2.2. Các anh bộ đội đang rà phá bom mìn. .................................................................. 5 Hình 2.3. Một số máy dò kim loại sử dụng trong ngành may măc. ..................................... 6 Hình 2.4. Phương pháp BFO. ............................................................................................... 8 Hình 2.5. Phương pháp VLF. ............................................................................................... 9 Hình 2.6. Máy dò kim loại Super Scanner Garrett-1165180. ............................................. 11 Hình 2.7. Máy Dò Kim Loại MD5008. .............................................................................. 12 Hình 2.8. Một số dạng sóng điều chế độ rộng xung. .......................................................... 13 Hình 2.9. Một số dạng sóng điều chế độ rộng xung và điện áp trung bình tương ứng. ..... 14 Hình 2.10. Kết nối UART giữa hai vi điều khiển. ............................................................. 16 Hình 2.11. Các thành phần của một khung dữ liệu. ........................................................... 16 Hình 2.12. Kết nối Wifi giữa các thiết bị. .......................................................................... 19 Hình 2.13. Các chuẩn kết nối Wifi. .................................................................................... 20 Hình 2.14. Một số loại Arduino. ......................................................................................... 22 Hình 2.15. Hình ảnh thực tế Arduino Uno R3. .................................................................. 23 Hình 2.16. Robot. ............................................................................................................... 27 Hình 2.17. Drone. ............................................................................................................... 27 Hình 2.18. Máy in 3D. ........................................................................................................ 28 Hình 2.19. Sơ đồ chân chip ESP8266EX. .......................................................................... 29 Hình 2.20. Hình ảnh module wifi ESP8266 nodeMCU ngoài thực tế. .............................. 31 Hình 2.21. Sơ đồ chân của ESP8266. ................................................................................. 32 Hình 2.22. Mạch cầu L298N. ............................................................................................. 33 Hình 2.23. Mạch nguyên lý mạch cầu H L298N. ............................................................... 34 Hình 2.24. Cấu tạo của một động cơ giảm tốc. .................................................................. 35 Hình 2.25. Cấu tạo động cơ DC. ........................................................................................ 36 Hình 2.26. Ảnh thực tế của stato. ....................................................................................... 37 Hình 2.27. Ảnh thực tế của rôto. ........................................................................................ 38 Hình 2.28. Cấu tạo hộp giảm tốc. ....................................................................................... 40 Hình 2.29. Động cơ giảm tốc DC. ...................................................................................... 41 Hình 2.30. Các dạng hình dáng chân của IC 555 trong thực tế. ......................................... 42 Hình 2.31. Sơ đồ chân và sơ đồ khối IC 555. ..................................................................... 42 Hình 3.8. Mạch dao động sử dụng IC 555. ........................................................................ 44 Hình 2.32. Vi điều khiển PIC 16F690. ............................................................................... 45 Hình 3.1. Sơ đồ hệ thống. ................................................................................................... 47 Hình 3.2. Module Arduino UNO R3. ................................................................................. 49 Hình 3.3. Kết nối Arduino UNO R3 với module ESP8266 NodeMCU............................. 51 Hình 3.4. Động cơ giảm tốc DC. ........................................................................................ 51 Hình 3.5. Sơ đồ kết nối giữa Arduino và module L298N. ................................................. 54 Hình 3.6. Kết nối giữa động cơ DC và module L298. ....................................................... 55 Hình 3.7. Sơ đồ khối mạch cảm biến phát hiện kim loại. .................................................. 56 Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý mạch dao động. ....................................................................... 57 Hình 3.10. Sơ đồ cấu trúc mạch mạch dao động. ............................................................... 58 Hình 3.11. Sơ đồ mạch khối vi điều khiên PIC16F690. ..................................................... 60 Hình 3.12. Sơ đồ mạch nguồn cung cấp cho khối cảm biến phát hiện kim loại. ............... 61 Hình 3.13. Mạch nguyên lý khối cảm biến phát hiện kim loại. ......................................... 61 Hình 3.14. Buzzer. .............................................................................................................. 62 Hình 3.15. Transistor C1815. ............................................................................................. 63 Hình 3.16. Mạch báo động phát hiện kim loại. .................................................................. 63 Hình 3.17. Nguồn pin cung cấp cho mô hình. .................................................................... 65 Hình 3.18. Mạch nguyên lý hoàn chỉnh. ............................................................................ 66 Hình 4.1. Bố trí link kiện mạch điều khiển trung tâm. ....................................................... 67 Hình 4.2. Mạch in mạch điều khiển trung tâm. .................................................................. 68 Hình 4.3. Bố trí linh kiện mạch dò kim loại. ...................................................................... 69 Hình 4.4. Mạch in mạch dò kim loại. ................................................................................. 70 Hình 4.5. Mặt trước mạch điều khiển trung tâm. ............................................................... 72 Hình 4.6. Mặt sau mạch điều khiển trung tâm. .................................................................. 73 Hình 4.7. Mặt trước mạch dò kim loại. .............................................................................. 73 Hình 4.8. Mặt sau mạch dò kim loại. ................................................................................. 74 Hình 4.9. Bố trí các bộ phận trên khung xe. ....................................................................... 75 Hình 4.10. Khung xe robot bán trên thị trường. ................................................................. 76 Hình 4.11. Mô hình hoàn chỉnh chụp ngang. ..................................................................... 76 Hình 4.12. Bố trí các bộ phận của xe. ................................................................................ 77 Hình 4.13. Lưu đồ giải thuật của Arduino UNO R3. ......................................................... 78 Hình 4.14. Bố trí vị trí các động cơ trên khung xe. ............................................................ 79 Hình 4.15. Lưu đồ giải thuật khi xe chạy thẳng. ................................................................ 80 Hình 4.16. Lưu đồ giải thuật khi xe chạy lùi. ..................................................................... 80 Hình 4.17. Lưu đồ giải thuật khi xe rẽ trái. ........................................................................ 81 Hình 4.18. Lưu đồ giải thuật khi xe rẽ phải. ....................................................................... 81 Hình 4.19. Lưu đồ giải thuật khi xe dừng lại. .................................................................... 82 Hình 4.20. Lưu đồ giải thuật của ESP8266 NodeMCU. .................................................... 83 Hình 4.21. Lưu đồ giải thuật chính của PIC 16F690.......................................................... 84 Hình 4.22. Lưu đồ giải thuật ngắt ngoài của PIC 16F690. ................................................. 85 Hình 4.23. Lưu đồ giải thuật ngắt Timer1 của PIC 16F690. .............................................. 86 Hình 4.24. Giao diện thiết kế giao diện ứng dụng. ............................................................. 88 Hình 4.25. Giao diện lập trình cho giao diện ứng dụng. .................................................... 88 Hình 4.26. Biểu tượng ứng dụng và ứng dụng điều khiển mô hình. .................................. 89 Hình 4.27. Các đối tượng có trong ứng dụng điều khiển. .................................................. 90 Hình 4.28. Giao diện phần mềm Arduino IDE. .................................................................. 91 Hình 4.29. Giao diện phần mềm PIC C Compiler. ............................................................. 92 Hình 4.30. Giao diện quản lý của project. .......................................................................... 93 Hình 4.31. Giao diện thiết kế. ............................................................................................. 94 Hình 4.32. Giao diện lập trình. ........................................................................................... 94 Hình 4.33. Vị trí công tắc nguồn và nút nhấn đặt lại tần số so sánh. ................................. 95 Hình 4.34. Kết nối điện thoại với Wifi “WiFi_ESP8266_NODEMCU”. .......................... 96 Hình 4.35. Icon ứng dụng điều khiển trên điện thoại. ........................................................ 96 Hình 4.36. Giao diện ứng dụng điều khiển. ....................................................................... 97 Hình 4.37. Quy trình thao tác sử dụng. .............................................................................. 98 Hình 5.2. Cuộn dò mạch dò kim loại. ............................................................................... 100 Hình 5.3. Cuộn dò kim loại và vật thể kim loại. .............................................................. 101 Hình 5.5. Dữ liệu nhận được khi điện thoại gửi tới ESP8266. ......................................... 102 Hình 5.9. Ứng dụng khi không phát hiện thấy kim loại. .................................................. 105 Hình 5.10. Ứng dụng khi không phát hiện thấy kim loại. ................................................ 106 DANH MỤC BẢNG Bảng 2.1. So sánh thông số các chuẩn wifi. ....................................................................... 21 Bảng 3.1. Kết nối Arduino UNO R3 với module ESP8266 NodeMCU. ........................... 50 Bảng 3.2. Kết nối Arduino UNO R3 với module L298N. ................................................. 52 Bảng 3.3. Dòng điện và điện áp làm việc của các linh kiện. .............................................. 60 Bảng 3.4. Danh sách giá trị dòng điện và điện áp của các linh kiện chính có trong mạch. ............................................................................................................................................ 64 Bảng 4.1. Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch điều khiển trung tâm ......................... 68 Bảng 4.2. Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch dò kim loại ........................................ 70 Bảng 5.1. Kết quả thực nghiệm đo khoảng cách phát hiện của mạch dò ......................... 101 Bảng 5.2. Kết quả đạt được .............................................................................................. 103 TÓM TẮT Có thể thấy thế giới đang trong thời kì thay đổi ngày càng văn minh và hiện đại hơn một cách không ngừng. Vì vậy, đời sống càng hiện đại càng không thể thiêú sự hiện diện của các thiết bị điện tử. Các thiết bị này xuất hiện ở khắp mọi nơi phục vụ cho lợi ích của con người, từ sinh hoạt cho đến sản xuất. Mọi thiết bị điện tử lúc bấy giờ tập trung vào sự chính xác, tốc độ nhanh là trong những thứ mà người tiêu dùng cần thiết khi sử dụng. Và trong những số đó nền công nghệ đang được phát triển và ưa chuổng trong lúc bấy giở đó là công nghệ điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn trong việc điều khiển các thiết bị mà con người ta chỉ cần ngồi tại chỗ mà không cần phải đến trực tiếp thiết bị vận hành. Hiện nay ứng dụng lớn nhất của ngành điện tử điều khiển từ xa này là thiết kế những ngôi nhà thông minh, ứng dụng này dường như ngày nay đã khá là phổ biến. Ngoài việc tạo ra các thiết bị sản phẩm để phục vụ cho cuộc sống sinh hoạt và sản xuất, mà hiện nay nhiều loại sản phẩm Robot thông minh đã được sáng lập ra rất nhiều và đa dạng ở trên thế giới, và việc tạo ra những sản phẩm Robot này nhằm mục đính chính là nghiên cứu và làm thay con người những điều mà con người không thể làm được với tốc độ làm việc nhanh với độ chính xác cao. Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu các ứng dụng xung quanh đời sống nhóm đã xem xét và thấy rằng những mạch dò kim loại thời nay thường được trực tiếp con người sử dụng, ở những nơi nguy hiểm hoặc những địa hình khó tiếp cận mà con người không thể trực tiếp làm việc, vì vậy nhóm đã quyết định chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại” để tạo tiền đề xa hơn trong việc dò kim loại sau này trong tương lai. Nội dung chính trong đề tài:  Thiết kế ra một mạch dò kim loại.  Sử dụng Arduino UNO R3, Module ESP8266 NodeMCU làm khối điều khiển trung tâm.  Thiết kế giao diện diện khiển trên điện thoại Android.  Sử dụng module L298N điều khiển động cơ. TỔNG QUAN Chương 1. TỔNG QUAN 1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ Robot hiện nay đã xuất hiện khắp mọi nơi và đã là nền công nghệ của thế giới với nhiều khả năng tích cực. Các loại Robot tham gia vào quy trình sản xuất cũng như đời sống sinh hoạt của con người, nhằm nâng cao năng suất lao động của dây chuyền công nghệ, giảm giá thành sản phẩm, nâng cao chất lượng cũng như khả năng cạnh tranh của sản phẩm tạo ra. Robot có thể thay thế con người làm việc một cách ổn định bằng các thao tác đơn giản và hợp lý, đồng thời có khả năng thay đổi công việc để thích nghi với sự thay đổi của công nghệ. Sự thay thế hợp lý của Robot còn góp phần giảm giá thành sản phẩm, tiết kiệm nhân công. Tất nhiên nguồn năng lượng của Robot là rất lớn chính vì vậy nếu có nhu cầu tăng suất thì phải cần có sự hổ trợ của chúng mới thay thế được sức lao động của con người. Chúng có thể thay con người làm việc ở những môi trường độc hại, ẩm ướt, bụi bậm hay nguy hiểm, ở những nhà máy hóa chất, các nhà máy phóng xạ, trong lòng đại dương, hay các hành tinh khác Nhìn vào thực tế hiện nay thì các máy dò kim loại phần lớn là do người dùng cầm nắm trực tiếp trên tay để sử dụng, đối với những nơi kiểm tra an ninh hay những nhà máy thì có thể áp dụng được một cách dễ dàng, nhưng đối với những khu vực nguy hiểm như có chứa boom, mìn, các kim loại nhiễm khuẩn, chất phóng xạ, chất độc hại Nếu con người trực tiếp tham gia vào việc dò tìm kim loại thì sẽ rất nguy hiểm. Vì những lí do trên mà nhóm đã quyết định lựa chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại” với mục đích là làm ra một mô hình xe có thể điều khiển từ xa để dò tìm kim loại, từ đó có thể ứng dụng, phát triển phục vụ cho con người. 1.2. MỤC TIÊU Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò kim loại điều khiển từ xa dựa trên ứng dụng điện thoại Android thông qua mạng wifi. Robot sẽ được người dùng điều khiển tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải, tăng giảm tốc độ theo nhu cầu. Khi phát hiện kim loại thì trên điện thoại sẽ phát ra âm thanh và hiện thị dòng chữ phát hiện kim loại lên trên màn hình. Đồng thời ở BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 1 TỔNG QUAN mô hình xe cũng sẽ bá...t đầu ICSP để kết nối với mạch nạp và một nút nhấn reset. Nó chứa mọi thứ cần thiết để hỗ trợ vi điều khiển, chỉ đơn giản kết nối nó với một máy tính bằng cáp USB hoặc sử dụng nó với một bộ chuyển đổi AC sang DC hoặc pin để bắt đầu. Hình 2.15. Hình ảnh thực tế Arduino Uno R3.  Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3  Vi xử lý: Atmega328.  Điện áp hoạt động: 5V.  Điện áp đầu vào: 7-12V.  Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20V. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 23 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Chân vào/ra (I/O) số: 14 chân (6 chân có thể cho đầu ra PWM).  Chân vào tương tự: 6 chân (độ phân giải 10 bit).  Chân PWM: 6 chân.  Dòng điện trong mỗi chân I/O: 20mA.  Dòng điện chân nguồn 3.3V: 50mA.  Bộ nhớ Flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5 KB sử dụng cho trình nạp khởi động.  SRAM: 2 KB (ATmega328).  EEPROM: 1 KB (ATmega328).  Xung nhịp: 16MHz.  Các thành phần chức năng chính của Arduino Uno R3  Vi điều khiển: Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển 8 bit họ 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,  Nguồn cấp: 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 cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lí nhất nếu không có sẵn nguồn từ cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên sẽ làm hỏng board Arduino UNO.  Các chân nguồn: . GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi chúng ta 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, chúng ta nối cực dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 24 CƠ SỞ LÝ THUYẾT . IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở chân này. Điện áp trên chân này là 5V. Chúng ta không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.  Bộ nhớ: Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng: . 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh chúng ta 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 dùng cho bootloader. . 2 KB SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến chúng ta khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất. . 1KB EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory): đây giống như một chiếc ổ cứng mini, nơi chúng ta có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất đi khi mất điện giống như dữ liệu trên SRAM.  Các chân vào ra (I/O): . 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 nếu không cần giao tiếp Serial, chúng ta không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết. . Chân PWM: 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép chúng ta 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, chúng ta 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 nó được nối với chân số 13. Chúng ta có thể lập trình điều khiển cho led này bình thường. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 25 CƠ SỞ LÝ THUYẾT . 6 chân analog (A0 → A5): cung cấp độ phân giải tín hiệu 10 bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên board, chúng ta có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. . Ngoài ra, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.  Những lưu ý khi sử dụng module Arduino Uno R3:  Arduino UNO không có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó chúng ta phải hết sức cẩn thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO.  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 điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều khiển ATmega328.  Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.  Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ làm hỏng vi điều khiển.  Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino UNO vượt quá 20mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để truyền nhận dữ liệu, chúng ta phải mắc một điện trở hạn dòng. c. Một số ứng dụng sử dụng module Arduino Uno R3:  Làm Robot: Arduino có khả năng đọc các thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ, nên nó thường được dùng để làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 26 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.16. Robot.  Máy bay không người lái. Hình 2.17. Drone.  Điều khiển đèn tín hiệu giao thông, làm hiệu ứng đèn Led nhấp nháy trên các biển quảng cáo  Điều khiển các thiết bị cảm biến ánh sáng, âm thanh.  Làm máy in 3D BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 27 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.18. Máy in 3D. 2.5.2. Module Wifi ESP8266 NodeMCU a. Tổng quan ESP8266 là dòng chip tích hợp Wi-Fi 2.4Ghz có thể lập trình được, rẻ tiền được sản xuất bởi một công ty bán dẫn Trung Quốc: Espressif Systems. Được phát hành đầu tiên vào tháng 8 năm 2014, đóng gói đưa ra thị trường dạng module ESP-01, được sản xuất bởi bên thứ 3: AI-Thinker. Có khả năng kết nối Internet qua mạng Wi-Fi một cách nhanh chóng và sử dụng rất ít linh kiện đi kèm. Với giá cả có thể nói là rất rẻ so với tính năng và khả năng ESP8266 có thể làm được. ESP8266 có một cộng đồng các nhà phát triển trên thế giới rất lớn, cung cấp nhiều module lập trình mã nguồn mở giúp nhiều người có thể tiếp cận và xây dựng ứng dụng rất nhanh. Hiện nay tất cả các dòng chip ESP8266 trên thị trường đều mang nhãn ESP8266EX, là phiên bản nâng cấp của ESP8266. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 28 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.19. Sơ đồ chân chip ESP8266EX.  Thông số kỹ thuật của chip ESP8266EX:  32-bit RISC CPU : Tensilica Xtensa LX106 chạy ở xung nhịp 80 MHz.  Hổ trợ Flash ngoài từ 512KiB đến 4MiB.  64KBytes RAM thực thi lệnh.  96KBytes RAM dữ liệu.  64KBytes boot ROM.  Chuẩn wifi EEE 802.11 b/g/n, Wi-Fi 2.4 GHz.  Tích hợp TR switch, balun, LNA, khuếch đại công suất và matching network.  Hổ trợ WEP, WPA/WPA2, Open network.  Tích hợp giao thức TCP/IP. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 29 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Hổ trợ nhiều loại anten.  16 chân GPIO.  Hỗ trợ SDIO 2.0, UART, SPI, I²C, PWM, I²S với DMA.  1 ADC 10-bit.  Dải nhiệt độ hoạt động rộng : -40C ~ 125C.  Lập trình ứng dụng với ESP8266 cho ta 2 lựa chọn :  Sử dụng firmware được cung cấp bởi Espressif và giao tiếp thông qua tập lệnh AT commands.  Lập trình firmware trực tiếp vào ESP8266 sử dụng bộ thư viện SDK cung cấp bởi Espressif. b. Module wifi ESP8266 nodeMCU ESP8266 NodeMCU là dạng vi điều khiển tích hợp Wifi (Wifi SoC) được phát triển bởi Espressif Systems. Với vi điều khiển và Wifi tích hợp, ESP8266 cho phép lập trình viên có thể thực hiện vô số các tác vụ TCP/IP đơn giản để thực hiện vô số các ứng dụng khác nhau, đặc biệt là các ứng dụng IoT.. Các modem Wi-Fi hiện tại đều hỗ trợ chuẩn IEEE 802.11n và hoạt động ở tần số 2.4GHz. ESP8226 nodeMCU là một trong những mô đun hỗ trợ chuẩn Wi-Fi này. Được phát triển trên chip Wi-Fi ESP8266, nodeMCU được dùng cho các ứng dụng kết nối, thu thập dữ liệu và điều khiển thông qua sóng Wi-Fi. NodeMCU có kích thước nhỏ gọn, hỗ trợ chuẩn giao tiếp UART, hỗ trợ kết nối Wi-Fi với nhiều giao thức mạng. Hơn nữa bản thân NodeMCU là một phiên bản đặc biệt của dòng vi điều khiển Arduino nên nó có thể sử dụng trực tiếp trình biên dịch của Arduino để lập trình và nạp mã. Sử dụng các mã nguồn mở thuận tiện cho việc lập trình và phù hợp với khả năng của sinh viên. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 30 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.20. Hình ảnh module wifi ESP8266 nodeMCU ngoài thực tế.  Thông số kỹ thuật của module wifi ESP8266:  Chip: ESP8266EX.  Điện áp cung cấp : DC 5 ~ 9V.  WiFi: 2.4 GHz hỗ trợ chuẩn 802.11 b/g/n.  Hỗ trợ bảo mật: WEP/ WPA-PSK/WPA2-PSK.  Bộ nhớ Flash: 32MB.  Cổng kết nối: hỗ trợ USB-TTL CP2102 với cổng Micro-USB.  Nhiệt độ hoạt động: -40 °C đến +125 °C.  Giao thức truyền thông: UART, SPI, I2C  Led báo trạng thái GPIO16, nút Reset.  Tương thích với Arduino IDE.  Lập trình trên các ngôn ngữ: C/C++, Micropython, NodeMCU Lua.  Khối lượng sản phẩm: 0,0190 kg.  Kích thước sản phẩm (dài x rộng x cao): 4,80 x 2,60 x 0,10 cm / 1,89 x1,02 x 0,04 inch  Số chân I/O: 11 (tất cả các chân I/O đều có Interrupt/PWM/I2C/One-wire, trừ chân D0)  Số chân Analog: 1 (điện áp vào tối đa là 3.3V) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 31 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Bộ nhớ Flash: 4MB  Giao tiếp: Cable Micro USB Hình 2.21. Sơ đồ chân của ESP8266. 2.5.3. Mạch cầu H L298N Cầu H là một mạch điện tử cho phép đặt một điện áp trên một tải theo bất kỳ hướng nào. Mạch cầu H thường được sử dụng trong chế tạo robot và nhiều ứng dụng khác để cho phép động cơ DC chạy tiến và lùi. Các mạch điều khiển động cơ này chủ yếu được sử dụng trong các bộ chuyển đổi khác nhau như bộ chuyển đổi DC-DC, DC-AC, AC-AC và nhiều loại bộ chuyển đổi điện tử công suất khác. Cụ thể, một động cơ bước lưỡng cực luôn được điều khiển bởi bộ điều khiển động cơ có hai cầu H. Module điều khiển động cơ L298N (mạch cầu H L298N) là một module hữu ích, phổ biến với chức năng thông dụng và giá thành rẻ. Mạch này tích hợp 2 mạch cầu H bên trong nên có thể dùng để điều khiển được 2 động cơ DC hoặc 1 động cơ bước cỡ nhỏ và vừa. Module có gắn tản nhiệt cho IC, giúp IC có thể điều khiển với dòng đỉnh 2A. L298N BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 32 CƠ SỞ LÝ THUYẾT được gắn với các diode trên board giúp bảo vệ vi xử lý chống lại các dòng điện cảm ứng từ việc khởi động/ tắt động cơ.  Thông số kỹ thuật của mạch cầu H L298N:  Driver L298N tích hợp 2 mạch cầu H.  Điện áp điều khiển tải: 5V-12V.  Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (2A cho mỗi motor).  Điện áp của tín hiệu điều khiển: 5V-7V.  Công suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ là 75°C).  Dòng của tín hiệu điều khiển: 0-36mA (ngõ ra của arduino là 20mA nên hoàn toàn có thể điều khiển được module).  Nhiệt độ hoạt động: -25°C đến 130°C. Hình 2.22. Mạch cầu L298N.  Sơ đồ chân module L298N:  12V: là chân cấp nguồn trực tiếp cho động cơ. Có thể cấp nguồn từ 9-12V ở chân 12V. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 33 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Jumper 5V: ta chỉ cần cấp nguồn vào chân 12V là có nguồn 5V ở chân 5V, ta có thể dùng nguồn này cấp cho các mạch điện khác.  GND: là chân GND của nguồn cấp cho động cơ. Nếu nối module với mạch điều khiển thì phải nối GND của module và GND của mạch điều khiển chung với nhau.  Hai chân ENA và ENB: cho phép xuất điện áp ra 4 ngõ ra OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 của module.  4 chân Input IN1, IN2, IN3, IN4: nhận tín hiệu từ vi điều khiển và điều khiển cho động cơ quay. Chiều quay của động cơ phụ thuộc vào mức cao hoặc thấp tại các chân IN, ví dụ IN1 mức cao, IN2 mức thấp thì động cơ DC sẽ quay thuận và ngược lại.  4 chân OUT1, OUT2, OUT3, OUT4: ngõ ra của module. Hình 2.23. Mạch nguyên lý mạch cầu H L298N. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 34 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.5.4. Động cơ DC giảm tốc Cấu tạo của một động cơ DC giảm tốc bao gồm: động cơ và hộp giảm tốc. Hình 2.24. Cấu tạo của một động cơ giảm tốc. a. Tổng quan về động cơ DC Động cơ điện một chiều là động cơ điện hoạt động với dòng điện một chiều. Động cơ điện một chiều ứng dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân dụng cũng như công nghiệp. Thông thường động cơ điện một chiều chỉ chạy ở một tốc độ duy nhất khi nối với nguồn điện, tuy nhiên vẫn có thể điều khiển tốc độ và chiều quay của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử cùng phương pháp PWM. Động cơ điện một chiều trong dân dụng thường là các dạng động cơ hoạt động với điện áp thấp, dùng với những tải nhỏ. Trong công nghiệp, động cơ điện một chiều được sử dụng ở những nơi yêu cầu moment mở máy lớn hoặc yêu cầu thay đổi tốc độ trong phạm vi rộng. Cấu tạo động cơ DC Động cơ điện một chiều có thể phân thành hai phần chính: Phần tĩnh (stato) và phần động (rôto). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 35 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.25. Cấu tạo động cơ DC.  Phần tĩnh (stato) Đây là phần đứng yên của máy. Phần tĩnh gồm có các bộ phận sau: Cực từ chính: là bộ phận sinh ra từ trường gồm có lõi sắt cực từ và dây quấn kích từ lồng ngoài lõi sắt cực từ làm bằng những lá thép kỹ thuật điện hay thép cacbon dày 0.5 đến 1 mm ép lại và tán chặt. Trong máy điện nhỏ có thể dùng thép khối. Cực từ được gắn chặt vào vỏ máy nhờ các bulông. Dây quấn kích từ được quấn bằng dây đồng bọc cách điện và mỗi cuộn dây đều được bọc cách điện kỹ thành một khối và tẩm sơn cách điện trước khi đặt trên các cực từ. Các cuộn dây kích từ đặt trên các cực từ này và được nối nối tiếp với nhau. Cực từ phụ: được đặt giữa các cực từ chính và dùng để cải thiện đổi chiều. Lõi thép của cực từ phụ có đặt dây quấn mà cấu tạo giống như dây quấn cực từ chính. Cực từ phụ được gắn vào vỏ máy nhờ những bulông. Gông từ: dùng để làm mạch từ nối liền các cực từ, đồng thời làm vỏ máy. Trong máy điện nhỏ và vừa thường dùng thép tấm dày uốn và hàn lại. Trong máy điện lớn thường dùng thép dúc. Có khi trong máy điện nhỏ dùng gang làm vỏ máy. Ngoài ra còn có các bộ phận khác như: Nắp máy để bảo vệ máy khỏi bị những vật ngoài rơi vào làm hư hỏng dây quấn hay an toàn cho người khỏi chạm vào điện. Cơ cấu chổi than để đưa dòng điện từ phần quay ra ngoài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 36 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.26. Ảnh thực tế của stato.  Phần động (rôto) Gồm có những bộ phận sau: Lõi sắt phần ứng: dùng để dẫn từ. Thường dùng những tấm thép kỹ thuật điện (thép hợp kim silic) dày 0.5 mm phủ cách điện mỏng ở hai mặt rồi ép chặt lại để giảm hao tổn do dòng điện xoáy gây nên. Trên lá thép có dập hình dạng rãnh để sau khi ép lại thì đặt dây quấn vào. Trong những máy cỡ trung trở lên, người ta còn dập những lỗ thông gió để khi ép lại thành lõi sắt có thể tạo được những lỗ thông gió dọc trục. Trong những máy điện lớn thì lõi sắt thường được chia làm từng đoạn nhỏ. Giữa các đoạn ấy có để một khe hở gọi là khe thông gió ngang trục. Khi máy làm việc, gió thổi qua các khe làm nguội dây quấn và lõi sắt. Trong máy điện nhỏ lõi sắt phần ứng được ép trực tiếp vào trục. Trong máy điện lớn, giữa trục và lõi sắt có đặt giá rôto. Dùng giá rôto có thể tiết kiệm thép kỹ thuật điện và giảm nhẹ trọng lượng rôto. Dây quấn phần ứng: là phần sinh ra suất điện động và có dòng điện chạy qua. Dây quấn phần ứng thường làm bằng dây đồng có bọc cách điện. Trong máy điện nhỏ (công suất dưới vài kilôoat ) thường dùng dây có tiết diện tròn. Trong máy điện vừa và lớn, thường dùng dây tiết diện hình chữ nhật. Dây quấn được cách điện cẩn thận với rãnh của lõi thép. Để tránh khi quay bị văng ra do lực ly tâm, ở miệng rãnh có dùng nêm để đè chặt hoặc phải đai chặt dây quấn. Nêm có thể làm bằng tre, gỗ hay bakilit. Cổ góp: dùng để đổi chiều dòng điện xoay chiều thành một chiều. Kết cấu của cổ góp gồm nhiều phiến đồng có duôi nhạn cách điện với nhau bằng lớp mica dày 0.4 đến 1.2 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 37 CƠ SỞ LÝ THUYẾT mm và hợp thành một hình trụ tròn. Hai đầu trụ tròn dùng hai vành ốp hình chữ V ép chặt lại. Giữa vành ốp và trụ tròn cũng cách điện bằng mica. Đuôi vành góp có cao hơn một ít để hàn các đầu dây của các phần tử dây quấn vào các phiến góp dược dễ dàng. Các bộ phận khác như: Cánh quạt để quạt gió làm nguội máy. Trục máy để đặt lõi sắt phần ứng, cánh quạt và ổ bi. Hình 2.27. Ảnh thực tế của rôto. Nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều. Động cơ điện một chiều thực chất là máy điện đồng bộ trong đó suất điện động xoay chiều được chỉnh lưu thành suất điện động một chiều. Để chỉnh lưu suất điện động ta có hai đầu vòng dây được nối với hai phiến góp trên có hai chổi điện luôn tỳ sát vào chúng. Khi rôto quay, do chổi điện luôn tiếp xúc với phiến góp nối với thanh dẫn. Vì vậy suất điện động xoay chiều trong vòng dây đã được chỉnh lưu ở mạch ngoài thành suất điện động và dòng điện một chiều nhờ hệ thống vành góp và chổi điện. Để suất điện động một chiều giữa các chổi điện có trị số lớn và ít đập mạch, dây quấn rôto thường có nhiều vòng dây nối với nhiều phiến góp làm thành dây quấn phần ứng và có cổ góp điện (còn gọi là cổ góp hoặc vành đổi chiều). Ưu, nhược điểm của động cơ DC Do tính ưu việt của hệ thống điện xoay chiều: để sản xuất, để truyền tải..., cả máy phát và động cơ điện xoay chiều đều có cấu tạo đơn giản và công suất lớn, dễ vận hành... BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 38 CƠ SỞ LÝ THUYẾT động cơ điện xoay chiều ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến. Tuy nhiên động cơ điện một chiều vẫn giữ một vị trí nhất định trong công nghiệp giao thông vận tải, và nói chung ở các thiết bị cần điều khiển tốc độ quay liên tục trong phạm vi rộng (như trong máy cán thép, máy công cụ lớn, đầu máy điện...). Mặc dù so với động cơ không đồng bộ để chế tạo động cơ điện một chiều cùng cỡ thì giá thành đắt hơn do sử dụng nhiều kim loại màu hơn, chế tạo bảo quản cổ góp phức tạp hơn. Nhưng do những ưu điểm của nó mà máy điện một chiều vẫn không thể thiếu trong nền sản xuất hiện đại.  Ưu điểm Ưu điểm của động cơ điện một chiều là có thể dùng làm động cơ điện hay máy phát điện trong những điều kiện làm việc khác nhau. Song ưu điểm lớn nhất của động cơ điện một chiều là điều chỉnh tốc độ và khả năng quá tải.  Nhược điểm Nhược điểm chủ yếu của động cơ điện một chiều là có hệ thống cổ góp - chổi than nên vận hành kém tin cậy và không an toàn trong các môi trường rung chấn, dễ cháy nổ. b. Hộp giảm tốc Hộp giảm tốc là một thiết bị dùng để giảm tốc độ các vòng quay. Đây là thiết bị trung gian giữa động cơ và các bộ phận khác của máy trong dây chuyền sản xuất với chức năng điều chỉnh tốc độ của động cơ điện cho phù hợp với yêu cầu.  Cấu tạo Bên trong hộp giảm tốc có cấu tạo khá đơn giản, chúng gồm các bánh răng thẳng và nghiêng ăn khớp với nhau theo một tỷ số truyền nhất định. Thiết bị này có thể tạo nên số vòng quay phù hợp với yêu cầu người sử dụng. Tùy vào điều kiện làm việc và tính toán thì người ta sẽ thiết kế một hộp giảm tốc phù hợp với công việc. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 39 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.28. Cấu tạo hộp giảm tốc.  Tác dụng: hộp giảm tốc có 2 tác dụng chính: Giảm tốc: vì động cơ thường có tốc độ rất cao, trong khi nhu cầu sử dụng thực tế (tốc độ đầu ra) lại thấp, cho nên sẽ cần đến hộp giảm tốc để điều chỉnh vòng quay được tốc độ như ý. Tăng tải: lắp hộp giảm tốc vào động cơ làm tăng moment xoắn, từ đó làm tăng tải trọng và độ khỏe của trục ra hộp giảm tốc.  Vai trò Hộp giảm tốc được ứng dụng ở nhiều nghành nghề sản xuất khác nhau. Thường thấy nhiều ở trong máy móc của các nhà máy. Gần gũi và ứng dụng mà bạn dễ thấy nhất và nhiều nhất của hộp giảm tốc chính là trong động cơ, đồng hồ, xe máy Hộp giảm tốc không thể thiếu trong băng chuyền sản xuất thực phẩm, thức ăn gia súc, sản xuất bao bì, trong băng tải Đặc biệt trong các máy khuấy trộn, cán thép, xi mạ, trong các hệ thống cấp liệu lò hơi. Nhìn chung, đây là thiết bị được ứng dụng rất đa dạng và giữ vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động sản xuất công nghiệp. Việc chế tạo động cơ có công suất nhỏ (để thoản mãn yêu cầu sử dụng) cần chi phí rất cao trong khi động cơ có công suất lớn thường nhỏ gọn, thiết kế đơn giản, với chi phí thấp hơn rất nhiều. Chính vì thế để phù hợp với các tiêu chí về chi phí cấu tạo nhỏ gọn, đơn giản, dễ sử dụng và bảo dưởng thì sử dụng hộp giảm tốc vẫn là phương án khả thi và tối ưu nhất. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 40 CƠ SỞ LÝ THUYẾT c. Động cơ giảm tốc DC Động cơ giảm tốc DC được sử dụng nhiều để thiết kế các loại robot mô hình.Với giá thành rẻ, dễ sử dụng và mang tính chất ưu việt nên được ứng dụng rất nhiều. Chọn động cơ giảm tốc DC để điều khiển xe chạy tới, lui, xoay trái, xoay phải. Động cơ giảm tốc DC với tốc độ hoạt động tối đa 44 mét/phút ở điện áp 6V đến 8V có thể hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu về hệ thống. Điều khiển tốc độ bằng điều chế độ rộng xung thông qua chân I/O trên module. Với thiết kế đơn giản, nhỏ gọn nên nhóm đã chọn động cơ trên để thiết kế cho phần di chuyển của xe. Hình 2.29. Động cơ giảm tốc DC.  Thông số kỹ thuật  Điện áp hoạt động: 3V~9V (hoạt động tốt ở 6V~8V).  Moment xoắn cực đại: 800gf cm min 1:48 (3V).  Tốc độ không tải: 125 vòng/phút (3V) (với bánh xe 66mm: 26m/1p), 208 vòng/phút (5V) (với bánh xe 66mm: 44m/1p).  Dòng không tải: 70mA (tối đa 250mA). 2.5.5. Giới thiệu IC 555 và mạch tạo dao động bằng IC 555. a. Giới thiệu IC 555 IC 555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được xung vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế được độ rộng xung. Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác. Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất. Sau đây là bảng thông số của IC 555 có trên thị trường :  Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555..) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 41 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA.  Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V.  Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V.  Công suất lớn nhất là : 600mW. Hình 2.30. Các dạng hình dáng chân của IC 555 trong thực tế. Hình dạng của IC 555 ở trong hình 1 (loại 8 chân hình tròn) và hình 2 (loại 8 chân hình vuông). Nhưng ở thị trường Việt Nam đa số là loại chân vuông. Hình 2.31. Sơ đồ chân và sơ đồ khối IC 555. Chân số 1 (GND): Nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay còn gọi là chân chung. Chân số 2 (Trigger): Đây là đầu kích, được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tầng so sánh điện áp. Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 1/3Vcc. Nếu điện áp đặt ở chân này cao hơn 1/3 Vcc thì đầu ra sẽ bảo đảm ở mức thấp. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 42 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chân số 3 (Output): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic (đầu ra). Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao, nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng trong thực tế mức 0 này không bằng 0V mà nó trong khoảng từ (0.35V0.75V). Chân số 4 (Reset): Khi chân số 4 nối GND thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6. Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên Vcc. Chân số 5 (Control Voltage): Là đầu điều khiển điện áp, dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài, hay dùng các điện trở ngoài nối với GND. Chân này có thể không nối cũng được nhưng để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0,01 F đến 1 F , các tụ điện này lọc nhiễu, ngăn các xung trở lại nguồn cung cấp và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định. Chân số 6 (Threshold): Là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác (đầu trị số ngưỡng) và cũng được dùng như 1 chân chốt, dùng để đo kiểm tụ điện áp ở bên ngoài. Ví dụ như mạch điện gốc chuẩn thời gian 555 bị kích ở mức cao, đầu trị số ngưỡng sẽ quan sát sự tăng điện áp. Khi đạt tới 2/3 Vcc đầu ra sẽ ở mức cao. Chân số 7 (Discharge): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bởi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động. Chân số 8 (Vcc): là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động (điện áp nguồn điện dương). Không có chân này IC không hoạt động được. Nó được cấp điện áp từ 2V18V (tùy từng loại IC 555). Vì thế thường được nối với mạch tích hợp logic số và bộ khuếch đại thuật toán có liên quan. b. Mạch tạo dao động bằng IC 555 Sơ đồ nguyên lý mạch dao động sử dụng IC 555 như hình 3.11: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 43 CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.32. Mạch dao động sử dụng IC 555. Mạch dao động dùng IC 555. Mạch dùng hai điện trở và một tụ điện để xác định tần số và chu trình làm việc của tín hiệu ra. Tín hiệu ngõ ra Output dạng xung vuông. Thời gian tín hiệu ngõ ra ở mức cao trong một chu kỳ: t1 = 0,693.(R1 + R2).C (2.3) Thời gian tín hiệu ngõ ra ở mức cao trong một chu kỳ: t2 = 0,693.R2.C (2.4) Chu kì của tín hiệu ngõ ra được tính theo công thức: T = t1 + t2 = 0,693.(R1 + 2R2).C (2.5) 2.5.6. Giới thiệu vi điều khiển PIC 16F690 PIC 16F690 là vi điều khiển của hãng Microchip với tập lệnh gồm 35 lệnh đơn. Mỗi lệnh đều được thực thi trong một chu kì xung clock. Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20 MHz với một chu kì lệnh là 200ns. Điện áp hoạt động từ 2V đến 5.5V. Bộ nhớ flash 7KB, bộ nhớ dữ liệu 256 KB SRAM và bộ nhớ dữ liệu EEPROM với dung lượng 256 KB. Các đặc tính ngoại vi của PIC 16F690:  Có 17 chân I/O cho phép lựa chọn hướng độc lập. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 44 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Có module so sánh tương tự.  Bộ chuyển đổi ADC độ phân giải 10 bit, có 12 kênh ADC.  Timer0: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số 8 bit.  Timer1: bộ đếm 16 bit với bộ chia tần số 3 bit, có thể thực hiện chức năng đếm dựa vào xung clock ngoại vi ngay khi vi điều khiển hoạt động ở chế độ sleep.  Timer2: bộ đếm 8 bit với bộ chia tần số, bộ postcaler.  Hai bộ Capture/so sánh/điều chế độ rộng xung.  Các chuẩn giao tiếp nối tiếp SSP (Synchronous Serial Port), SPI và I2C.  Chuẩn giao tiếp nối tiếp USART với 9 bit địa chỉ.  Cổng giao tiếp song song PSP (Parallel Slave Port) với các chân điều khiển RD, WR, CS ở bên ngoài. Sơ đồ chân của vi điều khiển 16F690 được trình bày theo hình 3.10: Hình 2.33. Sơ đồ chân vi điều khiển PIC 16F690. 2.5.7. Nguồn pin Pin là một nguồn năng lượng điện được tạo ra bằng cách biến đổi năng lượng hóa học thành năng lượng điện. Từ khi được sáng chế lần đầu năm 1800 bởi Alessandro Volta, pin đã trở thành nguồn năng lượng thông dụng cho nhiều đồ vật trong gia đình cũng như cho các ứng dụng công nghiệp. Có hai loại pin thường dùng: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 45 CƠ SỞ LÝ THUYẾT  Pin sơ cấp (còn gọi là pin khô hay pin không sạc): pin dùng 1 lần, được thiết kế để sử dụng 1 lần sau đó vứt đi.  Pin thứ cấp (còn gọi là pin sạc): được thiết kế để nạp được nhiều lần. Pin có 3 thành phần cơ bản: hai phần ở đầu và cuối được làm bằng các chất hoá học khác nhau (thường là kim loại), hay được gọi là cực dương và cực âm và chất điện phân tách hai thành phần này. Chất điện phân là một dung môi hoá học, cho phép dòng điện chảy giữa cực dương và cực âm. Khi một thiết bị được kết nối với pin, một bóng đèn hoặc một mạch điện các phản ứng hoá học sẽ xảy ra trên các cực điện và tạo ra dòng chảy năng lượng điện đến thiết bị. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 46 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 3.1. GIỚI THIỆU Trong đề tài này nhóm thiết kế mô hình xe robot gồm 1 kit Arduino Uno R3, 1 module Wifi Esp8266 Nodemcu, mạch phát hiện kim loại và 4 động cơ giảm tốc DC được điều khiển thông qua mạch hai cầu L298N. 3.2. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống Từ yêu cầu của đề tài nhóm sinh viên tiến hành thiết kế sơ đồ khối hoàn chỉnh cho hệ thống, sơ đồ được trình bày như hình 3.1: Hình 3.1. Sơ đồ khối hệ thống.  Chức năng các khối:  Khối nguồn: cung cấp nguồn ổn định cho toàn mạch hoạt động  Khối cảm biến phát hiện kim loại: có nhiệm vụ phát hiện kim loại sau đó phản hồi cho khối điều khiển trung tâm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 47 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ  Khối điều khiển trung tâm: thu thập các tín hiệu từ khối cảm biến phát hiện kim loại và khối thu phát Wifi sau đó xử lí điều khiển khối công suất động cơ.  Khối thu phát wifi: Để giao tiếp giữa khối điều khiển trung tâm và điện thoại, là cầu nối trung gian để nhận dữ liệu từ điện thoại sau đó gửi tới khối trung tâm để xử lí các hoạt đông điều khiển và nhận dữ liệu ngược lại từ khối trung tâm để hiện thị lên trên điện thoại.  Khối công suất điều khiển động cơ: nhận tín hiệu từ khối điều khiển trung tâm để điều khiển động cơ.  Khối báo động: có chức năng phát ra âm thanh khi xe robot phát hiện thấy có kim...huật đo tần số của vi điều khiển: Đầu tiên khởi tạo cho phép timer1 hoạt động, timer1 dùng xung nội, hệ số chia trước bằng 8. Tiếp theo cho phép ngắt toàn cục, ngắt tràn timer1 và ngắt ngoài trên chân RA2. Trong trình ngắt ngoài trên RA2, khi có sự thay đổi tín hiệu từ mức cao xuống mức thấp, hoặc từ mức thấp lên mức cao trên chân RA2 sẽ làm tăng giá trị của biến đếm soXung lên thêm 1 đơn vị. Trong trình ngắt tràn timer1 ta lập trình để tạo ra khoảng thời gian lấy mẫu là 0.3 giây. Khi hết 0.3 giây thì ngắt timer1 hoạt động, gán của biến đếm soXung cho biến tanSo, rồi so sánh biến tanSo với tần số ở ngưỡng so sánh để bật tắt buzzer và xuất mức tín hiệu trên chân RC5 và đặt lại Timer1 về giá trị 40536. Trong trình ngắt tràn timer1 này có thêm phần xử lý khi ta nhấn nút nhấn BTN thì chương trình tiến hành cộng dồn 10 giá trị biến tanSo liên tiếp nhau, sau đó lấy giá trị trung bình của 10 lần đó để lấy làm ngưỡng so sánh tần số.  Lưu đồ giải thuật trình ngắt ngoài Hình 4.22. Lưu đồ giải thuật ngắt ngoài của PIC 16F690.  Giải thích lưu đồ Nếu xảy ra ngắt ngoài thì ta lấy biến soXung tăng thêm một đơn vị.  Lưu đồ giải thuật trình ngắt timer1 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 85 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.23. Lưu đồ giải thuật ngắt Timer1 của PIC 16F690. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 86 THI CÔNG HỆ THỐNG  Giải thích lưu đồ Nếu xảy ra ngắt timer1 thì ta tăng biến dem lên thêm 1 đơn vị, khi biến dem bằng 3 (tương đương thời gian lấy mẫu bằng 0.3 giây) thì gán biến giá trị biến soXung gán cho biến tanSo, rồi lấy biến tanSo đi so sánh với ngưỡng tần số so sánh đã đặt, nếu nhỏ hơn tần số cài đặt thì bật buzzer, ngõ ra RC5 lên mức 1, ngược lại nhỏ hơn tần số cài đặt thì tắt buzzer, ngõ ra RC5 xuống mức 0. Đặt lại giá trị timer1 bằng 40536. Trong chương trình ngắt tràn timer1 này có thêm phần xử lý khi ta nhấn nút nhấn BTN thì chương trình tiến hành cộng dồn 10 giá trị biến tanSo liên tiếp nhau, sau đó lấy giá trị trung bình của 10 lần đó để đặt lại ngưỡng tần số so sánh. 4.4.2. Giao diện điều khiển Giao diện điều khiển sẽ là nơi trực tiếp điều khiển xe chạy tiến, chạy lùi, rẽ trái, rẽ phải, thay đổi tốc độ xe. Giao diện cũng là nơi hiện thị trạng thái xe có phát hiện thấy kim loại hay không. Đồng thời khi phát hiện có kim loại thì điện thoại đó sẽ phát ra tiếng bíp bíp liên tục cho đến khi không còn phát hiện có kim loại. Giao điện điều khiển này được tạo bằng phần mềm MIT App Inventor. Quá trình thiết giao diện gồm 3 bước:  Bước 1: Thiết kế giao diện bằng cách kéo thả, sắp xếp các đối tượng sao cho hợp lý, phù hợp với nhu cầu điều khiển. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 87 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.24. Giao diện thiết kế giao diện ứng dụng.  Bước 2: Lập trình chức năng cho từng đối tượng trong giao diện. Hình 4.25. Giao diện lập trình cho giao diện ứng dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 88 THI CÔNG HỆ THỐNG  Bước 3: Biên dịch, đóng gói thành file có đuôi .APK để cài đặt vào điện thoại. Giao diện ứng dụng sau khi hoàn thành gồm logo trường ĐHSPKT TP.HCM, một khung thông báo phát hiện kim loại, 5 nút nhấn để điều khiển: tiến, lùi, sang trái, sang phải, dừng xe, một thanh để chọn tốc độ xe. Xe có 4 mức tốc độ lần lượt là: 1, 2, 3, 4. Kết quả của giao diện sau khi hoàn thành được cài đặt vào điện thoại như hình 4.26: Hình 4.26. Biểu tượng ứng dụng và ứng dụng điều khiển mô hình. Chức năng của từng đối tượng trong ứng dùng được miêu tả như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 89 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.27. Các đối tượng có trong ứng dụng điều khiển. 1: Logo trường đại học sư phạm kĩ thuật Tp. HCM. 2: Vùng thông báo trạng thái dò kim loại. 3, 4, 5, 6, 7: lần lượt là nút nhấn điều khiển xe chạy tiến, xoay trái, dừng xe, xoay phải, lùi xe. 8: Thay đổi tốc độ xe. 4.4.3. Giới thiệu các phần lập trình vi điều khiển a. Giới thiệu phần mềm lập trình Arduino IDE Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là một ứng dụng đa nền tảng được viết bằng Java. Nó được thiết kế để dành cho những người mới tập làm quen với lĩnh vực phát triển phần mềm. Nó bao gồm một chương trình code editor với các chức năng như BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 90 THI CÔNG HỆ THỐNG đánh dấu cú pháp, và tự động canh lề, cũng như compile (biên dịch) và upload chương trình lên board chỉ với 1 cú nhấp chuột. Đề tài sử dụng phần mềm Arduino IDE để lập trình cho Arduino UNO R3 và ESP8266 NodeMCU. Ngôn ngữ được sử dụng ở ArduinoIDE là C và C++. Tất cả đều là mã nguồn mở, được đóng góp và hỗ trợ rất nhiều từ cộng đồng, rất thích hợp cho những ai mới bắt đầu tìm hiểu hoặc không chuyên để dễ dàng tiếp cận, nắm bắt và triển khai nhanh chóng. Arduino IDE hoạt động được trên cả 3 nền tảng: Windows, MAC OS và Linux. Hình 4.28. Giao diện phần mềm Arduino IDE. b. Giới thiệu phần mềm lập trình PIC C Compiler Để lập trình cho dòng vi điều khiển PIC có thể sử dụng rất nhiều phần mềm như: PIC C Compiler, mikro PRO for PIC, MPLab X IDE. Ở đây nhóm chúng tôi sử dụng BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 91 THI CÔNG HỆ THỐNG phần mềm PIC C Compiler. PIC C Compiler được sử dụng để soạn thảo và biên dịch chương trình cho các dòng vi điều khiển PIC. Hình 4.29. Giao diện phần mềm PIC C Compiler. 4.4.4. Phần mềm lập trình cho điện thoại Phần mềm App Inventor App Inventor là công cụ lập trình dành cho mọi người, kể cả trẻ em. Được công bố dưới dạng phần mềm tự do (free software). App Inventor trở thành hiện tượng chưa từng có trong lĩnh vực lập trình cho thiết bị di dộng. App Inventor có sẵn đủ loại thẻ lệnh giúp bạn làm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 92 THI CÔNG HỆ THỐNG mọi việc với điện thoại Android: thẻ lưu giữ thông tin, thẻ lặp lại thao tác nào đó nhiều lần, thẻ thực hiện thao tác với điều kiện định trước. Ngày nay, MIT đã hoàn thiện App Inventor và nó được chia sẻ ngay trên tài khoản Google. Các lập trình viên mới bắt đầu hoặc bất kỳ ai muốn tạo ra ứng dụng Android chỉ cần vào địa chỉ web của MIT, nhập thông tin tài khoản Google, và từ những mảnh ghép nhỏ, xây dựng những ý tưởng của mình. Để sử dụng được App Inventor ta cần có một tài khoản Google ,sau đó ta truy cập vào địa chỉ: Tiếp theo đó tiến hành đăng nhập bằng tài khoản Google của bạn để mở trang quản lí các project.  Giao diện quản lý của project Hình 4.30. Giao diện quản lý của project.  Giao diện thiết kế BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 93 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.31. Giao diện thiết kế.  Giao diện lập trình Hình 4.32. Giao diện lập trình. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 94 THI CÔNG HỆ THỐNG 4.5. VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 4.5.1. Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng Sau đây là hướng dẫn sử dụng mô hình: Bước1: Đối với mô hình xe chúng ta nhấn công tắc sang vị trí “ON” để cấp nguồn. Tiếp theo đợi khoảng 10 giây để hệ thống chạy ổn định rồi nhấn nút nhấn trên mạch dò kim loại để lấy ngưỡng tần số so sánh cho mạch dò. Do xe sử dụng nguồn bằng pin nên khi hết pin ta tháo pin ra rồi sạc lại cho đầy, pin đã sạc đầy thì lắp lại vào xe là có thể sử dụng tiếp. Hình 4.33. Vị trí công tắc nguồn và nút nhấn đặt lại tần số so sánh. Bước 2: Sau khi cấp nguồn cho mô hình xe thì module ESP8266 NodeMCU trên xe sẽ tạo ra một điểm truy cập wifi có tên là “WiFi_ESP8266_NODEMCU”. Mở điện thoại lên vào phần cài đặt wifi trên điện thoại để kết nối điện thoại với wifi có tên là “WiFi_ESP8266_NODEMCU”, wifi không có mật khẩu. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 95 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.34. Kết nối điện thoại với Wifi “WiFi_ESP8266_NODEMCU”. Bước 3: Mở ứng dụng đã được cài đặt trên điện thoại, ứng dụng có tên là “App_DATN”. Icon của ứng dụng như hình 4.35 Hình 4.35. Icon ứng dụng điều khiển trên điện thoại. Bước 4: Thao tác điều khiển xe thông qua các nút nhấn trên màn hình cảm ứng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 96 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.36. Giao diện ứng dụng điều khiển. 4.5.2. Quy trình thao tác Từ mục tài liệu hướng dẫn sử dụng ta vẽ được lưu đồ quy trình thao tác như sau: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 97 THI CÔNG HỆ THỐNG Hình 4.37. Quy trình thao tác sử dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 98 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Sau 15 tuần tìm hiểu, nghiên cứu trên các tài liệu đồng thời vận dụng các kiến thức đã được học trong suốt 4 năm, cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy Hà A Thồi, nhóm chúng em đã hoàn thành xong đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại”. Chương này nhóm trình bày kết quả của cả quá trình nghiên cứu làm đề tài trong thời gian 15 tuần, đồng thời nhận xét, đánh giá tất cả những gì nhóm đã làm được sau khi hoàn thành đề tài này. 5.1. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 5.1.1. Tổng quát kết quả đạt được Những kết quả và kinh nghiệm đã đạt được sau khi chúng em hoàn thành đề tài này là:  Tìm hiểu về vai trò và ứng dụng của mạch dò kim loại trong thực tiễn. Biết được các phương pháp và nguyên lý hoạt động của mạch dò kim loại từ đó ứng dụng để thiết kế ra một mạch dò kim loại phục vụ cho đề tài.  Nghiên cứu và tìm hiểu cấu tạo, chức năng của module ESP8266 NodeMCU, biết cách lập trình cho module ESP8266 tạo một điểm truy cập Wifi, từ đó điện thoại có thể kết nối với Wifi này để truyền nhận dữ liệu điều khiển mô hình. Đồng thời giao tiếp được với Arduino UNO R3 thông qua truyền thông UART để truyền nhận dữ liệu.  Nghiên cứu và tìm hiểu cấu tạo, chức năng của Arduino UNO R3, biết cách lập trình cho Arduino nhận dữ liệu từ module ESP8266. Điều khiển mạch cầu H L298N và động cơ giảm tốc DC giúp xe chạy tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải và điều chỉnh được tốc độ xe.  Biết cách sự dụng phần mềm MIT App Inventor xậy dựng ứng dụng điều khiển mô hình trên điện thoại Android. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 99 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ  Biết cách sử dụng các phần mềm lập trình: Arduino IDE, PIC C Compiler.  Biết tính toán và lựa chọn các giá trị, thông số của từng linh kiện trong mạch sao cho phù hợp.  Biết sử dụng phần mềm Proteus 8 Professional để mô phỏng các mạch điện và vẽ mạch in. 5.1.2. Kết quả mạch dò kim loại Sau khi thi công xong mạch, nhóm tiến hành thử nghiệm kiểm tra khả năng phát hiện kim loại của mạch. Hoạt động thửc nghiệm của nhóm có thể được miêu tả như sau:  Đầu tiên đặt cuộn dò của mạch nằm trên mặt phẳng bằng nhựa, hoặc gỗ, chất liệu không phải là kim loại (đảm bảo cuộn dò nằm cách xa các vật xung quanh bằng kim loại để tránh ảnh hưởng tới kết quả thực nghiệm). Hình 5.1. Cuộn dò mạch dò kim loại.  Tiếp theo đến phần kiểm tra đo khoảng cách phát hiện các vật kim loại: cầm vật thể kim loại lên trên cuộn dò, di chuyển vật thể từ từ xuống sát dần cuộn dò cho đến khi buzzer kêu tít-tít liên tục (lúc này mạch đã phát hiện ra vật kim loại), sau đó đó đùng thước đo khoảng cách từ vật đến cuộn dò. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 100 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.2. Cuộn dò kim loại và vật thể kim loại. Các vật được thử nghiệm lần lượt là: cục biến áp 220V/12V-5A, cái kéo, chùm chìa khóa, bình gas mini, pin 9V, điện thoại, v.v... Bên dưới là bảng kết quả thực nghiệm: Bảng 5.1. Kết quả thực nghiệm đo khoảng cách phát hiện của mạch dò STT Vật thể Khoảng cách xa nhất có thể phát hiện (đơn vị: cm) 1 Biến áp 220V-12V/5A 9.0 2 Cái kéo 5.0 3 Chùm chìa khóa 3.5 4 Bình gas mini 8.0 5 Điện thoại Nokia 1280 3.0 6 Cục pin 9V 4.0 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 101 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 5.1.3. Kết quả mạch điều khiển trung tâm a. Truyền nhận giữ liệu giữa điện thoại Adroid và module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU Trong mô hình này module Wifi ESP8266 NodeMCU được cấu hình tạo một điểm truy cập wifi (Wifi Access Point) để điện thoại có thể kết nối vào để điều khiển thiết bị. Sau khi thi công hoàn chỉnh mạch, viết xong ứng dụng điều khiển thì việc kết nối điện thoại với điểm Wifi thiết bị tạo ra đã thành công. Khoảng cách kết nối điện thoại với thiết bị trong bán kính 10 mét. Thực hiện việc trao đổi, truyền nhận dữ liệu giữa điện thoại và module Wifi ESP8266 chính xác. Dữ liệu nhận được từ ứng dụng điện thoại gửi qua hiển thị trên cửa sổ Serial Monitor trong ứng dụng Arduino IDE như hình 5.5: Hình 5.3. Dữ liệu nhận được khi điện thoại gửi tới ESP8266. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 102 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ b. Truyền nhận giữ liệu giữa Arduino và module thu phát Wifi ESP8266 NodeMCU, Arduino điều khiển mạch công suất L298N Arduino nhận dữ liệu từ ESP8266 thông qua truyền thông UART, tốc độ baud là 115200. Dữ liệu Arduino nhận được là hoàn toàn chính xác, từ dữ liệu nhận được đem đi so sánh để điều khiển động cơ thông qua mạch cầu H L298N. Động cơ quay thuận, quay nghịch, thay đổi tốc độ đúng với những gì điều khiển từ ứng dụng trên điện thoại. 5.1.4. Mô hình xe hoàn chỉnh a. Kết nối mô hình xe với điện thoại và thực hiện điều khiển xe chạy tiến, chạy lùi, xoay trái, xoay phải, thay đổi tốc độ di chuyển Điện thoại đã kết nối được với xe và điều khiển thành công xe chạy tiến, chạy lùi, xoay trái, xoay phải, thay đổi tốc độ di chuyển. Có 4 mức tốc độ di chuyển là 1, 2, 3, 4. b. Thực hiện việc dò tìm, phát hiện kim loại Mô hình xe thực diện dò tìm phát hiện kim loại thành công, khi phát hiện thấy kim loại thì xe phát ra âm thanh báo động , đồng thời gửi phản hồi về cho ứng dụng điện thoại. Sau đây là bảng kết quả thực nghiệm xe tìm kiếm kim loại dưới lòng đất: thử nghiệm chôn kim loại ở dưới lòng đất, rồi cho xe di chuyển bên trên để kim tra xe có phát hiện được hay không. Vật thử nghiệm được sử dụng tương tự như thử nghiệm trong bảng 5.1. Khoảng cách thử nghiệm từ vật thể so với xe là khoảng cách nhỏ hơn bằng khoảng cách lớn nhất mạch dò có thể phát hiện được như kết quả thử nghiệm trong bảng 5.1. Bảng 5.2. Kết quả đạt được STT Vật thể Tốc Khoảng cách vật Số lần Số lần Kết độ xe kim loại so với thử phát hiện quả (mức) gầm xe (cm) nghiệm được (%) 1 1 5 5 100 2 8.0 5 5 100 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 103 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Biến áp 3 5 4 80 220V- 4 5 2 40 12V/5A 2 1 5 5 100 4.0 Cái kéo 2 5 4 80 3 5 4 80 4 5 3 60 3 1 5 5 100 3.0 Chùm chìa 2 5 4 80 khóa 3 5 4 80 4 5 2 40 4 1 5 5 100 Cục pin 9V 2 4.0 5 3 60 3 5 2 40 4 5 2 40 5.1.5. Kết quả ứng dụng điều khiển Giao diện ứng dụng sau khi hoàn thành gồm logo trường ĐHSPKT TP.HCM, một khung thông báo phát hiện kim loại, 5 nút nhấn để điều khiển: tiến, lùi, sang trái, sang phải, dừng xe, một thanh để chọn tốc độ xe. Xe có 4 mức tốc độ lần lượt là: 1, 2, 3, 4. Ứng dụng sau khi hoàn thành đã đáp ứng yêu cầu của đề tài là sau khi kết nối với mô hình thì ứng dụng đã điều khiển được xe chạy tiến, lùi, xoay trái, xoay phải, dừng xe, thay đổi tốc độ xe. Đồng thời cập nhật trạng thái của mạch dò kim loại, khi phát hiện kim BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 104 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ loại thì ứng dụng thông báo cho người dùng biết qua màn hình hiển thị và bật loa điện thoại kêu tiếng tít-tít liên tục. Màn hình ứng dụng khi chưa phát hiện thấy kim loại hiển thị như hình 5.9: Hình 5.4. Ứng dụng khi không phát hiện thấy kim loại. Màn hình ứng dụng khi phát hiện thấy kim loại hiển thị như hình 5.10: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 105 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ Hình 5.5. Ứng dụng khi không phát hiện thấy kim loại. 5.2. NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ Nhóm đã hoàn thành các mục tiêu ban đầu đề ra là: Thiết kế và thi công xong mô hình xe. Điều khiển xe chạy tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải, thay đổi được tốc độ xe thông qua ứng dụng điện thoại Android thông qua mạng Wifi. Mô hình xe có thể tìm kiếm, phát hiện kim loại, khi phát hiện ra kim loại xe sẽ phát ra âm thanh cảnh báo và hiển thị thông tin phát hiện có kim loại lên ứng dụng trên điện thoại, bật loa điện thoại kêu thông báo cho người dùng biết. Ngoài những kết quả đạt được, mô hình còn những hạn chế sau: Thiết bị đã tìm kiếm phát hiện được kim loại, tuy nhiên khoảng cách phát hiện được các vật thể kim loại là tương đối gần so với các sản phẩm, thiết bị dò kim loại có bán trên thị trường. Nhóm đã thi công và thử nghiệm nhiều mạch, và đây là kết quả tốt nhất mà BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 106 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ nhóm có thể đạt được. Do hạn chế về thời gian thực hiện đề tài, nên nhóm không thể nghiên cứu và thi công thêm để mạch có thể dò tìm được ở khoảng cách xa hơn. Vẫn còn xảy ra chậm trễ trong việc điều khiển từ điện thoại tới mô hình xe, và cập nhật trạng thái dò kim loại từ mô hình tới ứng dụng điện thoại. Do có sự trễ trong truyền nhận dữ liệu trên đường truyền và khả năng viết ứng dụng Adroid điều khiển mô hình, chương trình cho vi điều khiển chưa được tối ưu (do kiến thức lập trình của sinh viên còn hạn chế). Nếu xe chạy với tốc độ quá nhanh thì sẽ không phát hiện được kim loại (cùng trường hợp đó xe chạy ở tốc độ chậm thì phát hiện được kim loại). Xe không thể nhận biết được kim loại vì mạch dò kim loại cần có thời gian lấy mẫu (thời gian lấy mẫu là 0,3 giây), trường hợp xe chạy quá nhanh, mạch dò không kịp lấy mẫu để xử lý sẽ không phát hiện được kim loại. Vật thể kim loại quá nhỏ mô hình sẽ không thể phát hiện được. Thời gian sử dụng còn ngắn do xe sử dụng nguồn nuôi là Pin. Khoảng cách kết nối điện thoại với xe còn thấp (bán kính điều khiển nhỏ hơn 10 mét). BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 107 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1. KẾT LUẬN Sau 15 tuần nghiên cứu và thực hiện đề tài, về cơ bản nhóm đã hoàn thành đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe Robot dò tìm kim loại điều khiển bằng điện thoại” và đã đạt được mục tiêu ban đầu đề ra. Trong quá trình thực hiện, nhóm đã có được một số kết quả nhất định sau:  Thiết kế được giao diện ứng dụng điều khiển trên điện thoại thân thiện và dễ sử dụng.  Điều khiển xe chạy tiến, chạy lùi, rẽ trái, rẽ phải, thay đổi được tốc độ di chuyển.  Mô hình xe có thể tìm kiếm, phát hiện kim loại, khi phát hiện ra kim loại xe sẽ phát ra âm thanh cảnh báo và hiển thị thông tin phát hiện có kim loại lên ứng dụng trên điện thoại, bật loa điện thoại kêu thông báo cho người dùng biết  Mô hình có tính ứng dụng để phát triển trong thực tế. 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN Đây là đề tài mà nhóm chỉ làm trên phương diện mô hình thí nghiệm và chưa được áp dụng vào thực tế. Vì vậy để mô hình này có thể hoàn thiện hơn sau đây nhóm xin đề ra một vài phương án để góp phần cải thiện mô hình và có thể mang ra áp dụng ngoài thực tế:  Sử dụng thêm các cảm biến khác như: cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, ánh sáng, khí độc hại... nhằm mục đích ngoài phát hiện kim loại ra thì xe có thể sử dụng để thăm dò môi trường.  Thiết kế thêm hệ thống định vị GPS để đánh dấu vị trí vật kim loại khi xe phát hiện được.  Thiết kế mô hình có thể hoạt động ở hai chế độ: thủ công (điều khiển bằng tay) hoặc tự động (xe tự động di chuyển theo lộ trình yêu cầu).  Thiết kế khung xe cứng cáp, chắc chắn, động cơ công suất lớn hơn, hệ thống điều khiển ổn định, chính xác hơn để xe có thể hoạt động tốt ở nhiều loại địa hình.  Lắp thêm camera để giám sát, điều khiển từ xa dễ dàng hơn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 108 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN  Sử dụng nguồn pin năng lượng mặt trời.  Nâng cao khoảng cách phát hiện kim loại bằng các phương pháp dò tìm tiên tiến hiện nay như phương pháp VLF, phương pháp PI, BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 109 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo [1] PGS.TS. Nguyễn Hữu Phương, “Mạch số dùng cho sinh viên đại học ngành điện tử, tự động hóa, viễn thông, tin học, v.v.”, Nhà xuất bản Thống kê, 2004. [2] Nguyễn Đình Phú, “Vi điều khiển PIC”, Giáo trình trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh, 2016. [3] Nguyễn Văn Hiệp, “Giáo trình Lập trình Android trong ứng dụng điều khiển”, Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh. [4] Trần Thu Hà, “Điện tử cơ bản”, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2013. [5] Nguyễn Đình Phú – Nguyễn Trường Duy, “Giáo trình kĩ thuật số”, NXB Đại học quốc gia Tp.HCM, 2013. [6] Nguyễn Văn Lập và Hà Đăng Lộc, “Thiết kế xe điều khiển từ xa có live stream camera”, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT Tp.HCM, 2018. [7] Nguyễn Quốc Thái và Nguyễn Phước Tài, “Thiết kế robot hỗ trợ trẻ em học tập”, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT Tp.HCM, 2018. [8] Nguyễn Tiến Hòa và Ngô Minh Hiệp, “Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường”, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT Tp.HCM, 2019. Trang Web tham khảo [9] “Arduino”, https://vi.wikipedia.org/wiki/Arduino. [10] “Arduino là gì và những ứng dụng của nó trong cuộc sống”, https://quantrimang.com/arduino-la-gi-va-ung-dung-cua-no-trong-cuoc-song-145388. [11] “Động cơ giảm tốc là gì? Motor giảm tốc có gì khác so với hộp giảm tốc? Khái niệm hộp giảm tốc?”, giam-toc-la-gi. [12] “How Metal Detectors Work”, https://electronics.howstuffworks.com/gadgets/other- gadgets/metal-detector2.htm. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 110 TÀI LIỆU THAM KHẢO [13] “5 ứng dụng phổ biến nhất của máy dò kim loại”, tiet/5-ung-dung-pho-bien-nhat-cua-may-do-kim-loai. [14] “WiFi Access Point”, https://arduino.esp8266.vn/wifi/access-point.html#softap. [15] “Internet Of Things (IoT) : cho người mới bắt đầu”, https://iotmakervn.github.io/iot- starter-book/#_esp8266. [16] “Design of a Beat Frequency Oscillator Metal Detector”, https://www.researchgate.net/publication/317106127_Design_of_a_Beat_Frequency_Osc illator_Metal_Detector. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 111 PHỤ LỤC PHỤ LỤC DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Từ đầy đủ 1 BFO Beat-frequency oscillator 2 VLF Very Low Frequency 3 PI Pulse Induction 4 PWM Pulse Width Modulation 5 UART Universal Asynchronous Receiver – Transmitter 6 Wi-fi Wireless Fidelity 7 IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers 8 CPU Central Processing Unit 9 EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory 10 I/O Input/Output 11 WLAN wireless local area network 12 Tx Transmitter 13 Rx Receiver Chương trình cho vi điều khiển PIC 16F690 #include #FUSES NOWDT, hs, put, noprotect, mclr #use delay(internal= 8M) unsigned int16 soXung = 0, tanSoSoSanh = 0, tanSo = 0; unsigned int32 tong = 0; unsigned char dem = 0, demDLTS = 0; int1 enaBuzzer = 0, enaDLTS = 0; #define BUZZER pin_c7 #define SIGNAL pin_c5 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 112 PHỤ LỤC #use fast_io(a) #use fast_io(c) #INT_RA void ngat_dem_xung() { soXung = soXung + 1; } #int_timer1 void ngat1() { dem++; if(dem>=3) { tanSo = soXung; if(enaDLTS) { demDLTS++; tong = tong + tanSo; if (demDLTS == 10) { tanSoSoSanh = (tong/10) - 3; tong = 0; demDLTS = 0; enaDLTS = 0; } } if (tanSo <= tanSoSoSanh) { enaBuzzer = 1; output_high(SIGNAL); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 113 PHỤ LỤC else { enaBuzzer = 0; output_low(SIGNAL); } if(enaBuzzer && (!enaDLTS)) output_toggle(BUZZER); else output_low(BUZZER); soXung = 0; dem=0; } set_timer1(40536); } void main() { set_tris_a(0x04); set_tris_c(0b00000100); output_low(BUZZER); output_low(SIGNAL); enable_interrupts(global); enable_interrupts(INT_RA); enable_interrupts(int_timer1); setup_timer_1(T1_INTERNAL | T1_DIV_BY_8); set_timer1(40536); //0.1s tong = 0; enaDLTS = 0; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 114 PHỤ LỤC delay_ms(3000); enaDLTS = 1; while(true) { if(input(pin_c2)==0) { delay_ms(30); if(input(pin_c2)==0) { enaDLTS = 1; tong = 0; demDLTS = 0; }while(input(pin_c2)==0); } } } Chương trình cho Arduino #define ENA_m1 5 #define ENB_m1 6 #define ENA_m2 10 #define ENB_m2 11 #define IN_11 2 #define IN_12 3 #define IN_13 4 #define IN_14 7 #define IN_21 8 #define IN_22 9 #define IN_23 12 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 115 PHỤ LỤC #define IN_24 13 #define THKL 19 void delay_s(int); unsigned char data; int speedCar = 100, speedLeftRight = 145; void setup() { pinMode(ENA_m1, OUTPUT); pinMode(ENB_m1, OUTPUT); pinMode(ENA_m2, OUTPUT); pinMode(ENB_m2, OUTPUT); pinMode(IN_11, OUTPUT); pinMode(IN_12, OUTPUT); pinMode(IN_13, OUTPUT); pinMode(IN_14, OUTPUT); pinMode(IN_21, OUTPUT); pinMode(IN_22, OUTPUT); pinMode(IN_23, OUTPUT); pinMode(IN_24, OUTPUT); pinMode(THKL, INPUT); Serial.begin(115200); Serial.println("Done setup!!"); } void goAhead(){ digitalWrite(IN_11, HIGH); digitalWrite(IN_12, LOW); analogWrite(ENA_m1, speedCar); digitalWrite(IN_13, HIGH); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 116 PHỤ LỤC digitalWrite(IN_14,LOW); analogWrite(ENB_m1, speedCar); digitalWrite(IN_21, HIGH); digitalWrite(IN_22, LOW); analogWrite(ENA_m2, speedCar); digitalWrite(IN_23, HIGH); digitalWrite(IN_24, LOW); analogWrite(ENB_m2, speedCar); } void goBack(){ digitalWrite(IN_11, LOW); digitalWrite(IN_12, HIGH); analogWrite(ENA_m1, speedCar); digitalWrite(IN_13, LOW); digitalWrite(IN_14, HIGH); analogWrite(ENB_m1, speedCar); digitalWrite(IN_21, LOW); digitalWrite(IN_22, HIGH); analogWrite(ENA_m2, speedCar); digitalWrite(IN_23, LOW); digitalWrite(IN_24, HIGH); analogWrite(ENB_m2, speedCar); } void goRight(){ digitalWrite(IN_11, HIGH); digitalWrite(IN_12, LOW); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 117 PHỤ LỤC analogWrite(ENA_m1, speedLeftRight); digitalWrite(IN_13, LOW); digitalWrite(IN_14,HIGH); analogWrite(ENB_m1, speedLeftRight); digitalWrite(IN_21, HIGH); digitalWrite(IN_22, LOW); analogWrite(ENA_m2, speedLeftRight); digitalWrite(IN_23, LOW); digitalWrite(IN_24, HIGH); analogWrite(ENB_m2, speedLeftRight); } void goLeft(){ digitalWrite(IN_11, LOW); digitalWrite(IN_12, HIGH); analogWrite(ENA_m1, speedLeftRight); digitalWrite(IN_13, HIGH); digitalWrite(IN_14, LOW); analogWrite(ENB_m1, speedLeftRight); digitalWrite(IN_21, LOW); digitalWrite(IN_22, HIGH); analogWrite(ENA_m2, speedLeftRight); digitalWrite(IN_23, HIGH); digitalWrite(IN_24, LOW); analogWrite(ENB_m2, speedLeftRight); } void stopCar(){ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 118 PHỤ LỤC digitalWrite(IN_11, LOW); digitalWrite(IN_12, LOW); analogWrite(ENA_m1, speedCar); digitalWrite(IN_13, LOW); digitalWrite(IN_14, LOW); analogWrite(ENB_m1, speedCar); digitalWrite(IN_21, LOW); digitalWrite(IN_22, LOW); analogWrite(ENA_m2, speedCar); digitalWrite(IN_23, LOW); digitalWrite(IN_24, LOW); analogWrite(ENB_m2, speedCar); } void goBack_1(){ digitalWrite(IN_11, LOW); digitalWrite(IN_12, HIGH); analogWrite(ENA_m1, 70); digitalWrite(IN_13, LOW); digitalWrite(IN_14, HIGH); analogWrite(ENB_m1, 70); digitalWrite(IN_21, LOW); digitalWrite(IN_22, HIGH); analogWrite(ENA_m2, 70); digitalWrite(IN_23, LOW); digitalWrite(IN_24, HIGH); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 119 PHỤ LỤC analogWrite(ENB_m2, 70); } boolean flag = false; void loop() { if ((digitalRead(THKL)==HIGH) && flag==false) { stopCar(); delay(300); if ((digitalRead(THKL)==HIGH)) { delay_s(500); flag = true; } } else { if ((digitalRead(THKL)==LOW) && flag==true) flag = false; if (Serial.available() > 0) { data = Serial.read(); Serial.println(data); switch (data) { case 'F': goAhead(); break; case 'B': goBack(); break; case 'L': goLeft(); break; case 'R': goRight(); break; case '1': speedCar = 60; break; case '2': speedCar = 70; break; case '3': speedCar = 80; break; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 120 PHỤ LỤC case '4': speedCar = 90; break; case '5': speedCar = 100; break; case 'S': stopCar(); break; } } } } void delay_s(int sec) { for(int i=0; i<(2*sec); i++) { if (digitalRead(THKL)==LOW) break; delay(5); } } Chương trình cho ESP8266 NodeMCU #include #include #include void KiemTraKimLoai(void); const char* ssid = "WiFi_ESP8266_NODEMCU"; ESP8266WebServer server(80); String data, data_old; const int buttonPin = D0; const int ledPin = D4; int PHKimLoai = LOW; void setup() { pinMode(ledPin, OUTPUT); pinMode(buttonPin, INPUT); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 121 PHỤ LỤC Serial.begin(115200); WiFi.mode(WIFI_AP); WiFi.softAP(ssid); server.on("/",HTTP_handleRoot ); server.onNotFound(HTTP_handleRoot); server.begin(); } void loop() { server.handleClient(); KiemTraKimLoai(); delay(50); } void KiemTraKimLoai(void) { PHKimLoai = digitalRead(buttonPin); if (PHKimLoai == HIGH) { digitalWrite(ledPin, LOW); server.send(200, "text/html", "1"); } else if(PHKimLoai == LOW) { digitalWrite(ledPin, HIGH); server.send ( 200, "text/html", "0" ); } } void HTTP_handleRoot(void) { data = server.arg("kitu"); if(data != data_old) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 122 PHỤ LỤC data_old = data; Serial.println(data); } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH Trang 123