Đề tài Điều khiển thiết bị điện tử bằng androi thông qua Bluetooth

 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HỒ CHÍ MINH
 KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
 Bộ Môn Viễn Thông
 ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2
 Điều khiển thiết bị điện tử bằng 
 androi thông qua Bluetooth
 Giáo Viên Hướng Dẫn: TS.Huỳnh Phú Minh Cường
 Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Thanh Phúc 41204765
 Nguyễn Hoàng Ni 41004193
 Tp.Hồ Chí Minh,Ngày 20 Tháng 6 năm 2017
 Page 1 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 Trường Đại Học Bách Khoa Hồ Chí Minh
 Khoa Điện Điện - Tử
 Điều khiển thiết bị điện tử 
 bằng androi thông qua 
 Bluetooth
Giáo Viên Hướng Dẫn: TS. Huỳnh Phú Minh Cường
Sinh Viên Thực Hiện: Nguyễn Thanh Phúc 41204765
 Nguyễn Hoàng Ni 41004193
 Page 2 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 LỜI CẢM ƠN
 - Đồ án là tiền đề nhằm trang bị cho sinh viên những kĩ năng nghiên cứu, những 
 kiến thức quan trọng trước khi bắt tay vào thực tập và làm luận văn.
 - Trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Điện – Điện Tử, 
 đặc biệt các thầy cô trong bộ môn Viễn Thông đã tận tình chỉ dạy và trang bị 
 cho chúng em những kiến thức cần thiết trong suốt thời gian ngồi trên giảng 
 đường làm nền tảng cho việc thực hiện đồ án này.
 - Xin trân trọng cảm ơn thầy Huỳnh Phú Minh Cường đã tận tình giúp đỡ giúp 
 em giải quyết được những khúc mắc để có thể hoàn thành đồ án này.
 Page 3 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 NHẬN XÉT
 Của giảng viên
 Ngày ..20.. tháng .6. năm 2017
 Page 4 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 Mục Lục 
 I)Giới thiệu .1
 1) Tóm tắt nội dung
 2) Mở đầu
 3) Tìm hiểu công Nghệ không dây Bluetoot
 4) Phương phá và đối tượng nghiêm cứu
 II)Thiết kế hệ thống .2
 1) Sơ đồ khối .2
 2) Mô hình thực tế 2
 A) Khối Nguồn .2
 B) Khối module bluetoot 3
 C) Khối vi điều khiển Arduino ...4
 1) Thông số kỹ thuật Arduino .4
 2) Chức năng các bộ phận Arduino ..5
 D) Khối Replay .7
 E) Khối công tắc ..8
 F) Khối Androi ..8
 III) Hoạt động của hệ thống .9
 1) Nguyên lý hoạt động của hệ thống ....9
 2) Sơ đồ giải thuật 10
 A) Sơ đồ giải thuật hệ thống .10
 B) Sơ đồ giải thuật android 11
 IV) Điều khiển động cơ 12
 1) Giới thiệu ..12
 A) Động cơ bước ...12
 B) Mạch cầu H 13
 2) Nguyên lý hoạt động ..14
 3) Mạch cầu HL298 .15
 4) Sơ đồ giải thuật điều khiển động cơ 16
 5) Giải thuật đóng cửa 17
 6) Giải thuật mở cửa ..18
 V) Kết quả và kết luận ...19
 Tài liệu tham khảo ..20
 Page 5 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 I) Giới thiệu
 1) Tóm tắt nội dung
 Ngày nay trên thế giới với sự bùng nổ của các ngành công nghệ thông tin, điện tử đã 
 làm cho đời sống của con người ngày càng hoàn thiện. Các thiết bị thông minh đã ngày 
 càng được ứng dụng vào cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi con người. Đặc biệt, 
 smartphone đã trở thành một phần quen thuộc trong cuộc sống thường nhật của mỗi cá 
 nhân và nhu cầu ứng dụng các ứng dụng của smartphone vào đời sống ngày càng thiết 
 thực. Vì vậy với nhu cầu thông minh hóa các thiết bị điện tử trong đời sống hằng ngày 
 bài viết này chúng em sẽ trình bày một cách ngắn gọn một ứng dụng trong thực tế điều 
 khiển thiết bị bằng điện thoại Android qua sóng Bluetooth để nâng cao chất lượng cuộc 
 sống con người và đáp ứng các nhu cầu ngày càng mạnh mẽ trong thời đại công nghệ 
 số.
 2) Mở đầu
 Với sự phát triển ngày càng mạnh mẽ của khoa học công nghệ, vi điều khiển AVR và vi 
 điều khiển PIC ngày càng thông dụng và hoàn thiện hơn, nhưng có thể nói sự xuất hiện 
 của Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới cho vi điều khiển. Sự 
 xuất hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và thiết kế, mà 
 không cần quá nhiều kiến thức về vi xử lý, Phần cứng của thiết bị đã được tích hợp 
 nhiều chức năng cơ bản và là mã nguồn mở. Ngôn ngữ lập trình trên nền Java lại vô 
 cùng dễ sử dụng tương thích với ngôn ngữ C và hệ thư viện rất phong phú và được chia 
 sẻ miễn phí. Chính vì những lý do như vậy nên Arduino hiện đang dần phổ biến và được 
 phát triển ngày càng mạnh mẽ trên toàn thế giới. Trong đề tài mô hình được đề cập là 
 Master/Slaver, trong đó điện thoại đóng vai trò là Master, Kit Arduino đóng vai trò Slaver. 
 Khoảng cách truyền trong mạng này là khỏang 20m, đó cũng là mặt hạng chế của sóng 
 Bluetooth. Tuy nhiên với khoảng cách này là đủ để Bluetoot được ứng dụng trong điều 
 khiển các thiết bị gia dụng trong gia đình.
 3) Tìm hiểu công nghệ không dây Bluetoot
 Bluetooth là một công nghệ không dây cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau. 
 Công nghệ Bluetooth là một công nghệ dựa trên tần số vô tuyến và bất cứ một thiết bị 
 nào có tích hợp bên trong công nghệ này đều có thể truyền thông với các thiết bị khác 
 với một khoảng cách nhất định về cự ly để đảm bảo công suất cho việc phát và nhận 
 sóng. 
 4) Phương pháp và đối tượng nghiêm cứu của đề tài
 Phương Pháp nghiêm cứu:
 - Tham khảo tài liệu : các tài liệu liên quan, tìm kiếm tài liệu trên internet.
 - Tự tiến hành thiết kế ,thi hành mô phỏng trên máy tính. Xác định lỗi và thi hành 
 làm phần cứng.
 - Viết code theo hướng dẫn của tài liệu tham khảo và thực hiện nạp thực nghiệm 
 trên phần cứng.
 Đối tượng nghiêm cứu:
 Trong đề tài này chúng ta nghiêm cứu về Modul Bluetoot HC06, kết nối với vi điều 
 khiển là Arduino và được điều khiển qua Androi để điều khiển các thiết bị điện dân 
 dụng hằng ngày.
 Page 1 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 II) Thiết Kế Hệ Thống
 1) Sơ đồ khối:
 2) Mô hình trong thực tế:
 A) Khối nguồn 
 Khối nguồn tạo ra dòng điện và điện thế ổn định cung cấp an toàn cho cả mạch. Do 
 dùng nguồn 5V DC nên ta dùng bốn diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều đi qua và IC ổn 
 áp 7805 để tạo nguồn 5v cung cấp cho mạch.
 Page 2 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 B) Khối Module Bluetoot HC-06
 - Module Bluetooth SLAVE cho phép vi điều khiển kết nối với các thiết bị ngoại vi: 
 smartphone, laptop, usb bluetooth... thông qua giao tiếp Serial gửi và nhận tín 
 hiệu 2 chiều. Module bluetooth được tích hợp trên board cho phép bạn sử dụng 
 nguồn từ DC 3.5 - 5V. 
 - Module Bluetooth SLAVE cho phép vi điều khiển kết nối với các thiết bị ngoại vi: 
 smartphone, laptop, usb bluetooth... thông qua giao tiếp Serial gửi và nhận tín 
 hiệu 2 chiều.
 - Module bluetooth được tích hợp trên board cho phép bạn sử dụng nguồn từ 
 3.5V đến 6V cung cấp cho board mà không cần lo lắng về chênh lệch điện áp 3V 
 - 5V gây hỏng board. 
 - Module Bluetooth gồm 6 chân theo thứ tự: KEY, VCC, GND, TX, RX, 
 STATE.Đây là module bluetooth SLAVE nghĩa là bạn không thể chủ động kết nối 
 bằng vi điều khiển, mà cần sử dụng smartphone, laptop, bluetooth usb... để dò 
 tín hiệu và kết nối (pair) từ smartphone, laptop, bluetooth usb... Sau khi pair 
 thành công, bạn có thể gửi và nhận tín hiệu từ vi điều khiển đến các thiết bị này.
 - Không được gắn lộn dây Vcc và Gnd vì sẽ gây hỏng module bluetooth ngay lập 
 tức.Mặc định, module bluetooth SLAVE sử dụng baud rate là 9600, PIN là 1234. 
 Bạn có thể tùy chỉnh baud rate bằng tập lệnh AT .Bluetooth module SLAVE có 
 thể dễ dàng kết nối với các dòng smartphone Android thông qua thư 
 viện AMARINO.
 - Modul Bluetooth HC06: được thiết kế để chuyển đổi giao tiếp nối tiếp không đồng 
 bộ và thành giao tiếp không dây Bluetooth và ngược lại.
 • Cấu hình Slave là cấu hình ban đầu, không thay đổi được
 • Sử dụng chip CSR Bluetooth V2.0
 • Điện áp sử cho 3.3V ( Hỗ trợ IC ổn áp đầu vào 5V)
 • Thứ tự chân: STATE RXD TXD GND VCC WAKEUP
 • Tốc Độ Hỗ Trợ: 200，2400，4800，9600,19200，38400，57600，115200
 • Kích thước Module: 28mm x 15 mm x 2.35mm
 • Dòng hoạt động: 20-30mA
 • Tần số: 2.4GHz ISM band
 • Tốc độ:
 + Asynchronous: 2.1Mbps(Max)/160kbps
 + Synchronous: 1Mbps/1Mbps
 • Bảo mật: Authentication and encryption
 • Giao tiếp: Bluetooth serial port
 • Nhiệt độ làm việc: -20 ~ 75 độ C 
 Page 3 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 • Độ nhạy: -80dBm 2.1.
 • Module có 2 chế độ làm việc:
 + Kết nối truyền thông.
 + Đáp ứng theo lệnh: khi làm việc ở chế độ này, chúng ta có thể gửi các lệnh AT 
 để giao tiếp và cài đặt module.
 - Chức năng từng chân của modul hc -06:
 • Chân UART_TXD có chức năng truyền dữ liệu tới chân RXD, nối với chân 
 RXD của vi điều khiển.
 • Chân UART_R XD chức năng nhận dữ liệu từ chân TXD truyền tới, nối với 
 chân TXD của vi điều khiển.
 • Chân VCC sử dụng nguồn áp 3.3 V,dải áp hoạt động từ 3.0V -> 4.2V
 • Chân GN
 C) Khối Vi Điều Khiển Arduino
 1. thông số kỹ thuật của arduino
 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit
 Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
 Tần số hoạt động 16 MHz
 Dòng tiêu thụ khoảng 30mA
 Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC
 Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
 Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
 Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
 Page 4 ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ĐIỆN THOẠI ANDROID QUA SÓNG BLUETOOTH
 Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
 Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
 Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
 Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
 SRAM 2 KB (ATmega328)
 EEPROM 1 KB (ATmega328)
 2. Chức năng từng bộ phận của Arduino
- Vi điều khiển
 - Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, 
 ATmega328. Vi điều khiển 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.
 - Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển cung cấp cho người 
 dùng:
 • 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh 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 
 • 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo khi lập 
 trình sẽ lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM. 
 • EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây giống như 
 một chiếc ổ cứng mini – nơi có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không 
 phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.
 - Các chân năng lượng 
 Page 5