Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế xe mô hình điều khiển từ xa bằng Remote IR (Infrared Receiver) và điện thoại android

LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, hệ thống điều khiển đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển và sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật công nghệ, văn minh hiện đại. Thực tế mỗi khía cạnh của hoạt động hằng ngày đều bị chi phối bởi một vài loại hệ thống điều khiển. Dễ dàng tìm thấy hệ thống điều khiển máy công cụ, kỹ thuật không gian và hệ thống vũ khí, điểu khiển máy tính, các hệ thống giao thông, hệ thống năng lượng, robot… Trong sinh hoạt hàng ngày của con người như những trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa…) cho đến những ứng dụng gần gũi với con người cũng được cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng và đạt mức tiện lợi nhất. Việc điều khiển từ xa đã thâm nhập vào tất cả các lĩnh vực của cuộc sống. Chính vì tầm quan trọng của lĩnh vực Đo Lường Và Điều Khiển Tự Động, nhóm em đã mạnh dạn lựa chọn đề tài “Thiết kế xe mô hình điều khiển từ xa bằng remote IR và bằng điện thoại android”. Chúng em xin chân thành cảm ơn các tất cả các Thầy Cô Giáo trong nhà trường, nhất là các Thầy Cô Giáo trong viện Điện Tử Viễn Thông của trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã tận tình dạy dỗ chúng em trong suốt thời gian qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Thầy giáo TS.NGUYỄN NGỌC VĂN. Người đã nhiệt tình hướng dẫn, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành đồ án này. Xin cảm ơn tất cả các bạn bè đã đóng góp ý kiến và giúp đỡ chúng tôi trong lúc thực hiện đồ án này. Xin chân thành cảm ơn! TÓM TẮT ĐỒ ÁN Với mục đích chính thực hiện tự động hóa đo lường và điều khiển chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “Thiết kế xe mô hình điều khiển từ xa bằng Remote IR (Infrared Receiver) và điện thoại android” Ngoài ra khi thực hiện đề tài này, không chỉ điều khiển xe mô hình từ xa, chúng em muốn sử dụng công nghệ, thiết bị phổ biến trong thế giới hiện đại ngày nay vào việc điều khiển, cụ thể là sử dụng các dòng Smartphone chạy trên hệ điều hành Android. Sau khi thực hiện đồ án em đã rút ra được những kết luận quan trọng: Rút ra được những ưu và nhược điểmcủa mỗiphương pháp điều khiển từ xa. So sánh được khả năng điều khiển từ xa của hai phương pháp điều khiển bằng sóng hồng ngoại (remote IR) và điều khiển bằng sóng Bluetooth qua điện thoại android. Hệ điều hành android và phần mềm android được sử dụng trong mọi ứng dụng của đời sống, nhất là trong thời đại công nghệ phát triển. ABSTRACT With the main purpose ofimplementing automated measurement and control, we have decided to make the subject: designing remote-controlled models with remote IR and Android phones. Furthermore, when making this subject, not only do we controlremote model cars but we also would like to use technology and popular devices in today’s modern world to control, specifically to use the Smartphone that runs on the Android operating system. Affter the implemntation of the projectwe have drawn important conclusions: Compara the remote control capability of two mothods of control: with infrared (remote IR) and with Bluetooth wave through Android phones. The Android OS and the Android software are in all applications of life, especially in this era of technological development. 2 Mục lục Danh sách hình vẽ ...............................................................................................................6 Danh sách bảng biểu ...........................................................................................................8 Danh mục từ viết tắt............................................................................................................9 PHẦN MỞ ĐẦU ..............................................................................................................12 i. Giới hạn đề tài............................................................................................................12 ii. Mục đích nghiên cứu ...............................................................................................13 iii. Quá trình thực hiện .................................................................................................13 iv. Chỉ tiêu kỹ thuật ......................................................................................................15 CHƯƠNG 1: KIẾN THỨC TỔNG QUAN..................................................................17 1.1. Giới thiệu hệ thống điều khiển từ xa ..................................................................17 1.1.1. Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa..............................18 1.1.2. Phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa ..............................................18 1.2. Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại.................................................................19 1.2.1. Lý thuyết sóng hồng ngoại IR.......................................................................19 1.2.2. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại nói chung.....20 1.3. Điều khiển từ xa bằng Bluetooth.........................................................................23 1.3.1. Công nghệ truyền thông không dây Bluetooth...........................................23 1.3.2. Các vấn đề bảo mật trong công nghệ Bluetooth.........................................25 1.3.3. Các khái niệm trong công nghệ Bluetooth..................................................27 1.3.4. Định nghĩa các liên kết vật lý trong Bluetooth...........................................29 1.3.5. Trạng thái của thiết bị Bluetooth..................................................................30 1.3.6. Các chế độ kết nối..........................................................................................30 1.3.7. Kỹ thuật trải phổ nhảy tần số trong công nghệ Bluetooth.........................31 1.3.8. Cách thức hoạt động của Bluetooth.............................................................34 CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU HỆ ĐIỀU HÀNH VÀ GIAO TIẾP NGOẠI VI...............40 2.1. Khối xử lý trung tâm MCU ATMEGA328........................................................40 2.1.1. Giới thiệu MCU ATMEGA328....................................................................40 2.1.2. Thông số kĩ thuật chính của ATMEGA328................................................40 2.2. Cảm biến sóng siêu âm đo và tính toán khoảng cách: SRF05.........................41 2.2.1. Giới thiệu SRF05............................................................................................45 2.2.2. Thông số kỹ thuật:..........................................................................................45 2.2.3. Giản đồ xung hoạt động của SRF05:...........................................................46 3 2.3. Điều khiển từ xa bằng hồng ngoại ......................................................................47 2.3.1. Remote hồng ngoại.........................................................................................47 2.3.2 Mắt thu hồng ngoại..........................................................................................48 2.3.3 Sơ đồ khối:........................................................................................................49 2.4. Module Bluetooth HC05 ......................................................................................51 2.4.1. Giới thiệu về Bluetooth HC05......................................................................51 2.4.2 Cơ chế hoạt động.............................................................................................52 2.4.3. Điều khiển Robot Car bằng điện thoại android bằng HC05 .....................53 2.5. Module dò đường..................................................................................................54 2.6. Hệ điều hành android............................................................................................55 2.6.1. Giới thiệu về android .....................................................................................55 2.6.2. Lịch sử hình thành..........................................................................................56 2.6.3. Tính năng android...........................................................................................58 2.6.4. Kiến trúc hệ điều hành android.....................................................................59 2.6.5. Chu kỳ ứng dụng trên android......................................................................62 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MÔ HÌNH XE ĐIỀU KHIỂN TỪ XA..............................68 3.1. Phân tích và xác định yêu cầu. ............................................................................68 3.1.1. Mục đích của đề tài: .......................................................................................68 3.1.2. Yêu cầu thiết kế ..............................................................................................68 3.1.3. Yêu cầu kết quả ..............................................................................................68 3.2. Xây dựng thuật toán..............................................................................................69 3.2.1. Thuật toán tổng thể.........................................................................................69 3.2.2. Thuật toán điều khiển từng chức năng cụ thể .............................................70 3.2.3. Thuật toán tính khoảng cách.........................................................................70 3.2.4. Thuật toán dò đường......................................................................................71 3.3. Thiết kế phần cứng................................................................................................72 3.3.1. Sơ đồ khối chức năng.....................................................................................72 3.3.2. Sơ đồ khối hoạt động:....................................................................................74 3.3.3. Sơ đồ nguyên lý của thiết kế và các module trong thiết kế.......................76 3.3.4. Sơ đồ mạch in thiết kế....................................................................................78 3.4. Xây dựng phần mềm trên android.......................................................................79 3.4.1. Lưu đồ thuật toán............................................................................................79 3.4.2. Giao diện ứng dụng....................................................................................79 4 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ TÀI ......................82 4.1. Các kết quả đạt được.............................................................................................82 4.1.1. Kết quả.............................................................................................................82 4.1.2. Hình ảnh của sản phẩm..................................................................................83 4.1.3. Các kết luận rút ra được ....................................................................................84 4.2. Đinh hướng đề tài:.................................................................................................85 KẾT LUẬN.......................................................................................................................88 Tài liệu tham khảo............................................................................................................89 5 ... - tailieumienphi.vn