Thiết kế hệ thống điều khiển các thiết bị điện từ xa bằng điện thoại android thông qua sóng bluetooth

VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỦ - THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC
Để tài:

Thư viện Viện Đại học Mờ Hà Nội

THIẾT KÉ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CÁC
THIẾT BỊ ĐIỆN TÙ XA BẰNG ĐIỆN THOẠI
ANDROID THÔNG QUA SĨNG BLETOOTH
Giảng viên hướng dẫn

TS NGUN HỒI GIANG

Sinh viên thực hiện

DƯƠNG TUẤN ANH

Lóp

K16B

Khố

2013-2017

Hệ

ĐẠI HỌC CHÍNH QUY

Hà Nội, tháng 5/2017


MỤC LỤC
LỜI NĨI ĐẦU....................................................................................................... 4
DANH MỤC HÌNH VẼ....................................................................................... 5

DANH MỤC BẢNG BIẾU.................................................................................. 7
DANH MỤC TÙ VIẾT TẮT...............................................................................8
CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VÈ ARDUINO.................................................. 10

1.1

Lịch sử phát triền và các dòng sàn phẩm của Arduino......................... 10

1.

Ị. 1

Dòng Arduino đầu tiên (2005)................................................... 10

1.1.2

Arduino USB (2005)......................................................................... 12

1.1.3

Arduino Extreme (2006)................................................................... 12

1.1.4

Arduino NG (Nuova Generazione)(2006)...................................... 13

1.1.5

Arduino Diecimila (2007)................................................................. 13

1.1.6

Arduino Duemilanove (2008- 2009)............................................... 15

/. 1.7 Arduino UNO (2010)........................................................................ 15

/.

1.8

1.1.9
1.1.10

1.2

Những board Arduino Mega (2009 - $011) pỊ4ÔĨ................... 16

Arduino DUE (2012) ........

19

Những dòng Arduino khác............................................................. 20

ứng dụng của Arduino........................................................................... 21

CHƯƠNG 2: XÂY DỤNG HỆ THÔNG........................................................ 25
2.1

Giới thiệu về hệ thống............................................................................ 25

2.1.1

Ý tưởng thiết kế............................................................................ 25

2.1.2

Yêu cầu thiết ké.................................................................................25

2.1.3

Sơ đồ khối và nhiệm vụ của tùng khối.......................................... 25

2.2

Giới thiệu về hệ thống........................................................................... 27

2.2.1

Khối nguồn........................................................................................ 27

2.2.2

Khối Modul Bluetooth HC05 Công nghệ truyền dẫn không dây

Bluetooth................................................................................................. 27

2.2.3

Arduino Uno R3............................................................................... 35

2.2.4

Khối Relay và nút nhấn..................................................................... 39

GVHĐ: TS Nguyễn Hoài Giang

2

SV: Dương Tuấn Anh


CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH NGUYÊN LÝ VÀ SẢN PHẨM........... 42

3.1

Nguyên lý hoạt động.............................................................................. 42

3.2

Nguyên lý hoạt động chung................................................................... 44

3.3

Thiết kế trên smartphone....................................................................... 47

3.3

.i

Sơ đồ thuật tốn............................................................................47

3.3

.2

Giới thiệu chương trình App Ỉnventor2...................................... 48

3.3

.3

Phần mềm ArduinoControl.........................................................48

3.3

.4

Mã nguồn ứng dụng Arduino Control....................................... 49

3.4

Thiết kế chương trình trên vi điều khiến............................................... 53

3.4

.ỉ

Lưu đồ thuật tốn........................................................................ 54

3.4

.2

Giới thiệu chương trình Arduino IDE........................................ 54

3.5

Mạch in.................................................................................................... 59

3.6

Sàn phẩm thực tế..................................................................................... 60

PHỤ LỤC.............................................................................................................62

.......66

KÉT LUẬN chung
TÀI LIỆU THAM KHẢO................. '.......

GVHD: TS Nguyễn Hoài Giang

3

67

SV: Dương Tuấn Anh


LỜI NĨI ĐẦU

Ngày nay khoa học cơng nghệ ngày càng phát triển, vi điêu khiên AVR và

vi điều khiển PIC ngày càng thơng dụng và hồn thiện hơn, nhưng có thế nói
sự xuất hiện của Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới

cho vi điều khiến. Sự xuất hiện cùa Arduino đã hồ trợ cho con người rất nhiều

trong lập trình và thiết kế, nhất là đối với những người bát dầu tìm tịi về vi

điều khiến mà khơng có q nhiều kiến thức, hiếu biết sâu sắc về vật lý và điện

tử. Phan cứng cùa thiết bị đã được tích hợp nhiều chức năng cơ bán và là mã
nguồn mờ. Ngơn ngừtương 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 mà Arduino đang dần
phố biến và phát triển mạch mẽ trên các cộng đồng điện tứ trong và ngoài

nước. Trên cơ sờ lý thuyết đã được học trong các mơn: Lập trình c căn bản, vi
xừ lí, vi điều khiển, em đã quyết định thực hiện đề tài: Thiết kế hệ thống điều

khiển các thiết bị điện từ xa bằng điện thoại Ạrduino qua sóng bletooth.

Do kiến thức còn hạn hẹp và lần đầu được tiếp xúc với Arduino nên khơng

tránh khỏi những sai sót, hạn chế. Vì thế em rất mong có được sự góp ý từ
thầy, cơ đề có thế hồn thiện đề tài cùa mình.

Em xin chân thành cảm ơn TS. Nguyền Hoài Giang đã giúp đỡem rất nhiều

trong quá trình tìm hiếu, thiết kế và hoàn thành đề tài này.
Trân trọng!

Sinh viên thực hiện

Dương Tuấn Anh

GVHD: TS Nguyễn Hoài Giang

4

SV: Dương Tuấn Anh


DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Arduino Serial..................................................................................... 11
Hình 1.2. Modul PCB thủ cơng Severino (ak S3V3)..................................... 11
Hình 1.3. Mạch Arduino USB v2.0.................................................................. 12
Hình 1.4. Arduino Extreme version 1&2........................................................ 13

Hình 1.5. phiên bản Arduino NG+................................................................... 13
Hình 1.6. Arduino Diecimila.............................................................................. 14
Hình 1.7. Arduino Duemilanove...................................................................... 15
Hình 1.8. Arduino Uno R3................................................................................. 15
Hình 1.9. Dịng Arduino Leonardo và ArduinoEthernet.............................. 16
Hình 1.10. Dịng Arduino Micro và Arduino Yún......................................... 16

Hình 1.11. Board Arduino Mega...................................................................... 17
Hình 1.12. Board Arduino Mega...................................................................... 18
Hình 1.13. Arduino MeGA ADK...................................................................... 18

Hình 1.14. Arduinó Due...n..V.Ì^Ằ'l.£lạÌ.ịiụC.MỚ.Hà.NỘÌ......................... 20
Hình 1.15 . Các dịng sản phầni của Arduno từ 2005- 2013........................ 21
Hình 1.16. Máy in 3D sử dụng Arduino......................................................... 22
Hình 1.17 Một số robot DIY sử dụng Arduino.............................................. 23
Hình 1.18. UAV sử dụng Arduino.................................................................... 23
Hình 1.19 Minh họa cho ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa....................... 24
Hình 2.1. So' đồ khối của hệ thống................................................................... 25
Hình 2.2. Sơ đồ mạch nguồn............................................................................ 27
Hình 2.3. Khả năng kết nối các thiết bị qua Bluetooth................................ 29
Hình 2.4. Modul HC-05..................................................................................... 31
Hình 2.5. Sơ đồ chân HC-05..............................................................................32
Hình 2.6. Sơ đồ ngun lí modul Blutooth HC-05......................................... 33
Hình 2.7. Sơ đồ kết nối HC-05 với Arduino................................................... 34

Hình 2.8. Sơ đồ chân và chức năng của các chân trên chip Atmega 328.. 35
Hình 2.9. Hình ảnh thực tế board Arduino.................................................... 36

GVHD: TS Nguyễn Hoài Giang

5

SV: Dương Tuấn Anh


Hình 2.10. Tham khảo thêm một số chức năng của các chân trên Arduino
................................................................................................................................ 37

Hình 2.11. Relay 5V/ 10A.................................................................................. 40
Hình 2.12. Cơng tắc MTS-103.......................................................................... 40
Hình 2.13. Sơ đồ kết nối Relay và cơng tắc 3 cực.......................................... 40

Hình 2.14. Mosfet IRF 540................................................................................41
Hình 2.15. Sơ đồ điều khiển thiết bị 12 VDC..................................................41
Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý tổng quát................................................................42
Hình 3.2. Giao diện của ứng dụng Arduino Control.....................................45
Hình 3.3. Cài đặt thịi gian cho chế độ hẹn giị'.............................................. 46
Hình 3.4. Các thanh trượt điều khiến độ rộng xung dương........................ 46
Hình 3.5. Sơ đồ thuật tốn trên App Arduino Control................................ 47

Hình 3.6. Khõi tạo chưong trình lập trình ứng dụng cho smartphone.....49
Hình 3.7. Giao diện thẻ chọn Designer........................................................... 50
Hình 3.8. Xây dựng chương trình ghép nối Bluetooth..'!'............................. 51
Hình 3.9. Chưong trình con cho các nút nhấn.............................................. 52

Hình 3.10. Chương trình con cho các thanh trượt........................................ 52
Hình 3.11. Lưu đồ thuật tốn điều khiểnthiết bị trên Arduino..................53
Hình 3.12. Giao diện Arduino IDE.................................................................. 54
Hình 3.14 Hình ảnh thực tế của sản phẩm.................................................... 61

Hình 3.13. Hình ảnh mạch in lớp Botton........................................................ 59

GVHĐ: TS Nguyễn Hoài Giang

6

SV: Dương Tuấn Anh


DANH MỤC BẢNG BIẾU
Bảng 2.1. Chức năng từng chân của modul HC-05....................................... 32
Bảng 2.2. Thông số Arduino Uno R3.............................................................. 38

Bảng 3. 2. Các hàm trong thư viện Serial....................................................... 59
Bảng 3. 1. Các câu lệnh căn hăn....................................................................... 56

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

GVHD: TS Nguyễn Hoài Giang

7

SV: Dương Tuấn Anh


DANH MỤC TÙ VIÉT TẤT

Từ viết tắt
CAD

CNC

DIY

EEPRO
M

Tiếng Anh

Tiếng Việt

Phan men tạo hình be mặt và hình

Computer Aided Draft

khối 3D
Hệ thống máy tiện cơ khí được

Computer Numerical

điều khiên bằng máy tính

Control

Sán phâm tự chề tác của các cá

Do It Yourself

nhân

Electrically Erasable

Bộ nhớ không mất dừ liệu khi

Programmable Read

ngừng cung cấp điện

Only Memory

Phương pháp điều độ rộng xung

PWM
REPR

AP

Pulse Width Modulation

vuông

Replicating Rapid- >ại 1DC VI ơ HÀ Nni
Máy tạo mẫu nhanh (máy in 3D)
prototype
Máy tính với tập lệnh đơn giản

Reduced Instructions Set
RISC

RF

SRAM

hóa

Computer

Dãi tẩn số nằm trong khoảng 3

Radio frequency

kHz tới 300 GHz

Static Random

Bộ nhớ truy xuất ngầu nhiên tĩnh

Access Memory

Mạch tích hợp được sử dụng trong
UART

việc truyền dẫn dữ liệu nối tiếp

Universal Asynchronous

giữa máy tính và các thiết bị ngoại

Receiver Transmitter

vi
UAV

UHF

Unmanned Aerial
Vehicle
Ultra-High Frequency

GVHD: TS Nguyễn Hồi Giang

Thiểt bị bay khơng người lái
Dâi tẩn số vô tuyến nằm trong

8

SV: Dương Tuấn Anh


khoảng 300 MHz tới 3 GHz

(3.000 MHz)

ISM

Băng tần miễn phí cho các ứng

Industrial Scientific

Medical

dụng không dây

Thư viện Viện Đại học Mờ Hà Nội

GVHD: TS Nguyễn Hoài Giang

9

SV: Dương Tuấn Anh


ĐỐ ÁN TÓT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: TỐNG QUAN VỀ ARDUINO
Dự án phát triền Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho
sinh viên trại Interaction Design Institute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea IDII) tại

Ivrea, Italy. Vào thời điếm đó các sinh viên sử dụng một board mạch "BASIC Stamp"
có giá khoảng $100, khá tốn kém đối với sinh viên. Massimo Banzi, một trong những
người sáng lập, hiện đang giảng dạy tại Ivrea đã đóng góp vào một thiết kế hệ thống

kết nối điện dẫn cùa sinh viên người Colombia tên là Hernando Barragan. Sau khi các
nền tảng hệ thống điện dần đã được hoàn tất, các học viên đã tối ưu phần cứng đe làm
cho hệ thống đó gọn nhẹ hơn. rè hơn. và có sẵn cho cộng đồng nguồn mờ.

Sau đó Trường Interaction Design Institute Ivrea bị đóng cửa. Do đó, các nhà

nghiên cứu. trong số họ là David Cuarticlles, đã chu động thúc đấy ý tướng phát triền

về Arduino. Cái tên "Arduino" đến từ một quán bar tại Ivrea. nơi mà các sinh viên
sáng lập dự án này thường xuyên gặp mặt. Bàn thân quán bar này cũng được lấy theo

tên của một vị vua Italia vào thế ki thứ IV.

TL.M
vi Ân
\/ipn
11QÍẰ
ỈVIĨcúa
’ Ị LAArdno
1.1 Lịch sử phát
triển
và cầc
dịng sản
phẩm
1.1.1

Dịng Arduino đầu tiên (2005)

Khi nhìn lại lịch sử này, những mạch lập trình sử dụng vi điều khiến ATmega8 này

được dặt tên là Arduino Serial. Và Arduino Serial là thuật ngữ de chi tất cá những
mạch Arduino được thế kế bới những nhà phát triền Arduino hay là những người
phát triển tự do, mạch Arduino sử dụng cống kết nối RS-232 (Serial) thay vì cống

USB TTL (transistor-transistor logic) như hiện tại.

Khi những sàn phàm đầu tiên được xây dựng, Arduino vần chịu sự ảnh hướngcúa

các mạch lập trình AVR cùng thời điểm, đó là sử dụng cổng RS-232(cồng máy in
cùa các dòng máy tính cũ). Điều dó cũng phù hợp với lịch sử lúc bấy giờ, các dịng

máy tính để bàn khi được sàn xuất vẫn cịn cổng RS-232 này.

GVHD: TS Nguyền Hồi Giang

10

SV: Dương Tuấn Anh


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

Hình 1.1 Arduino Serial

Module sứ dụng vi điều khiên Atmel AtmegaS với 14 chân I/O trong đó có 6 chân đầu
vào analog. Vì lý do sử dụng cống RS-232, nên việc xây dựng một môi trường giao
tiếp giữa máy tính và mạch Arduino vơ cùng đơn giãn (giao thức RS-232 thời gian này
vơ cùng phơ biến). Ngồi ra, các linh kiện trên chi đế phục vụ cho việc duy nhất là lập
trình cho ATmegaS qua máy tính. Điều đặc biệt của Arduinotrong thời gian này, đó là
sự dưn giãn hơn những mạch lập trình AVR khác có trên thị trường lúc bấy giờ như:
ATMEL Programmer, mikroElektronika,.. Arduino sơ khai đã phân chia các hàng
chân digital và analog . Ngoài ra,\c^C;phi tiết khác là theo chuẩn thiết kế mạch lúc bấy
giờ như: ISP, jack căm 2.1mm (jack căm ngn ngồi), RS-232 connector, ,v.v.

Qua thời gian, dịng mạch Arduino Serial đã được thiết kế đơn giãn hơn, và chi cần
dùng một mặt để mọi nhà phát triển có thể tự thiết kế một PCB bang phương pháp thú

cơng. Dịng sán phâm này có tên là Arduino Signle-Sidcd Serial.

Hình 1.2. Modul PCB thù công Severino (ak S3V3)


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

ỉ.1.2 Arduino USB (2005).
Dịng mạch này dần dần định hình thương hiệu Arduino trong cộng đồng phan cứng
nguồn mớ , với cộng đồng người sừ dụng đông đáo và kho thư viện hồ trợ phong phú
mà Arduino phù hợp với rất nhiều đối tượng phố thơng. Dịng mạch Arduino USB
được phát triến qua haiphiên bàn (Arduino USB và Arduino USB v2.0). Mạch vẫn sử
dụng vi điều khiến Atmega 8 và phần lớn mạch Arduino USB được bán dưới dạng
mạch phát triển chưa gắnlinh. Tuy nhiên, dòng Arduino USB đã được gan sẵn linh
kiện cũng rất phố biến. Dưới đây là một số hình ảnh về mạch Arduino USB v2.0.

Hình ỉ.3. Mạch Arduìno USB v2.0
Arduino đã thay thếịCổng Serial ^xjit|t hiện ớ Arduiljo Serial) bằng cống USB Type B

do sự phố biến của máy tính xách tay. Việc sừ dụng cống USB type B giúp thiết kết

cùa Arduino trở lên nhó gọn và tiện lợi hơn rất nhiều và dược duy trì cho lất cà các

phiên bán arduino sau này.
Trong hình 1.3, có thêm sự xuất hiện của cống USB Type B.Do đó, nguồn điện ni
Arduino khơng chỉ là 12V, mà cịn có thê là 5V câp từ công USB từ laptop.
Như vậy, mạch Arduino USB vẫn không có nhiều sự thay đồi so với mạch Arduino

Serial, nó có thê dược xem như là một phiên bãn Arduino không sử dụng công RS-232

mà dùng cống USB. Tiện dụng hơn cho người lập trình rất nhiều.

1.1.3

Arduino Extreme (2006)

Phiên ban này, Arduino đã có thêm đèn RX. TX ở 2 chân TX và RX của Arduino. Các
linh kiện trên Arduino phần lớn được thay thế bằng linh kiện dán và điều đó có nghĩa

là Arduino cần phải được bán với đầy đù các linh kiện đã được hàn đầy đú.
Ngoài ra, các chân header male đã được thay thế với chân header female.về mặt thơng
số kĩ thuật thì khơng có thay đổi gì đáng kế so với các phiên bản tiền nhiệm.

Cũng trong năm đó. trang arduino.cc cũng chính thức được ra đời. và các dây nối giữa

các phần trong mạch cũng được làm "âm" đất đe hình thức boar mạch trở lên đẹp hơn.


ĐỊ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.4. Arduino Extreme version 1&2

1.1.4

Arduino NG (Nuova Generaàone) (2006)

Trong mạch Arduino NG, Arduino đã thay thế con chip FT232BM bằng con chip
FTDI FT232RL USB-to-Serial, điều đólàm cho thiết kế giao diện phần cứng của
Arduino trờ lên hài hịa hon. Ngồi ra. nhà sản xuất dã lắp thêm một dèn LED vào
chân số 13, không những giúp debug được truyền dừ liệu SPI mà cịn có "một cơng
cụ" kiềm thử mạch (vì khi được xuất bán, Arduino đã được Arduino NG đã được

upload chương trình Blink).
Ta chi cần gắn điện vào cổng USB hoặc nguồn ngoài là có thề kiểm thứ được mạch
NG. Và cũng trong năm 2006 Arduino NG được nâng cấp lên phiên bán Arduino NG+
sử dụng vi điều khicnAtmCgỊả 168 với dung lượng bộ nhớFlashlă 16KB. Đi theo đó là
các phiên bân sứ dụnglinh kiện chân dán với kích thước nhỏhơn rất nhiều (Nano, Lily
Pad...).

Hình 1.5. phiên băn Arduino NG+

1.1.5

Arduino Diecũnila (2007)


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

Photograph by SperkFun Electronics. Used under thỉ Creative Commons Attribution Share-Alike 3.0 license.
Hình 1.6. Arduino Diecimila

Điều thay đối chính trong phiên bân này đó là việc đưa vào chức năng "tự động reset"
bang máy tính khi upload chương trình và chức nâng này vẫn được sứ dụng cho tất cã

các phiên bân sau này.Arduino đã sừ dụng một mạch "dropout voltage regulator" đế
khứ nhiều cho các chân Analog IN. Do đó, sẽ khơng cần phải sứ dụng tụ 103. 104 đe

lọc nhiễu cho các chân Analog nữa. Trong phiên bán này, vẫn sứ dụng vi điều khiến
ATmegal68.


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

1.1.6

Arduino Duemilanove (2008 - 2009)

Hình 1.7. Arduino Duemilanove

Ờ phiên bàn này, Arduino đã sử dụng vi điều khiến ATmega328 thay vì ATmegal68

từ tháng 1 năm 2009. Mạch Arduino đã có khả tự động nhận biết mỗi khi sử dụng
nguồn tử cổng
Đại hQC Mỏ- Hà Nội

1.1.7

Arduino UNO (2010)

Board Arduino Uno R3 được thiết kế với bộ xứ lý trung tâm là vi điểu khiến AVR
Atmcga328.Là một chip vi điều khiển được sán xuất bời hãng Atmcl thuộc họ
MegaAVR có sức mạnh hơn hăn Atmega8. Atmega 328 là một bộ vi điều khiến 8 bit
dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 32KB.

Hình 1.8. Arduino Uno R3


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP
Từ phiên bàn Arduino UNO R3, Arduino USB đã chính thức phân nhánh ra thành hai

nhánh con, đó là Arduino Ethernet và Arduino Leonardo nhằm tối ưu hóa cho các dự

án sứ dụng Internet (Arduino Ethernet).

Hình 1.9. Dòng Arduino Leonardo và Arduino Ethernet

Ở các phiên bàn Arduino Leonardo, có thế kết nối mạch với các thiết bị ngoại vi qua
cổng usb như chuột, bàn phím. Arduino Leonardo lại phân nhánh ra 2 phiên bán nhò
hơn là Arduino Micro và Arduino Yún.

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

Hình 1.10. Dịng Arduino Micro và Arduino n.

1.1.8

Những board Arduino Mega (2009-2011)

Các nhà săn xuất đã thay được tiềm năng phát triển cùa Arduino nên học đã nghiên

cứu và cho ra đời dòng arduino Mega nhằm phục vụ cho các project có quy mơ
lớn hơn.


ĐỐ ÁN TÓT NGHIỆP

Arduino Mega trờ lên mạnh mẽ hơn với dung lượng bộ nhớ Flash là 128Kb (gấp
bốn lần Arduino Uno),và nhiều hơn gấp ba lần số chân 10 so với dòng Arduino

Uno (54 chân digital IO và 16 analog 10 ).

Hình 1.11. Board Arduino Mega

Cơng nghệ khơng ngừng phằí triển Vẳ ArtiuinJVflngMiy. Để đáp uthg yêu cầu ngày
càng cao của người sứ dụng. Các dịng Arduino Mega có dung lượng bộ nhớ Flash và
số chân I/O ngày càng cao.
Sự ra đời của Arduino Mega 2560 R3 sử dụng vi điều khieenrAtmega256() cho tốc
độ ngoại vi cao nhất và số chân nhiều nhất, có thế mớ rộng thêm nhiều chân bang việc
kết nối vớ các Arduino lại với nhau.

Thông số kỹ thuật:
o Điện áp hoạt động 5V
o Điện áp ngõ vào DC: 7-12V
o Số chân Digital: 54 (15 chân PWM)
o Số chân Analog: 16
o Bộ nhớ Flash: 256 KB
o SRAM: 8 KB
o EEPROM: 4 KB
o Xung clock: 16 MHz


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

Hình 1.12. Board Arduino Mega

Năm 2011, Arduino MeGA ADK ra đời.Đây là phiên bán Arduino giúp người sử dụng

có thểgiao tiếp với các thiết bị chạy hệ điều hành Androidthông qua cống USB micro
cùa các thiết bị Android.

Arduino Mega ADK vẫn sứ dụng chipp Atmega2560 được bố sung thêm cống giao
ticp USB Host có thổ kết nối đến các thiết bị Andriod như điện thoại di động, máy in.

SmartTV... dựa vào chip MAX3421C. Các thông số kĩ thuật khác tương đươngvới
dòng Arduino Atmega 256oiện Viện Đại học Mơ 1 ỉà Nội

Hình 1.13. Arduino MeGA ADK


ĐỐ ÁN TÓT NGHIỆP

1.1.9

Arduino DUE (2012)

Arduino DUE là phiên bàn Arduino đầu tiên sử dụng một vi điều khiến 32 bít thay vì
con vi điều khiển 8 bít ATmega2560 trước đây. Đây là một sự thay đổi mang tính cách
mạng nhăm đưa Arduino trở lên mạnh mẽ hơn bao giờ hêt. Vì lúc này, Arduino có thê
tính tốn nhanh hơn 4 lan (nếu so sánh với mạch 8 bít cùng xung nhịp). Ngồi ra, xung
nhịp của dịng sản phâm này cũng cao hơn (84MHz), Arduino DUE hoạt động ở mức
3.3 vol cho tín hiệu điện tối đa (mức HIGH), nếu cao hơn có thề cháy hóng và phá húy
board. Như vậy, ta khơng cần một bộ chuyển tín hiệu điện để giúp Arduino giao tiếp
với một mini computer như Raspberry Pi hay tương tự. Với Intel Galileo, có the dùng
tín hiệu ớ mức 3.3 vol hay 5 vol đều được.

Thông sô kỹ thuật cúa Arduino Due:

o Vi điều khiền: AT91 sAM3X8E
o Điện áp hoạt động: 3.3 V
o Điện áp đầu vào: 7-12V
o Điện áp đầu vào (giới hạn): 6-20V
o Kỹ thuật số I / o Pins: 54
o PWM Digital I/O Pins: 12

o Analog inịỊtỈỂPinsiặia

Viện Đại học Mơ Hà Nội

o Analog Output Pins: 2 (DAC)
o DC hiện tại mỗi I / o Pin: 130 mA
o DC hiện tại cho Vcc: 800 mA
o SRAM: 96 KB
o Dao động clock: 84 MHz

GVHD: TS Nguyễn Hoài Giang

19

SV: Dương Tuấn Anh


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

Hình 1.14. Arduino Due

1.1

. lONhững dịng Arduino khác

Ngồi dịng Arduino trên, cịn có những dịng Arduino khác có thế được liệt kê
bằng hình ánh dưới đây.

Thư viện Viện Đại học Mớ Hà Nội

ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

SPECIAL BOARD FIELD GUIDE
2005 2006 2007 2008

EUOLi^non OF

RDUIHO

Od style RS-232 scrul
port rather than USB.
Des^ned to be built on a
home-etched PC8.

In 2005. a group at Italy 's Interaction Design Institute Ivrea developed

Arduino as a low cost, easy-to-use electronics platform for students and
Adds female án

artists. It borrows its name from nearby watering hole Bar di Re Arduino
Since exploding onto the maker scene. Arduino has cultivated a flourishing
community of inventors, engineers, and hackers dedicated to sharing code
and developing hardware under an open-source banner.

Frst beard to

ATmegaS

-StostJitarcwf

etch-it-yarsclf PCS design

K IHien Smih'Ottl

Smrmi
The ATmegalM doubles on-board memory to 16KB. ẨT_
but IS otherwise nearly identical Io the Atnega8 AlfllBgdluO

Frst to sho with

(POIP 28) tor through hole soldering

Underside pns
forbreadboard
. connection.

Sew-through contact pads tor
connecting condudne thread

Fust board to use
sirfacc-mcurt
processor.

Thin Quad Flat Package (TQFP)
designed folsuface-mount sotoerng

[feigned for
battery-powered
wireless protects

Auto-selects power
supply. First to ship
with ATmega328

age replaces toads with underside pads v

_

Designed for

Replaces
sewthrough •
contacts
A
snaps
"

Umi Icrm-factor compatibte------ Pii yjj,
|T__ _-nnn
The Mega took Artkino to a new
feel. quadrupling on-chp memory
to 128KB and more than toping the
total number of I/O and input pins m
a significantly larger form factor

AlmegalcoU

Official reference made*
lor Ardimo platform

ATmega32u4

Emulates mouse and
keyboard over USB

With the Mega256O. memory
doubted agam to 256KB
Though larger, the new
form factor remains pmcompotibte with the standard
Antumo shield footprint.

ATmega2560

The Due marks Ardwno's first
departure from the AVR architecture.
The ATSAM3X8F IS an ARM Cortex M3
processor with twice the memory and
four tunes the clack speed
oftheATmega256O

AĨSAM3X8E

Vega update for use with Android
Accessory [feetoameit M (ADK)

Integrates USB
controller into
processor chp

Fest dual-core model, combining
ATmega32u4 with MIPS
embedded Linux machine.

First Arduno to mount
32-bit processor Runs at
33Y rather than 5V.

2009 2010

2011 2012 2013

Hình 1.15 . Các dịng sàn phầni của Arduno từ 2005 - 2013

1.2

Úng dụng của Arduino

Đặc điếm nối bật cùa Arduino là môi trường phát triền ứng dụng cực kỳ dễ sử
dụng, với một ngơn ngữ lập trình có thê học một cách nhanh chóng ngay cà với những


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

người ít am hiếu về điện tử và lập trình. Sự phố biến của Arduino khơng chi ở mức giá
rất hợp lí mà chính là tính chất nguồn mớ từ phần cứng tới phần mềm. Chính vì tính
linh hoạt của Arduino đem lại mà việc mục đính sử dụng Arduino cùng rất đa dạng.
Arduino được chọn làm bộ não xử lý cùa rất nhiều thiết bị từ đơn giản đen phức tạp.
Trong số đó có một vài ứng dụng thực sự chứng tó khả năng vượt trội cùa Arduino do
chúng có khả năng thực hiện nhiều nhiệm vụ rất phức tạp. Sau đây là danh sách một số

ứng dụng nổi bật cúa Arduino.

1 nu

Vỉ VII

V xyn

11VV

liu 11Ụ1

Hình 1.16. Máy in 3D sử dụng Arduino

• Máy in 3D:
Một cuộc cách mạng khác cũng đang âm thầm định hình nhờ vào Arduino, đó là sự
phát triền máy in 3D nguồn mớ Reprap (Cộng đồng phát triền nen táng Máy in 3D mã
nguồn mớ ). Máy in 3D là công cụ giúp tạo ra các vật thê thực trực tiếp từ các file
CAD 3D. Công nghệ này hứa hẹn nhiều ứng dụng rất thú vị trong đó có cách mạng
hóa việc sản xuất cá nhân.

• Robot:
Do kích thước nhó gọn và khả năng xứ lý mạnh mẽ, Arduino được chọn làm bộ xừ lý
trung tâm cứa rất nhiều loại robot, đặc biệt là robot di động, người dùng DIY.

Việc kết hợp với các module hồng ngoại, blutooth. sóng RF. sóng siêu âm. Ethernet.
Wifi... Mà việc phát tricn robot tự động hoặc bán tự dộng dề dàng hơn rất nhiều so với
việc thiết kế truyền thống. Dưới đây là hình ánh thực tế cùa các robot được sáng tạo
bới những

ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

ì ỉịình 'liệiỊỶÍỘt

•

D1Y sú

ArduhlOf i

Thiết bị bay khơng người lái:

UAV là một ứng dụng đặc biệt thích hợp với Arduino do chúng có khà năng xừ lý
nhiều loại cảm biến như Gyro, accelerometer, GPS..., điều khiến động cơ servo và cả
khả năng truyền tín hiệu từ xa.

Hình 1.18. UAV sử dụng Arduino


ĐỐ ÁN TĨT NGHIỆP

• Game tương tác:
Việc đọc càm biến và tương tác với PC là một nhiệm vụ rất đơn gián đối với Arduino.
Do đó rất nhiều ứng dụng game tương tác có sử dụng Arduino.

• Điều khiển ánh sáng:
Các tác vụ điều khiên đơn giản như đóng ngắt đèn LED hay phức tạp như điều khiến

ánh sáng theo nhạc hoặc tương tác với ánh sáng laser đều có thế thực hiện với

Arduino.

❖ Trong đồ án này, em sỗ nghiên cứu ứng dụng sừ dụng Arduino điều khiến các

thiết bị từ xa bàng điện thoại Android dựa trên phương thức truyền dẫn khơng

dây bluetooth

Hình 1.19 Minh họa cho ứng dụng điều khiến thiết bị từ xa


ĐỊ ÁN TĨT NGHIỆP

CHƯƠNG 2: XÂY DỤNG HỆ THƠNG

Nội dung cùa chương 2 sẽ đi tìm hiếu về ứng dụng điều khiển thiết bị từ xa sử dụng

borard Arduino Uno R3. Dựa vào một ứng dụng được cài đặt sẵn trơn thiết bị

Smartphone Android đế có thế điều khiến bật tắt thiết bị từ xa qua sóng Bluetooth.

Giói thiệu về hệ thống

2.1
2.1.1

Ý tưởng thiết kế

Công nghệ ngày càng phát triển, những chiếc điện thoại thông minh chạy hệ điều hành

Androd trở thành thiết bị di động phố thông cho mọi đối tượng người dùng. Vì vậy tơ
lên ý tưởng phát triền một môt trường giao tiếp giữa Smartphone và bộ vi điều khiên
Arduino thơng qua sóng Bluetooth đê điều khiển các thiết bị gia dụng nham mục đích
giúp người dùng quán lí, điều khiển các thiết bị điện trong nhà một cách thông minh
và tiết kiệm nhất.

2.1.2

Yêu cầu thiết kế.

J Mạch phải có thiết kế tối giãn, nhó gọn, dề dàng lắp đặt, sứa chữa, phù hợp với
mọi đối tượng người sừ dụng.
•
s Hệ thống chạy ơn định, chính xác, ben bi và dỗ dàng vận hành.
J Chi phí thiết kê ,'chất lượng sẳh phấiĩí phái 'dược đâm bảó.

•

/ Khoảng cách điều khiển thiết bị trong mơi trường có vật cán phải đừ xa đế
đápứng cho hệ thống hoạt động chính xác.
s Đãm báo tính báo mật. an tồn, thân thiện và tính thâm mỹ cao.

•
2.1.3
❖

Sư dồ khối và nhiệm vụ của từng khối.

Sư đị khối:

Hình 2.1. So' đồ khối của hệ thống