(TIỂU LUẬN) báo cáo CUỐI kỳ môn học ỨNG DỤNG máy TÍNH TRONG đo LƯỜNG và điều KHIỂN sản PHẨM điều KHIỂN GIÀN PHƠI QUẦN áo tự ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG
NGHỆ

BÁO CÁO CUỐI KỲ
MƠN HỌC : ỨNG DỤNG MÁY TÍNH
TRONG ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
SẢN PHẨM : ĐIỀU KHIỂN GIÀN PHƠI QUẦN ÁO TỰ ĐỘNG

Giảng viên : Hoàng Văn Mạnh
Sinh viên : 18021417 Ngơ Đức Văn
18021283 Nguyễn Xn Tồn


Mục lục
Đặt vấn đề.........................................................................................................................2
1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu..................................................................................2
1.1. Mục tiêu..................................................................................................................2
1.2. Nội dung..................................................................................................................3
1.3. Các yếu tố............................................................................................................... 3
1.4. Sơ đồ điều khiển..................................................................................................... 3
1.5. Thiết kế.................................................................................................................. 3
2. Thiết kế hệ thống điều khiển.......................................................................................4
2.1 Các thiết bị vào ra.................................................................................................... 4
2.1.1. Vi điều khiển ESP 8266................................................................................... 4
2.1.2 Cảm biến mưa...................................................................................................5
2.1.3. Động cơ giảm tốc.............................................................................................6
2.1.4. Cơng tắc hành trình..........................................................................................6
2.2. Thiết kế mạch điều khiển........................................................................................7
2.2.1. Chức năng điều khiển chiều động cơ...............................................................7
2.2.2. Xây dựng mạch điều khiển..............................................................................9
3. Thiết kế phần khung – cơ khí..................................................................................... 9

3.1. Khung......................................................................................................................9
3.2. Bánh răng/ puly.......................................................................................................9
3.3. Dây curoa..............................................................................................................10
Hình ảnh thực tế :...................................................................................................... 11
4. Thiết kế giao diện điều khiển trên Android.............................................................11
4.1 Blynk là gì..............................................................................................................11
4.2 Tại sao lại dùng Blynk ?........................................................................................ 11
4.3 Hướng dẫn cơ bản sử dụng với App Blink:........................................................... 12
4.4 Xây dựng ứng dụng điều khiển thiết bị điện qua Bluetooth:.................................12
4.4.1. Cài đặt với app Blynk..................................................................................13
4.4.2. Thiết kế giao diện:........................................................................................14
4.5. Mơ tả phần mềm nạp chương trình cho Arduino IDE:.......................................16
4.5.1Về giao diện:........................................................................................................16
4.5.2 Mã lập trình.........................................................................................................17


5. Giao diện app Blynk khi kết nối và điều khiển....................................................... 20

Họ và tên
Nguyễn Xn Tồn

Ngơ Đức Văn

Đặt vấn đề
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, đã làm cho cuộc
sống của chúng ta ngày càng được nâng cao về mọi mặt cả trong sinh hoạt hàng ngày
cũng như trong sản xuất. Với xu hướng tự động hoá và mục tiêu tăng năng suất lao
động nhiều thiết bị máy móc và các mạch điện tử đã được nghiên cứu và ứng dụng
trong thực tế. Với sự ra đời của các mạch điện tử đã làm tăng đáng kể năng suất lao
động và làm giảm sức lao động của con người trong quá trình sản xuất.

- Vì vậy, những ứng dụng mang tính tự động ngày càng được sử dụng rộng rãi
Trong đó có sự đóng gióp khơng nhỏ của kỹ thuật vi điều khiển. Các bộ vi điều khiển
liên tục được cải tiến và sử dụng ngày càng phổ biến ở mọi mặt của đời sống xã hội.
Hầu hết các thiết bị được ứng dụng hiện nay từ thiết bị tự động cho văn phịng đến gia
đình hay nhà xưởng đều có thể dùng các thiết bị vi xử lí đem lại sự tiện nghi cho con
người trong thời đại cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa.
- Giàn phơi quần áo tự động là vấn đề khá phức tạp ngày nay cũng trở nên đơn
giản và dễ làm. Không cần phải tự tay thu quần áo khi trời mưa, cho quần áo ra phơi
khi trời nắng như trước nữa, chúng ta có thể áp dụng các kiến thức đã học để tạo ra
một mạch vi điều khiển đơn giản để điều khiển giàn phơi từ xa hoặc tự động.
- Với suy nghĩ đỏ, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế và
chế tạo giàn phơi tự động”.
1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu
1.1.

Mục tiêu

- Nghiên cứu và xây dựng mô hình điều khiển dựa trên module wifi ESP8266
V12E.
Làm quen với việc tính tốn thiết kế, chế tạo, ngun lý hoạt động của
mơ hình và củng cố phần lý thuyết về mạch điện tử, cảm biến và mạch điều
khiển bằng vi điều khiển.
1.2. Nội dung
Nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu thiết kế và chế tạo hệ thống giàn phơi tự động “
Ý TƯỞNG
- Khó khăn khi phơi quần áo mà trời mưa, nếu chúng ta khơng có ở nhà thì quần
áo sẽ bị ướt.
- Ở những căn chung cư,tòa nhà cao tầng, không gian để phơi đồ nhỏ, với một số giá

phơi đồ như hiện nay sẽ chiếm diện tích khá lớn, mà lượng quần áo phơi thì lại nhiều.

1.3. Các yếu tố
a .Đầu vào :
- Cảm biến mưa
b. Đầu ra :
- Tự thu quần áo khi có mưa


-

Tự kéo ra phơi khi nắng
Nút bấm điều khiển
Hiển thị và lưu trữ thông tin trên blynk.
Ứng dụng vào thực tế, thay đổi thông số phù hợp.
Điều khiển và giám sát qua smartphone.

1.4. Sơ đồ điều khiển

1.5. Thiết kế
− Hệ thống điều khiển:

ESP8266

Module L298

Cơ cấu chấp hành : Động cơ giảm tốc

Nút nhấn, Cảm biến mưa


Cơng tắc hành trình
− Hệ thống cơ khí:

Phần khung mơ hình

Bánh răng

Dây Curoa
2. Thiết kế hệ thống điều khiển
2.1 Các thiết bị vào ra


2.1.1. Vi điều khiển ESP 8266

-

Giới thiệu :
Wifi chuẩn 802.11b/g/n.
Tích hợp CPU 32-bit RISC: Tensilica Xtensa LX106 chạy ở 80MHz.
Tích hợp bộ đọc 1xADC 10 bit.
16 chân GPIO.
Hỗ trợ giao tiếp UART, I2C, SPI.
I2S giao tiếp với DMA.
64 KB RAM.
4MB bộ nhớ chương trình với ESP8266V12E.
Chức năng :
Giám sát các thông số của hệ thống và gửi về server.
Module Node MCU tích hợp sẵn chíp CP2102 cao cấp.
Tất cả chân của ESP8266 được đưa ra ngoài để linh động trong q trình thiết
kế và chạy thử.

Kit ESP 8266 là kít phát triển dựa trên nền chip wifi SỌC ESP8266 với thiết kế dễ
dàng sử dụng vì tích hợp sẵn mạch nạp sử dụng chip 2102 trên board.
Bên trong ESP8266 có sẵn một lõi vi xử lí vì thể có thể trực tiếp lập trình trên
nó mà khơng cần một con vi xử lí gián tiếp nào khác.
-

Sơ đồ chân :


2.1.2 Cảm biến mưa

− Chức năng của cảm biến mưa : Xuất tín hiệu mưa vào mạch điều khiển nhằm
mục đích khởi động chiều quay của động cơ.
− Nguyên tắc hoạt động : 2 vật dẫn điện chạy song song với nhau, khi có nước
mưa rơi vào sẽ làm thay đổi điện trở giữa hai dây dẫn.
2.1.3. Động cơ giảm tốc


−
Motor giảm tốc được định nghĩa là động cơ điện có tốc độ thấp, tốc độ đã
giảm đi nhiều (có thể là 1/2, 1/3, 1/4, 1/5, 1/8, 1/10, 1/15,…) so với động cơ
thông thường ở cùng công suất và số cực.
−
Gồm 2 phần: Động cơ (Motor) và hộp giảm tốc
Motor: Động cơ điện sở hữu số vòng quay siêu to, thường 2900rpm,
1450rpm, 960rpm nhưng moment xoắn lại nhỏ.
Hộp giảm tốc: hộp giảm tốc bên trong đựng bộ truyền động dùng bánh răng, trục
vít… để khiến giảm tốc độ vịng quay. Hộp này được sử dụng để giảm véc tơ vận
tốc tức thời góc, tăng momen xoắn và là phịng ban trung gian giữa động cơ điện
với phòng ban khiến cho việc của máy cơng tác. Đầu cịn lại của hộp giảm tốc

nối sở hữu tải.
⇨ Ở trong sản phẩm chúng em sử dụng động cơ giảm tốc 12vdc
2.1.4. Công tắc hành trình

−
Chức năng: Được đặt ở hai đầu hệ thống, khi thanh kéo chạm vào cơng
tắc hành trình thì động cơ sẽ ngắt
−
Nguyên lý cấu tạo : Bao gồm 1 cị đá (hay cần gạt) ở bên ngồi, bên
trong có 3 chân và 1 Reley đóng ngắt.
Chân trái: cấp nguồn
Chân giữa: thường đóng (NC), sẽ mở khi nhấn nút


Chân phải: thường mở (NO), sẽ đóng khi nhấn nút
2.2. Thiết kế mạch điều khiển
2.2.1. Chức năng điều khiển chiều động cơ
− Mạch cầu H

− Hoạt động : Nếu Q1 và Q4 hoạt động thì dây dẫn bên trái động cơ kết nối với
nguồn còn dây dẫn bên phải kết nối với đất.
− Động cơ có chiều


- Nếu Q2 và Q3 hoạt động thì động cơ có chiều ngược lại

⇨
cơ.

Trong sản phẩm chúng em sử dụng mạch cầu H L298 để đảo chiều động

⇨
Nguyên lý hoạt động : để đảo chiều động cơ sử dụng 2 chân out1 và out 2
để cấp vào 2 chân động cơ.
⇨
Đảo chiều động cơ phụ thuộc vào mức tín hiệu ở 2 chân int1 và int2

⇨

In1

⇨

0

⇨

1

⇨

1

⇨

0


2.2.2. Xây dựng mạch điều khiển

3. Thiết kế phần khung – cơ khí
3.1.

Khung

3.2.

Bánh răng/ puly
 Puly tiếng Anh là Pulley có nghĩa đơn giản là rịng rọc, bộ phận quan
trọng để gắn các đai lên để truyền moment giúp vận hành hệ thống
 Ở sản phẩm chúng em sử dụng puly gt2
 Gt2 có bước răng 2mm,14 răng
 Trục trong 4mm


3.3. Dây curoa

Dây curoa là một trong những thiết bị truyền động và hiện đang được sử
dụng rộng rãi trong các ngành cơng nghiệp và đời sống. Có các loại dây đai như
dây đai thang, dây đai răng, dây đai phi trịn, dây đai bản dẹt.

Các thơng số của dây curoa
L :Chiều dài dây curoa
a: Khoảng cách tâm 2 puly
d1: Đường kính puly 1
d2: Đường kính puly 2

Chúng e sử dụng dây đai gt2 có bước răng 2mm để phù hợp với puly gt2

Hình ảnh thực tế

4. Thiết kế giao diện điều khiển trên Android
4.1 Blynk là gì
- Blynk là một nền tảng với các ứng dụng iOS và Android để điều khiển Arduino,
Raspberry Pi và các ứng dụng tương tự qua Internet.
- Nó là một bảng điều khiển kỹ thuật số nhờ đó bạn có thể xây dựng giao diện đồ họa
cho dự án của mình bằng cách kéo và thả các widget.
Việc thiết lập mọi thứ rất đơn giản và bạn sẽ bắt đầu sau chưa đầy 5 phút.
- Blynk không bị ràng buộc với một số bo hoặc shield cụ thể. Thay vào đó, nó hỗ trợ
phần cứng mà bạn lựa chọn. Cho dù Arduino hoặc Raspberry Pi của bạn được liên kết
với Internet qua Wi-Fi, Ethernet hoặc chip ESP8266, Blynk sẽ giúp bạn online và sẵn
sàng cho IoT.
4.2 Tại sao lại dùng Blynk ?
Blynk thực ra là một cái app trên điện thoại, cho phép người dùng có thể tạo ra giao diện và
điều khiển thiết bị theo ý thích của cá nhân. Mình lựa chọn Blynk vì một số lý do sau:

Dễ sử dụng: Quá đơn giản, chỉ việc vào store, cài đặt, sau đó đăng ký tài khoản
và mất không quá 5 phút để làm quen.
Đẹp và đầy đủ: Giao diện của Blynk quá tuyệt vời, sử dụng bằng cách kéo thả,
bạn cần nút bấm, kéo thả nút bấm, bạn cần đồ thị, kéo thả đồ thị, bạn cần LCD,
kéo thả LCD, tóm lại là bạn cần gì thì kéo thả cái đó.


Khơng phải lập trình android hay ios: Nếu như khơng có kiên thức về làm app
trên điện thoại thì việc điều khiển thiết bị từ chính smartphone của mình quả là
điều vơ cùng khó khăn và phức tạp. Nhờ blynk thì chúng ta có thể bỏ qua bước
lập trình tạo app. Có thể thử nhanh chóng và ứng dụng được dự án của mình vào
thực tế.
Thử nghiệm nhanh chóng, có thể điều khiển giám sát ở bất kỳ nơi nào có

internet.
4.3 Hướng dẫn cơ bản sử dụng với App Blink:
Để sử dụng được blynk thì cần phải tải thư viện của nó thơng qua Arduino IDE.
- Chọn Sketch -> Include Library -> Manage Libraries, tìm kiếm blynk và install.

Hình 4.1 Thư viện Blynk trên Arduino IDE

Tới đây là đã xong được các bước chuẩn bị.
Sau đó sẽ đi cài đặt app Blynk trên điện thoại và thiết kế giao diện
4.4 Xây dựng ứng dụng điều khiển thiết bị điện qua Bluetooth:
4.4.1. Cài đặt với app Blynk
- Chúng ta có thể lên CH Play ( đối với điện thoại hệ điều hành Android ) hoặc App
Store ( đối với điện thoại hệ điều hành IOS) để cài app Blynk về máy.


Hình 4.2 App Blynk trên CH Play

- Sau khi đã cài app, bước đầu tiên là tạo tài khoản của blynk chỉ cần nhập email và mật
khẩu là được
Sau đó chọn sever setting

Hình 4.3 Tạo tài khoản và setting sever cho Blink

Chọn sever iot.htpro.vn như hình trên


- Sau đó đăng nhập vào chọn New Project -> Project Setting -> Devices->My Device ->
Auth Token -> Email
- Để mã auth gửi về email đăng nhập của bạn.
-

Chọn kiểu kết nối (connection type) ở đây là wifi

-

Nếu dùng esp thì có thể chọn esp 8266 hoặc nodemcu đều được.

-

Sau đó chọn widget box ->button(...) chọn chân kết nối

Hình 4.4 Mã Auth Token được gửi về Email

4.4.2. Thiết kế giao diện:
- Thêm nút nhấn vào blynk

Hình 4.5 Chọn các Label, Button để thiết kế giao diện

Giao diện thiết kế Project hiện ra rất đơn giản.


Bên phải là các control bao gồm: Widget Box, Project Setting, Run.
Trong đó :
- Widget Box : là nơi chọn Controller, Displays, Notifications, … để thiết kế cho giao
diện. Chọn các Button để thêm vào giao giao diện. Sau đó chúng ta sẽ đi setup cho từng
nút. Với sản phẩm giàn phơi, sẽ có 3 nút là chọn Mode, Thu, Ra. Mỗi nút sẽ được chọn
chế độ Virtual, và gán tên biến là V1, V2, V3.
Project Setting : thay đổi tên project, device, mode dark/ light,…
-

Run : khởi chạy và thơng báo kết nối.

Hình 4.6 Setup cho từng button


Hình 4.7 Giao diện điều khiển giàn phơi

4.5. Mơ tả phần mềm nạp chương trình cho Arduino IDE:
Cơng cụ này dung để lập trình Arduino phát triển và có thể chạy trên Windows , MAC
OS X và Linux.
4.5.1 Về giao diện:

Hình 4.5.1 Giao diện chương trinh viết Arduino


Vùng lệnh: Bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía
dưới là các icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE
được miêu tả như sau:

Hình 4.5.2 Vùng lệnh chương trinh

Vùng viết chương trình: Bạn sẽ viết các đoạn mã của mình tại đây.
Vùng thông báo ( debug): Những thông báo từ IDE sẽ được hiển thị tại đây. Để
ý rằng góc dưới cùng bên phải hiển thị loại board Arduino và cổng COM được sử
dụng. Luôn chú ý tới mục này bởi nếu chọn sai loại board hoặc cổng COM, bạn
sẽ không thể upload được code của mình.

Hình 4.5.3 Vùng thơng báo

4.5.2 Mã lập trình

5. Giao diện app Blynk khi kết nối và điều khiển