ĐIỀU KHIỂN THIẾT bị TRONG NHÀ BẰNG SMARTPHONE DÙNG GIAO THỨC BLUETOOTH DÙNG PIC (có code và layout)

ĐỒ ÁN 2

ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG NHÀ
BẰNG SMARTPHONE DÙNG GIAO
THỨC BLUETOOTH


MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ.........................................................................................VIII
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU.......................................................................................IX
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT.....................................................................................X
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI...................................................................................1
1.1

MỤC ĐÍCH...................................................................................................................1

1.2

NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU CỦA ĐỀ TÀI...........................................................................1

CHƯƠNG 2. TÌM HIỂU GIAO THỨC BLUETOOTH.................................................2
2.1

KHÁI NIỆM..................................................................................................................2

2.2

HOẠT ĐỘNG................................................................................................................2

2.3

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM...................................................................................................2

2.4

ỨNG DỤNG..................................................................................................................2

CHƯƠNG 3. TÌM HIỂU PHẦN CỨNG............................................................................4
3.1

VI ĐIỀU KHIỂN PIC 16F887........................................................................................4

3.1.1

Giới thiệu............................................................................................................4

3.1.2

Sơ đồ chân...........................................................................................................4

3.2

MODULE BLUETOOTH HC-05.....................................................................................5

3.2.1

Giới thiệu............................................................................................................5

3.2.2

Sơ đồ chân...........................................................................................................6

3.2.3

Chế độ hoạt động................................................................................................6

3.2.4

Thông số kỹ thuật................................................................................................7

CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ MẠCH........................................................................................8
4.1

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ.......................................................................................................8

4.2

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÍ.......................................................................................................9

4.3

CÁC KHỐI CHỨC NĂNG.............................................................................................10

4.3.1

Khối nguồn........................................................................................................10


4.3.2

Khối vi điều khiển..............................................................................................11

4.3.3

Khối Relay.........................................................................................................12

4.3.4

Khối điều khiển thiết bị bằng tay......................................................................13

4.3.5

Khối Module Bluetooth.....................................................................................14

CHƯƠNG 5. SƠ ĐỒ NỐI CHÂN.....................................................................................15
CHƯƠNG 6. KẾT QUẢ.....................................................................................................16
CHƯƠNG 7. NHẬN XÉT..................................................................................................17
7.1

NHẬN XÉT:...............................................................................................................17

7.2

HƯỚNG PHÁT TRIỂN.................................................................................................17

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................18
PHỤ LỤC

19

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
HÌNH 3-1: PIC 16F887.........................................................................................................4
HÌNH 3-2: SƠ ĐỒ CHÂN PIC 16F887..............................................................................5


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

PIC

Programmable Interface Controller

RF

Radio Frequency


ĐỒ ÁN 2
Trang 1/20

CHƯƠNG 1.

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Mục đích
Ngày nay, giao tiếp không dây ngày càng được sử dụng và phát triển rộng rãi.
Trong đó giao tiếp Bluetooth không thể không được nhắc đến. Giao tiếp Bluetooth
cho phép kết nối, trao đổi dữ liệu giữa các thiết bị được kết nối trong khoảng cách
gần.
Với đặc tính này của giao tiếp Bluetooth rất phù hợp để ứng dụng trong các hệ
thống điều khiển thiết bị ở khoảng cách gần. Đề tài điều khiển thiết bị trong nhà

bằng smartphone dùng giao thức Bluetooth sẽ mang lại nhiều tiện ích cho người
dùng.
1.2 Nhiệm vụ và yêu cầu của đề tài
 Nhiệm vụ của đề tài:
Các điện thoại smartphone hiện nay đều có chức năng Bluetooth. Ta sử dụng
Module Bluetooth để kết nối với điện thoại nhờ tính năng này. Phần mềm điều
khiển thiết bị được cài đặt vào điện thoại giao tiếp với vi điều khiển thông qua giao
thức Bluetooth. Giúp ta có thể điều khiển đèn,quạt bật tắt một cách dễ dàng bằng
việc nhấn vào các phím chức năng trong điện thoại.
 Yêu cầu của đề tài:
-

Mạch nhỏ gọn, chạy tốt, ổn định.

-

Phần mềm điều khiển có giao diện đẹp, dễ sử dụng, có khả năng kết nối
nhanh và chính xác với mạch điều khiển.

-

Điều khiển mạch hoạt động tốt trong phạm vi 5m.

CHƯƠNG 2.

TÌM HIỂU GIAO THỨC BLUETOOTH

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth

ĐỒ ÁN 2
Trang 2/20

1.3 Khái niệm
Bluetooth là một thuật ngữ công nghệ dùng để chỉ một phương thức kết nối và
truyền tải dữ liệu không dây tầm gần giữa các thiết bị điện tử bằng sóng vô tuyến
với tần số 2.4-2.480 GHz. Mặc dù sử dụng chung tần số với công nghệ Wifi nhưng
chúng không xung đột vì Bluetooth có bước sóng ngắn hơn.
1.4 Hoạt động
Bluetooth được thiết kế hoạt động trên 79 tần số. Khi được kết nối truyền, nhận
dữ liệu, nó sẽ tự tìm ra tần số tương thích sau đó nhảy đến tần số phù hợp với tốc đọ
nhảy la 1600 lần trong một giây. Điều này làm tránh nhiễu tốt cho kết nối.
1.5 Ưu và nhược điểm
 Ưu điểm:
-

Ít tiêu tốn năng lượng.

-

Giá thành rẻ.

-

Có thể truyền dữ liệu với tốc độ tối đa 1Mbps.

-

Tính tương thích cao, có thể dễ dàng kết nối với nhiều thiết bị.

-

Tính an toàn và bảo mật tương đối tốt.

 Nhược điểm:
-

Kết nối Bluetooth có khoảng cách khá ngắn: 10m ngoài trời và 5m trong tòa
nhà.

-

Tốc độ truyền chưa được cao như các kết nối không dây khác.

1.6 Ứng dụng
Bluetooth có rất nhiều ứng dụng, dưới đây là một số ứng dụng chính:
-

Thiết bị truyền dữ liệu.

-

Thiết bị truyền thanh.

-

Thiết bi di động.

-

Ứng dụng nhúng.

-

Nhà thông minh.

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 3/20

CHƯƠNG 3.

TÌM HIỂU PHẦN CỨNG

1.7 Vi điều khiển PIC 16F887
1.1.1 Giới thiệu
- PIC 16F887 là vi điều khiển tầm trung 8 bit thuộc họ PIC16xxxx của hãng
Microchip.

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 4/20

-

Tốc độ hoạt động tối đa cho phép là 20MHz, một chu kỳ lệnh là 200ns.

Hình 3.1. PIC 16F887

-

Có bộ nhớ dữ liệu là 368 bytes SRAM và + 256 bytes EEPROM.

-

Có 5 port I/O và 33 pin I/O.

1.1.2 Sơ đồ chân
PIC 16F887 có sơ đồ chân như hình dưới đây

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 5/20

Hình 3.2. Sơ đồ chân PIC 16F887

1.8 Module Bluetooth HC-05
1.1.3 Giới thiệu
HC-05 là module giao tiếp Bluetooth, dùng để thiết lập kết nối Serial giữa hai
thiết bị thông qua bluetooth.

Hình 3.3. Module HC-05

1.1.4 Sơ đồ chân

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 6/20

Hình 3.4. Sơ đồ chân Module HC-05

-

Key: Để ta chọn chế độ Comman Mode hoặc Data Mode.

-

VCC: Cấp nguồn có điện áp từ 3.6-6V.

-

GND: Chân nối đất.

-

TXD: Chân truyền tín hiệu, chân này nhận tín hiệu từ sóng Buetooth và
truyền tới vi điều khiển.

-

RXD: Chân nhận tín hiệu, chân này nhận tín hiệu từ vi điều khiển và đưa tín
hiệu này lên Bluetooth.

-

State: Chân trạng thái.

1.1.5 Chế độ hoạt động
Có hai chế độ hoạt động: Command Mode và Data Mode [1]
 Command Mode: Chế độ này ta có thể giao tiếp với module thông qua cổng
serial trên module bằng tập lệnh AT.
 Data Mode: Chế độ này ta có thể truyền nhận dữ liệu tới Module Bluetooth
khác. Ở chế độ này, HC-05 có thể hoạt động ở chế độ Master hay Slave do ta
cấu hình.
-

Chế độ Master: Module tự dò tìm thiết bị bluetooth khác và tự
động kết nối mà không cần thiết lập gì.

-

Chế độ Slave: Cần thiết lập kết nối từ điện thoại hoặc máy tính để
tìm module HC-05. Mã PIN mặc định là 1234.

1.1.6 Thông số kỹ thuật
- Điện áp hoạt động: 3.3-6V.
Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 7/20

-

Dòng điện: Khi ghép đôi 30mA, khi truyền tải hoạt động bình thường ở
8mA.

-

Baudrate UART tùy chỉnh: 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600,
11520.[2]

-

Dải tần sóng: 2.4 GHz.

Thiết lập mặc định có thông số sau:
-

Baudrate: 9600

-

Mã kết nối: 1234

CHƯƠNG 4.

THIẾT KẾ MẠCH

1.9 Sơ đồ nguyên lí

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth

ĐỒ ÁN 2
Trang 8/20

VI ĐIỀU KHIỂN

MODULE
BLUETOOTH

APP ĐIỀU KHIỂN

NGUỒNNN

KHỐI RELAY

ĐÈN, QUẠT

Hình 4.1.Sơ đồ khối

1.10

Sơ đồ nguyên lí

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 9/20

Hình 4.2. Sơ đồ nguyên lí

1.11

Các khối chức năng

1.1.7 Khối nguồn

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 10/20

Hình 4.3. Khối nguồn

Nguồn đầu vào ta sử dụng Power Adapter 12V, điện áp xoay chiều 220V được
chuyển thành 12V DC. Mạch này ta sử dụng LM 7805 để biến đổi điện áp 12V
thành 5V. Ta sử dụng Diode 1N4007 để chỉnh lưu và chống điện áp ngược. Lọc
dòng bằng các tụ điện và sử dụng 1 đèn Led nhỏ để báo nguồn.
1.1.8 Khối vi điều khiển

Hình 4.4. Khối vi điều khiển

Sử dụng thạch anh có tần số 12MHz để tạo xung cho vi điều khiển.

1.1.9 Khối Relay

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth

ĐỒ ÁN 2
Trang 11/20

Hình 4.5. Khối Relay

-

Relay là một công tắc chuyển mạch hoạt động bằng điện thay vì dùng tay
người.

-

Theo như sơ đồ trên, khi RA0,RA1 ở mức 1, Q5, Q6 ( Transistor NPN
C1815) thông, dòng điện được cấp cho Relay. Khi có dòng điện chạy qua
Relay, dòng điện này sẽ chạy trong cuộn dây tạo ra từ trường hút. Từ trường
này hút đòn bẩy về phía các tiếp điểm. Relay đóng, thiết bị được điều khiển
đóng. Tương tự khi RA0, RA1 ở mức 0, Q5, Q6 không được thông qua,

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 12/20

không có dòng điện chạy trong cuộn dây để tạo ra từ trường hút, nên Relay
ngắt, thiết bị được điều khiển ngắt.
1.1.10 Khối điều khiển thiết bị bằng tay

Hình 4.6. Khối điều khiển thiết bị bằng tay

Khi không nhấn nút nhấn, chân RB6,RB7 luôn ở mức 1, khi nhấn nút nhấn, 2
chân này chuyển về mức 0, đèn tắt.
1.1.11 Khối Module Bluetooth

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 13/20

Hình 6.7. Khối Module Bluetooth

Chân TX của Module Bluetooth được nối với chân TX của vi điều khiển. Tương
tự với chân RX.

CHƯƠNG 5.

SƠ ĐỒ NỐI CHÂN

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 14/20

Hình 5.1. Sơ đồ nối chân

CHƯƠNG 6.

KẾT QUẢ

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 15/20

Hình 6.1. Mặt trước mạch

Hình 6.2. Mặt sau mạch

CHƯƠNG 7.
1.12

NHẬN XÉT

Nhận xét:

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 16/20

-

Mạch có kích thước tương đối nhỏ gọn: 11x6cm

-

Kết nối nhanh và điều khiển chính xác.

-

Điều khiển thiết bị tốt trong khoảng cách 10m.

1.13
-

Hướng phát triển
Phát triển mạch có nhiều tính năng hơn như cảnh báo, cảm biến,..
Sử dụng nhiều phương thức giao tiếp khác như Wifi, RF,..

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 17/20

TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt:
[1]



[2]

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 18/20

PHỤ LỤC
Code:
#include <16F887.h>
#include <def_877a.h>
#FUSES NOWDT, HS, NOPUT, NOPROTECT, NODEBUG, NOBROWNOUT,
NOLVP, NOCPD, NOWRT
#use delay(clock=20000000)
#use rs232(baud=9600,parity=N,xmit=PIN_C6,rcv=PIN_C7,bits=8)
#define k1 RB7
#define k2 RB6
#define l1 RA0
#define l2 RA1
char c;
#INT_RDA
Receive_isr()
{
c = getc();
}
//================
void main()
{
k1=k2=1;
l1=l2=0;

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth


ĐỒ ÁN 2
Trang 19/20

trisa = 0x00;
trisb = 0xff;
trisc = 0x80;
// Khoi tao cho ngat ngoai
enable_interrupts(int_rda);
enable_interrupts(GLOBAL);
delay_ms(50);
while(TRUE)
{
if(c=='1'){c=0;l1=1;}
if(c=='2'){c=0;l1=0;}
if(c=='3'){c=0;l2=1;}
if(c=='4'){c=0;l2=0;}
if(c=='5'){c=0;l1=1;l2=1;}
if(c=='6'){c=0;l1=0;l2=0;}
if(k1==0){while(k1==0){}l1=~l1;}
if(k2==0){while(k2==0){}l2=~l2;}
}
}

Điều KhiểnThiết Bị Trong Nhà Bằng Smartphone Sử Dụng Giao Thức Bluetooth