ỨNG DỤNG TIVA điều KHIỂN XE lăn THÔNG QUA BLUETOOTH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG TIVA ĐIỀU KHIỂN XE LĂN
THÔNG QUA BLUETOOTH


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 1/1

CHƯƠNG 1: PHẦN MỞ ĐẦU
1.1. Giới thiệu đề tài.
Trong thời đại công nghệ hiện đại ngày nay, khoa học kỹ thuật đang phát triển
rất mạnh mẽ. Nhu cầu về các thiết bị thông minh và tiện ích ngày càng tang lên để đáp
ứng được mức sống công nghệ cao của tất cả chúng ta.
Với những phát triển mạnh về kỹ thuật, những kết nối không dây (Bluetooth,
wifi,..) các loại cảm biến ( ánh sang, hồng ngoại,…) … đó là những phương tiện căn
bản cần có để em quết định chọn đề tài ứng dụng tiva để điều khiển động cơ xe qua kết
nối Bluetooth của điện thoại có hệ điều hành thân thiện nhất- Androi
Với mong muốn dành thiết kế này cho những bệnh nhân, người bệnh,.. có thể sử
dụng một chiếc xe lăn thông minh hơn so với thế hệ xe lăn cũ thông thường. với sự
hướng dẫn của Thầy Th.S PHẠM HỮU LÝ em đã tiến hành thực hiện đề tài “ ứng
dụng tiva để điều mô hình xe lăn”
1.2. Mục đích
-

Điều khiển xe lăn bằng điện thoại android thông qua Bluetooth.
Mô hình xe được điều khiển bằng TIVA
Thiết kế mô hình gần tuương xứng với thực tế và được hoạt động ổn định.

Chức năng cơ bản của xe: tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải, dừng lại.

1.3. Những khó khan khi thực hiện đề tài
Đây là lĩnh vực rất đa dạng đề mình có thể thực hiện các ý tưởng về tự động hóa
Đề tài: “Ứng dụng tiva để điều khiển xe lăn mô hình thông qua bluetooth”
Những khó khăn:
-

Thời gian nghiên cứu và thực hiện không nhiều

-

Là một đề tài khá mới so với chuyên ngành

-

Hạn chế về tài liệu của điều khiển

Công việc làm được trong đồ án này:


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 2/1
-

Lập trình bằng Kit TivaC trên vi điều khiển TM4C123GH6PM.

-

Thiết kế mạch điều khiển xe lăn mô hình bằng điện thoại android thông qua

sóng Bluetooth.

-

Thực hiện các chức năng điều khiển cơ bản, (tiến, lùi, rẻ trái, rẻ phải)

1.4. Phương pháp thực hiện
-

Nghiên cứu về phần mềm và phần cứng của Tiva

-

Các bước mà nguyên vật liệu cần có có để thực hiện mô hình

-

Xây dựng code điều khiển

-

Sử dụng app trên điều hành android để điều khiển mô hình


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 3/1

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA SỬ DỤNG TRONG
ĐỀ TÀI
2.1. Hệ thống điều khiển từ xa

2.1.1. Giới thiệu về điều khiển từ xa
-

Trong đề tài thực hiện lần này tôi sử dụng hệ thống điều khiển từ xa thông qua
bluetooth
Thiết bị phát

Đường truyền

Thiết bị thu

Sơ đồ kết cấu hệ thống điều khiển từ xa
-

Thiết bị phát: phát tín hiệu đi để điều khiển (app trên android phát tín hiệu
Bluetooth)

-

Đường truyền: tín hiệu dc truyền đi thông qua bluetooth

-

Thiết bị thu: module Bluetooth HC06 nhận tín hiệu và thực hiện lệnh đã được
lập trình


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 4/1

2.1.2. Một số vấn đề cơ bản trong hệ thống điều khiển từ xa


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 5/1
2.2. Điều khiển từ xa bằng Bluetooth
2.2.1. Sự ra đời Bluetooth
Bluetooth là công nghệ giao tiếp không dây phổ biến nhất trên các thiết bị di
động và chắc rằng bạn đã nghe đến kết nối Bluetooth để nghe nhạc,.. Nhưng kết nối
Bluetooth để điều khiển xe thì chắc không nhiều người được nghe đến.

Logo Bluetooth
Những hãng sản xuất phần cứng lớn nhất (Nokia, Ericsson, Intel, IBM, Toshiba)
đưa ra phiên bản Bluetooth đầu tiên vào năm 1998 .


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 6/1

2.3.2. Các phiên bản Bluetooth


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 7/1

2.2.3. Ưu điểm và nhược điểm của điều khiển từ xa qua Bluetooth


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 8/1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 9/1

CHƯƠNG 3: CÁC THIẾT BỊ TRONG MÔ HÌNH
A. PHẦN CỨNG
3.1. Giới thiệu tổng qua về mạch Tiva C Series TM4C123G
3.1.1. Tổng quan về board mạch


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 10/1

Board mạch Tiva C Series TM4C123G

3.1.1.1. Nội dung Kit
Kit Tiva C Series TM4C123G LaunchPad Evaluation bao gồm:
-

TM4C123GH6PM (Mạch Tiva )


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 11/1
-

ICDI (On-board In-Circuit)

-

USB micro

3.1.1.2. Các tính năng
Tính năng Tiva C :
-

Điều khiển PWM

-

USB micro-A và cổng nối micro-B cho thiết bị USB, máy chủ, và kết nối on-thego (OTG)

-

LED báo hiệu

-

application/wake (2công tắc sử dụng )

-

I/O có sẵn đưa ra tiêu đề trên ô lưới 0,1-in (2,54 mm)

-

On-board ICDI

-

Nút Reset

3.1.1.3. Thông số kỹ thuật: Chip TM4C123GH6PM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 12/1

.

3.1.2 Mô tả phần cứng


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 13/1
3.1.2.1. Sơ đồ khối

Sơ đồ khối Mạch Tiva C


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 14/1
3.1.2.2. Sơ đồ khối IC TM4C123G

Sơ đồ khối IC TM4C123G


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 15/1

3.1.2.3. IC

Dạng đóng gói của IC TM4C123GPM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 16/1
3.1.3. Mô tả chức năng
3.1.3.1. Vi điều khiển
TM4C123GH6PM là một vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M4-based với bộ
nhớ Flash 256 kB, 32 kB SRAM, và hoạt động với tần số 80 MHz; USB máy chủ,
thiết bị và kết nối OTG; một module Hibernation và PWM; và nhiều thiết bị ngoại vi
khác.
Vi điều khiển TM4C123GH6PM được nhà sản xuất lập trình với một chương
trình thử khởi động nhanh. Chương trình khởi động nhanh nằm trong bộ nhớ Flash
trên chip và chạy mỗi khi được áp dụng, và không chạy khi ứng dụng khởi động nhanh
đã được thay thế bằng một chương trình của người dùng.
3.1.3.2. Kết nối USB
TM4C123GH6PM được thiết kế và có chức năng như một thiết bị USB mà
không thay đổi phần cứng. Các tín hiệu thiết bị USB được dành riêng cho chức năng
USB và không bị chia sẻ với cácBoosterPack header.
3.1.3.3. Điều khiển chuyển động
EK-TM4C123G bao gồm công nghệ Tiva C-Series Motion Control PWM, đặc
biệt có hai mô-đun PWM có khả năng tạo ra 16 ngõ ra PWM. Mỗi module PWM có
thể tạo ra nhiều tín hiệu PWM đơn giản linh hoạt - ví dụ, những tín hiệu trên được yêu
cầu bởi một bơm sạc đơn giản - cũng như các tín hiệu PWM được kết hợp với các sự
chậm trễ vùng chết (dead-band), chẳng hạn như những tín hiệu được yêu cầu bởi một
trình điều khiển bán cầu chữ H (a half-H bridge driver). Ba khối máy phát cũng có thể
tạo ra sáu kênh đầy đủ của các điều khiển cổng được yêu cầu bởi một cầu biến tần 3
pha.

3.1.3.4. Thiết bị chuyển mạch và LED RGB
Tiva C Series LaunchPad đi kèm với một đèn LED RGB. Đèn LED này được sử
dụng trong ứng dụng khởi động nhanh RGB được cài đặt sẵn và có thể được cấu hình
để sử dụng trong các ứng dụng tùy chỉnh.


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 17/1
Hai nút nhấn được bao gồm trên board mạch. Các nút nhấn có thể được sử
dụng cho các mục đích khác trong ứng dụng tùy chỉnh của người dùng.
3.2. Module Bluetooth HC06
3.2.1 Giới thiệu về Bluetooth HC06

Hình ảnh HC-06 trong mô đề tài


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 18/1
sơ đồ của HC-06

Thông số kỹ thuật HC-05
Thông số
Chuẩn Bluetooth

Đặc điểm
Sử dụng chip CSR Bluetooth V2.0

Điện áp hoạt động

3.3VDC/30mA

Dòng hoạt động

20-30mA

Chế độ hoạt động

Slave

Kích thước

28mm x 15mm x 2.35 mm

Tần số

2.4 GHz ISM band.

Tốc độ

Asynchronous: 2.1Mbs (Max)/160kbps
Synchronous: 1Mbps/1Mbps.

Bảo mật

Authentication and encryption.

Giao tiếp

Bluetooth serial port.

Baud rate

Mặc định: 9600 baud rate. Pass: 1234
Hỗ trợ tốc độ baud: 200 ， 2400 ， 4800 ， 9600,
19200，38400，57600，115200

Nhiệt độ làm việc

-20 ~ 75 độ C.

Pincode

Mặc định “1234”

3.2.2 Chế độ hoạt động
Module HC-06 chỉ hoạt động ở chế độ SLAVE.
Ở chê độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth
để dò tìm module sau đó nhập mã PIN là 1234. Sau khi kết nối thành công, bạn đã có
1 cổng serial từ xa.
Giao tiếp UART giữa vi điều khiển với module bluetooth:


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 19/1
- XCK (chân số 1),
- chân truyền dữ liệu – TxD (Transmitted Data)
- chân nhận dữ liệu – RxD (Received Data)
3.2.3. Điều khiển xe mô hình bằng điện thoại android và HC 06

Phím

Dữ liệu

Tiến

1

Lùi

2

Phải

4

Trái

3

Kết nối giữa module với vi điều khiển như sau:
-

TxD của module HC06 kết nối với RxD của Tiva C.

-

RxD của module HC06 kết nối TxD với của Tiva C.

3.3. Module điều khiển động cơ
3.3.1 Giới thiệu một số loại module Điều Khiển Động Cơ

a.

L9110


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 20/1

Module L9110


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 21/1

b.

mini H1(Mạch điều khiển động cơ DC)


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 22/1
Module điều khiển động cơ DC mini H1

c. H216 15A (Mạch điều khiển động cơ DC)

Module H216


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 23/1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Trang 24/1
3.3.2. Module điều khiển động cơ sử dụng trong mô hình

Board mạch điều khiển động cơ L298