Luận Văn Thiết kế và thi công Robot đánh trống trong trường học

B
TR

NG

GIÁO D C & ẨO T O

IH CS

PH M K THU T TP. H

CHÍ MINH

KHOA I N ậ I N T
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

---------------------------------

ÁN T T NGHI P
NGÀNH K THU T I N T

TRUY N THÔNG

TÀI:

THI T K VÀ THI CÔNG ROBOT
ÁNH TR NG TR

NG H C

GVHD:

ThS Phan Vân Hoàn

SVTH:

Tr n Trung Nam
MSSV: 15141216
Nguy n Gia H u
MSSV: 15141155

Tp. H Chí Minh - 7/2019


TR

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A
VI T NAM

KHOA I N- I N T
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ

CL P-T

DO - H NH PHÚC

----o0o----

Y SINH

Tp. HCM, ngƠy 3 tháng 7 n m 2019

NHI M V
H tên sinh viên:

Tr n Trung Nam

MSSV: 15141216

Nguy n Gia H u

MSSV: 15141155

K thu t i n t - Truy n thông Mã ngành:

Chuyên ngành:
H đƠo t o:

i h c chính quy

Khóa:

I. TểN

ÁN T T NGHI P

2015
TÀI: THI T K
TR

52510302

Mư h :

1

L p:

15141DT1B

VẨ THI CỌNG ROBOT

ÁNH TR NG TRONG

NG H C.

II. NHI M V
1. Các s li u ban đ u:
- Nguy n ình Phú, Giáo trình Th c Hành Vi i u Khi n – ARM STM32, Tr ng i
h c S Ph m K Thu t TP. H Chí Minh, 2014.
- Phan Vân Hoàn, Giáo ỏrình Vi i u Khi n Nâng Cao, Tr ng i h c S Ph m K
Thu t TP. H Chí Minh.

2. N i dung th c hi n:
- Ho t đ ng c a các vi đi u khi n, màn hình c m ng.
- Cách th c t o ra m t ng d ng di đ ng ch y trên n n t ng h đi u hành Android.
- Tìm hi u v th i gian th c.
- Các ngôn ng l p trình, thi t k .
- Tìm hi u v ho t đ ng c a đ ng c c ng nh các v t li u v c khí.
ii


- Xây d ng mô hình Robot đánh tr ng.
III. NGÀY GIAO NHI M V :

18/2/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHI M V : 18/6/2019
V. H VÀ TÊN CÁN B H
CÁN B H

NG D N

NG D N: ThS Phan Vân Hoàn
BM. I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

iii


TR

NG H SPKT TP. H CHÍ MINH

C NG HÒA XÃ H I CH NGH A
VI T NAM

KHOA I N- I N T
B

MỌN I N T

CL P-T

CÔNG NGHI P ậ

DO - H NH PHÚC

----o0o----

Y SINH

Tp. HCM, ngƠy 3 tháng 7 n m 2019

L CH TRÌNH TH C HI N

ÁN T T NGHI P

H tên sinh viên 1: Tr n Trung Nam
L p: 15141DT1B

MSSV: 15141216

H tên sinh viên 2: Nguy n Gia H u
L p: 15141DT1B

MSSV: 15141155

Tên đ tài: ROBOT ÁNH TR NG TRONG TR
Tu n/ngày
Tu n 1
T 18/2/2019

NG H C.

N i dung

Xác nh n
GVHD

- G p GVHD nh n đ tài.
- Vi t đ c

ng chi ti t.

đ n 24/2/2019
Tu n 2
T 25/2/2019

-Tìm hi u các đ tƠi đư nghiên c u liên quan v
robot đánh tr ng tr

ng h c.

đ n 3/3/2019
Tu n 3

-G p GVHD đ báo cáo h

ng th c hi n đ tài.

T 4/3/2019
đ n 10/3/2019
Tu n 4
T 11/3/2019

- Tìm hi u v c c u đánh tr ng và thi t k
khung Robot.

đ n 17/3/2019

iv


Tu n 5

-Báo cáo ti n đ v i GVHD.

T 18/3/2019

-V mô ph ng c c u, mua thi t b đ gia công

đ n 24/3/2019

c khí.
-Tìm hi u giao ti p gi a STM32F407 v i màn
hình c m ng, ESP8266.

Tu n 6

-Báo cáo ti n đ v i GVHD.

T 25/3/2019

-L p trình giao ti p gi a STM32F07 v i đ ng

đ n 31/3/2019

c b

Tu n 7

c và màn hình c m ng.

-Báo cáo ti n đ v i GVHD.

T 1/4/2019

-Thi t k giao di n cho màn hình c m ng và thi

đ n 7/4/2019

công khung Robot.

Tu n 8
T 8/4/2019
đ n 14/4/2019
Tu n 9

- Báo cáo ti n đ v i GVHD.
- Tìm hi u đi u khi n màn hình b ng c m ng.
-Giao ti p Module ESP8266.
-Ti p t c đi u khi n màn hình b ng c m ng.

T 15/4/2019

- Giao ti p gi a ESP8266 v i Firbase.trình giao

đ n 21/4/2019

di n bán hàng hoàn ch nh.

Tu n 10

- Vi t App trên đi n tho i.

T 22/4/2019

- i u khi n đ ng c đánh tr ng theo nh p..

đ n 28/4/2019
Tu n 11

-Giao ti p gi a STM32F407 v i ESP8266 và

T 29/4/2019

App trên đi n tho i.

đ n 5/5/2019

- Thi công đ gác tr ng.

Tu n 12
T 6/5/2019
đ n 12/5/2019

- Báo cáo ti n đ v i GVHD.
-Ch nh s a ph n đi u khi n c m ng và giao
di n đi u khi n.
- Ch nh s a giao di n App.

Tu n 13

-Ch nh s a đi u khi n đánh tr ng.

T 13/5/2019

-Vi t báo cáo

đ n 19/5/2019

- Hoàn thành khung robot và l p ráp mô hình.
v


Tu n 14
T 20/5/2019

-Ch y th nghi m và kh c ph c l i.
- Vi t báo cáo.

đ n 26/5/2019
Tu n 15
T 27/5/2019

-Báo cáo ti n đ v i GVHD.
- Ki m tra ho t đ ng c a toàn h th ng.

đ n 2/6/2019
Tu n 16
T 3/6/2019

-Kh c ph c l i h th ng.
-Quay video clip h

ng d n.

đ n 9/6/2019
Tu n 17
T 10/6/2019

-Hoàn thi n báo cáo, chu n b g p GVPB và b o
v .

đ n 16/6/2019
GV H

NG D N

(Ký và ghi rõ h và tên)

vi


L I CAM OAN
tài này là do nhóm t th c hi n d a vào m t s tài li u tr
t tài li u hay công trình đư có tr

c đó vƠ không sao chép

c đó.
Ng

i th c hi n đ tài
Tr n Trung Nam
Nguy n Gia H u

vii


L IC M

N

có th hoƠn thƠnh đ tài này, nhóm sinh viên th c hi n xin chân thành c m n
quý th y cô Tr

ng

H S ph m K thu t TP. H Chí Minh đư h

ki n th c cho nhóm trong su t quá trình h c t p.
Th y Phan Vơn HoƠn đư t n tình h

ng d n, truy n đ t

c bi t, nhóm xin chân thƠnh c m n

ng d n vƠ t o đi u ki n thu n l i cho nhóm trong

su t th i gian th c hi n đ án t t nghi p. Nhóm xin đ

c phép g i đ n th y lòng bi t

n, l i c m n chơn thƠnh vƠ sơu s c nh t.
Bên c nh đó, nhóm c ng xin c m n các anh, ch khóa tr

c c ng nh các b n

sinh viên trong l p 15141DT1B đư nhi t tình đóng góp ́ ki n vƠ chia s kinh nghi m,
c m n gia đình đư t o đi u ki n, đ ng viên, chia s và ti p thêm đ ng l c đ giúp nhóm

có th hoƠn thƠnh đ tài nƠy.
Cu i cùng, d̀ đư c g ng hoƠn thƠnh nhi m v đ tƠi đ t ra đ m b o th i h n
nh ng do ki n th c còn h n ch nên trong quá trình th c hi n đ tài không tránh kh i
nh ng thi u sót. Nhóm r t mong nh n đ
đ đ án đ

c ý ki n đóng góp c a quý th y cô và các b n

c hoàn thi n h n.

Xin chân thành c m n!

Ng

i th c hi n đ tƠi
Tr n Trung Nam
Nguy n Gia H u

viii


M CL C
TRANG BÌA .....................................................................................................................i
NHI M V

ÁN T T NGHI P ................................................................................ii

L CH TRÌNH TH C HI N

ÁN T T NGHI P .....................................................iv

L I CAM OAN ..........................................................................................................vii
L I C M N .............................................................................................................. viii
M C L C .......................................................................................................................ix
LI T Kể HỊNH V .......................................................................................................xii
LI T Kể B NG ...........................................................................................................xvi
TịM T T ................................................................................................................... xvii
CH

NG 1: T NG QUAN.......................................................................................... 1

1.1.

TV N

: ......................................................................................................... 1

1.2. M C TIÊU................................................................................................................ 1
1.3. N I DUNG NGHIÊN C U ..................................................................................... 1
1.4. GI I H N ................................................................................................................. 2
1.5. B C C .................................................................................................................... 2
CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T ............................................................................. 3

2.1. GI I THI U VI I U KHI N STM32F4VG: ........................................................ 3

2.1.1. Gi i thi u: .............................................................................................................. 3
2.1.2. Thông s k thu t: .................................................................................................. 3
2.2. ESP8266 VÀ MODULE NODEMCU v1.0 .............................................................. 4
2.2.1. Gi i thi u ESP8266 ................................................................................................ 4
2.2.2. Thông s k thu t ................................................................................................... 5
2.2.3. Ch c n ng c a module ESP8266 ........................................................................... 5
2.2.4. NodeMCU v1.0 ...................................................................................................... 6
2.3. MODULE I U KHI N

NG C TB6600 ........................................................ 7

2.3.1 Gi i thi u: ............................................................................................................... 7
2.3.2 Thông s k thu t: ................................................................................................... 8
2.3.3 CƠi đ t và ghép n i:................................................................................................. 8
ix


2.4.

NG C B

C .................................................................................................... 9

2.4.1 Gi i thi u................................................................................................................. 9
2.4.2. Các lo i đ ng c b

c.......................................................................................... 10

2.4.3. Cách đi u khi n đ ng c b
2.5 MÀN HÌNH C M

c ............................................................................. 12

NG ......................................................................................... 13

2.5.1. Gi i thi u.............................................................................................................. 13
2.5.2. Thông s k thu t: ................................................................................................ 13
2.6. CHU N GIAO TI P UART .................................................................................. 13
2.6.1. Gi i thi u.............................................................................................................. 13
2.6.2. Các thông s c b n c a chu n truy n ................................................................. 15
2.7. GOOGLE FIREBASE ............................................................................................ 15
2.7.1. Gi i thi u.............................................................................................................. 15
2.7.2. Các ch c n ng chính c a Google Firebase .......................................................... 16
2.7.3. Nh ng l i ích t Google ...................................................................................... 16
CH

NG 3: TệNH TOÁN VẨ THI T K .............................................................. 18

3.1. GI I THI U: .......................................................................................................... 18
3.2. YÊU C U VẨ S

KH I H TH NG: .......................................................... 18

3.2.1. Yêu c u c a h th ng: .......................................................................................... 18
3.2.2. S đ kh i và ch c n ng m i kh i:...................................................................... 18
3.2.3. Ho t đ ng c a h th ng: ...................................................................................... 19
3.3. THI T K : .............................................................................................................. 19
3.3.1. Kh i đi u khi n trung tâm chính: ........................................................................ 19
3.3.2. Kh i giao ti p WiFi:............................................................................................. 21
3.3.3. Kh i công su t: .................................................................................................... 23

3.3.4. Kh i đ ng c : ....................................................................................................... 24
3.3.5. Kh i đi u khi n và hi n th : ................................................................................. 26
3.3.6. Kh i ngu n: .......................................................................................................... 28
3.3.7. Kh i Firebase - app Android:............................................................................... 31
3.4. S

NGUYÊN LÝ TOÀN M CH: .................................................................. 32

3.4.1. S đ nguyên lý toàn m ch: ................................................................................. 32
3.4.2. Gi i thích s đ : ................................................................................................... 32
3.5. THI T K KHUNG ROBOT: ................................................................................ 32
x


3.5.1. Khung máy: .......................................................................................................... 32
3.5.2. Các v t li u khác: ................................................................................................. 33
CH

NG 4: THI CÔNG ............................................................................................ 36

4.1. GI I THI U ............................................................................................................ 36
4.2. THI CÔNG BO M CH .......................................................................................... 36
4.2.1 Thi công bo m ch: ................................................................................................. 36
4.2.2. L p ráp và ki m tra: ............................................................................................. 38
4.3. ịNG GịI VẨ THI CỌNG MỌ HỊNH: ............................................................... 41
4.3.1.

óng gói b đi u khi n: ...................................................................................... 41

4.3.2. Thi công mô hình: ................................................................................................ 41

4.4. L P TRÌNH H TH NG ....................................................................................... 45
4.4.1. L u đ gi i thu t ................................................................................................. 45
4.4.2 Ph n m m l p trình: ............................................................................................ 50
4.5. VI T TÀI LI U H
4.5.1. Vi t tài li u h

NG D N S

D NG, THAO TÁC: .................................. 65

ng d n ......................................................................................... 65

4.5.2. Quy t c thao tác ................................................................................................... 72
CH

NG 5: K T QU TH C HI N ...................................................................... 73

5.1. K T QU

T

C: ........................................................................................ 73

5.2 K T QU TH C NGHI M: .................................................................................. 73
5.2.1 Mô hình s n ph m: ................................................................................................ 73
5.2.2 Kh i đ ng h th ng: .............................................................................................. 74
5.2.3 Quan sát th i gian: ................................................................................................ 74
5.2.4 ánh tr ng:............................................................................................................ 75
5.3 NH N XÉT -

ÁNH GIÁ: .................................................................................... 77

5.3.1 Nh n xét: ............................................................................................................... 77
CH

NG 6: K T LU N VẨ H

NG PHÁT TRI N .......................................... 80

6.1 K T LU N ............................................................................................................. 80
6.2. H

NG PHÁT TRI N: ......................................................................................... 80

TÀI LI U THAM KH O .......................................................................................... xviii

xi


LI T Kể HỊNH V
Hình

Trang

Hình 2.1 Kit STM32F407VG .......................................................................................... 3
Hình 2.2 Module NodeMCU ESP8266 ............................................................................ 5
Hình 2.3 S đ chân board NodeMCU v1.0 .................................................................... 7
Hình 2.4 Module TB6600 ................................................................................................ 7
Hình 2.5

ng c b

c đ n c c .................................................................................... 10

Hình 2.6

ng c b

cl

ng c c ................................................................................. 11

Hình 2.7 Hình dơy đ ng c ............................................................................................ 12
Hình 2.8 Truy n d li u UART ..................................................................................... 14
Hình 2.9 H th ng CSDL Realtime c a Firebase .......................................................... 15
Hình 2.10 T o Project m i trong Firebase .................................................................... 16
Hình 3.1 S đ kh i ....................................................................................................... 18
Hình 3.2 S đ c a STM32F407VGầầầầầầầầầầầầầầầầầầầ. 20
Hình 3.3 Module ESP8266 ............................................................................................ 22
Hình 3.4 Giao ti p ESP8266 v i STM32F407VG......................................................... 22
Hình 3.5 Module TB6600 .............................................................................................. 23
Hình 3.6 K t n i c a module TB6600 v i STM32F407VGT6 ..................................... 24
Hình 3.7

ng c b

c 57HS11240A4D8 .................................................................... 25

Hình 3.8 K t n i đ ng c v i Module TB6600 ............................................................. 25
Hình 3.9 Màn hình c m ng .......................................................................................... 27

Hình 3.10 Giao ti p màn hình c m ng v i STM32F407VGT6 ................................... 28
Hình 3.11 Ngu n t ông 24V-5A ................................................................................... 29
Hình 3.12 Ngu n Adapter 12V-2A. ............................................................................... 30
Hình 3.14 S đ nguyên lý toàn m ch ........................................................................... 32
Hình 3.15 C ch đòn b y.............................................................................................. 33
Hình 3.16 Khung máy .................................................................................................... 33
Hình 3.17 Thép h p........................................................................................................ 34
Hình 3.18 ng thép li n m ch ....................................................................................... 34
Hình 3.19 Vòng bi vƠ gói đ .......................................................................................... 35
Hình 3.20 Lò xo kéo....................................................................................................... 35
xii


Hình 3.21 Giá đ cho đ ng c b

c đ c đ nh đ ng c v i khung máy. .................... 35

Hình 4.1 S đ b trí linh ki n c a m ch ngu n. .......................................................... 36
Hình 4.2 S đ m ch in l p d

i c a m ch ngu n. ....................................................... 37

Hình 4.3 S đ b trí linh ki n c a m ch đi u khi n, giao ti p và hi n th . .................. 37
Hình 4.4 S đ m ch in l p d

i c a m ch đi u khi n, giao ti p và hi n th . .............. 38

Hình 4.5 M t trên c a m ch ngu n. ............................................................................... 39
Hình 4.6 M t d

i c a m ch ngu n. .............................................................................. 39

Hình 4.7 M t trên c a m ch đi u khi n, giao ti p và hi n th . ...................................... 40
Hình 4.8 M t d

i c a m ch đi u khi n, giao ti p và hi n th . ..................................... 40

Hình 4.9 B đi u khi n đ

c g n lên t m Formex ........................................................ 41

Hình 4.10 Mô hình khi v .............................................................................................. 41
Hình 4.11 Gia công khung robot .................................................................................... 42
Hình 4.12 Gia công đ gác tr ng. .................................................................................. 43
Hình 4.13 Khung Robot sau khi đ

c g n các thi t b . ................................................. 43

Hình 4.14 Khung Robot sau khi đ

c gia công hoàn ch nh. ......................................... 44

Hình 4.15 Hình thi công hoàn ch nh. ............................................................................. 45
Hình 4.16 L u đ thu t toán ch

ng trình..................................................................... 46

Hình 4.17 L u đ thu t toán đi u khi n b ng màn hình................................................ 47
Hình 4.18 L u đ thu t toán đi u khi n b ng đi n tho i. .............................................. 48
Hình 4.19 L u đ đ c d li u t Firebase. .................................................................... 49

Hình 4.20 L u đ x lý d li u. ..................................................................................... 49
Hình 4.21 L u đ thu t toán đi u khi n đ ng c . ......................................................... 49
Hình 4.22 Ph n m m STM32CubeMX.......................................................................... 50
Hình 4.23 T o Project. ................................................................................................... 51
Hình 4.24 Ch n ngo i vi. ............................................................................................... 51
Hình 4.25 i u ch nh xung nh p. ................................................................................... 52
Hình 4.26 C u hình ngo i vi .......................................................................................... 53
Hình 4.27 Xu t mã ngu n .............................................................................................. 53
Hình 4.28 Ph n m m Keil C Unision 5 ......................................................................... 54
Hình 4.29 T o Project Keil C ......................................................................................... 54
Hình 4.30

t tên cho project. ....................................................................................... 55

Hình 4.31 Ch n chip ...................................................................................................... 55
xiii


Hình 4.32 Ch n CMSIS. ................................................................................................ 56
Hình 4.33 Copy th vi n. ............................................................................................... 56
Hình 4.34 T o thêm Folder User.................................................................................... 57
Hình 4.35 CƠi đ t project ............................................................................................... 57
Hình 4.36 Chuy n sang task C/C++............................................................................... 58
Hình 4.37 Tr t t c đ

ng d n t i folder ch a file ...................................................... 58

Hình 4.38 CƠi đ t m ch n p. .......................................................................................... 59
Hình 4.39 T o file main.c .............................................................................................. 59
Hình 4.40 L u file main.c .............................................................................................. 60

Hình 4.41 Ph n m m Android studio............................................................................. 60
Hình 4.42 T o Project Android Studio .......................................................................... 61
Hình 4.43 Ch n Phone and Tablet ................................................................................. 61
Hình 4.44 Ch n Activity ................................................................................................ 62
Hình 4.45 Nh p tên cho Activity ................................................................................... 62
Hình 4.46 T o thành công project .................................................................................. 63
Hình 4.47

ng ḱ tƠi kho n Firebase ........................................................................... 63

Hình 4.48 T o project trên Frebase ................................................................................ 64
Hình 4.49 i n thông tin t o project.............................................................................. 64
Hình 4.50 Giao di n sau khi t o project......................................................................... 64
Hình 4.51 T o Database cho project .............................................................................. 65
Hình 4.52 Giao di n sau khi t o firebase ....................................................................... 65
Hình 4.53 Giao di n trang ch ....................................................................................... 66
Hình 4.54 Giao di n hi n th các thông tin th i gian ..................................................... 66
Hình 4.55 Giao di n đ ng nh p...................................................................................... 67
Hình 4.56 Giao di n đi u khi n ..................................................................................... 68
Hình 4.57 Giao di n đ ng nh p...................................................................................... 68
Hình 4.58

ng ḱ tƠi kho n ......................................................................................... 69

Hình 4.59 Giao di n trang ch c a app .......................................................................... 69
Hình 4.60 Giao di n gi i thi u mô hình ........................................................................ 70
Hình 4.61 Giao di n cƠi đ t th i gian ............................................................................ 71
Hình 4.62 Cách g i d li u lên Firebase ........................................................................ 71
Hình 4.63 Giao di n thay đ i giá tr th i gian ............................................................... 72
xiv

Hình 4.64 Hình 4.63 L u đ quy trình thao tác v i h th ngầầầầầầầầầầ72
Hình 5.1 Mô hình Robot đánh tr ng trong tr

ng h c .................................................. 73

Hình 5. 2 Màn hình khi c p ngu n. ................................................................................ 74
Hình 5.3 App Android khi m i m lên. ......................................................................... 74
Hình 5.4 Giao di n chuy n sang quan sát th i gian. ...................................................... 75
Hình 5.5 Giao di n đi n tho i hi n th gi ch nh ........................................................... 75
Hình 5.6 Giao di n chuy n sang trang cƠi đ t th i gian ................................................ 76
Hình 5.7 Giao di n ch nh vƠ cƠi đ t th i gian trên App Android. ................................. 76
Hình 5.8 Robot đánh tr ng khi đúng th i gian .............................................................. 77

xv


LI T Kể B NG
B ng

Trang

B ng 2.1 Cách vào ch đ Boot c a NodeMCU ................................................... 6
B ng 2.2 CƠi đ t c

ng đ dòng đi n .................................................................... 8

B ng 2.3 CƠi đ t vi b

c cho driver ...................................................................... 9

B ng 3.1 Danh sách các thi t b đ thi t k m ch ngu n. ................................... 31
B ng 4.1: B ng th ng kê s linh ki n s d ng. ................................................... 39
B ng 5.1 S li u giám sát th c t ......................................................................... 79

xvi


TịM T T
Cùng nh ng tiêu chí phát tri n c a xã h i, chúng ta nh n th y r ng vi c áp d ng
r ng rãi các khoa h c - k thu t vƠo đ i s ng con ng i đem l i hi u qu và l i ích vô
cùng l n v m t th i gian, hi u su t công vi c. Trong nhƠ tr ng c ng th , c n nh ng
công c h tr đ nâng cao hi u qu gi ng d y.
V i tính c p thi t và t m quan tr ng vi c ng d ng khoa h c k thu t và hi n đ i
hóa trong môi tr ng h c t p, Robot đánh tr ng t đ ng đư đ c m t s n i áp d ng vào
tr ng h c. Bên c nh đó mô hình nƠy v n ch a đ c áp d ng r ng rãi và v n có th c i
ti n thêm vƠ đơy lƠ ĺ do mƠ nhóm th c hi n l a ch n đ tài này.
N i dung chính c a đ tài là thi t k Robot đánh tr ng t đ ng, trong đó:
- S d ng board STM32F407VG lƠm vi đi u khi n c a kh i đi u khi n trung
tâm.
ng d ng truy n nh n và giám sát d li u trên Firebase, đi u khi n thông qua
App đi n tho i.
- Hi n th vƠ đi u khi n trên màn hình c m ng.
i u ch nh th i gian và nh p đi u đánh tr ng thông qua ph n m m.

xvii


CH

NG 1: T NG QUAN

CH
1.1

TV N

NG 1: T NG QUAN

:

Xã h i con ng i ngày m t phát tri n, bên c nh đó các ngƠnh khoa h c - k thu t
c ng không ng ng đi đ n nh ng thành công m i. Nhi u công trình khoa h c, nh ng phát
minh c a các nhà khoa h c đư đi vƠo cu c s ng, ph c v l i ích c a con ng i. Ngày
nay các công vi c c a con ng i d n đ c thay th b ng máy móc t đ ng hóa, Robot
đ c ng d ng r ng rãi trong các ngành công nghi p, nh ng n i có môi tr ng đ c h i,
nguy hi m và các công vi c h ng ngày c a con ng i.
Cùng nh ng tiêu chí phát tri n c a xã h i chúng ta nh n th y r ng c n áp d ng r ng
rưi h n các khoa h c - k thu t vƠo đ i s ng con ng i. Trong nhƠ tr ng c ng th ,
ngoài vi c gi ng d y đ c áp d ng nh ng trang thi t b tiên ti n nh máy chi u, tivi giúp
h tr t i đa cho công tác gi ng d y, trong thi c thì có th áp d ng trong vi c ra đ thi,
ch m thi tr c nghi m, đi m danh c a giáo viên c ng nh h c sinh thông qua h th ng
quét vơn tayầ V i tính c p thi t và t m quan tr ng vi c ng d ng khoa h c k thu t,
nhóm chúng em quy t đ nh ng d ng t đ ng hóa vƠo trong môi tr ng gi ng d y, c
th là t đ ng hóa vi c đánh tr ng b ng m t robot đánh tr ng.
c s quan tâm, t o đi u ki n c a lưnh đ o nhƠ tr ng cùng v i s h ng d n
t n tình c a giáo viên. Nhóm chúng em đư tìm hi u, nghiên c u và ch t o thành công
ắRobot đánh tr ng trong tr ng h c” vƠ đ c giao đ tƠi nƠy lƠm đ tài t t nghi p.

1.2 M C TIÊU
M c tiêu nghiên c u c a đ tài bao g m các v n đ sau:
 Xây d ng mô hình Robot đánh tr ng.
 Ho t đ ng c a các vi đi u khi n, màn hình c m ng.
 Cách th c t o ra m t ng d ng di đ ng ch y trên n n t ng h đi u hành
Android.
 Tìm hi u v th i gian th c.
 Các ngôn ng l p trình, thi t k .
 Tìm hi u v ho t đ ng c a đ ng c c ng nh các v t li u v c khí.

1.3 N I DUNG NGHIÊN C U
it

ng nghiên c u c a đ tài bao g m:

 Vi đi u khi n STM32_F407VG, ESP8266.
 Màn hình WS-C LCD c m ng đi n dung I2C.

ng c b c DC 3NM.
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

1


CH

NG 1: T NG QUAN
 Cách th c ho t đ ng c a công c thi t k ng d ng trên Android studio.
 Thi t k giao di n và các ngôn ng h tr .
 Trao đ i d li u gi a App, màn hình c m ng và ph n c ng c a mô hình.

1.4 GI I H N
Ph m vi nghiên c u c a đ tài g m có:
 Nghiên c u và xây d ng mô hình Robot đánh tr ng (đa s
các tr ng ti u
h c và trung h c) v i tính n ng đ t l ch đánh tr ng (có th đ t gi , phút,
ngƠy tháng, n m) vƠ thay đ i ch đ đánh tr ng theo bu i h c.

i u khi n đánh tr ng d a trên c ch đòn b y, momen l c đ ng c kéo <
3NM.
 Xây d ng ng d ng giám sát, đi u khi n trên h đi u hành Android và màn
hình c m ng.
 Trao đ i d li u gi a CSDL và các thi t b ph n c ng thông qua module
WiFi ESP8266 Node MCU.

1.5 B

C C:

B c c c a đ án đ

c trình bày thành 5 ph n nh sau:

Ch ng 1: T ng quan: Trong ch ng nƠy, nhóm th c hi n đ tài trình bày t ng
quan v tình hình nghiên c u, v m ng Wifi. M c tiêu, đ i t ng và ph m vi nghiên
c u c a đ tài.

Ch ng 2: C s lý thuy t: Gi i thi u v s l c v STM32, m ng Wifi, module
ESP8266 Node MCU, chu n giao ti p UART, h qu n tr CSDL, các ngôn ng đ
thi t k l p trình và thi t k giao di n.
Ch ng 3: Thi t k và thi công: Trong ch ng nƠy, nhóm th c hi n đ tài s đ a
ra các yêu c u khi thi t k , các thi t k v ph n c ng và ph n m m.
Ch ng 4: K t qu thi công:
h th ng sau khi thi công.
Ch ng 5: K t lu n ốà h
đ tài.

B

MỌN I N T

a ra k t qu mƠ nhóm đ t đ

ng phát tri n:

a ra k t lu n vƠ h

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

c, s li u, hình nh
ng phát tri n c a

2


CH

NG 2: C

S

CH

LÝ THUY T

NG 2: C

S

LÝ THUY T

2.1 GI I THI U VI I U KHI N STM32F4VG:
2.1.1 Gi i thi u:
Kit phát tri n STM32F407VG ARM Cortex-M4 s d ng Vi đi u khi n
STM32F407 là lo i đ c s d ng r t nhi u tr ng đ i h c hi n nay trong gi ng d y vi
đi u khi n ARM, kit có thi t k ra chơn đ y đ v i các ngo i vi c b n: USB, MicroSD,
Flash, Pin RTC...và c ng n p chu n Jtag tích h p, kit có giá thành ph i ch ng, lƠ s l a
ch n h p lý cho các b n m i b t đ u tìm hi u v dòng STM32F4 đ y m nh m .

Hình 2.1 Kit STM32F407VG

2.1.2 Thông s k thu t:
 B nh Flash lên t i 1 Mbyte.
 192 + 4 Kbyte SRAM bao g m RAM d li u 64-Kbyte CCM (b nh k t
h p lõi).
 B đi u khi n b nh t nh linh ho t h tr các b nh Compact Flash,
SRAM, PSRAM, NOR và NAND.

 Giao di n song song LCD, ch đ 8080/6800.
 Cung c p ng d ng 1.8V đ n 3.6V và I /O.
 POR, PDR, PVD và BOR.
 B t o dao đ ng tinh th 4 đ n 26 MHz.
 RC c t bên trong nhƠ máy 16 MHz (đ chính xác 1%).

B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

3


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

 Dao đ ng 32 kHz cho RTC v i hi u chu n RC 32 kHz bên trong có hi u
chu n.
 Ch đ ng , d ng và ch .

cung c p cho RTC, các thanh ghi d phòng 20 × 32 bit + SRAM
sao l u 4 KB t̀y ch n.
 B chuy n đ i A/D 3 × 12 bit, 2.4 MSPS: t i đa 24 kênh vƠ 7.2 MSPS

ch đ ba xen k .
 B chuy n đ i D/A 2 × 12 bit DMA đa n ng: B đi u khi n.
 DMA 16 lu ng v i h tr FIFO và h tr c m.
 Lên đ n 17 b đ nh th i: t i đa 12 b đ nh th i 16 bit và 2 b đ nh th i
32 bit lên đ n 168 MHz, m i b có t i đa 4 IC / OC / PWM ho c b đ m
xung.
 140 c ng I/O v i kh n ng ng t.
 136 I/O nhanh lên đ n 84 MHz.
 Giao di n lên t i 3 × I 2 C (SMBus / PMBus)
 4 USART / UART (10,5 Mbit / s, giao di n ISO 7816, LIN, IrDA, đi u
khi n modem).
 3 SPI (42 Mbits/giây), 2 v i I2S song công hoàn ch nh đ đ t đ c đ
chính xác c a l p âm thanh thông qua PLL âm thanh bên trong ho c
đ ng h bên ngoài.
 Giao di n 2 × CAN (Ho t đ ng 2.0B).
 Giao di n SDIO.
 Giao di n camera song song 8- đ n 14 bit lên t i 54 Mbyte/s.
 Trình t o s ng u nhiên th c.

n v tính CRC ID duy nh t 96 bit.
 RTC: đ chính xác cao.

2.2 ESP8266 VÀ MODULE NODEMCU v1.0
2.2.1 Gi i thi u ESP8266
ESP là vi t t t c a Electronic Stability Program ngh a lƠ h th ng cân b ng đi n
t . Module ESP8266 là m t module v i b x lý 32 bit, d a trên giao th c TCP/IP, là
m t chip tích h p đ c thi t k dùng cho chu n k t n i m i. Có th l u tr ng d ng
ho c x lý các k t n i WiFi t b x lý tích h p trên chip, có kh n ng t o k t n i gi ng
nh m t máy ch ho c m t c u n i trung gian và có th download d li u t Internet.

B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

4


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

Hình 2.2 Module NodeMCU ESP8266
ơy lƠ module truy n nh n WiFi đ n gi n d a trên chip ESP8266 SoC (System
on Chip) c a hưng Espressif. Module ESP8266 V1 th ng đ c s d ng cho các ng
d ng IoT (Internet of Things). Module nƠy đư đ c n p s n firmware giúp ng i dùng
giao ti p v i wifi r t d dàng qua t p l nh AT thông qua giao ti p UART (baudrate m c
đ nh 9600) quen thu c.

2.2.2 Thông s k thu t
Module ESP8266 có các thông s k thu t nh sau:
H tr chu n 802.11 n/g/n.
i n áp ho t đ ng 3.3v.
Wifi 2.4 Ghz, h tr WPA/WPA2.
Chu n giao ti p n i ti p UART v i t c đ Baud lên đ n115200 Có 3 ch

đ ho t đ ng: Client, Access Point, Both (Client and Access Point).
 H tr các chu n b o m t nh : OPEN, WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK,
WPA WPA2_PSK. H tr c 2 giao ti p TCP và UDP
 Làm vi c nh 1 Access Point có th k t n i v i 5 Device. Công su t đ u
ra 19.5dBm ch đ 802.11b.
 Tích h p giao th c TCP / IP stack.






2.2.3 Ch c n ng c a module ESP8266






B

Module ESP8266 có các ch c n ng chính nh sau:
H tr chu n 802.11 n/g/n.
i n áp ho t đ ng 3.3v.
Wifi 2.4 Ghz, h tr WPA/WPA2.
Chu n giao ti p UART v i t c đ Baud lên đ n 115200.

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

5


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

 Giao th c TCP, UDP.
 Có ba ch đ ho t đ ng: Client/Acesspoint, Both.
 H tr các chu n b o m t nh : WEP, WPA_PSK, WPA2_PSK.
ESP8266 là m t chip tích h p cao, đ c thi t k cho nhu c u c a m t th gi i k t
n i m i, th gi i Internet of thing (Iot). Nó cung c p m t gi i pháp k t n i m ng Wi-Fi
đ y đ và khép kín, cho phép nó có th l u tr các ng d ng ho c đ gi m t i t t c các
ch c n ng k t n i m ng Wi-Fi t m t b x lý ng d ng. Ngoài ra, ESP8266 kh n ng
x ĺ vƠ l u tr m nh m cho phép nó đ c tích h p v i các b c m bi n, vi đi u khi n
và các thi t b ng d ng c th khác thông qua GPIOs (General Purpose Input Output)
v i m t chi phí t i thi u và m t PCB (Printed Circuit Board) t i thi u.

2.2.4 NodeMCU v1.0
NodeMCU Wifi v1.0 là kit phát tri n d a trên n n chip Wifi SoC.
ESP8266 v i thi t k d s d ng vƠ đ c bi t là có th s d ng tr c ti p trình biên
d ch c a Arduino đ l p trình và n p code, đi u này khi n vi c s d ng và l p trình các
ng d ng trên ESP8266 tr nên r t đ n gi n.
*Thông s k thu t:














9 chân GPIO.
1 chân ADC.
1 giao ti p UART.
1 giao ti p SPI và h tr PWM.
Tích h p 2 nút nh n.
IC CH340 chuy n đ i USB -UART.
IC chính: ESP8266 Wifi SoC.
Chip n p và giao ti p UART: CH340G.
C p ngu n: 5VDC MicroUSB ho c V-in.
GPIO giao ti p m c 3.3VDC.
Tích h p Led báo tr ng thái, nút Reset, Flash.
T ng thích hoƠn toƠn v i trình biên d ch Arduino.
B ng 2.1 Cách vào ch đ Boot c a NodeMCU

MTDO

GPIO0

GPIO2

Mode

Mô t

L

H

AURT

Download code qua UART

(GPIO15)
L

B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

6


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

L

H

H

Flash

Boot from SPI Flash

H

x

x

SDIO

Boot from SD ậ card

Hình 2.3 S đ chân board NodeMCU v1.0

2.3 MODULE I U KHI N
2.3.1 Gi i thi u:

NG C

TB6600

Hình 2.4 Module TB6600
Module s d ng IC TB6600HQ/HG cho kh n ng đi u khi n đ ng c b c 2 pha
v i công su t t i đa lên 40V 4A. Driver có thi t k v h p kim loai ch c ch n, ch ng
nhi u cùng v i t n nhi t l n cho ho t đ ng n đ nh. ng d ng trong lƠm máy nh CNC,
Laser hay các máy t đ ng khác.
B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

7


CH

NG 2: C

S

LÝ THUY T

2.3.2 Thông s k thu t:








Ngu n đ u vào là 9V - 42V.
Dòng c p t i đa lƠ 4A.
Ngõ vào có cách ly quang, t c đ cao.
Có tích h p đo quá dòng quá áp.
Cân n ng: 200G.
Kích th c: 96 * 71 * 37mm.

2.3.3 Cài đ t và ghép n i:
 DC+: N i v i ngu n đi n t 9 - 40VDC.
 DC-: i n áp (-) ơm c a ngu n.
 A+ và A -: N i vƠo c p cu n dơy c a đ ng c b

c.

 B+ và B-: N i v i c p cu n dơy còn l i c a đ ng c .
 PUL+: Tín hi u c p xung đi u khi n t c đ (+5V) t BOB cho M6600.
 PUL-: Tín hi u c p xung đi u khi n t c đ (-) t BOB cho M6600.
 DIR+: Tín hi u c p xung đ o chi u (+5V) t BOB cho M6600.
 DIR-: Tín hi u c p xung đ o chi u (-) t BOB cho M6600.
 ENA+ và ENA -: khi c p tín hi u cho c p nƠy đ ng c s không có l c
momen gi vƠ quay n a.
 Có th đ u tín hi u d

ng (+) chung ho c tín hi u ơm (-) chung.

B ng 2.2 Cài đ ỏ c

ng đ dòng đi n

I(A)

SW4

SW5

SW6

4.0

1

1

1

3.5

0

1

1

3.0

1

0

1

2.5

0

0

1

2.0

1

1

0

1.5

0

1

0

B

MỌN I N T

CÔNG NGHI P ậ Y SINH

8