Đồ án tốt nghiệp kỹ thuật điện tử thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường

i


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y
SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:

Nguyễn Tiến Hòa
Ngô Minh Hiệp
Kỹ thuật Điện - Điện tử
Đại học chính quy
2014

MSSV: 14141117
MSSV: 14141105
Mã ngành: 41
Mã hệ:
1
Lớp:

14141DT2A

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE THĂM DÒ MÔI
TRƯỜNG
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
 kit RASPBERRY PI 3
 ARDUINO UNO R3
 MODULE L298N
 SERVO SG90
 MODULE DHT11
 MODULE MPU-6050
 CAMERA LOGITECH
2. Nội dung thực hiện:
 Thiết kế giao diện web server điều khiển xe
 Live camera trên webserver
 Điều khiển camera
 Gửi dữ liệu cảm biến lên web
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
07/10/2018
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/01/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
ThS. Nguyễn Trường Duy
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ii

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y
SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 7 tháng 10 năm 2018

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Ngô Minh Hiệp
Lớp:14141DT1B
MSSV: 14141105
Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Tiến Hòa
Lớp: 14141DT1C
MSSV: 14141117
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE THĂM DÒ MÔI
TRƯỜNG

Tuần

Tuần/ngày

Nội dung

1

(01-07/10/2018)

2

(08-14/10/2018)

3

(15-21/10/2018)

4

(22/4 - 28/10/2018)

5, 6

(29/10 -11/11/2018)

7,8,9

(12/11 -02/12/2018)

10

(03 -09/12/2018)

Lắp đặt phần cứng của xe

11,12

(10-23/12/2018)

Kết nối và hoàn thiện xe

13

(24/12 -30/12/2018)

14

01/01/2018

Xác nhận
GVHD

Nhận đồ án, tìm hiểu đề tài, viết
đề cương chi tiết cho đề tài.
Tìm hiểu thông tin về thiết bị
điều khiển lập trình, cơ cấu chấp
hành..
Kết nối và viết code đẩy video
lên web server
Kết nối và viết code đẩy dữ liệu
từ raspberry sang arduino uno.
Kết nối và viết code đẩy dữ liệu
cảm biến DHT11, mpu6050 từ
arduino qua raspberry
Thiết kế giao diện web server

Viết báo cáo, kiểm tra các phần
cứng .
GVHD kiểm duyệt lại đề tài.

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

iii


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép
từ tài liệu hay công trình đã có trước đó.

Nhóm sinh viên thực hiện đề tài
Ngô Minh Hiệp – Nguyễn Tiến Hòa

iv


LỜI CẢM ƠN

Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Trường Duy _ Giảng viên bộ
môn Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều
kiện để hoàn thành tốt đề tài.
Em chân thành cảm ơn quý thầy cô, Giảng viên bộ môn điện tử công nghiệp –
y sinh đã góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài.
Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã
tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài.
Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT2A đã chia sẻ trao đổi
kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn đến gia đình đã luôn bên cạnh và ủng hộ tinh thần
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm sinh viên thực hiện đề tài
Ngô Minh Hiệp – Nguyễn Tiến Hòa

v


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................................................... ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................v
MỤC LỤC ................................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ viii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................x
TÓM TẮT ................................................................................................................. xi
Chương 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ...............................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU ....................................................................................................3
1.3. NỘi DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................4
1.4. GIỚI HẠN .....................................................................................................4
1.5. BỐ CỤC ........................................................................................................4
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................6
2.1 CÁC CHUẨN TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY ..........................................6
2.1.1 Một số công nghệ kết nối trong truyền thông không dây ..........................6
2.1.3 Tìm hiểu về chuẩn IEEE 208.16 ................................................................8
2.2 GIỚI THIỆU VỀ WEB SERVER VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH HTML .....9
2.2.1 Khái niệm web server.................................................................................9
2.2.2 Nguyên lí hoạt động của web server ..........................................................9
2.2.3 Các giao thức sử dụng của web server .....................................................10
2.2.4 Khái niệm ngôn ngữ lập trình HTML ......................................................11

2.2.5 Cấu trúc cơ bản của HTML .....................................................................11
2.3 ROBOT THĂM DÒ MÔI TRƯỜNG .............................................................13
2.3.1 Phân loại robot .........................................................................................13
2.3.2 Một số dạng điều khiển robot ..................................................................14
2.3.3 Các loại chuyển động của robot ...............................................................14
2.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ...........................................................................17
2.4.1 RASPBERRY PI 3 ...................................................................................17
2.4.2 ARDUINO UNO R3 ................................................................................18
2.4.3 MODULE L298N ....................................................................................19
2.4.4 CAMERA LOGITECH ............................................................................20
vi


2.4.5 ĐỘNG CƠ SERVO SG90 .......................................................................20
2.4.6 ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC ...........................................................................21
2.4.7 MODULE CẢM BIẾN DHT11 ...............................................................22
2.4.8 MODULE CẢM BIẾN MPU-6050 .........................................................22
Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .................................................................24
3.1

GIỚI THIỆU ................................................................................................24

3.2

TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................24

3.2.1

Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ................................................................24

3.2.2

Tính toán và thiết kế mạch ....................................................................26

3.2.3

Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ............................................................32

Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................33
4.1

GIỚI THIỆU ................................................................................................33

4.2

THI CÔNG HỆ THỐNG .............................................................................33

4.2.1
4.3

Thi công phần cứng ..............................................................................33

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ...........................................................................37

4.3.1

Lưu đồ giải thuật ...................................................................................37

4.3.2

Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ..................................................41

Chương 5.

KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ .............................................44

5.1 KẾT QUẢ ......................................................................................................46
5.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ........................................................................49
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................50
6.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................50
6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................................50
TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................51
CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................52
PHỤ LỤC ..................................................................................................................53

vii


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1: iRobot 210 negotiator .................................................................................2
Hình 1.2: iRobot 710 Warrior ....................................................................................2
Hình 1. 3: iRobot 510 Packbot ...................................................................................3
Hình 2.1: Robot hai chân BRAT .............................................................................. 15
Hình 2.2: Robot MANOI AT01 và MANOI PF01 .................................................. 15
Hình 2.3: Robot irobot chuyển động bằng xích ....................................................... 16
Hình 2.4: Robot NASA chuyển động bánh xe ......................................................... 16
Hình 2.5. Raspberry pi 3........................................................................................... 17
Hình 2.6: Arduino Uno R3 ....................................................................................... 18
Hình 2.7: Module L298n .......................................................................................... 19
Hình 2.8: Camera Logitech C270 ............................................................................ 20

Hình 2.9: động cơ servo sg90 ................................................................................... 21
Hình 2.10: động cơ giảm tốc .................................................................................... 21
Hình 2.11: Module cảm biến DHT11 ...................................................................... 22
Hình 2.12: module cảm biến mpu-6050 ................................................................... 22
Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn mạch ............................................................................... 25
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối raspberry với các thiết bị ................................................... 26
Hình 3.3: Sơ đồ kết nối Arduino .............................................................................. 27
Hình 3.4: camera logitech ........................................................................................ 28
Hình 3.5: Servo sg90 ................................................................................................ 28
Hình 3.6: sơ đồ kết nối servo và camera .................................................................. 28
Hình 3.7: sơ đồ kết nối động cơ giảm tốc ................................................................ 29
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối cảm biến DHT11 và MPU-6050 ........................................ 29
Hình 3.9: Mạch 3D khối đèn led .............................................................................. 30
Hình 3.10: sơ đồ kết nối đèn .................................................................................... 31
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .................................................................... 32
Hình 4.1. Mô hình xe nhìn từ trên ………………………………………………...34
Hình 4.2: Mô hình xe nhìn từ trước .........................................................................35
Hình 4.3: Pin dự phòng cấp cho toàn mạch .............................................................35
Hình 4.4: Nguồn pin cấp cho động cơ .....................................................................36
Hình 4.5: Kích thước thực tế của xe ........................................................................36
Hình 4.6: Lưu đồ chính ............................................................................................37
Hình 4.7: Lưu đồ chương trình con xe chạy. ...........................................................38
Hình 4.8: Lưu đồ chương trình con camera quay ....................................................39
Hình 4.9: Lưu đồ chương trinh con bật tắt đèn ........................................................40
Hình 4.10: Giao diện web server ..............................................................................41
Hình 4.11: Remote Desktop Connection .................................................................42
Hình 4.12: màn hình đăng nhập raspi ......................................................................42
Hình 4.13: Giao diện hệ điều hành raspi ..................................................................43
Hình 4.14: Giao diên phần mềm python. .................................................................43
Hình 4.15 : Giao diện phần mềm arduino. ...............................................................44

Hình 4.16: Giao diện phần mềm LogMeIn Hamachi ...............................................45
Hình 5.1 : Giao diện web………………………………………………………….46
Hình 5.2: Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm .......................................................................47
Hình 5.3: Nhiệt độ và độ ẩm thực tế ........................................................................47
viii


Hình 5.4: Xe hoạt động khi trời tối có đèn...............................................................48
Hình 5.5: Xe chạy trên vật cản 3-5cm......................................................................48

ix