Xe điều khiển bằng bluetooth

..

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH
BAN CHẤP HÀNH TP. HỒ CHÍ MINH
----------------------

CƠNG TRÌNH DỰ THI
GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA
LẦN THỨ XIX NĂM 2017

TÊN CÔNG TRÌNH:

XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH

LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT
HUN NGÀNH: CƠ KHÍ, TỰ ĐỘNG HĨA

Mã số cơng trình: …………………………….


i

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH ....................................... i
CHƯƠNG 1: XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH ............................................... 1
1.1

Đặt Vấn Đề:..................................................................................................... 1

1.1.1 Công nghệ không dây Bluetooth ....................................................................... 1
1.1.2. Đặc điểm của công nghệ Bluetooth .................................................................. 2

1.1.3. Hoạt động .......................................................................................................... 2
1.2

Mục Tiêu Đề Tài: ............................................................................................ 3

1.3

Nội Dung Đề Tài ............................................................................................. 3

1.3.1

Chọn thiết bị .................................................................................................. 3

1.3.2

Chế tạo khung xe ........................................................................................... 3

1.3.3

Lập trình và nạp code .................................................................................... 3

1.3.4

Kiểm tra sản phẩm ......................................................................................... 3

1.4

Phương Pháp Nghiên Cứu:.............................................................................. 3

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................ 9

2.1. Module Bluetooth HC-05 .................................................................................... 9
2.1.1. Giới thiệu về module HC-05 ............................................................................ 9
2.1.2. Đặc điểm kỹ thuật ........................................................................................... 10
2.1.3. Đặc điểm phần cứng ....................................................................................... 10
2.2. Board Mạch Điểu Khiển .................................................................................... 11
2.2.1. ADRUINO UNO (R3) .................................................................................... 11
2.2.2 Arduino Mega2560 .......................................................................................... 16
2.3. Module Điều Khiển Động Cơ (Mạch Cầu H) ................................................... 19
2.3.1. L298N (thường dùng cho Arduino R3) .......................................................... 19
2.3.2. L293D ............................................................................................................. 20
2.4. Nguồn Năng Lượng ........................................................................................... 22
2.5. Động Cơ ............................................................................................................ 28


ii
2.6. Dây Điện Cắm ................................................................................................... 30
2.7. Vật Liệu Làm Khuôn . ....................................................................................... 30
2.7.1 Mirca ................................................................................................................ 30
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN THIẾT KẾ ........................................................................ 33
3.1 Phân Khối ........................................................................................................... 33
3.1.1. Khối xử lý ....................................................................................................... 33
3.1.2 Giao tiếp qua Arduino ..................................................................................... 33
3.1.3 Khối điều khiển động cơ .................................................................................. 36
3.1.4 Khối hoàn chỉnh ............................................................................................... 37
3.1.5 Giao diện điều khiển ........................................................................................ 38
CHƯƠNG 4. THI CÔNG MÔ HÌNH ............................................................................ 41
4.1 Gia Cơng Khung Xe ........................................................................................... 41
4.1.1 Vẽ khung xe trên autoCAD ............................................................................. 41
4.2 Nạp Chương Trình Vào Arduino Uno R3 Thông Qua Công Usb ...................... 45
4.3 Kết Nối Arduino Uno R3 Và Motor Shield L298n ............................................ 48

4.4 Kết Nối Arduino Uno R3 Và Module Bluetooth Hc - 05................................... 50
4.5 Kết Nối Arduino Uno R3 Và Module Bluetooth Hc – 05, Shield L298n .......... 53
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN.............................................. 58
5.1

Kết Luận ........................................................................................................ 58

5.2

Hướng Phát Triển Đề Tài .............................................................................. 58


iii

DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ, ĐỒ THỊ, SƠ ĐỒ, HÌNH ẢNH
Hình 1: Khả năng kết nối thiết bị qua bluetooth
Hình 2: Module Bluetooth HC-05
Hình 3: Sơ đồ chân Bluetooth HC-05
Hình 4. Board mạch Arduino UNO (R3)
Hình 5. Arduino IDE
Hình 6. Arduino Mega2560
Hình 7. Mơ phỏng Arduino Mega2560
Hình 8. Sơ đồ linh kiện Arduino Mega 2560
Hình 9. Module điều khiển động cơ L298N
Hình 10. Sơ đồ chân l298N
Hình 11. L293D
Hình12 . Pin lithium-ion
Hình 13.Pin Lithium-Polymer
Hình 14. Pin Alkaline
Hình 15. Pin Zinc carbon

Hình 16. Pin Ni-MH
Hình 17. Pin silver oxide
Hình 18. Động cơ DC
Hình 19. Bản vẽ động cơ DC
Hình 20. Dây cắm test board
Hình 21. Mirca dạng tấm
Hình 22. Kết nối Arduino R3 với HC-05
Hình 23. Kết nối Arduino R3 với shield L298N
Hình 24. Kết nối với Bluetooth điều khiển động cơ
Hình 25.Thuật tốn phần mềm điều khiển
Hình 26. Khung xe mỉca
Hình 27. Gia cơng mirca trên máy CNC
Hình 28. Máy in 3D


iv
Hình 29. Thiết kế 3d trên SketchUp
Hình 30. Khung xe sau khi gia cơng CNC
Hình 31. Lắp ráp động cơ vào khung xe
Hình 32. Kết nối cáp USB với Mạch Arduino UNO R3
Hình 33. Cổng kết nối là COM3
Hình 34. Arduino IDE
Hình 35. Giao diện giao tiếp dành cho Mạch Arduino UNO R3
Hình 36. Giao diện Blink dành cho Mạch Arduino UNO R3
Hình 37. Chuyển code từ máy tính vào ARDUINO UNO R3
Hình 38. Kết nối arduino UNO R3 và shield L298N
Hình 39. Sơ đồ kết nối arduino UNO R3 va module bluetooth HC – 05
Hình 40. Sơ đồ kết nối ARDUINO UNO R3 và module bluetooth HC – 05, Shield
L298N
Hình 41. Xe điều khiển bằng bluetooth

1
CHƯƠNG 1: XE ĐIỀU KHIỂN BẰNG BLUETOOTH

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ:
Trong những năm qua, khoa học máy tính và xử lý thơng tin có những bước
tiến vượt bậc và ngày càng có những đóng góp to lớn vào cuộc cách mạng khoa
học kỹ thuật hiện đại. Đặc biệt sự ra đời và phát triển nhanh chóng của kỹ thuật số
làm cho ngành điện tử trở nên phong phú và đa dạng hơn. Nó góp phần rất lớn
trong việc đưa kỹ thuật hiện đại thâm nhập rộng rãi vào mọi lĩnh vực của hoạt
động sản xuất, kinh tế và đời sống xã hội. Từ những hệ thống máy tính lớn đến
những hệ thống máy tính cá nhân, từ những việc điều khiển các máy công nghiệp
đến các thiết bị phục vụ đời sống hằng ngày của con người. Trong các hệ thống
đó, việc trao đổi thông tin là vô cùng quan trọng. Công nghệ truyền tin không dây
ngày càng phát triển, đặc biệt công nghệ Bluetooth đã phổ biến hầu hết các thiết bị
điện tử di động. Bản báo cào này trình bày kết quả nghiên cứu công nghệ không
dây Bluetooth của các thiết bị điện tử chạy trên nền hệ điều hành Android và ứng
dụng vào thiết kế mơ hình xe điều khiển từ các thiết bị Android qua kết nối không
dây Bluetooth.
1.1.1 Công nghệ không dây Bluetooth
Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau
mà khơng cần dây dẫn. Nó là một chuẩn điện tử, điều đó có nghĩa là các hãng sản
xuất muốn có đặc tính này trong sản phẩm thì họ phải tuân theo các yêu cầu của
chuẩn này cho sản phẩm của mình. Những tiêu chuẩn kỹ thuật này đảm bảo cho
các thiết bị có thể nhận ra và tương tác với nhau khi sử dụng công nghệ Bluetooth.
Ngày nay phần lớn các nhà máy đều sản xuất các thiết bị có swur dụng cơng nghệ
Bluetooth. Các thiết bị này gồm có điện thoại di động, máy tính và thiết bị hỗ trợ
cá nhân PDA (Prosonal Digital Assistant). Công nghệ Bluetooth là một công nghệ
dựa trên tần số vô tuyến và bất cứ một thiết bị nào có tích hợp bên trong cơng

nghệ này đều có thể truyền thơng với các thiết bị khác với một khoảng cách nhất
định về cự ly để đảm bảo công suất cho việc phát và nhận sóng. Cơng nghệ này
thường được sử dụng để truyền thơng giữa hai loại thiết bị khác nhau. Ví dụ: Bạn


2
có thể hoạt động trên máy tính với một bàn phím khơng dây, sử dụng bộ tai nghe
khơng dây để nói chuyện trên điện thoại di động của bạn hoặc bổ sung thêm một
cuộc hẹn vào lịch biểu PDA của một người bạn từ PDA của bạn.
1.1.2. Đặc điểm của công nghệ Bluetooth
Ưu điểm:
- Tiêu thụ năng lượng thấp.
- Cho phép ứng dụng được nhiều loại thiết bị bao gồm các thiết bị cầm tay và điện
thoại di động. - Giá thành ngày một giảm.
- Khoảng cách giao tiếp cho phép giữa hai thiết bị kết nối có thể lên đến 100m.
- Bluetooth sử dụng băng tần 2.4GHz, tốc độ truyền dữ liệu có thể đạt tới mức tới
đa 1Mbps mà các thiết bị không cần phải trực tiếp thấy nhau.
- Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết nối một ứng dụng này với
một ứng dụng khác thơng qua chuẩn Bluetooth, do đó có thể độc lập về phần cứng
cũng như hệ điều hành sử dụng.
- Tính tương thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm
hỗ trợ
Nhược điểm:
- Khoảng cách kết nối cịn ngắn so với cơng nghệ mạng khơng dây khác.
- Chỉ kết nối được hai thiết bị với nhau, không kết nối thành mạng.
1.1.3. Hoạt động
Bluetooth là chuẩn kết nối không dây tầm ngắn, thiết kế cho các kết nối thiết bị
cá nhân hay mạng cục bộ nhỏ trong phạm vi băng tần từ 2.4GHz đến 2.485GHz.
Bluetooth được thiết kế hoạt động trên 79 tần số đơn lẻ. Khi kết nối , nó sẽ tự động
tìm ra tần số tương thích để di chuyển đến thiết bị cần kết nối trong khu vực nhằm

đảm bảo sự liên tục.


3

Hình 1. Khả năng kết nối thiết bị qua bluetooth
1.2 Mục Tiêu Đề Tài:
Sử dụng mạng không dây bluetooth vào việc điều khiển , lập trình một vi điều
khiển thiết kế, xây dựng và bảo trì các chương trình máy tính (phần mềm). Bằng
cách thao tác các đoạn mã (các ngơn ngữ) trên các cơng cụ lập trình.
Ứng dụng mơ hình vào các mơn học kế tiếp.
1.3 Nội Dung Đề Tài
1.3.1 Chọn thiết bị
Lựa chọn board mạch phù hợp , mạch cầu H , thiết bị thu phát mạng không dây
bluetooth , động cơ.
1.3.2 Chế tạo khung xe
Đo và phác thảo sản phẩm , sau khi có đầy đủ thơng số kỹ thuật ,vẽ trên phần
mềm mô phỏng , đi gia công máy cắt laser, CNC hoặc in 3D.
1.3.3 Lập trình và nạp code
Kết nối máy tính , laptop với board Arduino để truyền tải code , tạo nên “ bộ
não” cho Arduino , nhận lệnh bằng sóng khơng dây bluetooth.
1.3.4 Kiểm tra sản phẩm
Sau khi lắp ráp sản phẩm , đưa ra thử nghiệm.
1.4 Phương Pháp Nghiên Cứu:
Dựa vào các thơng tin tìm hiểu thơng qua nhóm có đã có được rất nhiều dữ
liệu liên quan và vật liệu để thiết kế mơ hình.
Website:


4

Trang web này là diễn dàn công nghệ chuyên về người dùng tạo ra và đã tải
lên tự làm dự án, trong đó những người dùng khác có thể nhận xét về tỷ lệ và chất
lượng.
Nó được tạo ra bởi Eric Wilhelm và Saul Griffith và ra mắt vào tháng 8 năm
2005. Instructables được dành để bước theo các bước hợp tác giữa các thành viên
để xây dựng một loạt các dự án. Người gửi hướng dẫn cho các dự án của họ,
thường đi kèm với hỗ trợ trực quan, và sau đó tương tác thơng qua phần bình luận
bên dưới mỗi bước Instructable cũng như tại các diễn đàn chủ đề.

Website : />Cộng đồng Arduino Việt Nam được sáng lập bởi những thành viên còn rất trẻ.
Những thế hệ 9x Việt Nam. Điểm chung của những sáng lập viên là họ có niềm
đam mê cháy bỏng. Đó là niềm đam mê công nghệ thông tin và điện tử, đam mê
sáng tạo để tạo ra những điều lý thú .
Vào thời điểm hiện tại và trước đó (2012 - 2014) trên thế giới có một phong
trào chế tạo các sản phẩm tự động phục vụ gia đình và cơng việc hàng ngày. Điều
đáng nói ở đây những người sáng tạo ra các sản phẩm đó lại khơng phải là những
người được đào tạo bài bản về điện tử và công nghệ. Họ có thể là học sinh, sinh


5
viên, họa sĩ, kiến trúc sư, người chơi mơ hình... Họ khơng chun về điện tử và tin
học nhưng có đam mê tìm muốn và mong muốn sáng chế. Và yếu tố không thể
thiếu để tạo nên phong trào mạnh mẽ đó chính là 1 sản phẩm điện tử dễ sử dụng có
tên là Arduino.
Phần mềm viết code : arduino-1.6.12-windows.exe
Phần mềm được dùng để viết các chương trình code lập trình trên arduino ,
thơng qua giao diện đơn giản . Arduino hiện nay đã được biết đến một cách rộng
rãi tại Việt Nam, và trên thế giới thì nó đã quá phổ biến! Sức mạnh của chúng
ngày càng được chứng tỏ theo thời gian với vô vàn các ứng dụng mở (open
source) độc đáo được chia sẻ rộng rãi.

Với Arduino bạn có thể ứng dụng vào những mạch đơn giản như mạch cảm biến
ánh sáng bật tắt đèn, mạch điều khiển động cơ,... hoặc cao hơn nữa bạn có thể làm
những sản phẩm như: máy in 3D, Robot, khinh khí cầu, máy bay không người lái.

Phần mềm mô phỏng : proteus 8.0
Proteus VSM (Virtual Simulation Machine) của Labcenter Electronics là phần
mềm mơ phỏng mạch điện rất được ưa thích hiện nay. So với các phần mềm mô
phỏng mạch điện tử khác, Proteus có nhiều ưu điểm nổi trội như: mơ phỏng được
rất nhiều linh kiện điện tử và các thiết bị hiển thị, kết quả mô phỏng rất trực quan


6
như một mạch điện tử thật. Và một tính năng mà chúng ta, những người học vi
điều khiển, quan tâm nhất là khả năng mô phỏng các chip vi điều khiển với
chương trình do người dùng nạp.

Phần mềm SketchUp
SketchUp là một phần mềm mơ hình hóa 3D, dành cho các kiến trúc sư,
các kỹ sư, nhà phát triển trò chơi điện tử, các đạo diễn điện ảnh và các ngành nghề
có liên quan. Phần mềm này khởi đầu được phát triển bởi cơng ty @Last Software,
có trụ sở tại Boulder, Colorado, Mỹ. Phần mềm này nổi bật như một công cụ diễn
tả ý tưởng đơn giản, nhanh gọn với giao diện đồ họa cho người sử dụng.
Một vài đặc điểm nổi bật:
Không cần phần cứng mạnh như các phần mềm mơ hình hóa khác như 3D
Max, FormZ, Maya.
Hệ thống giao diện với con trỏ đồ họa thông minh cho phép người sử dụng
dựng hình vẽ ba chiều trong khơng gian hai chiều của màn hình.
Các mặt, diện (face) được định nghĩa đơn giản dựa trên một miền khép kín.
Tạo khối đơn giản nhanh gọn bằng công cụ "kéo-đẩy" (push-pull tool)
Công cụ chỉnh sửa khối (extrude - widen) và tạo khối theo đường sinh cho

trước (follow me tool)
Khả năng cho phép mơ phỏng, hiệu chỉnh góc chiếu của mặt trời vào tất cả
các thời điểm trong năm cũng như bao quát các góc nhìn cho hiệu quả gần như tức
thời.


7
Bản vẽ được kết xuất (render) ở tốc độ cao dựa trên tốt giản hệ mơ hình đa
giác thấp (low-poly), có phong cách trình bày độc đáo.
Khả năng giao tiếp rộng rãi với các phần mềm mơ hình khác.
Có thể kết hợp với các trình kết xuất ngồi (Renderer) để cho ra những hình
ảnh tốt hơn (etc. IRender, Podium, Indigo, Kerkythea...)
Phiên bản đầu tiên của SketchUp được phát hành đầu năm 2001 với mục
đích tạo các đối tượng ba chiều đơn giản, tuy nhiên SketchUp đã sớm tìm được vị
trí trong thị trường kiến trúc và thiết kết, sau khi có một vài sửa đổi nhỏ để phù
hợp với đặc điểm của các ngành chun mơn. Chìa khóa quyết định cho thành
công của phần mềm nằm ở độ nhận biết các đường cong, tuy không sâu như các
phần mềm mô hình hóa ba chiều trên thị trường nhưng đã đem lại tốc độ xử lý
nhanh. Tuy nhiên chính điều này cũng hạn chế khả năng mô phỏng thực tế của
SketchUp.
Một ứng dụng hữu hiệu của phần mềm này là thiết kế mẫu nhà. Sau khi thiết
kế xong mơ hình, người dùng có thể kết hợp sử dụng Google Earth để dán mẫu
nhà vừa thiết kế lên hình ảnh khu vực có lơ đất đó, để xem nó phù hợp với tồn
cảnh ra sao. Ngồi ra, người sử dụng cũng có thể chia sẻ thiết kế của mình với
những người dùng khác thơng qua tính năng 3D warehouse các mơ hình đã hoàn
thành từ nhà cửa cho tới đồ đạc, vật dụng, xe cộ, tượng, cầu...


8

9

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới Thiệu Tổng Quát Phần Cứng
2.1. Module Bluetooth HC-05
2.1.1. Giới thiệu về module HC-05

Hình 2: Module Bluetooth HC-05
Module Bluetooth HC-05 được thiết kế để chuyển đổi giao tiếp nối tiếp không
đồng bộ và thành giao tiếp không dây Bluetooth và ngược lại.
Module bluetooth HC05 master/slave dùng để thiết lập kết nối Serial giữa 2 thiết
bị bằng sóng bluetooth. Điểm đặc biệt của module bluetooth HC-05 là module có
thể hoạt động được ở 2 chế độ: MASTER hoặc SLAVE. Trong khi đó, bluetooth
module HC-06 chỉ hoạt động ở chế độ SLAVE.
+ Ở chê độ SLAVE: cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, USB bluetooth
để dị tìm module sau đó kết nối với mã PIN là 1234. Sau khi kết nối thành cơng,
bạn đã có 1 cổng serial từ xa hoạt động ở baud rate 9600.


10
+ Ở chế độ MASTER: module sẽ tự động dò tìm thiết bị bluetooth khác (1
module bluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth của laptop...) và tiến hành kết
nối chủ động mà khơng cần thiết lập gì từ máy tính hoặc smartphone.
2.1.2. Đặc điểm kỹ thuật
- Chuẩn Bluetooth : V2.0+EDR.
- Điện áp hoạt động : 3.3-5VDC, 30mA.
- Kích thước 28mm x 15mm x 2.35mm.
- Tần số: 2.4GHz.
- Tốc độ: 2.1Mbs (Max)/160kbps

- Tốc độ baudrate mặc định: 9600, 8bit dữ liệu, 1bit Stop. Hỗ trợ tốc độ baud:
9600, 19200, 38400, 57600, 115200, 230400, 460800.
- Nhiệt độ làm việc: 20 đến 75 độ C
- Độ nhạy: 80dBm
- Module có 2 chế độ làm việc:
+ Kết nối truyền thông.
+ Đáp ứng theo lệnh: khi làm việc ở chế độ này, chúng ta có thể gửi các lệnh AT
để giao tiếp và cài đặt module.
2.1.3. Đặc điểm phần cứng

Hình 3: Sơ đồ chân Bluetooth HC-05


11
2.2. Board Mạch Điểu Khiển
2.2.1. ADRUINO UNO (R3)
Mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói tới chính
là dịng Arduino UNO. Hiện dịng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3).

Hình 4. Board mạch Arduino UNO (R3)
Vài thông số của Arduino Uno (R3)
Vi điều khiển

ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động

5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng tiêu thụ

khoảng 30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog

6 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

30 mA

Dòng ra tối đa (5V)

500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)


12
Vi điều khiển

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,
ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như
điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một
trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng
khác..
Thiết kế tiêu chuẩn của Arduino UNO sử dụng vi điều khiển ATmega328 .Tuy
nhiên nếu yêu cầu phần cứng khơng cao ta có thể sử dụng các loại vi điều khiển
khác có chức năng tương đương nhưng rẻ hơn như ATmega8 (bộ nhớ flash 8KB
hoặc ATmega168 (bộ nhớ flash 16KB) .

Năng lượng
Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB hoặc cấp
nguồn ngồi với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Thường
thì cấp nguồn bằng pin vng 9V là hợp lí nhất nếu bạn khơng có sẵn nguồn từ
cổng USB. Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, bạn sẽ làm hỏng
Arduino UNO.
Các chân năng lượng


GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi bạn dùng các
thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với
nhau.


13


5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.



3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.



Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương
của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.



IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở
chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ
chân này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.



RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với
việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
Lưu ý:
Arduino UNO khơng có bảo vệ cắm ngược nguồn vào. Do đó phải hết sức cẩn
thận, kiểm tra các cực âm – dương của nguồn trước khi cấp cho Arduino UNO.
Việc làm chập mạch nguồn vào của Arduino UNO sẽ biến nó thành một miếng
nhựa chặn giấy. mình khun bạn nên dùng nguồn từ cổng USB nếu có thể.
Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các thiết
bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể
làm hỏng board. Điều này khơng được nhà sản xuất khuyến khích.
Cấp nguồn ngồi khơng qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới 6V
có thể làm hỏng board.
Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều
khiển ATmega 328.
Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino UNO
nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.
Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO sẽ
làm hỏng vi điều khiển.
Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino
UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu khơng dùng để truyền
nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.

 Bộ nhớ
Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

14


32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được
dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này
đâu.



2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo
khi lập trình sẽ lưu ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ
RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà
bạn phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.



1KBcho

EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):

đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình
vào đây mà khơng phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.
Các cổng vào/ra

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ
có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở
mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển

ATmega328 (mặc định thì các điện trở này khơng được kết nối).
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:


2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive –
RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua


15
2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính là kết nối Serial
khơng dây. Nếu khơng cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng 2 chân này nếu
không cần thiết


Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite(). Nói một cách đơn giản có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân
này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.



Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi các chức
năng thơng thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức
SPI với các thiết bị khác.



LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi bấm nút
Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với chân số 13.
Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu
10bit

(0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với

chân AREF trên board, bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các
chân analog. Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân
analog để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.
 Lập trình cho Arduino
Các thiết bị dựa trên nền tảng Arduino được lập trình bằng ngơn riêng.
Ngơn ngữ này dựa trên ngơn ngữ Wiring được viết cho phần cứng nói chung. Và
Wiring lại là một biến thể của C/C++. Một số người gọi nó là Wiring, một số khác
thì gọi là C hay C/C++. Riêng mình thì gọi nó là “ngơn ngữ Arduino”, và đội ngũ
phát triển Arduino cũng gọi như vậy. Ngôn ngữ Arduino bắt nguồn từ C/C++ phổ
biến hiện nay do đó rất dễ học, dễ hiểu. Nếu học tốt chương trình Tin học 11 thì
việc lập trình Arduino .
Để lập trình cũng như gửi lệnh và nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm
phát triển dự án này đã cũng cấp đến cho người dùng một môi trường lập trình


16
Arduino được gọi là Arduino IDE (Intergrated Development Environment) như
hình dưới đây.

Hình 5. Arduino IDE
2.2.2 Arduino Mega2560
Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560 , là một vi
điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560.

Hình 6. Arduino Mega2560


17

Hình 7. Mơ phỏng Arduino Mega2560
Arduino Mega2560 là một vi điều khiển bằng cách sử dụng ATmega2560.
Bao gồm:
-

54 chân digital (15 có thể được sử dụng như các chân PWM)

-

16 đầu vào analog,

-

4 UARTs (cổng nối tiếp phần cứng),

-

1 thạch anh 16 MHz,

-

1 cổng kết nối USB,

-

1 jack cắm điện,

-

1 đầu ICSP,

-

1 nút reset.

Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển.
Arduino Mega2560 khác với tất cả các vi xử lý trước giờ vì khơng sử dụng
FTDI chip điều khiển chuyển tín hiệu từ USB để xử lý. Thay vào đó, nó sử dụng
ATmega16U2 lập trình như là một cơng cụ chuyển đổi tín hiệu từ USB. Ngoài ra,
Arduino Mega2560 cơ bản vẫn giống Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân
và nhiều tính năng mạnh mẽ hơn, nên ta vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển
này bằng chương trình lập trình cho Arduino Uno R3.
 Sơ đồ các linh kiện của Arduino Mega


18
Arduino Megas có sơ đồ linh kiện như các hình sau đây:

Hình 8. Sơ đồ linh kiện Arduino Mega 2560
Bao gồm :
-

5 Chân GND

-

3 chân 5V

-

1 chân 3.3v

-

1 nút reset

-

16 chân analog

-

4 chân UART

-

54 Chân digital trong đó có 15 chân chúng ta có thể sử dụng như PWM

-

6 Chân lập trình ISP
Và nhiều thành phần khác...

19
2.3. Module Điều Khiển Động Cơ (Mạch Cầu H)
2.3.1. L298N (thường dùng cho Arduino R3)

Hình 9. Module điều khiển động cơ L298N

Hình 10. Sơ đồ chân l298N


20
Thơng số kỹ thuật:
-

Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H.

-

Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V

-

Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A (=>2A cho mỗi motor)

-

Điện áp của tín hiệu điều khiển: +5 V đến +7 V

-

Dịng của tín hiệu điều khiển: 0 ~ 36mA (Arduino có thể chơi đến 40mA )

-

Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ℃)

-

Nhiệt độ bảo quản: -25 ℃ ~ +130 ℃

L298N gồm các chân:
-

12V power, 5V power. Đây là 2 chân cấp nguồn trực tiếp đến động cơ.

-

Cấp nguồn 9-12V ở 12V.

-

Bên cạnh đó có jumper 5V, nếu bạn để như hình ở trên thì sẽ có nguồn 5V ra ở
cổng 5V power, ngược lại thì khơng. Bạn để như hình thì ta chỉ cần cấp nguồn
12V vơ ở 12V power là có 5V ở 5V power, từ đó cấp cho Arduino

-

Power GND chân này là GND của nguồn cấp cho Động cơ.

-

2 Jump A enable và B enable, để như hình.

-

Gồm có 4 chân Input. IN1, IN2, IN3, IN4. Chức năng các chân này tơi sẽ giải
thích ở bước sau.

-

Output A: nối với động cơ A. bạn chú ý chân ( +, -). Nếu nối ngược thì động
cơ sẽ chạy ngược. Và chú ý nếu nối động cơ bước, bạn phải đấu nối các pha
cho phù hợp.

2.3.2. L293D

Hình 11. L293D