Thiết kế hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thông qua điện thoại thông minh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
--------

ĐỒ ÁN TỐT

NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ
THỐNG THƠNG
TIN VÀ QUẢN LÝ XE CÂN BẰNG THÔNG QUA ĐIỆN
THOẠI THÔNG MINH

SVTH :
MSSV :
SVTH :
MSSV :
GVHD :

LÊ VĂN HOẠT
13145095
VÕ CƠNG QN
13145208
ThS. VŨ ĐÌNH HUẤN


Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
--------

ĐỒ ÁN TỐT

NGHIỆP

Chuyên ngành: Công

nghệ kỹ thuật ô tô

Tên đề tài

THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG TIN VÀ QUẢN LÝ XE
CÂN BẰNG THÔNG QUA ĐIỆN THOẠI THÔNG MINH
SVTH :
MSSV :
SVTH :
MSSV :
GVHD :

LÊ VĂN HOẠT
13145095
VÕ CƠNG QN
13145208
ThS. VŨ ĐÌNH HUẤN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đề tài: ...Thiết kế hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thông qua điện
thoại thông minh............................................................................................................
Họ và tên Sinh viên: .....LÊ VĂN HOẠT........... MSSV:............13145095...................
.....VÕ CƠNG QN....... MSSV:.............13145208..................
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I. NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (cho phép bảo vệ hay không): .. ..............................................................
2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): .... ..............................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN


Tên đề tài: ...Thiết kế hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thông qua điện
thoại thông minh............................................................................................................
Họ và tên Sinh viên: .....LÊ VĂN HOẠT........... MSSV: ............13145095...................
.....VÕ CÔNG QN....... MSSV:.............13145208..................
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
I.NHẬNXÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1. Đề nghị (Cho phép bảo vệ hay không): . ..............................................................

2. Điểm đánh giá (theo thang điểm 10): .... ..............................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20…
Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: ...Thiết kế hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thông qua điện
thoại thông minh............................................................................................................
Họ và tên Sinh viên: .....LÊ VĂN HOẠT........... MSSV:............13145095...................
.....VÕ CƠNG QN....... MSSV.............13145208..................
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo về. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.

Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng năm 20…

LỜI CẢM ƠN

--------


Để hồn thành đố án này nhóm đã làm việc một cách tích cực liên tục và nỗ nực
khơng ngừng trong cơng việc nghiên cứu và tìm kiếm tài liệu liên quan đến nội dung của
đề tài. Tuy nhiên bên cạnh những cố gắng của bản thân, nhóm cũng đã gặp khơng ít
những khó khăn, vướng mắc và người đã giúp chúng em tìm ra hướng đi đúng đó là giáo
viên hướng dẫn, thầy Vũ Đình Huấn.
Với lượng kiến thức cịn hạn hẹp, thêm vào đó đây là lần đầu chúng em thực hiện
đồ án nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót , hạn chế vì thế chúng em rất
mong có được sự góp ý và nhắc nhờ từ thầy giáo để có thể hồn thiện đề tài của mình
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy cơ trường sư phạm kĩ thuậy đã tận tình dạy
dỗ chúng em trong những năm qua, đặc biệt là các thầy cơ trong khoa cơ khí động lực đã
giúp chúng em rất nhiều trong vấn đề học tập để chúng em vượt qua những khó khăn của
thời sinh viên.
Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn,
thấy Vũ Đình Huấn đã cung cấp cho chúng em những kiến thức chuyên môn cũng như
những ý kiến đóng góp hết sức quý giá trong quá trình làm đề tài.
Cuối cùng, xin cảm ơn chân thành Ba Mẹ, Anh Chị, Bạn Bè cùng những người
thân đã nuôi nấng, giúp đỡ chúng em nên người và trở thành người có ích cho xã hội.

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
Sinh viên thực hiện

TÓM TẮT
--------

Trong đề tài Thiết kế hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thông qua điện
thoại thông minh, chúng em tập trung nghiên cứu thiết lập truyền dữ liệu, xử lí tín hiệu từ

Arduino, và cách đọc tín hiệu từ các cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, cảm biển hall trong
encoder. Cùng với đó là cách hạn chế các vấn đề về mặt nhiễu sóng và khơng ổn định trong
thời gian truyền dữ liệu. Về phần android chúng em nghiên cứu về cách nhận tín hiệu và
điều khiển lại các thiết bị trên xe, cách hiển thị các thông số theo các cách khác nhau.
Mục đích chính của chúng em là mang cơng nghệ truyền dữ liệu không dây tới người
dữ dụng, đặc biệt trong ngành nghề công nghệ kỹ thuật ô tô, một phương pháp sữa chữa và
kiểm tra tình trạng xe ngay trên smartphonr, đối với người sử dụng xe, công nghệ này sẽ làm
mới lại chiếc xe, làm chiếc xe gọn gàng và tiện lời hơn với hệ điều hành thơng minh
Android.
Để có một đề tài hồn chỉnh, chúng em phải chia ra các bài tốn nhỏ, xử lí các khó
khăn nhỏ, sau đó kết hợp và chỉnh sửa lại cả phần cứng và phần mềm sao cho kết quả đạt
được và tốt nhất và chính xác nhất. Khó khăn chúng em gặp phải là phương pháp truyền đa
dữ liệu từ android mà vẫn khơng làm nhiễu sóng của các dữ liệu. Đây cũng là trở ngại lớn
nhất trong công nghệ truyền khơng dây, các tín hiệu có thể đè lên nhau, kết qur nhận được
sau cũng có thể khơng được chính xác.
Kết thúc đề tài, chúng em đã viết riêng một ứng dụng với hệ điều hành android, một
hộp điều khiển được kết nối với xe, mơ hình này rất hợp lí để có thể thương mại hóa, đây là
một đề tài mới và rất mới vì đối với ngành công nghệ kỹ thuật ô tô, chúng em rất ít được tiếp
xúc với ngơn ngữ lập trình, ít có cơ hội để giao lưa và học hỏi kinh nghiệm về lập trình.

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................................................
TĨM TẮT.................................................................................................................................


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU................................................................
Chương 1. TỔNG QUAN.......................................................................................................1
1.1 Tình hình hiện nay........................................................................................................1
1.2 Lý do chọn đề tài........................................................................................................... 2

1.3 Mục tiêu đề tài..............................................................................................................2
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.................................................................................3
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT............................................................................................4
2.1 Tổng quan về arduino....................................................................................................4
2.1.1 Lý thuyết về board Arduino Uno R3.....................................................................6
2.1.2 Lý thuyết về arduino IDE và ngơn ngữ lập trình....................................................9
2. 2 Lý thuyết các cảm biến được sử dụng trong đề tài.....................................................10
2. 2. 1 Cảm biến nhiệt độ LM35...................................................................................10
2.2.2 Cảm biến ánh sáng quang trở...............................................................................12
2.2.3 Module blutooth HC-05......................................................................................13
2.2.4 Cảm biến dòng điện ACS712...............................................................................14
2.2.5 Cảm biến hall.......................................................................................................15
Chương 3. THIẾT LẬP PHẦN CỨNG VÀ LẬP TRÌNH VỚI ARDUINO..........................17
3.1 Lập trình,lắp đặt cho mạch đo nhiệt độ với arduino....................................................17
3.2 Lập trình,lắp đặt cho mạch đo cường độ sáng với arduino.........................................19
3.3 Lắp đặt mạch kết nối bluetooth HC05 với arduino......................................................20
3.4 Lắp đặc đo điện áp accu..............................................................................................21
3.5 Lập trình,lắp đặt cho mạch hall với aruidno................................................................23
3.6 Lập trình,lắp đặt cho mạch đo cường độ dịng điện với arduino.................................25
Chương 4. LẬP TRÌNH ANDROID MIT APP INVENTOR 2.............................................28
4.1 Giới thiệu về Mit App Inventor...................................................................................28
4. 2.1 Chế Độ Designer: chế độ dành cho thiết kế, tạo giao diện..................................30
4.2.2 Chế Độ Blocks: chế độ làm việc với các khối lệnh..............................................42
Chương 5. ỨNG DỤNG MIT APP INVENTOR 2 VÀO HIỂN THỊ THÔNG TIN VÀ
QUẢN LÍ NĂNG LƯỢNG XE............................................................................................48
5.1 Thiết lập màn hình đăng nhập.....................................................................................48
5.1.1 Chế độ Disigner...................................................................................................48
5.1.2 chế độ Block........................................................................................................49

5.2 Thiết lập màn hình hiển thị thống số xe......................................................................55
5.2.1 Chế độ designer....................................................................................................55
5.2.2. Chế độ block.......................................................................................................57
5.3 Thiết lập màn hình điều khiển và hiển thị công suất tiêu thụ......................................60
5.3.1 Chế độ desinger....................................................................................................60
5.3.2 Chế độ Block........................................................................................................61
Chương 6: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ỨNG DỤNG TRÊN XE CÂN BẰNG..............62
6.1 Thiết kế phần cứng cho hệ thống thông tin.................................................................62
6.2 kết quả hiển thị............................................................................................................63
6.3 code lập trình tham khảo.............................................................................................65
Chương 7. KẾT LUẬNVÀ ĐỀ NGHỊ..................................................................................70
DANH MỤC TÀI LIỆUTHAM KHẢO...............................................................................72
PHỤ LỤC............................................................................................................................. 73


Hướng dẫn sử dụng Arduino.....................................................................................73



Hướng dẫn lập trình androi mit app inventor 2.........................................................78

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU


IDE

Intergrated Development Environment

Mơi trường phát triển tích hợp

DIY

Do It by Yourself

là những người tự chế ra sản
phẩm của mình

WYSIWY

What you see is what you get

G

những gì bạn thấy là những gì
bạn có

IC

Integrated Circuit

Mạch tích hợp

PWM

Pulse Width Modulation

Điều chế độ rộng xung

USB

Universal Serial Bus

Một chuẩn kết nối tuần tự đa
dụng trong máy tính

SRAM

Static Random Access Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh

EEPROM

Electrically Erasable Programmable

Bộ nhớ không mất dữ liệu khi

Read-Only Memory

ngừng cung cấp điện

LED

Light Emitting Diode

Đèn phát sáng

SPI

Serial Peripheral Interface

Giao diện ngoại vi nối tiếp

IDII

Interaction Design Instistute Ivrea

Trường Interaction Design
Instistute Ivrea

CAN

Control Area Network

Mạng điều khiển khu vực


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Multi Media Interfacexe trên xe AUDI.....................................................1
Hình 1.2 sử dụng màn LCD để hiển thị và điều khiển trên xa VOLVO...................2
Hình 2.1 các thành viên khởi xướng arduino...........................................................4
Hình 2.2 Boad mạch arduino Uno R3......................................................................6
Hình 2.3 các cổng ra vào trên arduino Uno R3

........................................................8

Hình 2.4 Giao diện màn hinh arduino IDE............................................................10
Hình 2.5 cảm biến nhiệt độ...................................................................................11
Hình 2.6 cảm biến ánh sang quang trở..................................................................12
Hình 2.7 Module blutooth HC-05..........................................................................13

Hình 2.8 cảm biến dịng điện ACS712...................................................................14
Hình 2.8 Ngun lý cảm biến Hall........................................................................16
Hình 3.1 mạch đo cảm nhiệt độ với arduino..........................................................17
Hình 3.2 Kết quả hiển thị đo nhiệt độ từ arduino...................................................18
Hình 3.3 mạch đo cường độ sáng với arduino.......................................................19
Hinh 3.4 Kết quả Hiển thị đo cường độ sang từ arduino........................................20
Hình 3.5 Mạch kết nối bluetooth HC05 với arduino..............................................20
Hình 3.6 Mạch kết nối đo điện áp accu với arduino..............................................21
Hình 3.7 Kết quả hiển thị điện áp accu..................................................................22
Hình 3.8 Mạch kết đo tín hiệu xung của hall với arduino.....................................23
Hình 3.9 kết quả hiển thị số quay quay động cơ cân bằng (rpm)...........................25
Hình 3.10 lắp đặt cho mạch đo cường độ dòng điện với arduino...........................26
Hinh 3.11 Kết quả Hiển thị đo cường độ dòng điện từ arduino.............................27
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên truyền phiên bản mới nhất hiện nay là MIT App Inventor 2
.............................................................................................................................. 28
Hình 4.2 Giao diện quản lý Project........................................................................29
Hình 4.3 Giao diện Start New Project...................................................................30
Hình 4.4: Giao diện các thành phần chính của chế độ designer.............................30
Hình 4.5 Giao diện User inteface (Giao diện người dùng)....................................31
Hình 4.6 Giao diện Layout (Bố cục)......................................................................32
Hình 4.7 Giao diện Media (Phương tiện truyền thông).........................................33


Hình 4.8 Giao diện Drawing and Animation (Vẽ và chuyển động).......................35
Hình 4.9 Giao diện Sensors (Cảm biến)................................................................35
Hình 4.10 Giao diện Social (Giao tiếp - Xã hội)....................................................36
Hình 4.11 Giao diện Storage (Lưu trữ)..................................................................37
Hình 4.12 Giao diện Connectivity (Kết nối)..........................................................38
Hình 4.13 Giao diện LEGO® MINDSTORMS®..................................................39
Hình 4.14 Giao diện Thành phần - thuộc tính........................................................40

Hình 4.15 Giao diện Lệnh tích hợp sẵn.................................................................42
Hình 4.16 Giao diện Lệnh Creen...........................................................................43
Hình 4.17 Giao diện Lệnh Any component...........................................................43
Hình 4.18 Giao diện vùng làm việc.......................................................................44
Hình 4.19 Giao diện Hộp cảnh báo........................................................................47
Hình 5.1 Giao diện của ứng dụng..........................................................................48
Hình 5.2 Giao diện cửa sổ components.................................................................49
Hình 5.3 khối code thiết lập kết nối bluetooth.......................................................50
Hình 5.4 khối code thiết lập kết nối Bluetooth khi phát hiện lỗi............................51
Hình 5.5 khối code thiết lập mở screen2...............................................................51
Hình 5.6 khối code thiết lập Reset password cho ứng dụng..................................52
Hình 5.7 khối code thiết lập thay đổi password cho ứng dụng..............................52
Hình 5.8 khối code thiết lập Tự định vị xe............................................................53
Hình 5.9 khối code thiết lập Tìm xe bằng nút bấm................................................54
Hình 5.10 khối lệnh call bluetooth.........................................................................54
Hình 5.10 Màn hình hiển thị tốc độ động cơ và tích hợp tính năng điều khiển đèn
.............................................................................................................................. 57
Hình 5.11 khối code thiết lập điều khiển hiển thị thơng số....................................58
Hình 5.12 khối code thiết lập điều khiển hiển điều khiển đèn cơ bản....................59
Hình 5.13 khối code thiết lập điều kiện để hoạt động là click vào button..............59
Hình 5.14 Màn hình hiển thị creen 3.....................................................................60
Hình 5.15 khối code thiết lập truyền dữ liệu số từ arduino đến android................61
Hình 6.1:Sơ đồ ngun lý hệ thống quản lý thơng tin và điều khiển.....................62
Hình 6.2:Sơ đồ mạch điện thực tế.........................................................................62
Hình 6.3 Sơ đồ mạch điện.....................................................................................63


Hình 6.4 Kết quả hiển thị khi xe hoạt động theo dạng đồng hồ kim......................63
Hình 6.5 hiển thị kết quả theo đồng hồ số.............................................................64
Hình 6.6 kết quả điều khiển đèn chiếu sáng..........................................................64

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 Một vài thông số của Arduino UNO R3..................................................6
Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật cảm biến dịng điện ACS712....................................15
Bảng 4.1 Nhóm những đối tượng dùng để thiết kế giao diện cho screen mà người
dùng nhìn thấy được:............................................................................................31
Bảng 4.2 Nhóm lệnh sắp xếp các đối tượng theo một bố cục...............................33
Bảng 4.3:Nhóm lệnh liên quan đến đa phương tiện như âm thanh, video, máy ảnh,
ghi âm................................................................................................................... 34
Bảng 4.4: Nhóm lệnh tạo ra những chuyển động hay tương tác...........................35
Bảng 4.5: Nhóm này giúp bạn tiếp cận được những cảm biến như định vị, quét
mã QR, ................................................................................................................36
Bảng 4.6 Nhóm Các đối tượng này giúp bạn thao tác về liên lạc, giao tiếp và
mạng xã hội..........................................................................................................37
Bảng 4.7 Nhóm chức năng này giúp bạn lưu trữ thông tin, dữ liệu, ... theo nhiều
cách khác nhau:....................................................................................................38
Bảng 4.8 Nhóm giúp bạn hồn tồn có thể dùng chúng để kết nối bluetooth, giao
thức web, .............................................................................................................39
Bảng 4.9 Nhóm giúp cho bạn những đối tượng có thể làm việc với Lego
Mindstorm............................................................................................................40


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1 Tình hình hiện nay
Ngày nay khoa học công nghệ ngày càng phát triển, vi điều khiển AVR và vi điều
khiển PIC ngày càng thông dụng và hồn thiện hơn, nhưng có thể nói sự xuất hiện của
Arduino vào năm 2005 tại Italia đã mở ra một hướng đi mới cho vi điều khiển. Sự xuất
hiện của Arduino đã hỗ trợ cho con người rất nhiều trong lập trình và thiết kế, nhất là đối
với những người bắt đầu tìm tịi về vi điều khiển mà khơng có quá nhiều kiến thức, hiểu
biết sâu sắc về vật lý và điện tử . Phần cứng của thiết bị đã được tích hợp nhiều chức

năng cơ bản và là mã nguồn mở. Ngơn ngữ lập trình trên nền Java lại vơ cùng dễ sử dụng
tương thích với ngơn ngữ C và hệ thư viện rất phong phú và được chia sẻ miễn phí.
Chính vì những lý do như vậy nên Arduino hiện đang dần phổ biến và được phát triển
ngày càng mạnh mẽ trên tồn thế giới.
Cơng nghệ hiển thị được tùy biến nhiều hơn trên màn hình LED, chiếc xe trở nên
hiện đại, sang trọng nên đã thu hút rất nhiều người tiêu dùng lựa chọn chiếc xe có màn
hình hiển thị thơng số và màn hình điều khiển các option, từ đó xu hướng thiết kế các xe
hiện đại hiện nay không thế thiếu được 2 màn hình quan trọng này

Hình 1.1 Multi Media Interfacexe trên xe AUDI

1


1.2 Lý do chọn đề tài
Trên cơ sở kiến thức đã học trong mơn học: lập trình Visual basic, hệ thống điều
khiển động cơ... và các thiết bị điện tử, chúng em đã quyết định thực hiện đề tài Thiết kế
hệ thống thông tin và quản lý xe cân bằng thơng qua điện thoại thơng minh với mục
đích để tìm hiểu thêm về Arduino, làm quen với các thiết bị điện tử, thực hành lại với các
kiến thức về cảm biến và nâng cao hiểu biết cho bản thân.
Dựa vào những lợi ích thực tế và khả năng phát triển trong tương lai, truyền dữ
liệu không dây đang là xu thế phát triển trong ngành kỹ thuật ơ tơ nói riêngvà các ngành
kỹ thuật điều khiển nói chung, các cơng ty ơ tơ lớn đã tích hợp rất nhiều tính năng điều
khiển lên màn hình cảm ứng LCD và sử dụng màn hình thứ 2 để hiển thị đa nhiệm các
thơng số của xe ơ tơ

Hình 1.2 sử dụng màn LCD để hiển thị và điều khiển trên xa VOLVO
1.3 Mục tiêu đề tài
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật điện tử, truyền thông tin và dữ liệu không
dây. Đề tài của chúng em là một phần bé trong sự ứng dụng của công nghệ bluetooth và

phần mềm di động mở Android kết hợp với sự xử lí tín hiệu và điều khiển mạnh mẽ của

2


Arduino. Đây là hướng phát triển trong tương lai của nền cơng nghệ nói chung và ngành
cơng nghệ ơ tơ nói chung, thay vì sử dụng mạng LAN, CAN, tại sao chúng ta không sử
dụng truyền dữ liệu không dây với những ưu điểm vượt trội về mặt không gian và thẫm
mỹ.
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu:
 Đề tài là một phương thức truyền thơng tin và dữ liệu khơng dây, có sự kết
hợp giữa vi mạch điện tử và điện thoại thông minh… Do đó, để tạo ra một sản
phẩm hồn thiện như mục đích đặt ra thì nhóm chúng cần phải tập trung
nghiên cứu chủ yếu đến các đối tượng:
 Vi mạch điện tử bao gồm 1 boad mạch arduino,1 moduel Bluetooth và các
cảm biến.
 Phần mềm tạo ứng dụng trên Android.Mọi tín hiệu từ arduino sẽ truyền đến
điện thoại nhờ vào Bluetooth
 Phạm vi nghiên cứu:
 Tập trung nghiên cứu cách xử lí tín hiệu truyền từ Arduino đến Android.
 Giải quyết các vướng bận về mặt sóng tín hiệu, giảm nhiễu.

3


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tổng quan về arduino
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự
chế ra sản phẩm của mình) trên tồn thế giới trong vài năm gần đây.Số lượng người dùng

cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay
cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến.

Hình 2.1 các thành viên khởi xướng arduino
Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các
trường đại học danh tiếng như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải sử dụng; hoặc ngay cả
Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các
ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác?
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết
bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của
Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình
có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình. Và
điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần
cứng tới phần mềm.

4


Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp
dễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của
Arduino là các kết nối tiêu chuẩn của nó, cho phép người dùng kết nối với CPU của board
với các module thêm vào có thể dễ dàng chuyển đổi, được gọi là shield. Vài shield truyền
thông với board Arduino trực tiếp thông qua các chân khách nhau, nhưng nhiều shield được
định địa chỉ thông qua serial bus I²C-nhiều shield có thể được xếp chồng và sử dụng dưới
dạng song song. Arduino chính thức thường sử dụng các dòng chip megaAVR, đặc biệt là
ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560. Một vài các bộ vi xử lý
khác cũng được sử dụng bởi các mạch Aquino tương thích. Hầu hết các mạch gồm một bộ
điều chỉnh tuyến tính 5V và một thạch anh dao động 16 MHz (hoặc bộ cộng hưởng ceramic
trong một vài biến thể), mặc dù một vài thiết kế như LilyPad chạy tại 8 MHz và bỏ qua bộ
điều chỉnh điện áp onboard do hạn chế về kích cỡ thiết bị. Một vi điều khiển Arduino cũng

có thể được lập trình sẵn với một boot loader cho phép đơn giản là upload chương trình vào
bộ nhớ flash on-chip, so với các thiết bị khác thường phải cần một bộ nạp bên ngoài. Điều
này giúp cho việc sử dụng Arduino được trực tiếp hơn bằng cách cho phép sử dụng 1 máy
tính gốc như là một bộ nạp chương trình.
Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế
kỷ thứ 9 là King Arduin. Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là
một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong
những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII). Mặc dù
hầu như khơng được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt
nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên. Hiện nay Arduino nổi
tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino.

5


2.1.1 Lý thuyết về board Arduino Uno R3
Nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình, cái đầu tiên mà người ta thường nói
tới chính là dịng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3).là
một bo mạch thiết kế bộ xử lý trung tâm điều khiển AVR Atmega328.

Hình 2.2 Boad mạch arduino Uno R3
Bảng

2.1 Một 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 (trong đó 6 chân pin có khả năng điều khiển

6


xung 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)

*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.
-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.

7


*Các cổng vào/ra trên Arduino Board

Hình 2.3 các cổng ra vào trên arduino Uno R3

Mạch 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:

8


- 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 2 chân này.
Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính là kết nối Serial không dây. Nếu không cần
giao tiếp Serial, bạn 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 8 bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite(). Nói một
cách đơn giản, bạn 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 Broad: 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
bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong
khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.

9


Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI
với các thiết bị khác
2.1.2 Lý thuyết về arduino IDE và ngôn ngữ lập trình
Thiết kế bo mạch nhỏ gọn, trang bị tính năng thông dụng mang lại nhiều lợi thế cho
arduino,tuy nhiên sức mạnh tính năng thực sự nằm ở phần mềm. Mơi trường lập trình đơn
giản dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++ rất quen
thuộc với người làm kỹ thuật. Và quan trọng là số lượng thư viện code được viết sẵn và chia
sẻ bởi cộng đồng nguồn mở là cực kỳ lớn.
Môi trường lập trình Arduino IDE có thể chạy trên ba nền tảng phổ biến nhất hiện
nay là Windows, Macintosh OSX và Linux. Do có tính chất nguồn mở nên mơi trường lập
trình này hồn tồn miễn phí và có thể mở rộng thêm bởi người dùng có kinh nghiệm.
Ngơn ngữ lập trình có thể được mở rộng thơng qua các thư viện C++. Và do ngơn

ngữ lập trình này dựa trên nền tảng ngôn ngữ C của AVR nên người dùng hồn tồn có thể
nhúng thêm code viết bằng AVR, C vào chương trình nếu muốn.

10


Hình 2.4 Giao diện màn hinh arduino IDE
2. 2 Lý thuyết các cảm biến được sử dụng trong đề tài
2. 2. 1 Cảm biến nhiệt độ LM35
Cảm biến nhiệt LM35 là một bộ cảm biến nhiệt mang tích hợp chính xác cao mà điện
áp của nó tỷ lệ với nhiệt độ thang Celsius.chúng khơng u cầu cân chỉnh ngồi vì chúng đã
được cân chỉnh.
Cảm biến LM35 có 3 chân:
+ Chân nguồnVCC
+Chân đầu ra Vout
+Chân nối đất GND

11


Hình 2.5 cảm biến nhiệt độ
 Đặc điểm chính của

LM35

- Điện áp đầu vào từ 4V

đến 30V

-

Điện áp ra: -1V đến 6V
Công suất tiêu thụ là
Độ phân giải điện áp đầu
Độ chính xác cao ở 25 C
Trở kháng đầu ra thấp 0.1

60uA
ra là 10mV/oC
là 0.5 C
cho 1mA tải

-

Độ chính xác thực tế: 1/4°C ở nhiệt độ phịng và 3/4°C ngồi khoảng -55°C tới

150°C
2.2.2 Cảm biến ánh sáng quang trở
Cảm Biến Ánh Sáng Quang Trở nhạy cảm nhất với cường độ ánh sáng môi trường
thường được sử dụng để phát hiện độ sáng môi trường xung quanh và cường độ ánh sáng.
Khi cường độ ánh sáng môi trường xung quanh bên ngoài vượt quá một ngưỡng quy định,
ngõ ra của module D0 là mức logic thấp.

Hình 2.6 cảm biến ánh sang quang trở

12