Điều khiển robot bằng giọng nói sử dụng smartphone

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG

ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI SỬ DỤNG
SMARTPHONE

GVHD: TS. NGUYỄN THANH HẢI
SVTH: TRƯƠNG NGUYỄN QUANG HUY
MSSV: 12141442

SKL 0 0 4 5 2 7

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NĨI SỬ DỤNG
SMARTPHONE

SVTH:

TRƯƠNG NGUYỄN QUANG HUY

MSSV:

12141442

Khố:

12

Ngành:

CNKT Điện tử Truyền thơng

GVHD:

TS. NGUYỄN THANH HẢI

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2014


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***----

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2016

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Trương Nguyễn Quang Huy

MSSV: 12141442

Ngành: CNKT Điện tử Truyền Thông

Lớp: 12141CLDT1

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Hải

ĐT: 01694150270

Ngày nhận đề tài:

Ngày nộp đề tài:

1. Tên đề tài :
Điều khiển robot bằng giọng nói sử dụng SmartPhone
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

3. Nội dung thực hiện đề tài:

4. Sản phẩm:

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên: Trương Nguyễn Quang Huy ........... MSSV: 12141442 ..............
Ngành: CNKT Điện tử, Truyền thông ..........................................................................
Tên đề tài: Điều khiển robot bằng giọng nói sử dụng SmartPhone ..............................
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: TS Nguyễn Thanh Hải ..............................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
.......................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ:............................................................................ )
.......................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

năm 20…


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

*******
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên: Trương Nguyễn Quang Huy ........... MSSV: 12141442 ..............
Ngành: CNKT Điện tử, Truyền thông ..........................................................................
Tên đề tài: Điều khiển robot bằng giọng nói sử dụng SmartPhone ..............................
Họ và tên Giáo viên phản biện: .....................................................................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay khơng?
.......................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ:............................................................................ )
.......................................................................................................................................

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

năm 20…


LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đồ án tốt nghiệp này, lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn
sâu sắc đến thầy TS. Nguyễn Thanh Hải, đã tận tình hướng dẫn trong suốt quá
trình em thực hiện đồ án.

Em cũng xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trường Đại Học Sư Phạm Kỹ
Thuật TP.HCM, đặc biệt là các thầy cô trong khoa Điện - Điện Tử, đã nhiệt tình
giúp đỡ, truyền đạt kiến thức trong suốt quá trình học tập của nhóm tại trường. Vốn
kiến thức được tiếp thu trong q trình học tập khơng chỉ là nền tảng cho quá trình
thực hiện đồ án tốt nghiệp mà còn là hành trang quý báu cho sự nghiệp của nhóm
sau này.

Em cũng xin cảm ơn sự ủng hộ và giúp đỡ nhiệt tình của gia đình, bạn bè,
những người thân đã động viên, giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình học tập và thực
hiện đồ án tốt nghiệp này. Mặc dù đã cố gắng hết sức, song chắc chắn đồ án khơng
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự thơng cảm và chỉ bảo tận
tình của quý thầy cô và các bạn. Cuối cùng em xin kính chúc q Thầy, Cơ, gia
đình và bạn bè dồi dào sức khỏe và thành công trong sự nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn!

Người thực hiện đề tài
Trương Nguyễn Quang Huy

iv


TĨM TẮT

Hiện nay, Nhận dạng tiếng nói trong điện thoại đi động thông minh ( Smart
Phone) đang ngày càng phát triển trên thế giới tuy nhiên việc nhận dạng tiếng nói
chỉ mới bắt đầu xuất hiện ở Việt Nam trong một vài năm trở lại đây và còn khá xa lạ
với nhiều người; thêm vào đó việc lập trình ứng dụng trên điện thoại ngày càng phổ
biến và dễ tiếp cận hơn bao giờ hết.
Với mục đích muốn tiếp cận với cơng nghệ nhận dạng tiếng nói cũng như
mảng lập trình ứng dụng trên điện thoại di động em mong muốn tự tạo một ứng
dụng nhận diện giọng nói riêng của mình, sử dụng các kiến thức đã học trên mơn
lập trình Android và dựa trên nền tảng của các mã nguồn mở lập trình ứng dụng, em
đã tạo thành cơng ứng dụng nhận diện giọng nói và sử dụng ứng dụng để điều khiển
xe robot:
Ứng dụng được tạo bằng phần mềm Android Studio có các biểu tượng nút
nhấn đơn giản dễ thực hiện thao tác, ứng dụng nhận diện giọng nói sử dụng Google
Voice Input để chuyển đổi giọng nói sau đó dùng Bluetooth để gửi dữ liệu chuyển
đổi đến xe robot.
Xe robot được thiết kế nhỏ, đơn giản, cấu tạo gồm 3 bánh xe, ứng dụng vi
điều khiển ATMEGA 328 để điều khiển mạch điều khiển động cơ và xe hoạt động
dựa trên các câu lệnh nhận được từ ứng dụng nhận diện giọng nói.

v

MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP ...........................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề ......................................................................................................1

1.2.

Lý do chọn đề tài ...........................................................................................1

1.4.

Nội dung nghiên cứu .....................................................................................2

1.5.

Giới hạn .........................................................................................................2

1.6.

Bố cục đề tài ..................................................................................................2

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................4
2.1. Giới thiệu bo mạch Arduino .............................................................................4
2.1.1. Giới thiệu về bo mạch Arduino UNO R3...................................................4
2.1.2. Phần mềm lập trình.....................................................................................6
2.2. Giới thiệu về mạch giao tiếp Bluetooth HC 05 ................................................7
2.2.1. Mô tả về mạch ............................................................................................7

2.2.2. Giao tiếp của Bluetooth HC05 ...................................................................8
2.3. Chuẩn truyền dữ liệu.........................................................................................9
2.3.1. Ưu điểm ....................................................................................................10
2.3.2. Nhược điểm ..............................................................................................10
2.4. Giới thiệu về Android Studio..........................................................................10
2.4.1. Sơ lượt về sử dụng Android Studio ..........................................................11
2.4.2. Cấu trúc một project trong Android Studio ..............................................14
2.5. Giới thiệu về cảm biến siêu âm SRF-05 .........................................................18
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG ......................................................................20
3.1. Giới thiệu hệ thống .........................................................................................20
3.2. Sơ đồ khối toàn hệ thống ................................................................................20
3.3. Thiết kế ứng dụng dùng Android Studio ........................................................22
3.3.1. Lưu đồ cho ứng dụng nhận diện giọng nói. .............................................22
3.3.2. Thiết kế ứng dụng nhận diện giọng nói....................................................23
3.4. Thiết kế Robot ................................................................................................27
3.4.1. Giới thiệu mạch điều khiển động cơ L298 ...............................................27
3.4.2. Giới thiệu động cơ DC giảm tốc ..............................................................28
3.4.3. Cấu tạo phần khung xe Robo t .................................................................29
vi


3.4.4. Tính tốn khoảng cách sử dụng cảm biến siêu âm SRF 05......................30
3.4.5. Lưu đồ cho chương trình trên Arduino ....................................................33
3.4.6. Sơ đồ mạch nguyên lý ..............................................................................35
CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................37
4.1. Ứng dụng nhận diện giọng nói trên SmartPhone ...........................................37
4.2. Thiết kế xe robot .............................................................................................39
4.3. Hoạt động của toàn hệ thống ..........................................................................43
CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ...........................................48
5.1. Kết luận ...........................................................................................................48

5.2. Hướng phát triển .............................................................................................48

vii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

SDK: Software Development Kit
IDE: Intergrated Development Environment
API: Application Programming Interface
Bluetooth SPP: Bluetooth Serial Port Profile

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Các thông số của Board Arduino UNO R3 .................................................4
Bảng 2.2 Mô tả về mạch giao tiếp Bluetooth HC05 ...................................................7
Bảng 3.1 Các phương thức kết nối ............................................................................25
Bảng 3.2 Thông số cơ bản của mạch điều khiển L298 .............................................27
Bảng 3.3 Thông số cơ bản của động cơ giảm tốc .....................................................28
Bảng 5.1 Số lần thành thành công trong việc nhận dạng giọng nói..........................46

ix


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH BIỂU ĐỒ

Hình 2.1 Bo mạch Arduino UNO R3 ..........................................................................5

Hình 2.2. Giao diện chính của phần mềm ...................................................................6
Hình 2.3 Mạch giao tiếp Bluetooth HC05 ..................................................................7
Hình 2.4 Giao diện của phần mềm Hercules Setup Untility trên PC ..........................8
Hình 2.5 Đặt tên cho Project trong Android studio ..................................................11
Hình 2.6 Chọn phiên bản Android mà ứng dụng sẽ chạy .........................................12
Hình 2.7 Chọn loại Activity xuất hiện ban đầu.........................................................13
Hình 2.8 Đặt tên cho Activity và Layout ..................................................................13
Hình 2.9 Giao diện làm việc của phần mềm Android Studio ...................................14
Hình 2.10 Vùng làm việc thứ 1 .................................................................................15
Hình 2.11 Vùng làm việc thứ 2 .................................................................................15
Hình 2.12 Vùng làm việc thứ 3 .................................................................................16
Hình 2.13 Vùng làm việc thứ 4 .................................................................................17
Hình 2.14 Vùng làm việc thứ 5 .................................................................................17
Hình 2.15 Vùng làm việc thứ 5 .................................................................................18
Hình 2.16 Cảm biến siêu âm SRF-05 .......................................................................18
Hình 3.1 Sơ đồ khối của hệ thống .............................................................................20
Hình 3.2 Lưu đồ cho ứng dụng nhận diện giọng nói ................................................22
Hình 3.3 Tạo Layout ứng dụng .................................................................................23
Hình 3.4 Giao diện khi hồn tất ................................................................................24
Hình 3.5 Tải thư viện về máy tính ............................................................................25
Hình 3.6 Mạch điều khiển động cơ L298 .................................................................27
Hình 3.7 Động cơ DC giảm tốc.................................................................................29
Hình 3.8 Phần vỏ ngồi khung xe .............................................................................29
Hình 3.9 Phần vỏ ngồi của khung xe ......................................................................30
Hình 3.10 Biểu diễn sóng âm trong khơng gian .......................................................30
Hình 3.11 Giản đồ thời gian cho chế độ 1 ................................................................31
Hình 3.12 Giản đồ thời gian cho chế độ 2 ................................................................32
Hình 3.13 Lưu đồ chương trình Arduino ..................................................................33
x

Hình 3.14 Lưu đồ chương trình nhận dữ liệu từ ứng dụng và điều khiển ................34
Hình 3.15 Sơ đồ mạch nguyên lý ..............................................................................35
Hình 4.1 Màng hình khởi động và màng hình các thiết bị kết nối............................37
Hình 4.2 Màng hình ứng dụng khi kết nối với mạch Bluetooth HC05 .....................38
Hình 4.3 Màng hình khi thực hiện nhận diện giọng nói và nói từ “xe chạy” ...........38
Hình 4.4 Các chi tiết bằng nhựa để lắp ráp xe ..........................................................39
Hình 4.5 Các chi tiết bằng nhựa để để lắp ráp xe .....................................................40
Hình 4.6 Các chi tiết bằng nhựa để lắp ráp xe ..........................................................40
Hình 4.7 Phần bánh xe và Pin cấp nguồn cho xe ......................................................40
Hình 4.8 Phần điện cho xe robot ...............................................................................41
Hình 4.9 Động cơ DC giảm tốc.................................................................................42
Hình 4.10 Xe robot hồn tất ......................................................................................42
Hình 4.11 Phần mặt trước của xe robot ....................................................................42
Hình 4.12 Phần mặt sau của xe robot........................................................................43
Hình 4.13 Hệ thống hoạt động khi nói câu lệnh “xe chạy” ......................................43
Hình 4.14 Hệ thống hoạt động khi nói câu lệnh “quay trái” .....................................44
Hình 4.15 Hệ thống hoạt động khi nói câu lệnh “quay phải” ...................................44
Hình 4.16 Xe tự động né vật cản...............................................................................45
Hình 4.17 Hệ thống hoạt động khi nói câu lệnh “dừng xe” ......................................45

xi


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1 DẪN NHẬP
1.1.

Đặt vấn đề

Thế giới hiện nay đang ngày càng hiện đại với những công nghệ tiên tiến

giúp cho cuộc sống thuận tiện hơn cùng với sự phát triển của khoa học và công
nghệ, các thiết bị điện tử thông minh cụ thể ở đây là chiếc điện thoại di động đã,
đang được sử dụng ngày càng rộng rãi và mang lại hiệu quả trong hầu hết các lĩnh
vực khoa học kỹ thuật cũng như trong đời sống xã hội.
Đi kèm với sự phát triển của điện thoại di động việc nhận dạng tiếng nói
ngày nay càng trở nên thơng dụng trong đời sống, nó được ứng dụng rộng rãi trong
nhiều lĩnh vực như: Trong hệ thống xe, Y tế, Quân sự, Giúp đỡ người tàn tật, … và
nhiều nhất là trong lĩnh vực điện thoại di động. Các nghiên cứu về nhận dạng tiếng
nói hiện nay trên thế giới gồm có: Mơ hình Markov ẩn, mạng nơron, sử dụng cơ sở
tri thức,… (Speech recognition, wikipedia, 2016)
Thêm vào đó là khả năng nhận diện giọng nói trên điện thoại di động đang
dần được hồn thiện ví dụ như: Google Voice Input, Apple Siri, hay mới nhất đó là
Microsoft Cortana. Giúp cho người sử dụng dễ dàng thao tác hơi có thể trong tương
lai gần khả năng nhận điện giọng nói sẽ thay thế cho các nút nhấn nhàm chán thông
thường (Duy Luân, Công nghệ nhận dạng và xử lý giọng nói, tương lai của việc
nhập liệu trên thiết bị di động, tinhte.vn, 2014).
1.2.

Lý do chọn đề tài
Đối với người gặp khó khăn trong việc đi lại, người bị tàn tật thì việc di

chuyển qua lại để thực hiện các cơng việc như đóng mở đèn, lấy các vật dụng mình
muốn là một việc khó khăn. Từ đó em suy nghĩ có thể kết hợp giữa khả năng nhận
diện giọng nói trên điện thoại và vi điều khiển, tạo thành một hệ thống điều khiển từ
xa, tiết kiệm nhiều công sức và thuận cho người sử dụng.
Với nhu cầu đó và một phần nữa là em muốn tìm hiểu về lĩnh ứng dụng nhận
diện giọng nói trong điện thoại đi động, khả năng lập trình trên điện thoại cũng như
lập trình điều khiển thiết bị, em xin thực hiện đề tài “Điều khiển robot bằng giọng

nói sử dụng SMARTPHONE”.
1


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.3.

Mục tiêu nghiên cứu
Đồ án đề ra mục tiêu gồm hai phần: Phần thứ nhất là thiết kế và tạo ứng dụng

nhận diện giọng nói trên SmartPhone, ứng dụng sẽ thu giọng nói sau đó gửi lên
server Google để chuyển đổi sau đó lấy kết quả trả về và gửi dữ liệu trả về đến thiết
bị đã kết nối Bluetooth; Phần thứ hai là thiết kế và chế tạo xe robot có tự động tránh
vật cản, robot nhận dữ liệu từ Bluetooth đến sau đó lấy dữ liệu so sánh với các câu
lệnh có trong bộ xử lý nếu đúng các câu lệnh thì điều khiển hoạt động của xe.
1.4.

Nội dung nghiên cứu
 Tìm hiểu về cách viết ứng dụng trên SmartPhone.
 Thiết kế, lập trình viết ứng dụng nhận dạng giọng nói cho SmartPhone.
 Lựa chọn khung Robot, các linh kiện điện tử, động cơ, …
 Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, lưu đồ giải thuật cho Robot.
 Lắp ráp, kiểm tra hoạt động của Robot.
 Viết báo cáo kết quả đạt được sau khi thực hiện đồ án.

1.5.

Giới hạn
 Sử dụng mã nguồn mở để viết ứng dụng nhận diện giọng nói.

 Khi hoạt động phải có kết nối 3G hoặc Internet.
 Phần ứng dụng nhận diện giọng nói có thể nhận diện tất cả các từ mà
Google hỗ trợ, tuy nhiên phần xe robot chỉ nhận 6 lệnh cơ bản để điều
khiển là: Tự động, xe chạy, đằng sau, quay trái, quay phải, dừng xe.
 Khoảng cách nói tốt nhất là khoảng từ 10cm tới 20cm.
 Thiết kế, chế tạo robot di chuyển theo lệnh điều khiển đã lập trình sẵn.
Bố cục đề tài

1.6.
-

Chương 1: Dẫn nhập, trình bày về lý do chọn đề tài, nội dung nghiên cứu, bố
cục đồ án và giới hạn của đồ án.

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết. Đây là chương này trình bày khái quát về các
board mạch sử dụng như: Bộ xử lý của Robot, phần truyền tín hiệu của

2


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Robot, động cơ sử dụng, ... các phần mềm viết ứng dụng, phần mềm lập
trình.
-

Chương 3: Thiết kế và tính tốn. Chương này trình bày về thiết kế ứng dụng
điều khiển giọng nói gồm có sơ đồ khối hệ thống, các lưu đồ cho ứng dụng,

lưu đồ cho robot, giới thiệu các bộ thư viện dùng để viết ứng dụng, trình bày
về các phần cứng và phần thiết kế robot.

-

Chương 4: Kết quả nghiên cứu. Trình bày sản phẩn đã hoàn thiện và các kết
quả đạt được khi hoàn thành của đồ án, nêu ra hướng phát triển của đồ án.

-

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển. Trình bày những gì đã làm được và
chưa làm được so với mục tiêu và nêu hướng phát triển cho đồ án.

3


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Giới thiệu bo mạch Arduino
2.1.1. Giới thiệu về bo mạch Arduino UNO R3
Nhắc tới dịng mạch Arduino dùng để lập trình, điều đầu tiên mà người ta
thường nhắc tới đó chính là dòng Arduino UNO. Hiện dòng mạch này đã phát triển
tới thế hệ thứ 3 (R3) đó là Arduino Uno R3.
Bảng 2.1 Các thông số của Board 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)

4


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 2.1 Bo mạch Arduino UNO R3


Sơ lượt về các chân của bo Arduino UNO


GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi ta 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 . Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.



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



Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, ta phải 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 điện áp luôn là 5V.Ta không được lấy nguồn 5V từ chân
này để sử dụng bởi chức năng của chân này không 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.



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 được sử dụng gọi là
kết nối Serial không dây).



Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép ta xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 255 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite(), ta có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V
đến 5V.

5


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP



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.

2.1.2. Phần mềm lập trình

Đi cùng với Board Arduino là một phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp : IDE
(Integrated Development Environment) cho phép người dùng viết các chương trình
cho Arduino bằng ngơn ngữ C hoặc C++.

Hình 2.2. Giao diện chính của phần mềm

6


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2. Giới thiệu về mạch giao tiếp Bluetooth HC 05
2.2.1. Mơ tả về mạch

Hình 2.3 Mạch giao tiếp Bluetooth HC05
Bảng 2.2 Mô tả về mạch giao tiếp Bluetooth HC05
Điện áp hoạt động

3.3V
khi Pairing 30 mA

Dòng điện khi hoạt động

sau khi pairing hoạt động truyền nhận
bình thường 8 mA

Baudrate UART

1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400,
57600, 115200( mặc định là 9600)

Dải tần sóng hoạt động

2.4GHz

Kích thước

26.9mm x 13mm x 2.2 mm

Pairing code

1234
Tự động kết nối.

Module có hai chế độ làm việc ( có thể
lựa chọn chế độ bằng cách thay đổi trạng Đáp ứng theo lệnh: Khi làm việc ở chế
thái chân 34 KEY)

độ này, ta có thể gửi các lệnh AT để giao
tiếp với module.

7


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.2.2. Giao tiếp của Bluetooth HC05
Ta giao tiếp với HC05 bằng tập lệnh AT sử dụng phần mềm Hercules Setup
Untility trên PC. Cài đặt phần mềm, sau đó mở ứng dụng chọn Serial, giao diện
giao tiếp với cổng nối tiếp sẽ hiện ra.

Ta kết nối module Bluetooth với PC bằng USB TO COM PL2303 như sau
+ RX -> TX của module HC05
+ TX -> RX của module HC05
+ VCC -> Chân cấp nguồn 5V
+ GND -> Chân nối đất
Cắm vào máy tính, nối KEY lên 3.3V (ở ngay trên HC05 có chân 3.3V).

Hình 2.4 Giao diện của phần mềm Hercules Setup Untility trên PC
Chuyển sang tab serial rồi chọn cổng COM (vào manage máy tính để xem
PL2303 ở cổng nào rồi chọn cổng thực hiện), Baud là 38400, datasize là 8 bit,
parity None, Handshake OFF, mode Free. Rồi ấn OPEN.
MASTER:
-

Gõ AT rồi ấn SEND, hiện OK là được, nếu hiên ERROR, ấn tiếp lần nữa

-

Gõ AT+ORGL, ấn SEND
8


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

-

Gõ AT+RMAAD, ấn SEND

-

Gõ AT+NAME= MASTER (có thể đổi tên khác, ko nhất thiết MASTER)

-

Gõ AT+UART=57600,0,0 (có thể số khác không nhất thiết tốc độ baud là
57600), ấn SEND

-

Gõ AT+PSWD=abcd (abcd là số nhé), ấn SEND

-

Gõ AT+ROLE=1, ấn SEND

-

Gõ AT+CMODE=1, ấn SEND (Kết nối vs mọi module kể cả khác địa chỉ,
miễn cùng PSWD)

-

Gõ AT+INIT, ấn SEND để master bắt đầu tìm kiếm

-

Gõ AT+INQ, ấn SEND

SLAVE:
-

AT, ấn SEND

-

AT+NAME=SLAVE, ấn SEND, đặt tên

-

AT+UART=57600,0,0, ấn SEND

-

AT+PSWD=abcd, ấn SEND, phải giống vs MASTER nếu muốn kết nối 2 cái

-

AT+ROLE=0, ấn SEND.

2.3. Chuẩn truyền dữ liệu
Bluetooth là một công nghệ cho phép truyền thông giữa các thiết bị với nhau
mà không cần dây dẫn, đây là một chuẩn điện tử.
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 thông giữa
hai loại thiết bị khác nhau.

9

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

2.3.1. 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.
2.3.2. 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.
2.4. Giới thiệu về Android Studio
Android Studio là một IDE (Intergrated Development Environment) được
google xây dựng và cung cấp miễn phí cho các nhà phát triển ứng dụng Android.
Android studio dựa vào IntelliJ IDEA, là một IDE tốt cho nhất Java hiện nay. Do đó
Android Studio là môi trường phát triển ứng dụng tốt nhất cho Android.
Với bộ công cụ này của Google, việc phát triển ứng dụng Android sẽ trở nên
dễ dàng hơn. Ta chỉ cần cài đặt Java SDK và Android Studio là có thể bắt đầu phát
triển ứng dụng Android.
 SDK (Software Development Kit) là Bộ Cơng Cụ Phát Triển Phần Mềm. Nó
bao gồm một hoặc nhiều API, programming tools, documentation và một số
thứ cần thiết khác cho phép tạo ra các ứng dụng cho các gói phần mềm hoặc

các nền tảng thơng qua một ngơn ngữ lập trình nào đó (Java, C#, C++,
10


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Objective-C, …). Thuật ngữ này được sử dụng bởi Microsoft, Sun
Microsystems, và một số công ty khác.Một số SDK thường dùng:
o Android SDK: bộ công cụ phát triển ứng dụng trên nền tảng android
o Windows SDK: bộ công cụ phát triển ứng dụng chạy trên nền tảng
Windows
o Java SDK: hay nói cách khác là JDK, JDK là một tập con mở rộng
của SDK, hay nói cách khác JDK là SDK for Java hoặc Java SDK
 API (Application Programming Interface) là giao diện lập trình ứng dụng.
Mục đích chính của một API là truy xuất đến tập các hàm hay dùng hay nói
cách khác API chứa những hàm dựng sẵn để sử dụng khi lập trình. API
thường là một phần của bộ SDK. Một số API thường dùng:
o API java: javax.servlet, java.sql, javax.xml,…
o API .net: gói System, các hàm trong ADO.NET,...
o API android: các hàm input/output, SQLITE,...
2.4.1. Sơ lượt về sử dụng Android Studio
Tạo project mới

Hình 2.5 Đặt tên cho Project trong Android studio

11


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

 Application Name: Tên ứng dụng muốn đặt
 Company Domain: Tên domain công ty, thường được dùng để kết hợp với
tên Application để tạo thành Package (chú ý viết thường hết và có ít nhất 1
dấu chấm).
 Package name: Nó sẽ tự động nối ngược Company Domain với Application
name.
 Project location: Là nơi lưu trữ ứng dụng.
Sau đó nhấp Next để tiếp tục.

Hình 2.6 Chọn phiên bản Android mà ứng dụng sẽ chạy
Ở hộp thoại trên cho phép ta lựa chọn là ứng dụng sẽ được viết cho những
thiết bị nào (Phone and Tablet, TV, Wear)
Ở mục Minium SDK, quy định phiên bản android tối thiếu để chạy ứng
dụng.
Hiện nay bản API14 Android 4.0 (IceCreamSandwich) vẫn đứng đầu về số
lượng thiết bị sử dụng chiếm tới hơn 90%) nên ta thường được hỗ trợ tối đa.
Android Studio hỗ trợ cho người sử dụng một số Layout mặc định ban đầu
để thuận tiện cho việc lập trình thiết kế, tạo ứng dụng. Ta có thể chọn một số
Layout dùng cho việc tra bản đồ, lướt web, theo các list,…

12