Điều khiển xe từ xa sử dụng kit ni myrio

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM
KHOA CƠ KHÍ CHẾ TẠO MÁY

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH

ĐIỀU KHIỂN XE TỪ XA SỬ DỤNG
KIT NI MYRIO

GVHD: ThS.NGUYỄN NGÔ LÂM
SVTH : PHAN TẤN ANH
- 11119154
NGUYỄN ANH TUẤN - 11119093

SKL 0 0 4 5 2 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2016


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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐIỀU KHIỂN XE TỪ XA SỬ DỤNG
KIT NI MYRIO
SVTH : PHAN TẤN ANH
MSSV: 11119154
NGUYỄN ANH TUẤN
MSSV: 11119093

Khóa : 2011 – 2015
Ngành : Cơng nghệ kỹ thuật máy tính
GVHD: ThS.NGUYỄN NGƠ LÂM
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
----***---Tp. Hồ Chí Minh , ngày ...tháng ...năm 20….

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên:
Phan Tấn Anh
Nguyên Anh Tuấn

Mssv: 11119154
Mssv: 11119093

Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính
Ngày nhận đề tài: 14/03/2016

Lớp: 11119CLC
Ngày nộp: 26/07/2016

Tên đề tài: Điều Khiển Xe Từ Xa Sử Dụng KIT NI Myrio

1. Các số liệu, tài liệu ban đầu:

-

Kiến thức về lập trình Labview
Datasheet Myrio

2. Nội dung thực hiện đề tài:

-

-

Tìm hiểu Labview,Module GSM/GPRS
Xây dựng hệ thống điều khiển thiết bị qua
wifi
Xây dựng giao diện điều khiển qua thiết bị
Android
Xây dựng server kết nối TCP qua internet

-

Một xe điều khiển
Máy tính bảng điều khiển

-

3. Sản phẩm:

TRƯỞNG NGÀNH

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1

CỘNG HÒA 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:

Phan Tấn Anh

MSSV: 11119154

Nguyễn Anh Tuấn

MSSV: 11119093

Ngành:.................Cơng Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính ………...................................
Tên đề tài:
ĐIỀU KHIỂN XE TỪ XA SỬ DỤNG KIT NI MYRIO
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ...........................................................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:........................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:..............................................................................................................
.…….........................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm: ......................................................................................................
..................................................................................................................................

4. Đề nghi cho bảo vệ hay không? ...............................................................
5. Đánh giá loại: ....................................
6.Điểm:……………….(Bằng chữ: ........................................)
.........................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh,…ngày…tháng…năm 20…
Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

2


CỘNG HÒA 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: Phan Tấn Anh

MSSV: 11119154

Nguyễn Anh Tuấn

MSSV: 11119093

Ngành:.........Điện Tử Truyền Thông............................................................................
Tên đề tài:
ĐIỀU KHIỂN XE TỪ XA SỬ DỤNG KIT NI MYRIO
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 nghi cho bảo vệ hay không? .............................................................................
5. Đánh giá loại:...........................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằg chữ:................)
.......................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ...ngày… tháng… năm 20…

3


4


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, nhóm sinh viên thực hiện đề tài xin được phép chân thành gửi lời
cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngô Lâm, giáo viên hướng dẫn đề tài đã định hướng và trao
đổi những kinh nghiệm quý báu để nhóm thực hiện đề tài hồn thành những nội dung
trong đề tài một cách hoàn chỉnh nhất, cũng như tạo những điều kiện thuận lợi nhất từ
cơ sở vật chất, khơng gian nghiên cứu và những góp ý quý báu cho nhóm để nhóm
thực hiện đề tài có thể thực hiện và hồn thành tốt đề tài này.
Nhóm thực hiện đề tài cũng xin trân trọng cảm ơn các thầy(cô) trong trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM nói chung và thầy(cơ) khoa Điện – Điện Tử nói

riêng đã tận tình truyền đạt những kiến thức nền tảng để từ đó nhóm thực hiện đề tài
có các kỹ năng cơ bản để phát triển, hoàn thành đề tài nghiên cứu cho riêng mình.
Cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, các bạn sinh viên trong lớp đã trao đổi, góp ý
tạo điều kiện thuận lợi về mặt vật chất và tinh thần để nhóm sinh viên thực hiện đề tài
hoàn thành một cách tốt đẹp và đúng thời gian.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng và nỗ lực thực hiện, nhưng do kiến thức cũng như
khả năng bản thân còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện đề tài khơng thể
tránh khỏi những sai phạm, thiếu sót…Rất mong nhận được sự góp ý, chỉ dẫn từ hội
đồng bảo vệ, quý thầy cô và các bạn sinh viên.
Nhóm thực hiện đề tài
Phan Tấn Anh
Nguyễn Anh Tuấn

v


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................ v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ............................................................................. ix
DANH MỤC ................................................................................................................... x
BẢNG

........................................................................................................................... x

TÓM TẮT .................................................................................................................... xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................... 1
1.1

Tình hình nghiên cứu hiện nay .............................................................................................1

1.2

Tính cấp thiết của đề tài ........................................................................................................1

1.3

Mục tiêu nghiên cứu ...............................................................................................................1

1.4

Nhiệm vụ nghiên cứu .............................................................................................................2

1.5

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .........................................................................................2

1.6

Phương pháp nghiên cứu .......................................................................................................2

1.7

Bố cục của đồ án .....................................................................................................................3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 4
Phần mềm lập trình Labview ...................................................................................................4

2.1

2.1.1

Giới thiệu.........................................................................................................................4

2.1.2

Ứng dụng của Labview ..................................................................................................5

2.1.3

Cách sử dụng phần mềm Labview ................................................................................5

2.1.4

Giao tiếp giữa kit NI myRio với phần mềm Labview trên PC. ............................... 10

2.2

Phần mềm tạo giao diện trên máy tính bảng(Data Dashboard trên Android) ....................... 11

3.1

Kit Nation Instruments myRio 1900.................................................................................. 15

3.1.1

Giới thiệu...................................................................................................................... 15

3.1.2

Thông số kỹ thuật ........................................................................................................ 15

3.1.3

Các chuẩn giao tiếp ..................................................................................................... 27
Mạch điều khiển động cơ .................................................................................................... 35

3.2

3.2.1

Giới thiệu chung .......................................................................................................... 35

3.2.2

Tóm tắt chức năng: ..................................................................................................... 36

3.2.3

Thông số kỹ thuật ........................................................................................................ 36

3.2.4

Sơ đồ mạch nguyên lý ................................................................................................. 37

3.2.5

Kết nối trên Labview................................................................................................... 37

3.3

Động cơ DC .......................................................................................................................... 38

3.4

Khối điều hướng thiết bị ..................................................................................................... 39

3.4.1

Giới thiệu...................................................................................................................... 39
vi


3.4.2

So sánh một số loại servo thông dụng ........................................................................ 40

3.4.3

Cấu tạo ......................................................................................................................... 40

3.4.4

Nguyên lý hoạt động .................................................................................................... 41

3.5

Khối cảm biến khoảng cách................................................................................................ 43

3.5.1

Giới thiệu...................................................................................................................... 43

3.5.2

So sánh các loại cảm biến hồng ngoại ........................................................................ 43

3.5.3

Thông số kỹ thuật ........................................................................................................ 44

3.5.4

Nguyên lý hoạt động .................................................................................................... 45

3.6

Module GSM/GPRS ............................................................................................................ 46

3.6.1

Giới thiệu tổng quan về GPS và Module SIM808 .................................................... 46

3.6.2

Thông số kỹ thuật ........................................................................................................ 47

3.6.3

Các tập lệnh AT cơ bản dành cho module SIM808.................................................. 48



Tập lệnh AT dành cho GPS................................................................................................ 48

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG ..................................................................... 51
4.1

Sơ đồ khối hệ thống ............................................................................................................. 51

4.1.1

Yêu cầu của hệ thống .................................................................................................. 51

4.1.2

Sơ đồ khối và chức năng của hệ thống ...................................................................... 51

4.1.3

Hoạt động của hệ thống .............................................................................................. 52

4.2

Thiết kế, tính tốn hệ thống................................................................................................ 52

4.2.1

Khối nguồn của hệ thống ............................................................................................ 52

4.2.2

Khối điều hướng thiết bị ............................................................................................. 53

4.2.3

Khối cảm biến khoảng cách........................................................................................ 54

4.2.4

Khối điều khiển động cơ DC ...................................................................................... 55

4.2.5

Khối Module GSM/GPRS .......................................................................................... 56

4.2.6

Khối xử lý trung tâm ................................................................................................... 57

4.2.7

Sơ đồ nguyên lý hệ thống ............................................................................................ 58

4.2.8

Lưu đồ giải thuật của hệ thống .................................................................................. 60

4.3

Giao tiếp với máy tính bảng sử dụng hệ điều hành Android .......................................... 60

4.3.1

Yêu cầu ......................................................................................................................... 60

4.3.2

Lưu đồ giải thuật (xem trang kế tiếp).......................................................................... 61

4.3.3

Phần mềm NI Data Dashboard trên Android........................................................... 61

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT ................................................................ 64
5.1

Kết quả và nhận xét ............................................................................................................ 64

5.1.1

Phần cứng..................................................................................................................... 64

5.1.2

Phần mềm..................................................................................................................... 65
vii


5.2

Kết quả thực nghiệm ........................................................................................................... 66

5.2.1

Chế độ bằng tay ........................................................................................................... 66

5.2.2

Chế độ tự động............................................................................................................. 66

5.2.3

Định vị GPS.................................................................................................................. 66

5.3

Phân tích kết quả ................................................................................................................. 68

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 69
6.1

Kết luận ................................................................................................................................ 69

6.2

Đánh giá ............................................................................................................................... 69

6.3.1

Ưu điểm ........................................................................................................................ 69

6.3.2

Khuyết điểm ................................................................................................................. 69

6.3



Hướng ứng dụng và phát triển ........................................................................................... 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................... 77

PHỤ LỤC ..................................................................................................................... 78
Phụ lục A: Hướng dẫn sử dụng...................................................................................................... 78
Phụ lục B: Code chương trình ....................................................................................................... 82
(xem trang tiếp theo) ......................................................................................................................... 82

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
Chữ cái viết tắt

Cụm từ giải thích

ADC

Analog Digital Convert

ARM

Advanced RISC Machine

AI

Analog Input

DIO

Digital Input Output

FPGA

Field programmable Gate Array

GND

Ground

GPIB

General-Purpose Interface Bus

GPS

Global Positioning System

I2C

Inter-Integrated Circuit

IC

Integrated Circuit

IDE

Integrated Development Environment

IR

InfraRed sensor

LCD

Liquid Crystal Display

LED

Light Emitting Diode

MXP

myRio Expansion Port

MSP

Mini System Port

NI

Nation Instrument

LabVIEW

Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench

PC

personal compute

PCI

Peripheral Component Interconnect

PWM

Pulse Width Modulation

TCP/IP

Transmission Control Protocol / Internet Protocol

UART

Universal Asynchronous Receiver Transmitter

USB

Universal Serial Bus

ix


DANH MỤC
BẢNG
Bảng 3.1: Bảng mơ tả tín hiệu trên các kênh kết nối MXP A và MXP B ..................... 17
Bảng 3.2: Bảng mơ tả tín hiệu kết nối MSP C .............................................................. 18
Bảng 3.3: Các chế độ truyền thông trong giao thức SPI ............................................... 32
Bảng 5.1: Thông số của xe ............................................................................................ 65

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1: Labview khi khởi động .................................................................................... 4
Hình 2.2: Icon labview 2014 ........................................................................................... 5
Hình 2.3: Cửa sổ giao diện Labview khi mới khởi động ................................................ 6
Hình 2.4: Front Panel và Block Diagram ........................................................................ 6
Hình 2.5: Control và Indicator trên Front Panel .............................................................. 7
Hình 2.6: Các hàm trên Block Diagram .......................................................................... 8
Hình 2.7: Click Run để chạy chương trình ...................................................................... 8
Hình 2.8: Lưu file ............................................................................................................ 8
Hình 2.9: Các lựa chọn khi lưu file bằng Save As .......................................................... 9
Hình 2.10: Giao diện cửa sổ NI MAX .......................................................................... 10
Hình 2.11: Các bước thiết lập IP cho kit NI myRio ...................................................... 11
Hình 2.12: Gán địa chỉ kit myRio trên phần mềm Labview ......................................... 11
Hình 2.13: Giao diện ứng dụng NI Data Dashboard ..................................................... 12
Hình 2.14:Các biến điều khiển chương trình ................................................................ 14
Hình 2.15:Lấy biến từ chương trinh .............................................................................. 15
Hình 3.1:Kit Nation Instruments myRio 1900 .............................................................. 15
Hình 3.2: Mặt nhìn từ bên trên của kit myRio .............................................................. 16

Hình 3.3: Mặt nhìn từ bên dưới của kit myRio ............................................................. 16
Hình 3.4: NI myRIO MXP A và MXP B ...................................................................... 17
Hình 3.5: NI myRIO MSP C, Audio I/O ....................................................................... 18
Hình 3.6: Board mở rộng MXP Breadboard ................................................................. 19
Hình 3.7: Sơ đồ khối tổng quát của kit NI myRio......................................................... 19
Hình 3.8:Mạch điện thể hiện analog input của myRio .................................................. 20
x


Hình 3.9: Mạch điện thể hiện analog output của NI myRio.......................................... 21
Hình 3.10: Line DIO <13..0> trên Kết nối MXP A và B. ............................................. 22
Hình 3.11: Line DIO <15..14> trên Kết nối MXP A và B ............................................ 22
Hình 3.12: Line DIO <7..0> trên Kết nối MSP C ......................................................... 22
Hình 3.13: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 0 ........................................................... 33
Hình 3.14: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 1 ........................................................... 33
Hình 3.15: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 2 ........................................................... 34
Hình 3.16: Giản đồ thời gian của SPI ở Mode 3 ........................................................... 34
Hình 3.17: Mạch cầu H ................................................................................................. 36
Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H ....................................................................... 37
Hình 3.19: SubVi điều khiển động cơ chạy tiến, lùi ..................................................... 38
Hình 3.20: Kết nối động cơ DC 12V với mạch cầu H .................................................. 39
Hình 3.21: Servo GWS S03N STD ............................................................................... 39
Hình 3.22: Cấu tạo bên trong servo .............................................................................. 40
Hình 3.23: Các chân tín hiệu của servo ......................................................................... 41
Hình 3.24: Kết nối servo với kit myRio ........................................................................ 41
Hình 3.25: Nguyên lý hoạt động của servo ................................................................... 42
Hình 3.26: Hình thể hiện độ rộng xung thay đổi theo góc quay. .................................. 42
Hình 3.28: Hình mơ phỏng cách tính khoảng cách của IR sensor ................................ 45
Hình 3.29: Sơ đồ kết nối chân ....................................................................................... 46
Hình 4.1: Sơ đồ khối của hệ thống ................................................................................ 51

Hình 4.2: Acquy 12V – 1.2A......................................................................................... 53
Hình 4.3: Sơ đồ kết nối khối Servo ............................................................................... 54
Hình 4.4: Sơ đồ kết nối khối cảm biến .......................................................................... 55
Hình 4.5: Sơ đồ kết nối mạch cầu H – L298 ................................................................. 56
Hình 4.6: Lưu đồ giải thuật trên máy tính bảng ............................................................ 61
Hình 4.7: Giao diện điều khiển xe trên phần mềm NI Data Dashboard ....................... 63
Hình 5.1: Xe điều khiển dùng kit myRio ...................................................................... 65
Hình 5.2: Góc quẹo tối đa của xe .................................................................................. 66
Hình 5.3: Bật wifi bằng nút nhấn trên kit. ..................................................................... 78
Hình 5. 4: Kết nối tới mạng wifi “myRIO test” ............................................................ 79
Hình 5.5: Nhấn RUN để chạy ứng dụng ....................................................................... 80

xi


TĨM TẮT
Trong thời kì cơng nghệ ln phát triển khơng ngừng, nền khoa học kĩ thuật của
nước ta cũng cần phải bắt kịp xu hướng chung của thế giới nếu không muốn bị tụt hậu.
Các mạch điện, thiết bị điện tử luôn đổi mới, phát triển, hiện nay đa số kit đều lập trình
trên ngơn ngữ là các “kí tự” như C, Python… có thể kể tên một số kit sử dụng ngơn
ngữ truyền thống đó là Arduino, Raspberry Pi, Xbee… Và sau khi thảo luận, nhóm
thực hiện đề tài đã quyết định thực hiện nghiên cứu về kit myRio của hãng Nation
Instruments, đây là kit khá mới và chưa có nhiều đề tài thực hiện nghiên cứu về kit. Đề
tài mà nhóm quyết định thực hiện đó là: “Điều khiển xe từ xa sử dụng kit
myRio”.Tuy đề tài điều khiển xe không phải là quá mới, đã được nhiều nhóm đề tài
thực hiện, nhưng với kit NI myRio thì khá mới và nhóm thực hiện đề tài hy vọng sẽ là
tiên phong trong việc sử dụng kit NI myRio để thực hiện đề tài này.
Một trong những điểm mới của đề tài này đó là lập trình bằng phần mềm
Labview, khơng phải lập trình bằng ngơn ngữ truyền thống nữa mà lập trình bằng
ngơn ngữ “hình ảnh”, có tính tư duy, trừu tượng hơn, việc ứng dụng trên giao diện

Dash Board để điều khiển xe trên hệ điều hànhAndroid cũng là một điểm sáng, giúp
cho đề tài có tính sáng tạo hơn, người sử dụng được dễ dàng hơn.
Đề tài này được nhóm thực hiện đề tài dựa trên sự hướng dẫn tận tình của thầy
Nguyễn Ngơ Lâm, cũng như sự hỗ trợ về thiết bị của nhà trường, của cơng ty Nation
Instruments, qua tìm hiểu trên mạng, thơng tin datasheet của một số linh kiện điện tử
song do kiến thức có hạn, kinh nghiệm cịn hạn chế nên trong q trình thực hiện đề tài
cịn nhiều thiếu sót. Nhóm thực hiện đề tài rất mong nhận được sự góp ý của hội đồng
bảo vệ, thầy cơ, và các bạn sinh viên để có thể nâng cao chất lượng của đồ án.

xii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1

Tình hình nghiên cứu hiện nay
Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển

mình rõ rệt, các ngành kĩ thuật của các nước có những đột phá vơ cùng mạnh mẽ,
chuyển dần từ lao động máy móc sang trí tuệ nhân tạo. Để bắt kịp xu hướng chung của
thế giới, cùng với sự đi lên của nên kinh tế mở, năng động mang tính thị trường của
thế giới, nền khoa học kỹ thuật của nước ta cũng có những bước phát triển nhất định.
Một trong những xu hướng phát triển của khoa học kỹ thuật mà nước ta đang hướng
tới là tự động hóa, hiện đại hóa. Hiện nay, đa phần các nhà máy đã thay thế việc dùng
sức lao động của con người, thay vào đó là các dây chuyền sản xuất tự động, giảm
thiểu sức lao động của con người, đem lại sự hiệu quả, chính xác, năng suất cao.
1.2

Tính cấp thiết của đề tài
Nghiên cứu khoa học được xác định là một trong những nội dung quan trọng,

cơ bản, đóng góp một tầm quan trọng để giúp đất nước phát triển, đòi hỏi khả năng tư
duy và sáng tạo nên phải có q trình rèn luyện và nâng cấp dần để từ từ đạt được
những kết quả được công nhận từ cấp độ thấp đến cao, và đề tài mà nhóm thực hiện là
một trong những kiến thức nền tảng đó, tuy nội dung, tính thực tiễn của đề tài không
cao nhưng với việc sử dụng kit myRio và ngơn ngữ lập trình hồn tồn mới bằng phần
mềm Labview nên nhóm gặp khơng ít khó khăn trong q trình thực hiện, đã có lúc
tưởng như khơng thể hoàn thành kịp tiến độ đồ án.
1.3

Mục tiêu nghiên cứu
Với đề tài: “Điều khiển xe sử dụng kit myRio”, đây là đề tài bước đầu tạo cơ sở

nền tảng kiến thức cơ bản để từ đó tìm tịi phát triển ứng dụng khác trong đời sống
hằng ngày.Sau khi hoàn thành đồ án nhóm cần đạt các mục tiêu:
 Biết cách lập trình phần mềm Labview, cách kết nối giao tiếp, điểu khiển, các
thông số của kit myRio và các module mạch cầu H, bộ cảm biến IR sensor, servo của
kit, module SIM 808.
 Thực hiện được giao tiếp giữa thiết bị và máy tính qua mạng Wifi. Qua đó triển
khai ứng dụng trên HĐH Android thông qua phần mềm DashBoard. Điều khiển xe di
chuyển trái, phải, tiến, lùi hoặc chuyển qua chế độ xe chạy tự động tránh vật cản và thu
thập tọa độ vị trí của xe, lấy được tọa độ của xe qua module sim 808
 Rèn luyện kĩ năng nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu.
1


 Thiết kế giao diện phần mềm giúp người sử dụng theo dõi và điều khiển mạch
phần cứng.
1.4

Nhiệm vụ nghiên cứu
 Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn sử dụng kit myRio về cấu tạo, đặc tính kỹ thuật.
 Tìm hiểu vềphần mềm lập trình Labview và cách lập trình cho kit.
 Phần mềm NI Data DashBoard.
 Các module đi kèm với kit: Servo, IR sensor, mạch cầu H, module SIM808.
 Cấu hình mạng để kit giao tiếp được với máy tính.
 Xây dựng thuật tốn và viết code cho ứng dụng dựa theo mục tiêu đã đề ra.

1.5

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
 Đối tượng nghiên cứu:
Kit myRio, phần mềm Labview, mạch cầu H, IRsensor, servo,module SIM808,

cấu hình mạng điều khiển qua wifi, ứng dụng Data Dashboard…
 Phạm vi nghiên cứu:
Nghiên cứu lập trình ứng dụng đơn giản là nền tảng để phát triển các ứng dụng
khác sau này, trong phạm vi các kiến thức đã học để từ đó phát triển thêm.
Labview là phần mềm có giao diện trực quan, sinh động tuy đã được sử dụng nhiều
nhưng vẫn cịn khá mới đối với sinh viên hiện nay.Chính vì thế mà nhóm quyết định
thực hiện đề tài này để nghiên cứu như một cách tiếp cận một công nghệ mới.Tuy vậy
cũng khơng thể tránh khỏi những khó khăn, thiếu sót.
1.6

Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp thu thập thơng tin, tự nghiên cứu kết hợp với làm việc nhóm,

phân chia cơng việc cho nhau, sau đó tổng hợp và thảo luận cùng đưa ra phương án
thực hiện đề tài.
 Ý tưởng: Điều khiển xe sử dụng kit myRio gồm 2 chế độ điều khiển tự động và

điều khiển bằng tay. Sẽ có một nút nhấn để chuyển đổi qua lại giữa hai chế độ này.
Đồng thời trong quá trình hoạt động sẽ liên tục cập nhật tọa độ GPS thông qua module
sim808.
Chế độ điều khiển bằng tay: sẽ có 1 switch để điều khiển sẽ chạy tiến, lùi. Nút
nhấn start kích vào chân enable của mạch cầu H như một công tắc ON, OFF để cho

2


phép mạch chạy hay không. Một nút thanh trượt “slide bar” để điều khiển góc quay
servo của bánh xe.
Chế độ điều khiển tự động: khi chuyển sang chế độ này thì lúc đầu sẽ tự động
chạy thẳng đến khi IR sensor phát hiện ra vật cản nằm trong khoảng 25cm thì xe sẽ
dừng lại, quay servo sang trái kiểm tra có vật cản hay khơng, nếu khơng có thì xe chạy
qua trái, nếu có vật cản quay servo sang phải kiểm tra có vật cản hay khơng, nếu
khơng có thì xe chạy qua phải, nếu có vật cản thì lùi lại 3s và thực hiện lại quá trình
quay servo trái phải kiểm tra khoảng cách.
1.7

Bố cục của đồ án

Chương 1: Tổng quan về tình hình nghiên cứu hiện nay, mục đích, nhiệm vụ...
Chương 2: Giới thiệu về phần mềm lập trình.
Chương 3: Giới thiệu kit và các module liên quan.
Chương 4: Thiết kế hệ thống.
Chương 5: Kết quả-Nhận xét.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển.

3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1

Phần mềm lập trình Labview
2.1.1
Giới thiệu

Hình 2.1: Labview khi khởi động
LabVIEW (viết tắt là Laboratory Virtual Instrumentation Engineering
Workbench) là môi trường ngôn ngữ đồ họa hiệu quả trong việc giao tiếp đa kênh giữa
con người, thuật tốn và thiết bị. Gọi Labview là ngơn ngữ đồ họa hiệu quả vì về cách
thực lập trình, Labview khác với ngơn ngữ C, thay vì lập trình bằng các từ khóa cố
định thì Labview sử dụng các khối hình ảnh sinh động kết hợp với các dây nối để tạo
ra các lệnh, các hàm. Cũng chính vì điều này giúp cho việc lập trình trở nên trực quan,
sinh động hơn, giúp cho việc lập trình một cách nhanh gọn, sáng tạo, dễ hiểu nhờ các
khối hình ảnh có tính gợi nhớ theo kiểu dịng dữ liệu (data flow) lần lượt từ trái qua
phải. Các thuật toán này sau đó được áp dụng lên các mạch điện và cơ cấu chấp hành
nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với Labview thông qua nhiều chuẩn giao tiếp như
chuẩn giao tiếp RS232 (giao tiếp qua cổng Com), chuẩn USB, chuẩn TCP/IP, UDP,
TCP, GPIB… Vì vậy Labview là một ngơn ngữ đa kênh.
Labview hỗ trợ hầu hết các hệ điều hành (Windows, Linux, MacOS, Window
Mobile, Window Embedded). Trong đồ án này, nhóm thực hiện đề tài sử dụng phiên
bản Labview 2014.
4


2.1.2

Ứng dụng của Labview

Labview được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử,
robotics, vật lý, tốn học, sinh học, vật liệu ơ tơ. Nhìn chung:
Labview giúp người lập trình kết nối bất kỳ cảm biến, và bất kỳ cơ cấu chấp
hành nào với máy tính.
Labview có thể được sử dụng để xử lý các kiểu dữ liệu như tín hiệu tương tự
(analog), tín hiệu số (digital), hình ảnh (vision), âm thanh (audio)…
Labview hỗ trợ các giao tiếp khác nhau RS232, RS485, TCP/IP, PCI, PXI,…
Labview đã trở nên phổ biến ở các phịng thí nghiệm ở Nhật, Hàn, Mỹ, Anh,
Đức,… ở Việt Nam, Labview đang dần tiếp cận với sinh viên, kỹ sư. Có thể kể tên
một số đề tài đã được thực hiện như:
Ứng dụng đo lường: thu thập dữ liệu các thông tin cần thiết của tàu vũ trụ cỡ
nhỏ tại cơ quan hàng không và vũ trụ NASA, Hoa Kỳ.
Ứng dụng mô phỏng 3D: mô phỏng cánh tay robot đơn giản do Thạc sĩ Đỗ
Trung Hiếu thực hiện.
Ứng dụng điều khiển phương tiện không người lái: mô tả ứng dụng Labview
điều khiển robot khơng người lái nhằm dị tìm và khám phá dưới nước của tập đồn
Nexans.
Ứng dụng thu thập hình ảnh và mô phỏng động lực học: mô phỏng hệ thống lái
khơng trục lái trong ơ tơ. Đồng thời hình ảnh từ webcam được thu thập và đưa lên giao
diện người dùng.
Trong đề tài mà nhóm thực hiện, Labview sẽ xử lý tín hiệu tương tự đo được từ
cảm biến khoảng cách, sau đó xử lý và truyền tín hiệu lại kit myRio để thực hiện các
yêu cầu của người lập trình.

2.1.3

Cách sử dụng phần mềm Labview

Sau khi cài đặt xong phần mềm Labview, để khởi chạy, ta click vào biểu tượng

của phần mềm (hình 2.1)

Hình 2.2: Icon labview 2014
Để tạo project mới, chọn File -> New Vi(hoặc nhấn phím tắt Ctrl + N)
5


Hình 2.3: Cửa sổ giao diện Labview khi mới khởi động
Lúc này xuất hiện hai cửa sổ, màu xám (Front Panel) và màu trắng (Block
diagram) như hình 2.2.Nhấn Ctrl+T để canh đều hai cửa sổ Front panel và Block
diagram.

Hình 2.4: Front Panel và Block Diagram
Front Panel là nơi để thiết kế giao diện cho toàn bộ hệ thống, là một cửa sổ giao
diện người dùng có thể tương tác, quan sát kết quả hiển thị từ các thiết bị ảo… Cịn
Block Diagram có thể coi như là một sơ đồ khối gồm các thiết bị đầu cuối, subVis,
nút, hàm chức năng, các hằng số, cấu trúc, dây kết nối, trong đó dữ liệu được truyền
giữa các đối tượng khác nhau trong sơ đồ khối
6


Trong Labview, các nút nhấn được gọi là các Control, đóng vai trị input (hay
giá trị nhập vào), có thể đó là các tay nắm, nút ấn, thanh trượt, boolean, chuỗi… nó là
cơng cụ mơ phỏng thiết bị đầu vào và cung cấp dữ liệu cho sơ đồ khối của VI. Các
LCD hiển thị được gọi là các Indicator, đóng vai trị output (giá trị hiển thị ra kết
quả), đó có thể là các đồ thị, biểu đồ, đèn LED, chuỗi trạng thái. Để gọi các control và
indicator ta click chuột phải trên cửa sổ Front Panel. Các control thì ln kết nối vào
các nút bên trái của hàm, có các mũi tên lên xuống để tăng giảm giá trị và control thì
có màu trằng. Cịn các indicator thì ln kết nối vào các nút bên phải của hàm, không
thể nhập giá trị vào và có màu xám.

Hình 2.5: Control và Indicator trên Front Panel
Tương tự, để gọi hàm (Function), ta click chuột phải trên cửa sổ Block
Diagram, hay còn gọi là cửa sổ chứa các sơ đồ khối, ta dùng các đường dây nối để tạo
mối liên kết giữa các khối và hàm lại.

7


Hình 2.6: Các hàm trên Block Diagram
Từ đây, người lập trình sẽ gọi các control, indicator và các hàm để lập trình
theo từng u cầu, từng mục đích của người thực hiện.
Sau khi lập trình xong, để chạy chương trình, ta click vào Operate -> Run (hoặc nhấn
phím tắt Ctrl + R) hoặc click vào biểu tượng như hình 2.6

Hình 2.7: Click Run để chạy chương trình
Trong Labview, để lưu file ta chọn File -> Save. Chọn đường dẫn vị trí để lưu
file và đặt tên cho file cần lưu rồi nhấn OK. Đối với file chương trình Labview thì đi
của nó là .VI (viết tắt của chứ Virtual Instrumentation – thiết bị ảo).

Hình 2.8: Lưu file
Để tạo lưu file hiện tại đang mở thành một file mới ta chọn Save as, hộp thoại
như hình 2.8 hiện ra. Ý nghĩa của ba lựa chọn trong mục copy là:
8


Substitude… có nghĩa là file mới tạo sẽ được mở, file cũ sẽ đóng lại.
Create… có nghĩa là file cũ sẽ được mở, file mới tạo sẽ được đóng lại.
Open… có nghĩa là cả hai file cũ và mới tạo sẽ được mở.
Nếu chọn mục Rename thì khơng có file mới nào được tạo nhưng có thể thay đổi tên

file hiện tại.

Hình 2.9: Các lựa chọn khi lưu file bằng Save As
Để mở File, chọn File -> Open và chọn file cần mở. Lưu ý là các file được lập
trình bởi Labview phiên bản quá cũ sẽ không mở được bằng phần mềm Labview phiên
bản cao, và cũng không thể mở các file được lưu bằng Labview có phiên bản cao hơn
bằng Labview có phiên bản thấp hơn. Để khắc phục điều này, sử dụng chức năng Save
for previous version (trong File) khi muốn file có thể mở bằng các phiên bản Labview
thấp hơn.
Để sử dụng Labview hiệu quả, rút ngắn thời gian, giảm bớt các công đoạn vào
thư viện lấy control, indicator… thì cần phải nhớ các quy tắc:
Quy tắc 1: Right Click -> Create/Replace/Change to để lấy các khối, tạo khối,
thay thế khối và đổi chức năng khối. Quy tắc này giúp việc lập trình được nhanh hơn,
hạn chế số lần click chuột để tìm các khối cần thiết trong lập trình.
Quy tắc 2: Ctrl + H để xem sơ đồ chân của hàm và đọc hướng dẫn tóm tắt của
một hàm bất kỳ (context help).
Quy tắc 3: Search để tìm kiếm các đối tượng, các hàm.
9


2.1.4

Giao tiếp giữa kit NI myRio với phần mềm Labview trên PC.

Để cấu hình mạng cho NI myRio, sau khi kết nối kit myRio với PC bằng cáp
USB, ta tìm và click vào biểu tượng

NI MAX trên PC để cấu hình địa chỉ cho kit,

ta được giao diện như 2.9

Hình 2.10: Giao diện cửa sổ NI MAX
Trong mục Remote, ta chọn kit NI myRio đang kết nối, trong cửa sổ bên phải,
ta tìm đến mục SSID và Network Security để thiết lập và đặt mật khẩu cho kit myRio
phát wifi (theo các bước như hình 2.10) hoặc sử dụng địa chỉ mặc định 172.22.11.2
nếu sử dụng kit myRio kết nối với PC bằng cáp USB.

10


Hình 2.11: Các bước thiết lập IP cho kit NI myRio
Trên phần mềm Labview, để kết nối với kit myRio, ta cần gán địa chỉ của kit
myRio để phần mềm Labview kết nối đến kit. Click chuột phải vào kit đang kết nối
đến PC trong cửa sổ project. Chọn properties, nhập vào địa chỉ của kit vào ô địa chỉ
như hình 2.11 và nhấn OK, như vậy kit myRio đã kết nối thành cơng với phần mềm
Labview trên PC.

Hình 2.12: Gán địa chỉ kit myRio trên phần mềm Labview
2.2

Phần mềm tạo giao diện trên máy tính bảng(Data Dashboard trên
Android)
NI Data Dashboard là một phần mềm được NI thiết kế sẵn dành cho cả 3 hệ

điều hành cho thiết bị cầm tay lớn trên thị trường là Android, iOS và WindowPhone.
Với tính năng chia sẻ biến (Shared Variables) trên Labview, phần mềm NI Data
11