Tóm tắt Đồ án tốt nghiệp Công nghệ kỹ thuật điện tử và truyền thông: Thiết kế mạch điều khiển thiết bị điện từ xa dùng Module Bluetooth HC05 và Arduino Uno R3

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN
KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ


THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
ĐIỆN TỪ XA DÙNG MODULE BLUETOOTH
HC05 VÀ ARDUINO UNO R3

TĨM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT
ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG

Sinh viên thực hiện

: Hồ Văn Tươi

Mã sinh viên

: K12C08248

Giảng viên hướng dẫn : TS. Dương Hữu Ái
Khóa đào tạo

: 2018 - 2021

Đà Nẵng - 01/2021



LỜI MỞ ĐẦU

Ngày này ,xã hội phát triển mạnh mẽ, kỹ thuật ngày hiện đại
nên nhu cầu về trao đối thơng tin giải trí, nhu cầu về điều khiển các
thiết bị từ xa, ngày càng cao. Và những hệ thống dây cáp phức tạp lại
không thể đáp ứng nhu cầu này, nhất là ở những khu vực chật hẹp,
những nơi xa xơi, trên các phương tiện vận chuyển, Vì vậy công
nghệ không dây đã ra đời và phát triển mạnh mẽ ,tạo rất nhiều thuận
lợi cho con người trong đời sống hắng ngày. Trong những năm gần
đây công nghệ truyền nhận dữ liệu khơng dây đang có những bước
phát triển mạnh mẽ, góp cơng lớn trong việc phát triển các hệ thống
điều khiển,giám sát từ xa, đặc biệt là các hệ thống thơng minh. Hiện
nay, có khá nhiều cơng nghệ không truyền nhận dữ liệu không dây
như RF, Wifi, Bluetooth,NFC, Trong đó, Bluetooth là một trong
những cơng nghệ được phát triển từ lâu và luôn được cải tiến đề nâng
cao tốc đô cũng nhu khả năng bảo mât. Trên thị trường Việt Nam
hiện nay chưa có đều là nhập khẩu từ nước ngồi vói giá thành cao.
Việc nghiên cứu và thiết kế một bộ sản phẩm điều khiền thiết bị
không dây có một ý nghĩa lớn, giúp tang them sự lựa chọn cho người
sử dụng , sản phẩm được sản xuất trong nước nên giá thành rẻ và góp
phần phát triển các hệ thống điều khiển thơng minh. Do đó ,em quyết
định thực hiện đề tài :”Thiết kế mạch điều khiển thiết bị điện từ xa
dung remol bluetooth HC 05 và Arduino uno r3”.Đề tài ứng dụng
công nghệ Bluetooth phổ biến trên nhiều thiết bị, đặc biệt điểm mới
của đề tài so với các sản phẩm hiện có là điều khiển thông qua hệ
điều hành Android giúp tận dụng những thiết bị sử dụng hệ điều
hành Android có sẵn của người dùng giúp giảm giá thành sản phẩm .
Ngoài ra với màn hình hiển thị lớn của điện thoại cho phép hiển thị
nhiều thông tin hơn.

1

CHƢƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG
1.1.
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay điện thoại thông minh ngày càng phổ biển, hệ điều
hành Android được xây dựng và phát triển liên tục với các chia sẻ về
mã nguồn mở, việc sử dụng Smartphone để điều khiển , giám sát
thiết bị đang là một xu hướng . Em quyết định thực hiện đề tài
:“THIẾT KỀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ ĐIỆN TỪ XA
DÙNG REMOT BLUETOOT HC- 05 VÀ ARDUINO R3”.
1.2.
MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ NGHIỆN CỨU
Em nghiên cứu về hệ điều hành Android,cách thức giao
tiếp,điều khiển và thu thập dữ liệu từ các thiết bị qua Bluetooth. Từ
đó em xây dựng phần mềm điều khiển chạy trên điện thoại Android.
Em cũng thiết kế một phần cứng là một bộ điều khiển có thể điều
khiển tam thiết bị điện 220VAC khác nhau.các module này có thể
kết hợp với nhau để mở rộng đối tượng điều khiến. Kết quả mang lại
của đề tài là một hệ thống hồn thiện gồm phần mềm và phần cứng
có thể sử dụng trong các hộ gia đình các phịng nghiên cứu.
1.3.
ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Sau khi tìm hiểu thơng tin về đề tài,cùng với những hiểu biết
sẵn có và tìm kiếm thông tin liên quan, em xác định các đối tượng và
phạm vị cần nghiên cứu là:
Công nghệ Bluetooth: khái niệm về Bluetooth, các đặc điểm
của công nghệ Bluetooth, liên kết vật lý trong công nghệ
Bluetooth,các chế độ kết nối, cách thức hoạt động.
Nghiên cứu Module Bluetooth HC-05: các thong số kỹ thuật
,nguyên lý hoạt động của module HC- 05.

Hệ điều hành Android : kiến trúc hệ điều hành Android, chu
kỳ hoạt động của dụng chạy trên hệ điều hành Android,phần mềm hỗ
trợ lập trình Android Studio, ngơn ngữ lập trình Java,viết phần mềm
ứng dụng.

2


Module Arduino Uno R3 :thiết kế hệ thống sử dụng để giao
tiếp module Bluetooth,điều khiển các thiết bị.
1.4.
GIẢI PHÁP THIẾT KẾ.
 Tìm hiểu về nguyên tắc thu phát hồng ngoại
 Giới thiệu các linh kiện dung trong mạch.
 Tính tốn thiết kế:
 Mô phỏng mạch dung phần mềm Proteus 8.1
 Thi công mạch.

3


CHƢƠNG II: THIẾT KẾ HỆ THỐNG.
2.1.
SƠ ĐỒ KHỐI.
Thiết kế hệ thống điều khiển gồm bộ điều khiển với ngõ ra
công suất và ứng dụng Control Light trên điện thoại thông minh nền
tảng Android.Ứng dụng Control light sẽ kết nối với bộ điều khiển
thơng qua Bluetooth đề điều khiển thiết bị.Ngồi ra, khi khơng kết
nối với điện thoại thì vẫn có điều khiển được thiết bị ngay trên bộ
điều khiển.Cụ thể như sau:

Hình 2.1. Sơ đồ khối hệ thống
2.2.
NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
 Khi bật thiết bị
Khi click vào một button thì phần mềm android sẽ gửi gói tin
(chứa lệnh mở thiết bị thông qua thiết bị Bluetooth của điện thoại
đến Module HC – 05. Lúc này Module Bluetooth HC – 05 sẽ nhận
gói tin và truyền về module Arduino để đưa tin hiệu ra đóng relay.
 Khi tắt thiết bị
Khi click một lần nữa vào một button thì phần mềm android sẻ
gửi gói tin (chứa lệnh đóng thiết bị điện tử) thông qua thiết bị
Bluetooth của điện thoại đến Module Bluetooth HC – 05. Lúc này
Module Bluetooth HC-05 sẽ nhận gói tin và truyền về module
Arduino để đứa tín hiệu ra mở relay.
4


2.3.
CÁC CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI (HOẶC
MODULE) TRONG HỆ THỐNG:
2.3.1. Khối nguồn
2.3.2. Khối module Bluetooth:
2.3.3. Khối ngõ ra /đèn báo/rơ-le
2.3.4. Khối xử lí trung tâm
2.3.5. Khối điều khiển thiết bị
2.4.
LỰA CHỌN LINH KIỆN
2.4.1. Module Arduino Uno R3
2.4.2. Module Bluetooth HC05

Bluetooth là chuẩn truyền thông không dây để trao đối dữ liệu
ở khoảng cách ngắn. Chuẩn truyền thông này sử dụng sóng radio
ngắn (UHF radio) trong dài tần số ISM (2.4 tới 2.485 GHz). Khoảng
cách truyền của module này vào khoảng 15m.

Hình 2.7. Module Bluetooth HC05
2.4.3. Module nguồn LM2596
Sử dung trong các mạch chuyển đổi nguồn DC – DC. Sử dụng
trong các mạch điện tử hạ điện áp cao xuống điện áp thấp.

Hình 2.8. Module nguồn LM2596
2.4.4. IC ULN 2803
ULN 2803 là một vi mạch đệm,bản chất cấu tạo là các mảng
darlington chịu được dòng điện lớn và điện áp cao, trong đó có chưa
5


8 cặp transitor NPN ghép darlington cực góp hờ với cực phát chung.
Mỗi kênh của ULN 2803 có một diode chặn có thể sử dụng trong
trường hợp tài có tính cảm ứng, ví dụ như các relay. ULN 2803 có
khả năng điều khiển 8 kênh riêng biệt, có thể nối trực tiếp với vi điều
khiển 5V. Bên cạnh đó, mỗi kênh của ULN 2803 có thể chịu được
dịng điện lớn trong một thời gian dài lên tới 500mA với biên độ đình
lên tới 600mA.

Hình 2.9. IC ULN 2803
2.4.5. Rơ – le
Rơ –le là một công tắc điều khiển từ xa đơn giản, nó dùng một
dịng nhỏ để điều khiển một dịng lớn vì vậy nó được dùng bảo vệ
cơng tắc nên cũng được xem là một thiết bị bảo vệ.

Hình 2.1. Rơ-le 5 chân
2.4.6. Điện trở:
Giá trị điện trở đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện của
điện trở dòng điện trở. Yêu cầu cơ bản đổi với giá trị điện trở đó là ít
thay đổi theo nhiệt độ, độ ẩm và thời gian,…Điên trở dẫn điện càng
tốt thì giá trị của nó càng nhỏ và ngược lại.

Hình 2.2. Điện trở
6


CHƢƠNG III: XÂY DỰNG HỆ THỐNG
3.1.
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG:
Với đố án thiết kế mạch điện tử với đề tài là “Thiết Kế Mạch
Điều Khiển Thiết Bị Điện Từ Xa Dùng Bluetooth HC05 Và Arduino
R3”, việc thiết kế phần cứng của mạch hệ thống cụ thể chia làm 5
khối cơ bản:
 Khối nguồn
 Khối module Bluetooth
 Khối xử lí
 Khối rơ-le chấp hành và khối điều khiển
3.2.
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Hình 3.1. Sơ đồ nguyên lý

7

3.3.

MẠCH IN

Hình 3.2. Mạch in
3.4.

MẠCH 3D:

Hình 3.3. Mạch 3D

8


3.5.
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
3.5.1 Thiết kế giao diện điều khiển trên Android:
3.5.1.1. Hƣớng dẫn cơ bản sử dụng với App Inventor
3.5.1.2. Xây dựng ứng dụng điều khiển thiết bị điện qua
Bluetoooth:
3.5.2 Mơ tả phần mềm nạp chƣơng trình cho Arduino Uno R3:
3.6.
HỒN THÀNH MẠCH VÀ MƠ HÌNH.
3.6.1. Mạch đồ án.

9


Hình 3.7. Mạch hồn thành

3.6.2. Mơ hình đồ án.

Hình 3.8. Mơ hình đồ án

10


CHƢƠNG IV : KẾT QUẢ VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN
Qua thời gian làm đồ án tốt nghiệp, em thực hiện đã hồn
thành cả lý thuyết lẫn thi cơng. Với đề tài này giúp cho em thực
hiện học được nhiều điều bổ ích và nắm vững hơn về lý thuyết
điện tử, vi xử lý.
Trong thời gian làm đề tài, với sự hạn chế về tài liệu vì vậy
địi hỏi em phải cố gắng tìm tịi và nhiệt tình trong cơng việc
nghiên cứu và cuối cùng đề tài đã hoàn thành 1 cách trọn vẹn. Đó
là kết quả của 1 thời gian dài nỗ lực của em trong nhóm dưới sự
hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn Thầy Dương Hữu Ái
cùng với sự giúp đỡ của bạn bè nên đề tài đã hoàn thành đúng thời
hạn.
Em đã thực hiện được các nhiệm vụ của đồ án:”Thiết Kế
Điều Khiển Thiết Bị Điện Từ Xa Dùng Module Bluetooth HC05 Và
Arduino Uno R3”, thi cơng mơ hình và lập trình điều khiển
ON/OFF các tải.
 Đề tài của em có được những tính năng cơ bản sau:
 Điều khiển bật tắt các thiết bị bằng Bluetooth HC 05.
 Khi không muốn tay thu công thi tắt và bất đen bằng
điện thoại thông minh.
Do thời gian nghiên cứu và khả năng lập trình cịn hạn hẹp
nên đề tài chưa thể có những tính năng cao hơn như: mật khẩu hệ
thống thay đổi được từ bàn phím….

 Ƣu điểm:
 Giao diện Android đẹp, dễ dàng cài đặt trên hầu hết các
điện thoại và máy tính bảng chạy android.
 Tốc độ xử lý nhanh.
 Nhƣợc điểm:
 Cự ly truyền dữ liệu điện thoại module Bluetooth còn
hạn chế. Do chất lượng linh kiện không đàm bảo đúng thông số

11


trong Datasheet nên có một số lỗi nhỏ như thời gian chưa hoạt
động chính xác cũng như cơng suất khơng đảm bảo.
 Sản phẩm chưa được thử nghiệm với thời dài với nhiều
môi trường khác nhau nên chưa đánh giả chính xác được độ ổn
định.

12