Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế và thi công mô hình xe Robot điều khiển từ xa dựa trên ứng dụng điện thoại Android thông qua mạng wifi, có thể lập trình code điều khiển cập nhật dữ liệu nhận từ app điện thoại để từ đó điều khiển các động cơ hoạt động cơ bản xe có khả năng rẽ trái, phải và tiến, lùi được, tăng giảm tốc độ theo nhu cầu mô hình được xử lý trung tâm bằng kit Arduino ESP8266. Khi phát hiện điều bất thường thì trên điện thoại sẽ cho ta thấy hình ảnh đang làm việc của nhà xửơng.
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN…………………………………………………………… …… LỜI CẢM ƠN………………………………………………………………… …….7 TÓM TẮT………………………………………………………………… ……… CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN…………………………………………… ……… 1.1 1.2 1.3 1.4 Lý chọn đề tài……………………………………………………………….9 Giới hạn đề tài………………………………………………………………… Mục tiêu đề tài………………………………………………………………….9 Nội dung nghiên cứu………………………………………………………… 10 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT…………………………………………….….11 2.1 Tổng quan IoT…………………………………… …………………… 11 a Giới thiệu IoT………………………………………………………………11 b Lịch sử hình thành…………………………………………………………….11 c Ứng dụng IoT…………………………………………………………… 13 2.2 a b c d 2.3 Giới thiệu công nghệ wifi…………………………………………… ….14 Giới thiệu…………………………………………………………………… 14 Cách thức hoạt động wifi…………………………………………………15 Phân loại chuẩn wifi………………………………………………………15 Ưu nhược điểm wifi………………………………………………… 16 Giới thiệu ESP8266 NodeMCU……………………………… …………17 a Cấu tạo ESP8266 NodeMCU…………………………………………… 17 b Tính ESP8266 NodeMCU………………………………………… 19 2.4 Module DHT 11………………………………………… ………………….19 2.5 Module điều khiển động l298………………………… ………………….21 2.6 Động giảm tốc V1… ………………………………… …………………22 2.7 Phần mềm………………………………………… ……………………… 23 a Giới thiệu app blynk……………………………………………………….23 b Arduino IDE………………………………………………………………… 26 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG…………………… …31 3.1 Yêu cầu hệ thống……………………………………… ………………… 31 3.2 Sơ đồ khối chức khối…………………………………….… 31 CHƯƠNG 4: THI CÔNG MẠCH……………………………………….…………32 4.1 Sơ đồ nguyên lý………………………………………… ………………….32 4.2 Lập trình code…………………………………………… …………………33 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN………………………….38 5.1 Kết thực hiện………………………………………… ……………… 38 5.2 Nhận xét đánh giá…………………………………………… ………….39 5.3 Hướng phát triển đề tài………………………………………………….… 39 5.4 Kết luận…………………………………………… ……………………… 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………… ………………………………………40 TÓM TẮT - - - - Có thể thấy giới thời kì thay đổi ngày văn minh đại cách không ngừng, đời sống đại thiếu diện thiết bị điện tử, xuất khắp nơi phục vụ cho lợi ích người, từ sinh hoạt sản xuất Lúc tập trung vào xác, tốc độ nhanh thứ mà người tiêu dùng cần thiết sử dụng, công nghệ điều khiển từ xa ưu tiên Nó góp phần lớn việc điều khiển thiết bị mà người ta cần ngồi chỗ mà không cần phải đến trực tiếp thiết bị vận hành Ngoài việc tạo thiết bị sản phẩm để phục vụ cho sống sinh hoạt sản xuất, mà nhiều loại sản phẩm Robot thông minh sáng lập nhiều đa dạng giới, việc tạo sản phẩm Robot nhằm mục đính nghiên cứu làm thay người điều mà người làm với tốc độ làm việc nhanh với độ xác cao Trong trình tìm hiểu, nghiên cứu ứng dụng xung quanh đời sống nhóm xem xét thấy việc đo nhiệt độ, độ ẩm khu công nghiệp gồm nhiều nhà xưởng, kho chứa sản phẩm, việc ứng dụng dụng mạng cộng nghiệp vào điều hành giám sát cần thiết bảo quản sản phẩm, xuất kho, an tồn q trình sản xuất Nếu có xưởng sản xuất, kho chứa sản phẩm có cố biến đổi giá trị nguồn cung cấp, hư hỏng thiết bị việc theo dõi phòng điều hành kỹ thuật phải chờ nhân viên kỹ thuật báo cáo ký hiệu, khó trao đổi thơng tin, gây khơng khó khăn cho trình điều hành người trực kỹ thuật, làm giảm hiệu trình sản xuất Từ trước đến phân xưởng trang bị chng, đàm (máy thu phát sóng ngắn) Nhưng không cải thiện công tác điều hành bao nhiêu, bị nhiễu tiếng ồn động sản xuất Ngồi khó khăn nêu trên, q trình chuẩn bị kỹ thuật cho xưởng, kho chứa sản phẩm nhiệt độ, độ ẩm, nguồn cung cấp định đến an tồn cho q trình làm việc động cơ, máy móc trang thiết bị xưởng, sản phẩm Đồng thời định đến suất xưởng sản xuất Xuất phát từ vấn đề bất cập trên, với kiến thức thầy cô truyền dạy, bảo Em chọn đề tài “Thiết kế mơ hình robot car thu thập liệu nhiệt độ, độ ẩm giám sát hình ảnh” Đồng thời mong muốn góp phần nhỏ bé mình, hỗ trợ việc điều hành kỹ thuật: thường xuyên giám sát thông số nhiệt độ, độ ẩm đóng cắt nguồn kho, thông báo (nhiệt độ độ ẩm mức cho phép) cho quản lý thơng qua hình camera Nội dung đề tài: Thiết kế mạch điều khiển robot car Sử dụng Module ESP8266 NodeMCU làm khối điều khiển trung tâm Thiết kế giao diện điều khiển điện thoại Android Sử dụng module L298N điều khiển động CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài: Ngày nay, hệ thống điều khiển đóng vai trị quan trọng việc phát triển tiến khoa học kỹ thuật công nghệ, văn minh đại Thực tế khía cạnh hoạt động ngày bị chi phối vài loại hệ thống điều khiển Dễ dàng tìm thấy hệ thống điều khiển máy công cụ, kỹ thuật không gian hệ thống vũ khí, điểu khiển máy tính, hệ thống giao thông, hệ thống lượng, robot… - Trong sinh hoạt hàng ngày người trò chơi giải trí (robot, xe điều khiển từ xa…) ứng dụng gần gũi với người cải tiến cho phù hợp với việc sử dụng đạt mức tiện lợi Việc điều khiển từ xa thâm nhập vào tất lĩnh vực sống Chính tầm quan trọng lĩnh vực Đo Lường Và Điều Khiển Tự Động, em lựa chọn đề tài “Thiết kế mơ hình robot car thu thập liệu nhiệt độ, độ ẩm giám sát hình ảnh” Xe điều khiển app điện thoại gửi liệu từ app điện thoại để điều khiển xe thông qua xử lý trung tâm ESP8266 NodeMCU có nhiệm vụ truyền nhận liệu chế liên lạc chuẩn giao tiếp wifi từ app tới kit ESP8266 xử lý từ điều khiển xe tốc độ động xe - Có thể nói, đề tài khơng nhiều sinh viên khóa thực với loại vi điều khiển khác Arduino, Atmega, Rasbery, STM32, PIC…Đối với đề tài nhóm em sử dụng vi điều khiển arduino ESP8266 thêm vào chức cho dht 11, motor driver shield L298H để điều khiển rẽ trái, phải tiến lùi 1.2 - Giới hạn đề tài: Lĩnh vực đo lường điều khiển tự động đa dạng hướng nghiên cứu Đề tài: “Thiết kế mơ hình robot car thu thập liệu nhiệt độ, độ ẩm giám sát hình ảnh” có nhiều khía cạnh nghiên cứu thực Tuy nhiên điều kiện: Phạm vi thực đồ án môn học, dĩ nhiên kinh nghiệm ứng dụng thực tế chưa nhiều Chưa tối ưu hết chức làm việc mô hình làm Điều khiển thơng qua mạng mạng wifi nên điều khiển phạm vi định vượt q khơng hoạt động Và giới hạn kinh phí nên khơng nâng cao làm thêm số module Tính bảo mật ứng dụng điều khiển khơng cao Nguồn hoạt động mạch pin nên có hạn chế thời gian sử dụng Vì nhóm em thực đề tài với nội dung sau: Lập trình Kit Ardiuno ESP8266 NodeMCU Thiết kế mạch điều khiển xe mơ hình điện thoại android qua sóng Bluetooth 1.3 - 1.4 o o o o Mục tiêu đề tài: Thiết kế thi cơng mơ hình xe Robot điều khiển từ xa dựa ứng dụng điện thoại Android thơng qua mạng wifi, lập trình code điều khiển cập nhật liệu nhận từ app điện thoại để từ điều khiển động hoạt động xe có khả rẽ trái, phải tiến, lùi được, tăng giảm tốc độ theo nhu cầu mơ hình xử lý trung tâm kit Arduino ESP8266 Khi phát điều bất thường điện thoại cho ta thấy hình ảnh làm việc nhà xửơng Nội dung nghiên cứu: Nội dung nghiên cứu nhóm chia nội dung sau: NỘI DUNG 1: Nghiên cứu lý thuyết cách sử dụng loại vi điều khiển mudule cần thiết mơ hình NỘI DUNG 2: Đề giải pháp thiết kê mơ hình, lựa chọn thiết bị linh kiện việc thiết kế mơ hình NỘI DUNG 3: Tìm hiểu, sử dụng cài đặt phần mềm lập trình cho vi điều khiển phần mềm dùng để thiết kế giao diện điều khiển NỘI DUNG 4: Viết chương trình điều khiển, thi công hệ thống kiểm tra kết CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan IOT: a Giới thiệu Internet of Things (IoT): - Mạng lưới vạn vật kết nối Internet mạng lưới thiết bị kết nối Internet viết tắt IoT (tiếng Anh: Internet of Things) kịch giới, mà đồ vật, người cung cấp định danh riêng mình, tất có khả truyền tải, trao đổi thơng tin, liệu qua mạng mà không cần đến tương tác trực tiếp người với người, hay người với máy tính IoT phát triển từ hội tụ công nghệ không dây, công nghệ vi điện tử Internet Nói đơn giản tập hợp thiết bị có khả kết nối với nhau, với Internet với giới bên ngồi để thực cơng việc - Hay hiểu cách đơn giản IoT tất thiết bị kết nối với nhau, việc kết nối thực qua Wi-Fi, mạng viễn thông băng rộng (3G, 4G), Bluetooth, ZigBee, hồng ngoại…Các thiết bị điện thoại thơng minh, máy pha cafe, máy giặt, tai nghe, bóng đèn, nhiều thiết bị khác Cisco, nhà cung cấp giải pháp thiết bị mạng hàng đầu dự báo: Đến năm 2020, có khoảng 50 tỷ đồ vật kết nối vào Internet, chí số cịn gia tăng nhiều IoT mạng khổng lồ kết nối tất thứ, bao gồm người tồn mối quan hệ người người, người thiết bị, thiết bị thiết bị Một mạng lưới IoT chứa đến 50 đến 100 nghìn tỉ đối tượng kết nối mạng lưới theo dõi di chuyển đối tượng Một người sống thành thị bị bao bọc xung quanh 1000 đến 5000 đối tượng có khả theo dõi b Lịch sử hình thành: - 1968: Kỷ nguyên Internet of Things sản xuất bắt đầu xây dựng vào năm 1968, kỹ sư Dick Morley chế tạo đột phá quan trọng lịch sử sản xuất: Bộ điều khiển lập trình logic (PLC) Cho đến thời điểm tại, thiết bị phận thay dây chuyền tự động hóa robot cơng nghiệp nhà máy - 1999: Đây cột mốc quan trọng trình phát triển IOT Kevin Ashton, Giám đốc Phịng thí nghiệm tự động nhận diện thuộc Đại học Massachusetts – Hoa Kỳ đưa khái niệm Internet of things (IoT) vào diễn thuyết để mô tả hệ cải tiến công nghệ theo dõi RFID (bộ thiết bị nhận dạng đối tượng sóng vơ tuyến thường sử dụng nhiều siêu thị để chống trộm cắp) Đây lần khái niệm IoT sử dụng - 2016: Xuất khái niệm IIoT – IoT sản xuất Khi khái niệm IoT sử dụng nhiều sản xuất, khái niệm khác liên quan đời – Industry Internet of Things (IIoT) – Internet vạn vật công nghiệp Những dấu mốc cải tiến quan trọng khác: Dưới vài dấu mốc việc cải tiến IIoT đáng ý khác: 1983: Ethernet tiêu chuẩn hóa 1989: Tim Berners-Lee tạo giao thức giao tiếp chung không trạng thái Hypertext Transfer Protocol (HTTP) - 1992: TCP/IP cho phép PLCs kết nối với máy tính - 2002: Amazon Web Services phát hành, điện toán đám mây bắt đầu đưa vào sử dụng; - 2006: OPC Unified Architecture (UA) thúc đẩy kết nối an toàn thiết bị, nguồn liệu ứng dụng; - 2006: Các thiết bị chuyên dụng trở nên phổ biến có giá trị kinh tế Các thiết bị thiết kế sản xuất với kích thước nhỏ hơn, sử dụng lượng pin lượng mặt trời; - Từ 2010-nay: Các cảm biến có giả phải hơn, thúc đẩy việc sử dụng rộng rãi thiết bị mặt cuả đời sống Vai trò IoT sản xuất nay: - - Ngày nay, IIoT – Internet of Things công nghiệp ngày nhận nhiều quan tâm từ nhà sản xuất Với đặc thù phục vụ lĩnh vực sản xuất, ứng dụng IoT có điểm đặc trưng như: Tập trung xử lý khối lượng liệu quy trình doanh nghiệp sản xuất; Cơng nghệ thông tin (IT) hoạt động sản xuất (OT) doanh nghiệp phải phối hợp nhịp nhàng; Việc bảo mật liệu sản xuất tài sản vấn đề cần lưu ý hàng đầu Bằng việc thêm lớp công nghệ AI, Machine Learning, AR/VR…, IIoT biến đổi để trở thành xương sống ngành công nghiệp Công nghệ giúp doanh nghiệp tối ưu hóa hoạt động sản xuất, theo dõi phân tích thiết bị, đồng thời triển khai hoạt động bảo trì dự đốn, biến khối lượng liệu khổng lồ doanh nghiệp trở nên có ý nghĩa Những sách lúc thời điểm gợi ý cho doanh nghiệp đưa triển khai sớm nhờ có ứng dụng IOT - Theo dự tính Accenture , đến năm 2030, giá trị IIoT đạt giá trị khoảng 14.2 nghìn tỷ USD cơng nghiệp tồn cầu, biến chúng thành động lực mũi nhọn cho cơng nghiệp nói riêng kinh doanh tồn cầu nói chung Trên thực tế, nay, IoT sản xuất (IIoT) chuyển đổi hầu hết ngành công nghiệp, đặc biệt ngành công nghiệp lớn sản xuất, lượng, khai thác mỏ giao thơng vận tải Chắc chắn, với nhìn đắn vào việc phát triển IIoT thời điểm này, doanh nghiệp bạn nhận lại lợi ích tiềm tàng từ tảng cơng nghệ c Ứng dụng IoT: IoT có ứng dụng rộng vơ cùng, kể số thư sau: Quản lí chất thải, Quản lí lập kế hoạch quản lí thị, Quản lí mơi trường, Phản hồi tinh khẩn cấp, Mua sắm thơng minh, Quản lí thiết bị cá nhân, Đồng hồ đo thơng minh, Tự động hóa ngơi nhà - Tác động IoT đa dạng, lĩnh vực: quản lý hạ tầng, y tế, xây dựng tự động hóa, giao thơng….Cụ thể lĩnh vực y tế, Thiết bị IoT sử dụng phép theo dõi sức khỏe từ xa hệ thống thông báo khẩn cấp Các thiết bị theo dõi sức khỏe dao động từ huyết áp nhịp tim với thiết bị tiên tiến có khả giám sát cấy ghép đặc biệt, chẳng hạn máy điều hịa nhịp trợ thính tiên tiến cảm biến đặc biệt trang bị không gian sống để theo dõi sức khỏe thịnh vượng chung người già, bảo đảm xử lý thích hợp quản trị hỗ trợ người dân lấy lại tính di động thông qua điều trị tốt thiết bị tiêu dùng khác để khuyến khích lối sống lành mạnh, chẳng hạn như, quy mô kết nối máy theo dõi tim mặc IoT tương lai: - Vì Cisco, Intel, Qualcomm tài trợ khởi nghiệp cho IoT? Vì Tiềm hưởng lợi từ việc đầu tư vào công ty khởi nghiệp đáng để mạo hiểm cho hãng công nghệ khổng lồ Như năm 2014, Intel kiếm tỷ USD từ Internet of Things - Những số khẳng định IoT xu hướng tương lai - Internet of Things đến năm 2020: o tỷ người kết nối với o ngàn tỷ USD doanh thu o Hơn 25 triệu ứng dụng o Hơn 25 tỷ hệ thống nhúng hệ thống thông minh o 50 ngàn tỷ Gigabytes liệu - Vì thế, Internet of Thing chìa khóa thành cơng tương lai 2.2 Giới thiệu công nghệ wifi: a Giới thiệu: - Wifi từ viết tắt Wireless Fidelity, hệ thống hoạt động dựa sóng vơ tuyến khơng dây, hay gọi mạng IEEE 802.11 Wifi cho phép truy cập mạng internet khoảng cách xác định mà khơng cần kết nối vật lý Có chuẩn Wifi thơng dụng a, b, g, n, ac, ad Trong chuẩn ac sử dụng rộng rãi điện thoại, máy tính thiết bị thông minh khác Như bạn vừa xem phần giải thích khái niệm Wifi, mời xem phần giới thiệu hoạt động sau Kết nối Wifi trang bị điện thoại di động thiết bị thông minh b Cách thức hoạt động Wifi: - Để thiết bị có khả sử dụng Wifi để kết nối internet, trước tiên phải trang bị thu phát Wifi Bộ thu thực chất thiết bị có khả thu sóng Wifi chuyển sang tín hiệu sóng vô tuyến truyền Ăngten Các Router đóng vai trị vừa thu vừa phát, nhận sóng vơ tuyến liệu u cầu gửi từ thiết bị yêu cầu, sau chuyển đổi thành liệu để truyền qua kết nối vật lý - Khi tìm thấy liệu yêu cầu thiết bị, Router mã hóa chúng thành sóng vơ tuyến gửi lại thơng tin cho thiết bị gửi Trên máy tính, điện thoại thiết bị thông minh khác thiết bị thu phát Wifi gọi Card mạng hay card Wifi Một Router kết nối với nhiều thiết bị khác để truyền tải liệu yêu cầu Như bạn vừa trả lời câu hỏi: Cách thức hoạt động Wifi nào, mời xem phần phân loại chuẩn Wifi sau Một router Wifi có đến ăng-ten giúp sóng truyền nhận khỏe c Phân loại chuẩn Wifi: - Sóng Wifi ngày sử dụng rộng rãi phục vụ đời sống người, đặc điểm sóng Wifi thu phát tần số từ 2.4 GHz đến GHz cao so với 10