Tóm tắt đồ án Thiết kế và thi công mạch khóa số điện tử dùng bluetooth

Nội dung text: Tóm tắt đồ án Thiết kế và thi công mạch khóa số điện tử dùng bluetooth

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG VIỆT - HÀN KHOA KỸ THUẬT MÁY TÍNH VÀ ĐIỆN TỬ  THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH KHÓA SỐ ĐIỆN TỬ DÙNG BLUETOOTH TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VÀ TRUYỀN THÔNG Sinh viên thực hiện : Nguyễn Anh Đại Mã sinh viên : K12C08506 Giảng viên hướng dẫn : ThS. Trần Thị Trà Vinh Khóa đào tạo : 2018 - 2021 Đà Nẵng - 01/2021
2. LỜI MỞ ĐẦU 1. Lí do chọn đề tài Khóa số nói chung là loại khóa để bảo vệ thiết bị, tài sản .mà khi muốn mở ra thì phải tác động đến số mà ta cài đặt trước. có 2 loại khóa số cơ bản hiện nay trên thị trường có đó là khóa số cơ khí và khóa số điện tử. - Khóa số cơ khí: khi mở khóa hay khóa lại thì ta phải xoay các vòng số trên khóa sao cho một dãy các số nào đó cùng hợp với nhau thì mở được khóa - Khóa số điện tử: khi mở khóa thì ta phải nhập đúng mật khẩu là một dãy các số liên tiếp nhau, nếu nhập đúng các dãy số đó thì mở được khóa. Ở đây em xin giới thiệu về đề tài về khóa điện tử với một số yêu cầu cơ bản của một thiết bị khóa thông dụng: - Tính an toàn: phải có chức năng bảo mật cao. - Dễ sử dụng. - Có thể thay đổi bảo mật khi cần thiết. - Hệ thống vận hành ổn định, tuổi thọ cao. 2. Mục tiêu “Mạch khóa số điện tử sử dụng bluetooth” giúp ta có thể khóa cửa khi ta sử dụng bằng điện thoại. Đề tài sử dụng vi điều khiển làm bộ sử lý trung tâm, động cơ quay servo SG90, Bluetooth HC-05 giúp ta có thể đóng mở servo bằng điện thoại thông qua bluetooth 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu  Đối tượng - Nghiên cứu về khóa số điện tử - Nghiên cứu về module bluetooth - Nghiên cứu các linh kiện có trong mạch  Phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu lý thuyết các thành phần có trong khóa số điện tử 1
3. - Nghiên cứu lý thuyết về module bluetooth 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Sử dụng phương pháp luận để tìm hiểu, thu nhập, phân tích các tài liệu có liên quan - Nghiên cứu các thành phần có trong mạch khóa số - Tìm hiểu về bluetooth 5. Kết quả dự kiến - Mạch sẽ mở cửa khi ta nhập đúng mật mã đã được thiết lập và đóng cửa khi ta nhấn “ # “ hoặc nhập không đúng mật mã. Ngoài ra ta có thể sử dụng Smartphone khi On để mở cửa và Off để đóng cửa 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Đề tài giúp em nắm rõ được kiến thức về khóa số điện tử và bluetooth. Đề tài mang tính thực tế có thể áp dụng được vào cuộc sống. Không chỉ các cửa hàng, cơ quan, có thể áp dụng cho các căn hộ, nhà trọ 7. Nội dung bố cục CHƢƠNG I: CỞ SỞ LÝ LUẬN CHƢƠNG II: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠCH CHƢƠNG III: GIỚI THIỆU APPINVENTOR CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CHƢƠNG V: KẾT LUẬN 2
4. CHƢƠNG I: CỞ SỞ LÝ LUẬN 1.1. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ KHÓA CỬA 1.1.1. Lịch sử hình thành và phát triển của khóa cửa 1.1.2. Các ổ khóa hiện đại ngày nay 1.2. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Khóa số nói chung là loại khóa để bảo vệ thiết bị, tài sản .mà khi muốn mở ra thì phải tác động đến số mà ta cài đặt trước. có 2 loại khóa số cơ bản hiện nay trên thị trường có đó là khóa số cơ khí và khóa số điện tử. - Khóa số cơ khí: khi mở khóa hay khóa lại thì ta phải xoay các vòng số trên khóa sao cho một dãy các số nào đó cùng hợp với nhau thì mở được khóa - Khóa số điện tử: khi mở khóa thì ta phải nhập đúng mật khẩu là một dãy các số liên tiếp nhau, nếu nhập đúng các dãy số đó thì mở được khóa. Ở đây em xin giới thiệu về đề tài về khóa điện tử với một số yêu cầu cơ bản của một thiết bị khóa thông dụng: - Tính an toàn: phải có chức năng bảo mật cao. - Dễ sử dụng. - Có thể thay đổi bảo mật khi cần thiết. - Hệ thống vận hành ổn định, tuổi thọ cao. 3
5. CHƢƠNG II: TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ TRONG MẠCH 2.1. TÌM HIỂU TỔNG QUAN VỀ ARDUINO 2.1.1. Giới thiệu chung 2.1.2. Lịch sử hình thànhvà phát triển: 2.1.3. Các loại Arduino: Hình 2.1. Arduino Uno Hình 2.2. Arduino Mega Hình 2.3. Arduino Nano Hình 2.4. Arduino Sheilds 4
6. 2.1.4. Khả năng kết nối với Arduino: 2.1.5. Ứng dụng: 2.2. PHẦN CỨNG CỦA ARDUINO UNO 2.3. CẤU TRÚC PHẦN MỀM VÀ LẬP TRÌNH 2.4. GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.4.1. LCD 1602 - Là thiết bị hiển thị LCD 1602 (Liquid Crystal Display) được dùng trong rất nhiều các ứng dụng của vi điều khiển. LCD 1602 có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (kí tự đồ họa, chữ, số, ) đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau dễ dàng, tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống, giá thành rẻ, vv Hình 2.5. Màn hình LCD 1602 2.4.2. Biến trở - Biến trở hay còn được gọi là chiết áp với một điện trở có 3 cực. Trong đó, có một tiếp điểm có thể trượt hoặc xoay làm thay đổi giá trị điện trở tạo thành một bộ chia điện áp có thể điều chỉnh được. Nếu chỉ có hai đầu được sử dụng tức chỉ đưa ra một giá trị cố định thì lúc này biến trở hoạt động như một điện trở. Hình 2.6. Kí hiệu và các loại biến trở 5
7. 2.4.3. Keypad 3x4 - Keypad 3x4 là một bàn phím số 12 nút, gồm 3 cột và 4 hàng. Được tiết kế bởi các nút nhấn liên kết với nhau dùng nhập mật khẩu Hình 2.7. Keypad 3x4 2.4.4. Động cơ servo SG90 Động cơ servo SG90 có kích thước nhỏ, là loại được sử dụng nhiều nhất để làm các mô hình nhỏ hoặc các cơ cấu kéo không cần đến lực nặng. Động cơ servo SG90 Tower Pro có tốc độ phản ứng nhanh, các bánh răng được làm bằng nhựa nên cần lưu ý khi nâng tải nặng vì có thể làm hư bánh răng, động cơ RC Servo 9G có tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ bên trong nên có thể dễ dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM. Hình 2.8. Động cơ servo SG90 6
8. 2.4.5. Test board Test board là tấm mạch thử nghiệm dùng để liên kết các linh kiện thiết bị với nhau Hình 2.9. Test board 2.4.6. HC-05 Bluetooth là chuẩn truyền thông không dây để trao đổi dữ liệu ở khoảng cách ngắn.Chuẩn truyền thông này sử dụng sóng radio ngắn(UHF radio) trong dải tần số ISM (2.4 tới 2.485 GHz). Khoảng cách truyền của module này vào khoảng 10m. Hình 2.10. ảnh thực tế và sơ đồ chân 7
9. CHƢƠNG III: GIỚI THIỆU APPINVENTOR 3.1. GIỚI THIỆU CHUNG 3.2. NGÔN NGỮ DRAP AND DROP (KÉO-THẢ) 3.3. CÁC BƢỚC TẠO PROJECT ĐƠN GIẢN Bƣớc 1: Tạo project Sau khi đăng nhập, tại cửa sổ chính (My Project), bạn chọn Start new project, sau đó đặt trên cho project bạn muốn tạo Hình 3.4. tạo project Bƣớc 2: Thiết kế giao diện Cửa sổ thiết kế gồm 4 khung chức năng chính như hình dưới đây: Hình 3.5. Giao diện chung 8
10. Bƣớc 3: Lập trình chức năng Nhóm này gồm 3 kiểu chính: Hình 3.6. Thuộc tính (Properties) Hình 3.7. Phương thức (methods) 9
11. Hình 3.8. Sự kiện (Events) Bƣớc 4: Biên dịch và thử nghiệm Để biên dịch và thực thi chƣơng trình viết trên MIT App Inventor 2 có hai cách: Cách 1: Sử dụng phần mềm MIT Companion. Với cách này, bạn cần cài đặt phần mềm MIT Companion trên điện thoại của bạn. Sau đó, kết nối với project của bạn để tự động download về và chạy bên trong phần mềm MIT Companion. Điều này gây ra nhiều sự bất tiện và phụ thuộc. Cách 2: Biên dịch ra file apk và cài đặt, bao gồm tùy chọn download file apk về máy tính sau đó sao chép sang điện thoại để cách đặt hoặc biên dịch và tải online thông qua mã QR code. Để thực hiện, bạn chọn Build -> App (provide QR code for .apk) Hình 3.9. Xây dựng app qua apk 10
12. Sau khi biên dịch xong sẽ xuất hiện một mã QR code, bạn sử dụng phần mềm quét QR code trên điện thoại để tải file apk về và cài đặt. Hình 3.10. QR code ứng dụng của Appinventor  Kết quả: Giao diện chương trình: Hình 3.11. Giao diện trên điện thoại Nhấp chọn nút BLE devices list để lựa chọn bo mạch VBLUno51 cần kết nối. 11
13. Hình 3.12. kết nối bluetooth Nhấn Connect để kết nối thiết bị, sau khi kết nối bạn có thể bật / tắt led và giám sát giá trị mỗi lần nhấn Push button trên bo mạch VBLUno51. Hình 3.13. Kết quả 12
14. CHƢƠNG IV: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 4.1. THIẾT KẾ 4.1.1. Sơ đồ khối Hình 4.1. Sơ đồ khối - Chức năng các khối: Khối nút nhấn: dùng để nhập mật khẩu Khối điều khiển: là Arduino Uno xử lí và điều khiển hoạt động mạch Khối hiển thị: hiển thị trạng thái khóa và mở khóa Thiết bị: kết nối với thiết bị smartphone để đóng mở servo  Lưu đồ giải thuật: Hình 4.2. Lưu đồ giải thuật 13
15. 4.1.2. Ứng dụng trên điện thoại Hình 4.3. Giao diện trên điện thoại Hình 4.4. Các thành phần của giao diện 4.2. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ Hình 4.5. Sơ đồ nguyên lí 4.3. NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG 14
16. - Khi cấp nguồn cho mạch màn hình LCD hiển thị yêu cầu nhập mật khẩu, tiếp theo ta nhập mật khẩu bằng bàn phím keypad nếu mật khẩu đúng thì servo sẽ quay, màn hình LCD hiển thị mở khóa, nếu nhập mật khẩu sai màn hình LCD hiển thị yêu cầu nhập lại. sau khi mở khóa muốn khóa lại ta nhấn phím # trên keypad lúc này servo quay trở lại và màn hình LCD hiển thị đã khóa - Bên cạnh đó, trên điện thoại khi kết nối với arduino thông qua Bluetooth HC-05 xong, ta có thể on để mở và off để tắt 4.4. MẠCH THỰC TẾ Hình 4.6. Mạch thực tế 15
17. KẾT LUẬN Đứng trước xu hướng phát triển của công nghệ kỹ thuật điện tử, các mạch ứng dụng thực tế hiện nay là vô cùng quan trọng và bức thiết. Nó giúp cho thời đại phát triển mạnh mẽ hơn về thời đại 4.0. Và nó được ứng dụng rộng rãi trong thời đại này.  Sau khi thực hiện xong đề tài này em có thể: Nguyên tắc hoạt động của mạch. Hiểu rõ hơn về các linh kiện. Có thể tự thiết kế và thi công mạch khóa số điện tử Có thể thiết kế các mạch liên quan đến Arduino 16