Tóm tắt đồ án Thiết kế và xây dựng xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường

Nội dung text: Tóm tắt đồ án Thiết kế và xây dựng xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường

1. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN HỮU NGHỊ VIỆT - HÀN KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG  THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG XE TỰ HÀNH THU THẬP NHIỆT ĐỘ MÔI TRƢỜNG TÓM TẮT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG NIÊN KHÓA: 2016 - 2019 HSSV : Lê Đông Hùng Mã HSSV : CCVT16A003 CBHD : TS. Nguyễn Vũ Anh Quang Đà Nẵng, 06/2019
2. MỞ ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kỹ thuật. Đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa đã tạo nên một động lực thúc đẩy và phát triển các ngành công nghiệp khác nhằm phục vụ và đáp ứng được nhu cầu của con người trong cuộc sống. Con người với sự trợ giúp của máy móc, những công cụ thông minh đã không phải trực tiếp làm việc, hay những công việc mà con người không thể làm được với khả năng của mình mà chỉ việc điều khiển chúng hay chúng làm việc hoàn toàn tự động đã mang lại những lợi ích hết sức to lớn, giảm nhẹ và tối ưu hóa công việc. Với sự tiến bộ này đã đáp ứng được những nhu cầu của con người trong cuộc sống hiện đại nói chung và trong sự phát triển của khoa học kỹ thuật nói riêng. Đối với những sinh viên điện tử viễn thông chúng ta thì việc nghiên cứu, tìm hiểu các đặc tính của công nghệ tự động thu thập dữ liệu video, hình ảnh, nhiệt độ hướng gió, năng lượng có ý nghĩa thực tế hết sức quan trọng. Nó không những trang bị cho chúng ta kỹ năng làm việc trong lĩnh vực điều khiển tự động, điện tử mà còn giúp chúng ta theo kịp với sự phát triển của khoa học kĩ thuật ngày nay khi tốt nghiệp ra trường. Sau đây em xin tìm hiểu về công nghệ robot tự hành cũng như thiết kế một ứng dụng thực tế là “Thiết kế và xây dựng xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường”. Đây là cơ sở để thiết kế những hệ thống tự động hóa đơn giản, cũng như phức tạp được ứng dụng rộng rãi trong khoa học và đời sống. 1. Lý do chọn đề tài Ngày nay các công nghệ tự động hóa vẫn đang là vấn đề được quan tâm và phát triển, các ngành công nghiệp, nông nghệp dần dần được sử dụng máy móc thay cho sức lao động của con người công 1
3. nghệ tự động đang được nghiên cứu và phát triển nhất bây giờ là robot tự động chúng có thế làm việc và hoạt động trong một số lĩnh vực thay thế cho con người như robot vận chuyển hàng hóa, xe lăng cho người khuyết tật, robot phục vụ cho sinh hoạt gia đình để góp phần cho các thiết bị và máy móc tự động đó em xin chọn đề tài “Thiết kế và xây dựng xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường”. Với mục đích góp phần nhỏ vào sự phát tiển của công nghệ robot tự động, việc giới thiệu về công nghệ robot tự động với một chức năng mới là thu thập nhiệt độ đưa lên web thông qua wifi tới mọi người và thiết kế một mô hình thưc tế của robot tự động. 2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu - Mục tiêu: Nghiên cứu và thiết kế xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường - Nhiệm vụ nghiên cứu: tìm hiểu thị trường nhu cầu về đo nhiệt độ môi trường ở các công ty, nhà xưởng để hoàn thành sản phẩm xe tự hành thu thập nhiệt độ. 3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu - Đối tượng: + Tìm hiểu công nghệ đo nhiệt độ và truyền dữ liệu qua internet. + Tìm hiểu mô hình xe tự động. + Các thành phần và hệ thống điều khiển của mô hình. - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu lý thuyết nhiệt độ và truyền dữ liệu qua internet + Nghiên cứu lý thuyết về ESP8266. + Thiết kế thi công ESP8266 giao tiếp giữa vi điều khiển với máy tính. 2
4. 4. Phƣơng pháp nghiên cứu - Kết hợp giữa nghiên cứu lý thuyết và mô hình thực tế để làm rõ nội dung đề tài. Cụ thể như sau: + Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài. + Vận dụng những kiến thức cơ bản đã học về điện tử truyền thông. + Tìm hiểu qua tài liệu internet và sách báo và nhu cầu đời sống xã hội. + Sử dụng phần mềm chuyên dụng (arduino IDE) để thực hiện viết code và nạp code. + Tìm hiểu các đồ án có đề tài liên quan. + Sử dụng các phần mềm vẽ mô phỏng và lập trình. 5. Dự kiến kết quả - Hoàn thành sản phẩm đúng như lý thuyết trình bày và hoạt động được. - Các kết quả quá trình thực hiện, đánh giá chất lượng hệ thống. 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn - Đề tài giúp người nghiên cứu có được kiến thức nền tảng về công nghệ robot tự động. - Từ lý thuyết và kết quả nghiên cứu, người nghiên cứu có thể phát triển ý tưởng để xây dựng những mô hình robot tự động thực tế có tính ứng dụng cao. - Đề tài “Thiết kế và xây dựng xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường” góp phần vào công nghệ robot và cải thiện thêm nhiều chức năng cho robot mang đến các ứng dụng thực tế cao hơn. 7. Nội dung báo cáo 3
5. Gồm 3 chương được giới thiệu sơ lược sau đây: - Chương 1: Tổng quan về xe tự hành thu thập nhiệt độ. - Chương 2: Phân tích các khối module trong mạch. - Chương 3: Xây dựng mô hình thực tế. 4
6. CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ XE TỰ HÀNH THU THẬP NHIỆT ĐỘ 1.1. XE TỰ HÀNH 1.1.1. Giới thiệu xe tự hành tránh vật cản Xe tự hành tránh vật cản hay xe di động được định nghĩa là 1 loại xe có khả năng tự di chuyển, tự vận động (có thể lập trình lại được) dưới sự điều khiển tự động để thực hiện thành công công việc được giao. 1.1.2. Bài toán tránh vật cản Tìm đường(navigation) là một khoa học dẫn hướng robot tự hành di chuyển trong không gian làm việc của nó trong vấn đề tìm đường, bài toán được quan tâm nhiều nhất là bài toán tìm đường về đích mà nó không chạm vào vật cản trên đường đi. Có hai loại bài toán tìm đường cho robot: - Bài roán cục bộ(local): Môi trường làm việc của roboot hoàn toàn không biết trước hoặc chỉ biết một phần. robot hoàn toàn nhờ vào sự cảm nhận môi trường trong quá trình di chuyển thông qua cảm biến gắn trên nó để dò đường. - Bài toán toàn cục(Global) bản đồ môi trường lam việc của robot hoàn toàn được biết trước, vấn đề chính phải giải quyết là tìm đường đi cho robot trươc khi nó xuất phát. 1.2. CHỨC NĂNG THU THẬP NHIỆT ĐỘ ĐƢA DỮ LIỆU LÊN THINKSPEAK 1.2.1. Sự phát triển của IoT 1.2.2. Đặt vấn đề Qua những gì đã tìm hiểu, chúng em mong đồ án sẽ xây dựng được một sản phẩm hoàn thiện, ứng dụng được những kiến thức đã 5
7. học trên giảng đường đại học vào trong thực tiễn và bước đầu tiếp cận với lĩnh vực IoT. Cụ thể với đồ án thiết kế mạch điện tử, chúng em sẽ đi sâu vào nghiên cứu Ứng dụng ESP8266 trong điều khiển thiết bị và thu nhận dữ liệu từ cảm biến. Sản phẩm sau cùng sẽ thỏa mãn nhưng tiêu chí sau: • Điều khiển các thiết bị với khả năng kết nối không dây trong cùng một mạng. • Cập nhập trạng thái, giám sát thông số cảm biến. • Dễ tương tác với người dùng. 1.2.3. Think speak 1.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG Ở chương này ta tìm hiểu tổng quan về xe tự hành tránh vậ cản và tính năng thu thập dữ liệu đưa lên thinkspeak. Từ những kiến thức tổng quan trên ta tiếp tục đến với chương 2 Phân tích các module trong mạch 6
8. CHƢƠNG 2: PHÂN TÍCH CÁC MODULE TRONG MẠCH 2.1. GIẢI PHÁP THIẾT KẾ 2.1.1. Sơ đồ khối Để thực hiện được thiết kế và chế tạo xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường em đưa ra hai sơ đồ thiết kế cho hai chế độ hoạt động như sau: Hình 2.1. Sơ đồ khối cho chế độ hoạt động có điều khiển Hình 2.2. Sơ đồ khối cho chế độ hoạt động tự hành 2.1.2. Phân tích chức năng các khối 2.1.3. Nguyên lý hoạt động của hệ thống 2.2. LỰA CHỌN LINH KIỆN 2.2.1. Khối điều khiển 2.2.2. Module ESP8266 2.2.3. Module Bluetooth HC06 7
9. 2.2.4. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 là cảm biến nhiệt độ và độ ẩm. Nó sử dụng giao tiếp số theo chuẩn 1 dây. Hình 2.3. Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 2.2.5. Động cơ servo Hình 2.4. Động cơ servo 2.2.6. Cảm biến siêu âm 2.3. KẾT LUẬN CHƢƠNG Chương này đưa ra các yêu cầu và giải pháp thiết kế mạch xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường. Từ đó có cơ sở để lựa chọn các linh kiện cần dùng trong quá trình làm đồ án. 8
10. CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG MÔ HÌNH THỰC TẾ 3.1. MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM 3.1.1. Mô phỏng bằng phần mềm Fritzing Hình 3.1. Mô phỏng 3.1.2. Giao tiếp HC06, L298 với Arduino UNO R3 Muốn giao hai module giao tiếp được với nhau thì ta tải thư viện của module của L298 rồi đưa thư viện của nó vào thư viện phần mềm arduino IDE. Sau khi ép thư viện xong chúng ta kết nối hai module lại với nhau như sơ đồ kết nối ở hình 3.1. Bảng 3.1. Sơ đồ nối chân module RC522 với Arduino Module Arduino UNO Mạch cầu L298 Module HC06 R3 TX RX RX TX IN1 7 IN2 6 IN3 5 9
11. IN4 4 GND GND GND 5V 5V VCC Gới thiệu phần mềm để nạp code (xem phần phụ lục) 3.2. KẾT QUẢ - Đã hoàn thành xong: + Xe hoạt động bình thường khi ta chọn chế độ tự động hoạt điều khiển bằng tay. + Cảm biến nhiệt độ tự động thu thập nhiệt độ khi ta cấp nguồn. 3.3. MÔ HÌNH THỰC TẾ Hình 3.2. Mô Hình thực tế 10
12. Hình 3.3. Mô hình thực tế Hình 3.4. Nhiệt độ được đưa lên Thinkspeak 11
13. KẾT LUẬN Xe tự hành tránh vật cản hay xe di động được định nghĩa là 1 loại xe có khả năng tự di chuyển, tự vận động (có thể lập trình lại được) dưới sự điều khiển tự động để thực hiện thành công công việc được giao. - Những vấn đề đã làm được: + Tìm hiểu tổng quan về xe tự hành. + Thiết kế và chế tạo mô hình xe tự hành thu thập nhiệt độ môi trường. + Ứng dụng của IOT đưa dữ liệu nhiệt độ độ ẩm lên web. - Những tồn tại của đề tài: + Hạn chế về khả năng truy cập Wifi của module ESP8266. + Khả Năng quét vật cản còn hạn chế chỉ quét được phía trước. Trong thời gian tới nếu có cơ hội em sẽ phát triển thêm những vấn đề chưa làm được như đã nói ở trên và khắc phục những tồn tại của đề tài, hy vọng có thể ứng dụng công nghệ xe tự hành vào trong nhiều lĩnh vực và tích hợp cho nó thêm nhiều chức năng, ứng dụng rộng rãi ngay trong đời sống hàng ngày chứ không đơn thuần chỉ là trên mô hình. 12