Đồ Án HCMUTE: Điều Khiển Xe Từ Xa Sử Dụng Kit NI MyRIO

Đồ án nghiên cứu hcmute điều khiển xe từ xa sử dụng kit ni myrio, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

• Tác giả: Phan Tấn Anh
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Máy Tính
• Đề tài: Điều Khiển Xe Từ Xa Sử Dụng Kit NI MyRIO
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Tính cấp thiết của đề tài
• 1.3. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu
• 1.5. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.6. Phương pháp nghiên cứu
• 1.7. Bố cục của đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Phần mềm lập trình Labview
• 2.1.1. Giới thiệu
• 2.1.2. Ứng dụng của Labview
• 2.1.3. Cách sử dụng phần mềm Labview
• 2.1.4. Front Panel và Block Diagram
• 2.1.5. Control và Indicator trên Front Panel
• 3. CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU KIT VÀ CÁC MODULE LIÊN QUAN
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 4.1. Sơ đồ khối hệ thống
• 4.1.1. Yêu cầu của hệ thống
• 4.1.2. Sơ đồ khối và chức năng của hệ thống
• 4.1.3. Hoạt động của hệ thống
• 4.2. Thiết kế, tính toán hệ thống
• 4.2.1. Khối nguồn của hệ thống
• 4.2.2. Khối điều hướng thiết bị
• 4.2.3. Khối cảm biến khoảng cách
• 4.2.4. Khối điều khiển động cơ DC
• 4.2.5. Khối Module GSM/GPRS
• 4.2.6. Khối xử lý trung tâm
• 4.2.7. Sơ đồ nguyên lý hệ thống
• 4.2.8. Lưu đồ giải thuật của hệ thống
• 4.3. Giao tiếp với máy tính bảng sử dụng hệ điều hành Android
• 4.3.1. Phần mềm NI Data Dashboard trên Android
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT
• 5.1. Kết quả và nhận xét
• 5.2. Kết quả thực nghiệm
• 5.2.1. Chế độ bằng tay
• 5.2.2. Chế độ tự động
• 5.2.3. Định vị GPS
• 5.3. Phân tích kết quả
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.1. Hướng ứng dụng và phát triển
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• Phụ lục A: Hướng dẫn sử dụng
• Phụ lục B: Code chương trình

Tóm tắt

I. Giới Thiệu Đề Tài Điều Khiển Xe Từ Xa Bằng Kit NI MyRIO Tại HCMUTE

Trong bối cảnh khoa học kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, việc nắm bắt công nghệ mới là rất cần thiết, đặc biệt là trong lĩnh vực tự động hóa. Đề tài: "Điều khiển xe từ xa sử dụng kit myRio" là một ví dụ điển hình cho việc ứng dụng công nghệ vào thực tiễn. Dù đề tài điều khiển xe không mới, nhưng việc sử dụng kit NI MyRIO mang đến sự khác biệt. Điểm nổi bật của đề tài là việc lập trình bằng phần mềm Labview - một ngôn ngữ "hình ảnh" trực quan, sinh động, thay thế cho các ngôn ngữ lập trình truyền thống. Bên cạnh đó, ứng dụng giao diện Dash Board trên hệ điều hành Android giúp việc điều khiển trở nên dễ dàng và linh hoạt hơn.

1.1. Bối Cảnh

Trong những năm gần đây, tự động hóa đã trở thành xu hướng tất yếu trong nhiều lĩnh vực, thay thế sức lao động con người bằng các dây chuyền sản xuất tự động, mang lại hiệu quả và năng suất cao. Đề tài ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu tự động hóa ngày càng tăng, đồng thời tạo nền tảng kiến thức cơ bản về lập trình Labview và ứng dụng kit NI MyRIO.

1.2. Mục Tiêu

Đề tài đặt ra mục tiêu làm chủ kit myRio, phần mềm Labview và các module liên quan như mạch cầu H, cảm biến IR, servo và module SIM808. Cụ thể, nhóm thực hiện cần nắm vững cách thức lập trình Labview, kết nối giao tiếp, điều khiển và cấu hình mạng cho kit. Ngoài ra, đề tài hướng đến việc xây dựng ứng dụng điều khiển xe trên HĐH Android thông qua Data Dashboard, cho phép điều khiển xe di chuyển linh hoạt và thu thập thông tin vị trí qua module SIM808.

II. Lập Trình Bằng Labview Công Cụ Điều Khiển Hiện Đại

LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một môi trường lập trình đồ họa mạnh mẽ, cho phép giao tiếp đa kênh giữa người dùng, thuật toán và thiết bị. Thay vì sử dụng các dòng lệnh phức tạp, Labview sử dụng các khối hình ảnh và dây nối trực quan, giúp việc lập trình trở nên dễ dàng và sáng tạo hơn. Phần mềm này hỗ trợ nhiều hệ điều hành, giao thức kết nối và kiểu dữ liệu, mang đến sự linh hoạt trong ứng dụng.

2.1. Giới Thiệu Labview

Labview được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như đo lường, tự động hóa, robot, vật lý, toán học. Điểm mạnh của Labview là khả năng kết nối với nhiều loại cảm biến và cơ cấu chấp hành, xử lý đa dạng kiểu dữ liệu như tín hiệu tương tự, tín hiệu số, hình ảnh, âm thanh. Với giao diện trực quan, Labview giúp người dùng dễ dàng tạo ra các ứng dụng phức tạp mà không cần phải am hiểu sâu về lập trình truyền thống.

2.2. Ứng Dụng Của Labview

Labview đã được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực, từ nghiên cứu khoa học đến sản xuất công nghiệp. Có thể kể đến một số ứng dụng tiêu biểu như thu thập dữ liệu tàu vũ trụ tại NASA, mô phỏng cánh tay robot 3D, điều khiển robot dò tìm dưới nước, mô phỏng hệ thống lái tự động trong ô tô. Trong đề tài này, Labview được sử dụng để xử lý tín hiệu từ cảm biến khoảng cách, điều khiển động cơ và giao tiếp với các module khác.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Đồ án tốt nghiệp "Điều khiển xe từ xa sử dụng kit NI myRIO" do sinh viên Phan Tấn Anh và Nguyễn Anh Tuấn thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Ngô Lâm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh (bảo vệ tháng 7 năm 2016), thuộc ngành Công nghệ kỹ thuật máy tính.

Về bối cảnh và lý do chọn đề tài, tác giả chỉ ra rằng xu hướng chung của khoa học kỹ thuật hiện đại là đẩy mạnh tự động hóa nhằm thay thế dần sức lao động cơ bắp bằng hệ thống điều khiển tự động, nâng cao độ chính xác và năng suất. Trong lĩnh vực nhúng và cơ điện tử, hầu hết các hệ thống vi điều khiển phổ biến thời điểm đó (như Arduino, Raspberry Pi, Xbee) đều sử dụng các ngôn ngữ lập trình dạng chuỗi ký tự truyền thống (C, C++, Python). Nhóm tác giả quyết định chọn hướng tiếp cận mới bằng việc nghiên cứu kit NI myRIO-1900 của hãng National Instruments. Đây là dòng kit nhúng tích hợp hệ thống trên một vi mạch (SoC) kết hợp giữa vi xử lý ARM và chip FPGA, được lập trình thông qua môi trường đồ họa LabVIEW theo nguyên lý luồng dữ liệu (data flow) thay vì văn bản mã lệnh tuần tự, kết hợp giao diện giám sát trên thiết bị di động.

Mục tiêu nghiên cứu của đề tài gồm 4 nội dung cụ thể:

1. Nắm vững phương pháp lập trình phần mềm LabVIEW, các chuẩn kết nối, phương thức giao tiếp và thông số vận hành của kit NI myRIO cùng các module phần cứng: mạch cầu H, cảm biến hồng ngoại (IR sensor), động cơ servo và module viễn thông SIM808.
2. Thiết lập thành công giao tiếp không dây giữa kit myRIO và máy tính qua mạng Wi-Fi; từ đó triển khai ứng dụng điều khiển, giám sát trên hệ điều hành Android thông qua phần mềm NI Data Dashboard.
3. Điều khiển mô hình xe di chuyển đa hướng (tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải) ở chế độ thủ công, tích hợp chế độ tự động vận hành tránh vật cản và thu thập tọa độ định vị vị trí của xe từ module SIM808.
4. Rèn luyện phương pháp nghiên cứu tài liệu kỹ thuật và thiết kế giao diện phần mềm hoàn chỉnh phục vụ theo dõi, điều khiển hệ thống phần cứng.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân chia thành 6 hạng mục:

1. Nghiên cứu tài liệu hướng dẫn kỹ thuật của kit NI myRIO về kiến trúc cấu tạo và đặc tính kỹ thuật.
2. Tìm hiểu phần mềm lập trình LabVIEW và cơ chế lập trình điều khiển cho phần cứng myRIO.
3. Nghiên cứu và triển khai phần mềm NI Data Dashboard trên thiết bị di động.
4. Tích hợp các module phần cứng đi kèm: động cơ servo điều hướng, cảm biến khoảng cách hồng ngoại, mạch công suất cầu H L298, module định vị và truyền thông GSM/GPRS/GPS SIM808.
5. Cấu hình hệ thống mạng cục bộ không dây (Wi-Fi) để kit myRIO kết nối trao đổi dữ liệu với máy tính và thiết bị điều khiển.
6. Xây dựng thuật toán, sơ đồ nguyên lý và lập trình hoàn thiện ứng dụng điều khiển theo các mục tiêu đã đề ra.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Kit điều khiển nhúng NI myRIO-1900, môi trường lập trình đồ họa LabVIEW 2014, phần mềm NI Data Dashboard trên hệ điều hành Android, mạch điều khiển động cơ L298, cảm biến khoảng cách hồng ngoại, động cơ servo GWS S03N STD, module SIM808, và giao thức mạng truyền thông không dây Wi-Fi.
• Phạm vi nghiên cứu: Giới hạn trong việc thiết kế và lập trình mô hình xe thử nghiệm chạy trên mặt phẳng, kết nối điều khiển trong phạm vi mạng cục bộ không dây (Wi-Fi nội bộ của kit myRIO phát ra), xử lý tín hiệu cảm biến ở cự ly gần và đọc tọa độ GPS gửi về máy tính bảng. Thời gian thực hiện đồ án từ ngày 14/03/2016 đến ngày 26/07/2016.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Về khung lý thuyết và công cụ phần mềm, đề tài sử dụng môi trường lập trình đồ họa LabVIEW 2014 của National Instruments. Khác với mô hình lập trình tuần tự dựa trên cấu trúc lệnh văn bản, LabVIEW tổ chức chương trình dưới dạng các Virtual Instruments (VI) gồm hai cửa sổ song song: Front Panel đóng vai trò giao diện người dùng chứa các đối tượng đầu vào (Controls) và hiển thị đầu ra (Indicators); Block Diagram chứa các khối chức năng (Functions), cấu trúc vòng lặp và đường truyền dữ liệu thực thi theo cơ chế luồng dữ liệu (Dataflow). Việc đồng bộ dữ liệu giữa LabVIEW trên kit myRIO và thiết bị di động chạy Android được thực hiện qua tính năng biến chia sẻ (Shared Variables) của NI, cho phép ứng dụng NI Data Dashboard liên kết trực tiếp với các biến điều khiển và chỉ thị trên máy chủ nhúng.

Về mặt truyền thông phần cứng, đồ án phân tích và vận hành các chuẩn giao tiếp nối tiếp:

• Giao thức I2C: Chuẩn truyền thông 2 dây gồm đường dữ liệu Serial Data (SDA) và xung nhịp Serial Clock (SCL), hoạt động theo mô hình Master - Slave với 3 chế độ tốc độ: Standard mode (100 kbps), Fast mode (400 kbps) và High-Speed mode (lên đến 3,4 Mbps). Giao thức kiểm soát trạng thái bắt đầu (START), kết thúc (STOP) và định địa chỉ thiết bị 7-bit.
• Giao thức SPI: Chuẩn truyền thông đồng bộ 4 dây hoạt động ở chế độ song công (Full Duplex) gồm Master Out Slave In (MOSI), Master In Slave Out (MISO), Serial Clock (SCK) và Slave Select (SS). Giao thức chia làm 4 mode hoạt động dựa trên cấu hình cực tính xung nhịp (CPOL) và pha xung nhịp (CPHS): Mode 0 (CPOL=0, CPHS=0), Mode 1 (CPOL=0, CPHS=1), Mode 2 (CPOL=1, CPHS=0) và Mode 3 (CPOL=1, CPHS=1).
• Giao thức UART: Chuẩn truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ điểm - điểm qua hai đường truyền độc lập Rx và Tx, cấu hình khung truyền gồm Start bit (mức thấp), chuỗi Data bits (5 đến 8 bit, truyền LSB trước), Parity bit kiểm tra lỗi và Stop bits (1 hoặc 2 bit). Tốc độ baud rate thiết lập cho kit myRIO đạt chuẩn 115200 bps hoặc tối đa 230400 bps.
• Mạng không dây Wi-Fi: Tiêu chuẩn IEEE 802.11 b/g/n, băng tần ISM 2.4 GHz, hỗ trợ giao thức bảo mật WPA/WPA2. Kit myRIO được cấu hình địa chỉ IP cục bộ (mặc định 172.22.11.2 qua USB hoặc cấp phát qua mạng Wi-Fi do kit phát ra) thông qua tiện ích quản lý NI MAX (Measurement & Automation Explorer).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được áp dụng kết hợp giữa phân tích lý thuyết phần cứng từ datasheet và triển khai thử nghiệm thực tế:

• Phương pháp phân tích tài liệu: Thu thập thông số kỹ thuật của kit myRIO, IC driver L298, cảm biến khoảng cách hồng ngoại, module SIM808 và động cơ servo.
• Phương pháp thiết kế hệ thống và tích hợp phần cứng: Ghép nối các khối chức năng công suất, cảm biến, viễn thông vào các cổng giao tiếp mở rộng MXP và MSP của kit xử lý trung tâm.
• Phương pháp thực nghiệm: Kiểm thử chương trình trên phần mềm LabVIEW Real-Time chạy trực tiếp trên myRIO, tinh chỉnh tham số điều khiển xung PWM cho servo và mạch cầu H, kiểm tra độ nhạy cảm biến khoảng cách và kiểm tra đáp ứng điều khiển từ thiết bị bảng Android qua mạng Wi-Fi.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống điều khiển xe từ xa sử dụng kiến trúc phân tầng phần cứng kết hợp bộ xử lý trung tâm hiệu năng cao. Sơ đồ khối tổng thể bao gồm các khối chức năng:

• Khối xử lý trung tâm: Sử dụng kit NI myRIO-1900 trang bị chip SoC Xilinx Zynq-7010 tích hợp bộ vi xử lý lõi kép ARM Cortex-A9 tốc độ 667 MHz cùng khối logic khả trình FPGA chứa 28.000 tế bào logic. Kit chịu trách nhiệm tiếp nhận lệnh điều khiển qua mạng Wi-Fi, xử lý thuật toán thời gian thực, đọc tín hiệu cảm biến và xuất tín hiệu điều khiển cơ cấu chấp hành.
• Khối nguồn: Cung cấp nguồn độc lập cho bộ xử lý trung tâm và nguồn động lực cho động cơ DC qua bộ ổn áp để tránh hiện tượng sụt áp gây reset chip.
• Khối động lực di chuyển: Mạch cầu H sử dụng IC L298 gồm 4 cổng công suất đầu ra OUT1 - OUT4 nối với động cơ DC kéo bánh xe, 4 đường tín hiệu điều khiển logic IN1 - IN4 và 2 chân kích hoạt cho phép ENA, ENB kết nối tới các đường Digital I/O (DIO) của myRIO. Trạng thái quay thuận, quay nghịch hoặc phanh dừng được điều khiển qua mức logic kết hợp trên IN1, IN2.
• Khối điều hướng lái: Sử dụng động cơ servo GWS S03N STD liên kết với cơ cấu bẻ lái bánh trước, nhận tín hiệu điều chế độ rộng xung (PWM) từ các chân chức năng đặc biệt của myRIO để xoay trục bánh xe theo các góc đặt chính xác.
• Khối cảm biến vật cản: Cảm biến khoảng cách hồng ngoại (IR sensor) được lắp đặt phía trước xe, kết nối trực tiếp với kênh Analog Input (AI) trên cổng MXP để chuyển đổi mức điện áp tương tự phản xạ từ vật cản thành khoảng cách số học.
• Khối viễn thông và định vị: Module SIM808 tích hợp GSM/GPRS và GPS kết nối với kit myRIO qua chuẩn truyền thông UART, liên tục cập nhật dữ liệu kinh độ, vĩ độ về bộ xử lý trung tâm qua các tập lệnh AT chuyên dụng.
• Khối giao diện người dùng: Thiết bị máy tính bảng chạy hệ điều hành Android cài đặt ứng dụng NI Data Dashboard, kết nối vào mạng Wi-Fi phát từ myRIO, hiển thị giao diện đồ họa gồm công tắc đảo chiều, nút kích hoạt khởi động, thanh trượt điều chỉnh góc lái và màn hình hiển thị tọa độ vị trí.

Thành phần phần cứng	Model / Thông số kỹ thuật chính	Giao tiếp / Vai trò trong hệ thống
Bộ xử lý trung tâm	NI myRIO-1900 (Xilinx Zynq-7010, Dual-core ARM Cortex-A9 667 MHz, FPGA 28.000 logic cells, RAM DDR3 512 MB, Bộ nhớ Flash 256 MB)	Xử lý thuật toán thời gian thực, đọc dữ liệu cảm biến, quản lý kết nối Wi-Fi
Mạch điều khiển động cơ	Module IC L298 (Điện áp nguồn: +5V ~ +35V, Dòng cực đại: 2A/cầu, Công suất tiêu hao: 20W)	Điều khiển chiều quay thuận/nghịch và dừng động cơ DC truyền động chính
Động cơ điều hướng	Servo GWS S03N STD	Nhận xung PWM từ chân số myRIO để bẻ góc lái hai bánh dẫn hướng
Cảm biến khoảng cách	Cảm biến hồng ngoại (IR Sensor)	Kết nối kênh Analog Input (dải đo 0-5V, ADC 12-bit, tốc độ lấy mẫu 500 kS/s)
Module viễn thông & GPS	Module SIM808 tích hợp thu phát GSM/GPRS và định vị GPS	Giao tiếp UART (tốc độ baud 115200 bps, 8 bit dữ liệu, 1 stop bit, no parity)
Cổng mở rộng I/O	Port MXP A, MXP B (34 chân mỗi port) và MSP C (Mini System Port)	Cung cấp các đường AI, AO, DIO, PWM, UART, I2C, SPI và các mức nguồn +5V, +3.3V, ±15V
Kết nối mạng không dây	Wi-Fi Onboard IEEE 802.11 b/g/n, băng tần 2.4 GHz, công suất +10 dBm, cự ly lý thuyết 150m	Kết nối máy tính bảng Android và máy tính lập trình tới trạm myRIO

Nội dung chính theo từng chương

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Chương 1 trình bày bối cảnh chung của nền kinh tế thế giới và sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong nước, nhấn mạnh sự dịch chuyển từ lao động thủ công sang tự động hóa và ứng dụng trí tuệ nhân tạo. Tác giả luận giải tính cấp thiết của việc áp dụng các công cụ lập trình nhúng tiên tiến tại Việt Nam. Nội dung nêu bật mục tiêu làm chủ quy trình lập trình đồ họa LabVIEW trên kit NI myRIO-1900, thiết lập giao tiếp Wi-Fi, xây dựng ứng dụng điều khiển qua hệ điều hành Android và lấy dữ liệu GPS từ module SIM808. Chương này cũng phân định 6 nhiệm vụ nghiên cứu cụ thể, xác định đối tượng, phạm vi khảo sát và đề ra phương pháp nghiên cứu kết hợp giữa tự nghiên cứu tài liệu, thảo luận nhóm và triển khai hai chế độ vận hành (tự động và thủ công).

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2 đi sâu vào cấu trúc và phương pháp vận hành phần mềm LabVIEW 2014. Tác giả giải thích nguyên lý lập trình luồng dữ liệu (data flow) qua hai giao diện thành phần: Front Panel (chứa Controls làm đầu vào và Indicators làm đầu ra) và Block Diagram (chứa các khối hàm chức năng kết nối bằng dây dẫn dữ liệu). Tài liệu liệt kê các ứng dụng tiêu biểu của LabVIEW trong nghiên cứu vũ trụ của NASA, mô phỏng robot 3D, điều khiển phương tiện không người lái của tập đoàn Nexans và mô phỏng hệ thống lái ô tô. Chương này hướng dẫn chi tiết quy trình tạo project, các tổ hợp phím tắt (Ctrl+N, Ctrl+T, Ctrl+R, Ctrl+H), quy tắc thao tác chuột và phương pháp cấu hình kết nối mạng thông qua phần mềm NI MAX để gán địa chỉ IP cho myRIO. Cuối chương, tác giả giới thiệu ứng dụng NI Data Dashboard trên thiết bị di động, cơ chế truyền thông qua các biến chia sẻ (Shared Variables) cho phép giám sát và điều khiển biến chương trình thời gian thực.

CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU KIT VÀ CÁC MODULE LIÊN QUAN

Chương 3 cung cấp toàn bộ đặc tả kỹ thuật chi tiết của phần cứng trong hệ thống. Kit NI myRIO-1900 được phân tích sâu về cấu tạo phần cứng: chip Xilinx Zynq-7010, bộ vi xử lý ARM Cortex-A9 667 MHz, FPGA 28.000 tế bào logic, bộ nhớ Flash 256 MB, RAM DDR3 512 MB, cảm biến gia tốc 3 trục tích hợp (dải đo ±8g, độ phân giải 12-bit, tốc độ lấy mẫu 800 S/s). Hệ thống I/O gồm hai cổng MXP A, MXP B (mỗi cổng 34 chân) và cổng MSP C hỗ trợ 4 kênh Analog Input (0-5V, ADC 12-bit, 500 kS/s), 2 kênh Analog Output (0-5V, DAC 12-bit, 345 kS/s), 16 đường Digital I/O có điện trở kéo lên 40 kΩ hoặc 2.2 kΩ, cùng các chuẩn bus PWM, SPI (tần số tối đa 4 MHz), I2C (400 kHz) và UART (tốc độ baud lên đến 230400 bps). Chương này cũng phân tích chi tiết nguyên lý mạch cầu H dùng IC L298 (điện áp điều khiển 5V đến 35V, dòng 2A mỗi cầu, công suất 20W), cấu tạo và nguyên lý điều khiển xung của động cơ servo GWS S03N STD, nguyên lý đo khoảng cách của cảm biến hồng ngoại (IR sensor) và thông số kỹ thuật, tập lệnh AT (bao gồm tập lệnh GPS) của module SIM808.

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

Chương 4 mô tả chi tiết quá trình thiết kế sơ đồ nguyên lý, tính toán phối ghép các khối chức năng và xây dựng lưu đồ giải thuật cho toàn bộ hệ thống. Tác giả trình bày sơ đồ khối liên kết giữa khối xử lý trung tâm myRIO với khối nguồn, khối cầu H L298 điều khiển động cơ DC dẫn động, khối servo điều hướng lái bánh trước, khối cảm biến khoảng cách hồng ngoại lắp ở đầu xe và module SIM808. Lưu đồ giải thuật hệ thống thể hiện quy trình phân nhánh logic: hệ thống khởi tạo các biến chia sẻ và chờ lệnh từ máy tính bảng; người dùng có thể chọn chế độ điều khiển thủ công hoặc tự động. Đồng thời, chương này diễn giải cách ánh xạ các đối tượng điều khiển trên giao diện NI Data Dashboard (Android) tới các chân logic thực tế của kit myRIO.

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ VÀ NHẬN XÉT

Chương 5 công bố kết quả thực nghiệm đạt được trên mô hình xe vật lý hoàn chỉnh. Tại chế độ điều khiển thủ công, người vận hành điều khiển đóng/ngắt mạch cầu H qua nút Start ảo trên máy tính bảng (tác động vào chân Enable của L298), chuyển hướng tiến/lùi qua nút chuyển trạng thái (switch) và bẻ góc bánh lái phía trước thông qua thanh trượt (slide bar) điều khiển servo. Tại chế độ tự động, xe chuyển động thẳng; khi cảm biến khoảng cách hồng ngoại phát hiện vật cản nằm trong ngưỡng 25 cm, xe tự động dừng lại, kích hoạt servo quay cảm biến sang trái để đo khoảng trống; nếu bên trái không có vật cản thì xe rẽ trái; nếu bên trái có vật cản, servo quay sang phải để kiểm tra; nếu bên phải thoáng xe rẽ phải; nếu cả hai phía đều vướng chướng ngại vật, hệ thống kích hoạt xe lùi lại trong thời gian 3 giây và lặp lại chu trình quét góc. Song song đó, hệ thống trích xuất thành công tọa độ GPS từ module SIM808 và truyền về hiển thị. Bảng thông số kỹ thuật kích thước, trọng lượng và góc quay tối đa của xe được tổng hợp và phân tích.

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Chương 6 tổng kết các mục tiêu đã hoàn thành của đồ án bao gồm: làm chủ kit myRIO, lập trình thành công hệ thống bằng LabVIEW, triển khai giao diện điều khiển trên Android qua Wi-Fi và xây dựng hoàn chỉnh mô hình xe hoạt động ở cả hai chế độ tự động và bằng tay. Tác giả cũng chỉ ra các định hướng ứng dụng và giải pháp phát triển tiếp theo cho đề tài, tập trung vào việc mở rộng giao tiếp qua mạng Internet toàn cầu và cải tiến độ chính xác của hệ thống cảm biến.

Kết quả và đóng góp

Về kết quả thực nghiệm, đồ án đã chế tạo thành công một mô hình xe vật lý hoàn chỉnh vận hành bằng kit NI myRIO-1900 kết hợp thiết bị máy tính bảng điều khiển chạy Android thông qua ứng dụng NI Data Dashboard trên mạng Wi-Fi cục bộ. Hệ thống đạt được các chỉ số vận hành và chức năng cụ thể:

• Chế độ điều khiển thủ công (Manual Mode): Cho phép điều khiển xe di chuyển linh hoạt thông qua giao diện cảm ứng. Nút nhấn Start tác động trực tiếp vào chân kích hoạt (ENA/ENB) của driver L298 đóng vai trò công tắc đóng/ngắt công suất động cơ. Switch đảo chiều điều khiển các mức logic IN1, IN2 để xe chạy tiến hoặc lùi. Thanh trượt ảo (slide bar) trên màn hình tablet điều chỉnh trực tiếp độ rộng xung PWM gửi đến servo GWS S03N STD, cho phép bẻ góc lái của cụm bánh trước theo ý muốn của người điều khiển.
• Chế độ vận hành tự động (Autonomous Mode): Hệ thống thực hiện giải thuật tránh vật cản dựa trên dữ liệu điện áp tương tự từ cảm biến hồng ngoại gắn ở đầu xe. Ngưỡng phát hiện vật cản được xác định trong phạm vi 25 cm. Khi phát hiện vật cản dưới ngưỡng này, hệ thống ra lệnh dừng xe ngay lập tức, xoay servo cảm biến sang bên trái để kiểm tra không gian trống; nếu hướng trái thông thoáng, xe tự động bẻ lái sang trái; nếu hướng trái bị chặn, servo quay sang phải để kiểm tra; nếu hướng phải thông thoáng, xe rẽ phải; trường hợp cả hai bên đều có chướng ngại vật, xe tự động kích hoạt động cơ lùi lại trong khoảng thời gian chính xác 3 giây trước khi thực hiện lại chu trình quét trái/phải để tìm đường thoát.
• Chức năng định vị GPS: Khối xử lý trung tâm myRIO giao tiếp nối tiếp với module SIM808 qua đường truyền UART (cấu hình baud rate 115200 bps, 8 bit dữ liệu, 1 stop bit, không kiểm tra chẵn lẻ), gửi các tập lệnh AT chuyên dụng và trích xuất thành công chuỗi dữ liệu kinh độ, vĩ độ của xe.

Về giải pháp và kiến nghị, nhóm tác giả đề xuất:

• Khai thác tính năng Shared Variables của nền tảng National Instruments để xây dựng các giải pháp điều khiển không dây tầm ngắn giá thành thấp trên các thiết bị di động thương mại, giảm thiểu việc phải tự lập trình ứng dụng native phức tạp từ đầu.
• Tận dụng cấu trúc phần cứng tích hợp FPGA của kit myRIO để xử lý song song các tác vụ định thời PWM, đọc cảm biến analog tốc độ cao (500 kS/s) và giao tiếp UART mà không làm nghẽn chu kỳ điều khiển trung tâm của chip ARM.

Về đóng góp học thuật và kỹ thuật tự nêu, đồ án là một trong những nghiên cứu tiên phong tại Khoa Cơ khí Chế tạo máy / Khoa Đào tạo Chất lượng cao của Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM trong việc ứng dụng dòng kit NI myRIO-1900 vào mô hình phương tiện tự hành. Đồ án chứng minh tính khả thi của việc thay thế các ngôn ngữ lập trình truyền thống (C/C++) bằng phương pháp lập trình đồ họa trực quan LabVIEW để điều khiển các cơ cấu chấp hành cơ điện tử và cảm biến phức tạp.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế của đồ án:

• Phạm vi kết nối điều khiển còn hẹp: Hệ thống mới chỉ vận hành trong phạm vi mạng cục bộ không dây (Local Wi-Fi) do kit myRIO tự phát hoặc mạng nội bộ chung với cự ly thực tế ngắn, chưa xây dựng hoàn thiện server TCP/IP độc lập để điều khiển xe từ xa qua mạng Internet diện rộng như mục tiêu ban đầu đặt ra trong phần nhiệm vụ.
• Giải thuật tự hành còn đơn giản: Thuật toán tránh vật cản phụ thuộc vào một cảm biến hồng ngoại duy nhất đặt phía trước, thuật toán rẽ nhánh mang tính cố định (ngưỡng 25 cm, thời gian lùi cố định 3 giây), chưa có khả năng lập bản đồ môi trường hoặc định tuyến tối ưu trong không gian phức tạp.
• Khả năng thương mại hóa và ứng dụng thực tế chưa cao: Đề tài mang tính chất thử nghiệm học thuật và khám phá công nghệ phần cứng mới, các giải pháp cơ khí và năng lượng trên xe còn mang tính lắp ghép mô hình.

Hướng nghiên cứu tiếp:

• Xây dựng hoàn chỉnh máy chủ kết nối TCP/IP qua mạng Internet công cộng để người dùng có thể giám sát và điều khiển xe ở bất kỳ khoảng cách nào thông qua mạng dữ liệu di động (3G/4G/GPRS) của module SIM808.
• Tích hợp thêm các loại cảm biến phụ trợ (như cảm biến siêu âm, la bàn số hoặc mô-đun camera nhận diện hình ảnh qua LabVIEW Vision) nhằm nâng cao độ chính xác trong việc phát hiện vật cản và bám làn đường.
• Cải tiến thuật toán điều khiển tự hành thông minh hơn, kết hợp dữ liệu gia tốc kế 3 trục onboard của myRIO để cân bằng và kiểm soát quỹ đạo chuyển động của xe.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu tham khảo kỹ thuật hữu ích cho:

• Sinh viên các ngành Công nghệ kỹ thuật máy tính, Điện tử - Viễn thông, Tự động hóa và Cơ điện tử đang thực hiện đồ án môn học hoặc khóa luận tốt nghiệp liên quan đến kit NI myRIO và phần mềm LabVIEW.
• Các nhóm nghiên cứu cần tài liệu thực hành về ghép nối phần cứng ngoại vi (driver công suất L298, động cơ servo, cảm biến hồng ngoại, module SIM808) với các cổng mở rộng MXP A/B và MSP C của chip Xilinx Zynq.
• Những người nghiên cứu phát triển giao diện điều khiển di động trên Android thông qua phần mềm NI Data Dashboard sử dụng cơ chế biến chia sẻ (Shared Variables).

Các phần có giá trị tham khảo cao nhất trong văn bản:

• Chương 2 và Chương 3: Hệ thống bảng mô tả chân chi tiết của các cổng mở rộng MXP/MSP, sơ đồ chân và giản đồ thời gian của các giao thức SPI (4 mode), I2C và UART.
• Mục 4.2 và Chương 5: Sơ đồ phối ghép tín hiệu thực tế giữa myRIO với mạch cầu H L298, phương pháp điều chế xung PWM cho servo và quy trình thiết lập địa chỉ IP qua tiện ích NI MAX.

Câu hỏi thường gặp

1. Kit điều khiển trung tâm NI myRIO-1900 sử dụng vi xử lý và chip logic nào, thông số xung nhịp ra sao? Kit NI myRIO-1900 sử dụng chip Xilinx Zynq-7010 tích hợp một bộ vi xử lý lõi kép ARM Cortex-A9 tốc độ 667 MHz cùng khối logic khả trình FPGA chứa 28.000 tế bào logic. Thiết bị trang bị bộ nhớ không bay hơi 256 MB, bộ nhớ RAM DDR3 512 MB với tần số xung nhịp 533 MHz và bus dữ liệu 16-bit.

2. Mạch điều khiển động cơ L298 trong đồ án có các thông số kỹ thuật điện áp, dòng điện và công suất như thế nào? Mạch driver L298 tích hợp hai mạch cầu H, hoạt động với điện áp nguồn cung cấp cho động cơ từ +5V đến +35V, dòng điện đỉnh tối đa cho mỗi cầu H là 2A, dải điện áp tín hiệu logic điều khiển từ +5V đến +7V, dòng tiêu thụ của tín hiệu điều khiển từ 0 đến 36mA và công suất hao phí cực đại là 20W.

3. Ở chế độ tự hành, thuật toán xử lý của xe phản ứng như thế nào khi gặp vật cản? Khi xe chạy thẳng ở chế độ tự động, cảm biến hồng ngoại liên tục đo khoảng cách. Nếu phát hiện chướng ngại vật trong phạm vi ngưỡng 25 cm, xe sẽ dừng lại lập tức. Hệ thống điều khiển servo quay cảm biến sang trái để kiểm tra vật cản; nếu hướng trái thông thoáng, xe sẽ bẻ lái rẽ trái. Nếu hướng trái có vật cản, servo quay sang phải kiểm tra; nếu hướng phải thông thoáng, xe rẽ phải. Nếu cả hai hướng đều vướng vật cản, xe sẽ lùi lại trong thời gian 3 giây và thực hiện lại toàn bộ chu trình quay servo quét khoảng cách hai bên.

4. Dữ liệu giữa kit NI myRIO và giao diện máy tính bảng Android được truyền thông qua giao thức và phần mềm nào? Hệ thống sử dụng mạng không dây Wi-Fi (chuẩn IEEE 802.11 b/g/n băng tần 2.4 GHz do kit myRIO phát ra hoặc kết nối qua mạng nội bộ) kết hợp tiện ích chia sẻ biến (Shared Variables) của National Instruments. Trên máy tính bảng Android, người dùng cài đặt ứng dụng NI Data Dashboard để liên kết trực tiếp với các biến điều khiển và chỉ thị trên chương trình LabVIEW Real-Time chạy trên kit myRIO.

5. Module SIM808 trong đồ án đảm nhận nhiệm vụ gì và giao tiếp với kit myRIO theo cấu hình nào? Module SIM808 đảm nhận nhiệm vụ thu nhận tín hiệu tọa độ định vị vệ tinh GPS của xe. Module giao tiếp với kit myRIO thông qua giao thức truyền thông nối tiếp bất đồng bộ UART trên cổng MXP bằng các tập lệnh chuẩn AT (AT Commands), cấu hình baud rate 115200 bps, 8 bit dữ liệu, 1 stop bit và không sử dụng bit kiểm tra chẵn lẻ (no parity).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Điều khiển xe từ xa sử dụng kit NI myRIO" của sinh viên Phan Tấn Anh và Nguyễn Anh Tuấn đã chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình xe hai chế độ vận hành (thủ công và tự động tránh chướng ngại vật cự ly 25 cm) kết hợp khả năng thu thập dữ liệu định vị GPS. Nghiên cứu khai thác hiệu quả sức mạnh phần cứng của SoC Xilinx Zynq-7010 trên nền tảng myRIO cùng ngôn ngữ lập trình đồ họa LabVIEW 2014 và giải pháp giao diện giám sát di động NI Data Dashboard qua Wi-Fi. Mặc dù còn giới hạn trong phạm vi mạng cục bộ và giải thuật tự hành ở mức cơ bản, công trình cung cấp nguồn tài liệu kỹ thuật có giá trị thực tiễn cao cho việc ứng dụng công nghệ của National Instruments vào đào tạo và nghiên cứu kỹ thuật máy tính.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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 do an CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Phần mềm lập trình Labview 2.1 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 toán và thiết bị. Gọi Labview là ngôn ngữ đồ họa hiệu quả vì về cách thực lập trình, Labview khác với ngôn 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 dòng 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 ngôn 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 2014.2 Ứng dụng của Labview Labview được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử, robotics, vật lý, toán học, sinh học, vật liệu ô tô.

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 phòng 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 không người lái nhằm dò tìm và khám phá dưới nước của tập đoàn Nexans. Ứng dụng thu thập hình ảnh và mô phỏng động lực học: mô phỏng hệ thống lái không trục lái trong ô tô. 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.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 2.2: Icon labview 2014 Để tạo project mới, chọn File -> New Vi(hoặc nhấn phím tắt Ctrl + N) 5 do an 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.Nhấn Ctrl+T để canh đều hai cửa sổ Front panel và Block diagram.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… Còn 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 do an Trong Labview, các nút nhấn được gọi là các Control, đóng vai trò input (hay giá trị nhập vào), có thể đó là các tay nắm, nút ấn, thanh trượt, boolean, chuỗi… nó là công cụ mô 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 trò 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 luôn 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. Còn các indicator thì luôn kết nối vào các nút bên phải của hàm, không thể nhập giá trị vào và có màu xám.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 do an 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 yêu 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 2.7: 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 đuôi của nó là .8: Lưu file Để tạo lưu file hiện tại đang mở thành một file mới ta chọn Save as, hộp thoại như hình 2.

Ý nghĩa của ba lựa chọn trong mục copy là: 8 do an 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 không có file mới nào được tạo nhưng có thể thay đổi tên file hiện tại.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.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 2.10: 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 172.2 nếu sử dụng kit myRio kết nối với PC bằng cáp USB. 10 do an 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 công với phần mềm Labview trên PC.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 do an Dashboard có thể biến thành một màn hình hiển thị trạng thái các dữ liệu thu được, hoặc khi thêm các nút nhấn, thanh trượt ta có thể điều khiển các biến chia sẻ đó theo mục đích.13: Giao diện ứng dụng NI Data Dashboard 12 do an Hình 2.14: Các biến điều khiển chương trình 13 do an Hình 2.15 Lấy biến từ chương trinh 14 do an 3.1 Kit Nation Instruments myRio 1900 3.1 Giới thiệu Hình 3.1:Kit Nation Instruments myRio 1900 Nation Instruments myRio 1900 (NI myRio) sử dụng các công nghệ mới nhất từ Zynq Xilinx FPGA tích hợp hệ thống trên một chip với một bộ xử lý chạy một hệ điều hành thời gian thực. Công nghệ mạnh mẽ này kết hợp với một gia tốc onboard, đèn LED có thể lập trình, âm thanh I/O, analog và kỹ thuật số I/O, và cổng USB giúp hàng ngàn ý tưởng dự án đi vào cuộc sống.2 Thông số kỹ thuật NI myRIO sử dụng chip Xilinx Zynq – 7010 với một bộ vi xử lý dual-core Cortex-A9 ARM ®™ và một FPGA với 28.000 tế bào lập trình logic, 34 chân IO, trong đó có 4 chân vào, 1 chân ra tín hiệu tương tự, 10 chân vào tín hiệu số, các chân cấp nguồn 5V, 3,3V, chân GND, và các chân PWM, UART, I2C.

NI myRIO cũng bao gồm WiFi onboard, một cảm biến gia tốc ba trục, và một số đèn LED, nút nhấn.