Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh công nghiệp hóa và hiện đại hóa, ngành công nghệ robot ngày càng đóng vai trò thiết yếu nhằm thay thế con người thực hiện các công việc nặng nhọc, đòi hỏi độ chính xác cao hoặc hoạt động trong những môi trường khắc nghiệt, độc hại, nguy hiểm (khu vực nhiễm xạ, sạt lở núi, hỏa hoạn, thiên tai). Tại Việt Nam, phần lớn hệ thống robot và dây chuyền tự động hóa công nghiệp đều phải nhập khẩu từ nước ngoài với chi phí tốn kém, trong khi năng lực thiết kế và chế tạo thiết bị tự động nội địa hoàn toàn có thể đáp ứng nếu được nghiên cứu bài bản.

Khảo sát thực tế các công trình nghiên cứu trước đó cho thấy nhiều mô hình điều khiển robot tầm gần thông qua sóng không dây Bluetooth (như đề tài điều khiển robot hoặc điều khiển thiết bị đèn bằng giọng nói qua Bluetooth) bộc lộ hạn chế lớn về cự ly hoạt động và tính năng mở rộng. Sóng Bluetooth bị giới hạn nghiêm ngặt bởi bán kính phát sóng và dễ bị suy hao tín hiệu khi gặp vật cản. Để khắc phục triệt để nhược điểm này, đồ án tốt nghiệp của tác giả Trần Trung Hiếu và Đinh Công Ngọc Thuận (ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM) đã lựa chọn giải pháp điều khiển robot thông qua mạng Internet kết hợp nền tảng cơ sở dữ liệu đám mây, tích hợp cơ chế nhận dạng giọng nói và thu thập dữ liệu môi trường.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án được xác định cụ thể:

  1. Thiết kế và thi công hoàn chỉnh mô hình xe robot có khả năng di chuyển linh hoạt.
  2. Xây dựng ứng dụng điều khiển trên hệ điều hành Android, tích hợp tính năng xử lý giọng nói và giao diện điều khiển thủ công bằng tay.
  3. Thiết lập hệ thống máy chủ trung gian qua cơ sở dữ liệu đám mây Firebase để truyền nhận lệnh điều khiển thời gian thực giữa điện thoại Android và vi điều khiển.
  4. Thu thập dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm môi trường từ cảm biến DHT11 và truyền ngược về hiển thị trên ứng dụng điện thoại.
  5. Tích hợp cảm biến siêu âm SRF05 nhằm nhận dạng chướng ngại vật phía trước, tự động dừng xe để chống va chạm.

Nhiệm vụ nghiên cứu được phân kỳ thành 10 nội dung kỹ thuật:

  1. Thiết kế, thi công bộ khung và mô hình vật lý cho robot.
  2. Tính toán và lựa chọn nguồn điện cấp phù hợp.
  3. Tính toán, thiết kế và lựa chọn các cảm biến, động cơ giao tiếp với bộ vi điều khiển.
  4. Lập trình cho vi điều khiển điều khiển động cơ và đọc dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm.
  5. Thiết kế giao diện và ứng dụng điều khiển trên điện thoại Android giao tiếp với hệ thống phần cứng.
  6. Lắp ráp các khối điều khiển vào khung mô hình robot.
  7. Chạy thử nghiệm thực tế toàn bộ hệ thống.
  8. Cân chỉnh, tối ưu hóa các thông số vận hành.
  9. Soạn thảo tài liệu và sách luận văn.
  10. Báo cáo kết quả đồ án tốt nghiệp.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phần cứng xe robot tự hành (vi điều khiển ATmega328P, module WiFi ESP8266 v12 NodeMCU, mạch cầu H L298N, động cơ DC giảm tốc, cảm biến DHT11, cảm biến siêu âm SRF05, ắc quy APOLO 12V-1.2Ah) và ứng dụng phần mềm Android kết nối dịch vụ Google Firebase Realtime Database.
  • Phạm vi không gian: Mô hình thử nghiệm hoạt động trên địa hình tương đối bằng phẳng, tại các khu vực có phủ sóng mạng không dây Internet/WiFi.
  • Phạm vi thời gian: Đồ án được triển khai thực hiện từ ngày 15/09/2016 đến ngày 13/01/2017 tại Bộ môn Điện tử Công nghiệp, Khoa Điện - Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đề tài thuộc loại hình thiết kế kỹ thuật, chế tạo phần cứng và tích hợp hệ thống phần mềm nhúng. Tác giả áp dụng phương pháp thiết kế phân khối chức năng (modular design), tính toán mạch điện tử tương tự và số, kết hợp phương pháp lập trình hướng sự kiện trên nền tảng di động và hệ thống vi điều khiển.

Khung lý thuyết và nền tảng công nghệ được sử dụng bao gồm:

  • Hệ thống cơ sở dữ liệu đám mây Google Firebase: Ứng dụng công nghệ Realtime Database với cấu trúc dữ liệu định dạng JSON, cho phép đồng bộ hóa dữ liệu thời gian thực giữa ứng dụng Android và thiết bị phần cứng thông qua giao thức mã hóa SSL. Hệ thống sử dụng tệp cấu hình google-services.json tích hợp trong môi trường phát triển Android Studio.
  • Lý thuyết truyền thông nối tiếp UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter): Sử dụng phương thức truyền thông nối tiếp bất đồng bộ 2 dây (TX/RX) để trao đổi gói tin nhị phân giữa vi điều khiển ATmega328P và module ESP8266 v12.
  • Nguyên lý điều chế độ rộng xung (PWM): Kỹ thuật điều chế xung PWM 10-bit trên vi điều khiển nhằm băm điện áp cấp cho động cơ DC qua mạch cầu H, kiểm soát tốc độ và chiều quay của các bánh xe robot.
  • Lý thuyết cảm biến và định dạng truyền dữ liệu:
    • Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11: Chuẩn giao tiếp 1 dây (1-Wire), truyền gói dữ liệu 40-bit tuần tự gồm: 8-bit phần nguyên độ ẩm + 8-bit phần thập phân độ ẩm + 8-bit phần nguyên nhiệt độ + 8-bit phần thập phân nhiệt độ + 8-bit kiểm tra chẵn lẻ (checksum).
    • Cảm biến khoảng cách siêu âm SRF05: Nguyên lý phát và thu sóng âm phản xạ trong không khí với vận tốc $v = 340\text{ m/s} = 0{,}034\text{ cm/\mu s}$. Khoảng cách được tính theo biểu thức: $$D = \frac{t \times v}{2}$$ Trong đó $t$ là độ rộng thời gian mức cao của xung phản xạ tại chân ECHO ($\mu\text{s}$).
Tên thiết bị / Công nghệ Vai trò trong hệ thống Đặc tính kỹ thuật chính
ATmega328P Xử lý cảm biến, phát xung điều khiển Vi điều khiển 8-bit RISC, Flash 32KB, RAM 2KB, 6 kênh PWM, thạch anh 16MHz
ESP8266 v12 NodeMCU Kết nối mạng WiFi, đồng bộ Firebase SoC tích hợp WiFi, chip UART CH340, mức logic 3.3V, hỗ trợ Arduino IDE
Mạch cầu H L298N Mạch động lực lái động cơ DC Tích hợp 2 cầu H, áp điều khiển 5–12V, dòng cực đại 2A/kênh, công suất tiêu tán 20W
Động cơ DC giảm tốc Chấp hành chuyển động bánh xe Điện áp 3–9VDC (tối ưu 6–8V), tỷ số truyền 1:48, momen xoắn cực đại 800 gf.cm
Cảm biến DHT11 Đo thông số môi trường Đo nhiệt độ 0–50°C (sai số ±2°C), độ ẩm 20–95% (sai số ±5%), dữ liệu số 40-bit
Cảm biến SRF05 Phát hiện vật cản phía trước Khoảng cách đo 2–300 cm, góc quét < 15 độ, cấp nguồn 5VDC, dòng tiêu thụ < 2mA
Nguồn ắc quy APOLO Cung cấp năng lượng toàn hệ thống Ắc quy chì-axit 12VDC, dung lượng 1.2Ah, điện áp nạp chu kỳ 14.48–15V
Firebase Realtime DB Máy chủ đám mây trung gian Cơ sở dữ liệu JSON thời gian thực, bảo mật SSL, API đồng bộ tức thời
Android Studio Nền tảng phát triển ứng dụng di động Ngôn ngữ Java, tích hợp công cụ nhận diện giọng nói Google Voice API

Thiết kế và triển khai hệ thống kỹ thuật

1. Kiến trúc phần cứng và sơ đồ khối

Hệ thống điều khiển xe robot được phân chia thành 5 khối chức năng chính:

  • Khối nguồn: Sử dụng ắc quy khô APOLO 12VDC - 1.2Ah kết hợp mạch chuyển đổi và hạ áp để cấp nguồn động lực 12VDC cho mạch cầu H L298N và nguồn điều khiển ổn áp 5VDC cho bo mạch ATmega328P, module ESP8266, các cảm biến.
  • Khối điều khiển (Người dùng): Điện thoại thông minh chạy hệ điều hành Android có kết nối Internet (3G/4G/WiFi), cài đặt ứng dụng chuyên dụng do nhóm thiết kế để gửi lệnh giọng nói hoặc nút bấm.
  • Khối giao tiếp mạng: Cơ sở dữ liệu đám mây Google Firebase Realtime Database kết nối không dây với module ESP8266 v12 NodeMCU trên xe robot.
  • Khối xử lý trung tâm: Bo mạch vi điều khiển ATmega328P tự thiết kế kết hợp với module ESP8266 qua đường truyền UART. ATmega328P đảm nhiệm đọc tín hiệu từ cảm biến DHT11, cảm biến siêu âm SRF05 và điều khiển mạch lái động cơ.
  • Khối chấp hành: Module mạch cầu H L298N tiếp nhận tín hiệu điều khiển logic và xung PWM từ bộ xử lý để đảo chiều, tăng giảm tốc độ của 2 động cơ DC gắn liền bánh xe robot đường kính 66mm.

2. Tính toán và thiết kế mạch chi tiết

  • Mạch dao động và reset của ATmega328P: Sử dụng thạch anh kim loại tần số 16MHz kết hợp 2 tụ gốm lọc nhiễu $C_1 = C_2 = 22\text{ pF}$ để tạo xung nhịp chuẩn xác. Mạch reset tích hợp nút nhấn với điện trở kéo lên $R_{\text{RST}} = 10\text{ k}\Omega$ nhằm đảm bảo dòng tiêu thụ khi nhấn nút đạt mức tiết kiệm $0{,}5\text{ mA}$.
  • Mạch hiển thị LED báo trạng thái: Các chân xuất tín hiệu được nối với LED báo qua điện trở hạn dòng: $$R_{\text{LED}} = \frac{5\text{V} - V_{\text{LED}}}{I_{\text{LED}}} = \frac{5 - 2}{15\text{ mA}} = 200,\Omega \quad \longrightarrow \quad \text{chọn điện trở chuẩn } 220,\Omega$$
  • Thiết kế giao tiếp mức logic giữa ESP8266 và L298N: Module ESP8266 xuất mức điện áp logic cao $V_{\text{OH}} = 3{,}3\text{V}$, dòng ra cực đại $I_{\text{max}} = 12\text{ mA}$. Tín hiệu này đáp ứng ngưỡng điện áp điều khiển ngõ vào và dòng kích hoạt (0–36mA) của tầng đệm IC L298N.
STT Tên linh kiện bo vi điều khiển Thông số kỹ thuật / Giá trị Số lượng Ghi chú
1 Vi điều khiển chính ATmega328P (chân cắm DIP-28) 01 Điện áp 1.8–5.5V
2 Bộ tạo dao động thạch anh Thạch anh vỏ kim loại 16MHz 01 Tạo xung clock
3 Tụ lọc dao động Tụ gốm 22pF 02 Ổn định thạch anh
4 Điện trở Reset $10\text{ k}\Omega$ (sai số 5%, 0.25W) 01 Kéo lên nguồn 5V
5 Điện trở hạn dòng LED $220,\Omega$ (sai số 5%, 0.25W) 04 Hạn dòng LED báo
6 Nút nhấn phục hồi (Reset) Nút nhấn 2 chân mini 01 Reset phần cứng

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1. Tổng quan

Chương 1 trình bày lý do chọn đề tài dựa trên nhu cầu tự động hóa và sự cần thiết của robot phục vụ con người trong môi trường độc hại. Tác giả phân tích điểm hạn chế của các đề tài nghiên cứu trước đó về điều khiển robot qua Bluetooth (phạm vi ngắn, thiếu tính năng đo lường môi trường), từ đó xác định giải pháp sử dụng kết nối Internet qua Firebase. Chương này đặt ra mục tiêu cụ thể, liệt kê 10 nội dung nghiên cứu thực hiện, xác định giới hạn hoạt động của robot (vận tốc chậm, địa hình bằng phẳng, phụ thuộc mạng Internet) và phác thảo bố cục 6 chương của luận văn.

Chương 2. Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp cơ sở lý thuyết chi tiết về các công nghệ phần cứng và phần mềm sử dụng:

  • Tổng quan về xu hướng phát triển và vai trò của robot tự hành trong công nghiệp.
  • Khái niệm cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase, các dịch vụ cốt lõi (Realtime Database, Authentication, Hosting) và ưu điểm bảo mật SSL, tiết kiệm chi phí.
  • Hướng dẫn quy trình 5 bước tích hợp Firebase vào ứng dụng Android Studio và nhúng tệp cấu hình google-services.json.
  • Cấu trúc phần cứng và sơ đồ chân của Kit ESP8266 v12 NodeMCU tích hợp IC nạp CH340.
  • Nguyên lý truyền thông dữ liệu nối tiếp UART, chuẩn truyền 1 dây 40-bit của cảm biến DHT11.
  • Thông số kỹ thuật và sơ đồ điều khiển công suất của mạch cầu H L298N, động cơ DC (vận tốc không tải 125 vòng/phút ở 3V và 208 vòng/phút ở 5V).
  • Cấu tạo, nguyên lý 2 chế độ hoạt động của cảm biến siêu âm SRF05 (chế độ 2 chân Echo/Trigger riêng biệt và chế độ 1 chân tích hợp).
  • Cấu trúc tập lệnh và sơ đồ 28 chân của vi điều khiển 8-bit ATmega328P.

Chương 3. Tính toán và thiết kế

Chương 3 tập trung mô hình hóa hệ thống và tính toán các thông số kỹ thuật điện tử:

  • Xây dựng sơ đồ khối toàn hệ thống gồm 5 khối chức năng rõ ràng.
  • Phân tích và lựa chọn nguồn ắc quy APOLO 12V - 1.2Ah dựa trên các tiêu chí phóng/nạp thuận nghịch và điện trở trong nhỏ.
  • Tính toán giá trị tụ lọc 22pF cho thạch anh 16MHz, điện trở nút nhấn reset $10\text{ k}\Omega$, điện trở hạn dòng LED báo $220,\Omega$ cho mạch ATmega328P.
  • Phân tích tương thích điện áp và dòng kích giữa ngõ ra ESP8266 và ngõ vào mạch cầu H L298N; áp dụng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM 10-bit trên môi trường Arduino IDE để điều khiển trơn tru động cơ DC.
  • Thiết lập giải thuật giải mã gói tin 40-bit từ cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 và xây dựng công thức chuyển đổi thời gian thu sóng siêu âm thành khoảng cách thực tế đối với cảm biến SRF05.

Chương 4. Thi công hệ thống

Chương 4 mô tả toàn bộ quá trình gia công, lắp ráp và lập trình hoàn thiện thiết bị:

  • Thiết kế sơ đồ nguyên lý và vẽ sơ đồ mạch in (PCB) cho bo mạch vi điều khiển ATmega328P với đầy đủ 12 chân I/O kéo dài, 4 cổng LED chỉ thị và cổng UART.
  • Lập bảng thống kê danh mục linh kiện phần cứng thực tế và tiến hành hàn lắp bo mạch.
  • Gia công lắp đặt phần cứng khung xe robot, bố trí động cơ DC, gắn bánh xe, cố định mạch cầu H L298N, module ESP8266, cảm biến siêu âm SRF05 ở đầu xe và cảm biến DHT11.
  • Xây dựng chương trình nhúng cho ESP8266 và ATmega328P trên Arduino IDE.
  • Lập trình giao diện người dùng và tích hợp module nhận dạng giọng nói trên Android Studio, thiết lập tài liệu hướng dẫn vận hành hệ thống.

Chương 5. Kết quả, nhận xét và đánh giá

Chương 5 trình bày kết quả thử nghiệm mô hình thực tế:

  • Hoàn thiện mô hình xe robot thực tế với kết cấu cơ khí vững chắc, các khối điện tử kết nối hoạt động đồng bộ.
  • Đánh giá khả năng điều khiển robot từ xa qua ứng dụng Android bằng 2 phương thức: nút bấm trực tiếp và khẩu lệnh giọng nói thông qua Internet.
  • Đánh giá khả năng tự động nhận diện chướng ngại vật của cảm biến SRF05 trong cự ly an toàn để phát lệnh dừng động cơ, tránh va đập.
  • Kiểm tra độ chính xác và độ trễ của quá trình truyền nhận dữ liệu nhiệt độ, độ ẩm từ DHT11 qua Firebase về màn hình điện thoại.

Chương 6. Kết luận và hướng phát triển

Chương 6 tổng kết toàn bộ kết quả của đồ án, khẳng định các mục tiêu thiết kế phần cứng và phần mềm đều đã được thực hiện thành công. Đồng thời, tác giả thẳng thắn chỉ rõ các mặt hạn chế về tốc độ di chuyển, giới hạn địa hình và sự phụ thuộc vào chất lượng mạng Internet, từ đó đề xuất các hướng nâng cấp phần cứng và tính năng trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả kỹ thuật đạt được

  • Chế tạo thành công mô hình xe robot tự hành tích hợp đầy đủ hệ thống vi điều khiển ATmega328P, module WiFi ESP8266 v12, driver động cơ L298N và hệ thống cảm biến môi trường.
  • Xây dựng hoàn chỉnh ứng dụng di động Android kết nối thông suốt với cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase, đảm bảo khả năng điều khiển xe robot không bị giới hạn về khoảng cách địa lý miễn là có kết nối mạng Internet.
  • Tích hợp 2 chế độ điều khiển: điều khiển thủ công qua giao diện nút bấm trên ứng dụng và điều khiển tự động bằng giọng nói tiếng Việt/tiếng Anh thông qua cơ chế nhận dạng giọng nói trên Android.
  • Thu thập chính xác thông số nhiệt độ (dải đo 0–50°C) và độ ẩm (20–95%) từ cảm biến DHT11 gửi về hiển thị trực tiếp trên giao diện điện thoại.
  • Thiết lập tính năng an toàn tự động nhận dạng vật cản trong cự ly phát hiện (2–300cm) bằng cảm biến siêu âm SRF05, tự động phanh dừng xe kịp thời để chống va đập.

2. Đóng góp của đề tài

So với các mô hình xe robot điều khiển qua sóng Bluetooth truyền thống được công bố trước đó, đề tài mang lại những cải tiến kỹ thuật cụ thể:

  • Mở rộng cự ly điều khiển: Loại bỏ hoàn toàn giới hạn bán kính phát sóng ngắn của Bluetooth bằng việc ứng dụng nền tảng truyền thông đám mây Firebase qua Internet.
  • Tích hợp đa tính năng trên một hệ thống: Kết hợp đồng thời khả năng di chuyển linh hoạt, nhận dạng chướng ngại vật chống va chạm và giám sát thông số khí tượng môi trường (nhiệt độ, độ ẩm) theo thời gian thực.
  • Tối ưu hóa chi phí thiết kế: Tận dụng các linh kiện điện tử vi điều khiển phổ biến, giá thành thấp (ATmega328P, ESP8266, L298N) nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và khả năng vận hành ổn định.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế của hệ thống

  • Robot hoạt động hoàn toàn phụ thuộc vào hạ tầng mạng Internet/WiFi; khi mất kết nối mạng hoặc tín hiệu suy yếu, độ trễ truyền dữ liệu sẽ tăng lên hoặc mất khả năng điều khiển.
  • Vận tốc di chuyển của xe robot còn tương đối chậm do sử dụng động cơ giảm tốc công suất nhỏ.
  • Khả năng vượt địa hình hạn chế, hệ thống chỉ vận hành ổn định trên bề mặt phẳng, chưa hoạt động được trên các địa hình gồ ghề, dốc hoặc môi trường bùn đất phức tạp.

2. Hướng phát triển tiếp theo

  • Nâng cấp phần cứng khung gầm, sử dụng động cơ công suất lớn hơn và hệ thống bánh xích hoặc bánh đa hướng để tăng khả năng cơ động trên địa hình phức tạp.
  • Tích hợp thêm camera truyền hình ảnh trực tiếp (video streaming) thời gian thực về điện thoại Android để hỗ trợ quan sát từ xa khi robot hoạt động ngoài tầm mắt người điều khiển.
  • Bổ sung các cảm biến chuyên dụng phát hiện khí độc (CO, $CH_4$), cảm biến khói hoặc cảm biến bức xạ để phục vụ các nhiệm vụ cứu hộ, trinh sát trong môi trường hỏa hoạn, tai nạn hóa chất.
  • Tối ưu hóa thuật toán điều khiển tự động nhằm nâng cao tốc độ phản hồi và tiết kiệm năng lượng ắc quy.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo kỹ thuật cho:

  • Sinh viên ngành Kỹ thuật Điện - Điện tử, Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Tự động hóa và Cơ điện tử: Cung cấp tài liệu mẫu về quy trình thiết kế hoàn chỉnh một hệ thống cơ điện tử kết hợp IoT (từ thiết kế sơ đồ nguyên lý, vẽ mạch in PCB, tính toán linh kiện mạch nguồn, mạch lái công suất đến lập trình vi điều khiển).
  • Lập trình viên và người nghiên cứu hệ thống nhúng/IoT: Tham khảo chi tiết phương thức tích hợp cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase vào hệ thống nhúng sử dụng chip ESP8266 NodeMCU và ứng dụng di động Android Studio.
  • Các đề tài nghiên cứu robot thăm dò, trinh sát môi trường: Cung cấp giải pháp kỹ thuật kết hợp giữa giao tiếp không dây tầm xa qua Internet, xử lý lệnh bằng giọng nói và giám sát cảm biến khí hậu phục vụ các ứng dụng thực tế.

Câu hỏi thường gặp

1. Hệ thống sử dụng phương thức truyền thông nào để liên lạc giữa điện thoại Android và robot?
Hệ thống sử dụng cơ sở dữ liệu thời gian thực Google Firebase (Realtime Database) đóng vai trò làm máy chủ trung gian đám mây. Ứng dụng Android đẩy lệnh điều khiển (nút bấm hoặc giọng nói) lên Firebase dưới định dạng JSON qua kết nối Internet có bảo mật SSL, sau đó module WiFi ESP8266 v12 trên robot lập tức đồng bộ dữ liệu này về để gửi lệnh sang vi điều khiển ATmega328P.

2. Vi điều khiển ATmega328P và module WiFi ESP8266 trao đổi dữ liệu với nhau bằng chuẩn giao tiếp nào?
Hai khối vi xử lý trao đổi dữ liệu nối tiếp thông qua chuẩn giao tiếp UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) thông qua các chân truyền/nhận dữ liệu (TX/RX) với tốc độ baud được cấu hình đồng bộ giữa hai thiết bị.

3. Gói dữ liệu mà cảm biến DHT11 gửi về cho vi điều khiển có cấu trúc như thế nào?
Cảm biến DHT11 sử dụng chuẩn giao tiếp 1 dây (1-Wire), truyền chuỗi dữ liệu số gồm 40 bit liên tục, được chia thành 5 byte: 8 bit phần nguyên độ ẩm, 8 bit phần thập phân độ ẩm, 8 bit phần nguyên nhiệt độ, 8 bit phần thập phân nhiệt độ, và 8 bit cuối cùng là byte kiểm tra chẵn lẻ (checksum/parity bit).

4. Cảm biến siêu âm SRF05 phát hiện vật cản bằng nguyên lý nào và công thức tính khoảng cách ra sao?
Cảm biến SRF05 phát ra chùm sóng siêu âm tần số cao khi nhận được xung kích hoạt tối thiểu $10,\mu\text{s}$ ở chân TRIGGER. Sóng âm truyền đi trong không khí gặp vật cản phản xạ ngược lại đầu thu ECHO. Dựa vào thời gian mức cao $t$ ($\mu\text{s}$) đo được tại chân ECHO và vận tốc sóng âm $v = 340\text{ m/s} = 0{,}034\text{ cm/\mu s}$, khoảng cách $D$ tới vật cản được tính bằng công thức $D = \frac{t \times v}{2}$.

5. Mạch công suất L298N nhận nguồn cấp bao nhiêu và điều khiển tốc độ động cơ như thế nào?
Mạch cầu H L298N nhận nguồn điện áp động lực 12VDC trực tiếp từ ắc quy APOLO (chịu được dòng cực đại 2A cho mỗi động cơ). Tốc độ của động cơ DC được điều chỉnh thông qua phương pháp điều chế độ rộng xung PWM 10-bit xuất từ vi điều khiển vào các chân ngõ vào của mạch cầu H.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế, thi công Robot bằng Arduino và điều khiển dùng điện thoại Android" của tác giả Trần Trung Hiếu và Đinh Công Ngọc Thuận đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu thiết kế và chế tạo một mô hình robot tự hành đa năng. Bằng việc kết hợp vi điều khiển ATmega328P, module WiFi ESP8266 và dịch vụ đám mây Firebase, hệ thống đã phá vỡ rào cản cự ly điều khiển của sóng ngắn truyền thống, đồng thời tích hợp thành công cơ chế nhận dạng giọng nói và giám sát nhiệt độ, độ ẩm môi trường theo thời gian thực. Toàn bộ tính toán điện tử, thi công mạch in, lắp ráp khung gầm và lập trình ứng dụng Android đều được nhóm tác giả thực hiện đồng bộ, mang lại giá trị kỹ thuật thực tiễn cao cho lĩnh vực nghiên cứu thiết bị tự hành IoT.