Chương 1: Tổng quan: Giới thiệu chung đề tài. Chương 2: Cơ sở lý thuyết: Trình bày các cơ sở lý thuyết cần thiết. Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống: Thiết kế, tính toán, đưa ra phương án và lựa chọn các thành phần. Chương 4: Kết quả: Minh chứng kết quả thực hiện, mô hình thi công và giao diện ứng dụng điều khiển.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Đưa ra kết luận và hướng phát triển của đề tài. 2 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong chương 2, em trình bày về tất cả cơ sở lý thuyết mà em sử dụng trong đề tài, cụ thể là thông tin về: - Kit STM32F4 Discovery - Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B - Mô-đun điều khiển động cơ L298N - Động cơ giảm tốc DC JGA25-370 - Mô-đun cảm biến dò line đơn TCRT5000 - Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK - Arduino ATTiny85 Digispark USB - Arduino Uno R3 - Mô-đun phát hồng ngoại KY-005 và mô-đun thu hồng ngoại KY-022 - Mô-đun Wifi ESP8266 NodeMCU - Ứng dụng Blynk - Mô-đun LCD 1602 giao tiếp I2C - Chuẩn giao tiếp I2C - LED 5mm - Mạch phát âm thanh DFPlayer Mini - Mô-đun khuếch đại âm thanh PAM8403 - Mô-đun giảm áp DC XL4015 có chỉnh dòng 2.1 Kit STM32F4 Discovery Kit STM32F4 Discovery tận dụng các khả năng của bộ vi điều khiển hiệu suất cao STM32F407, để cho phép người dùng dễ dàng phát triển các ứng dụng có âm thanh. Nó bao gồm mọi thứ cần thiết cho người mới bắt đầu hoặc người dùng có kinh nghiệm để nhanh chóng bắt đầu. Nó bao gồm một công cụ gỡ lỗi nhúng ST-LINK, một gia tốc kế kỹ thuật số ST-MEMS, micrô kỹ thuật số, một âm thanh DAC với trình điều khiển loa lớp D tích hợp, đèn LED, nút nhấn và đầu nối micro-AB USB OTG.
Có thể mở rộng chức năng của Kit STM32F4 Discovery có kết nối ethernet, màn hình LCD và hơn thế nữa. Kit STM32F4 Discovery đi kèm với các thư viện phần mềm hoàn toàn miễn phí STM32 và các ví dụ có sẵn với gói STM32Cube. 3 do an Hình 2.1 Kit STM32F4 Discovery.2 Sơ đồ khối phần cứng. 4 do an Thông số kỹ thuật chính Bộ vi điều khiển STM32F407VGT6 có ARM Cortex -M4 32 bit với lõi FPU, bộ nhớ Flash 1 Mbyte, RAM 192 Kbyte trong gói LQFP100.
Tích hợp sẵn mạch nạp ST-LINK / V2-A trên bo mạch. USB ST-LINK với khả năng liệt kê lại và ba giao diện khác nhau: - Cổng Debug (Debug port) - Cổng Com ảo (Vitual Com port) - Dữ liệu chung (Mass storage) Cấp nguồn cho bo mạch: thông qua bus USB hoặc từ điện áp nguồn 5V bên ngoài. Cấp nguồn cho ứng dụng bên ngoài: 3V và 5V. Cảm biến chuyển động và gia tốc 3 trục LIS302DL, ST MEMS.
Cảm biến âm thanh MP45DT02 ST-MEMS micro kỹ thuật số đa hướng. Bộ xử lý âm thanh CS43L22 với trình điều khiển loa lớp D tích hợp. Tám đèn LED: - LD1 (đỏ / xanh) cho giao tiếp USB - LD2 (màu đỏ) bật nguồn 3,3 V - Bốn đèn LED người dùng có thể lập trình, LD3 (cam), LD4 (xanh lá cây), LD5 (đỏ) và LD6 (xanh dương) - Đèn LED USB OTG LD7 (màu xanh lá cây) VBUS và LD8 (màu đỏ) báo khi quá dòng Hai nút nhấn (nút người dùng và nút reset). USB OTG FS với đầu nối micro-AB.
Header mở rộng cho tất cả I /O LQFP100 để kết nối nhanh với bo mạch tạo mẫu và thăm dò dễ dàng. Phần mềm hoàn toàn miễn phí bao gồm nhiều ví dụ khác nhau, một phần của gói STM32CubeF4 hoặc STSW-STM32068 để sử dụng các thư viện tiêu chuẩn cũ. Sơ đồ chân Kit STM32F4 Discovery bao gồm 100 chân và mỗi chân được tích hợp nhiều chức năng khác nhau. Sau đây em sẽ trình bày các chân được sử dụng trong đề tài và chức năng cụ thể của chúng trong đề tài này.
Ngoài ra nếu muốn tham khảo thêm sơ đồ chân đầy đủ thì có thể truy cập vào Link được đặt trong phần tài liệu tham khảo. 5 do an Bảng 2.1 Sơ đồ chân của Kit STM32F4 Discovery. Thứ tự chân Tên gọi Mô tả P1_11 PA1/ GPIO_Output Ngõ ra P1_14 PA2/ GPIO_Output Ngõ ra P1_13 PA3/ GPIO_Output Ngõ ra P1_16 PA4/ GPIO_Output Ngõ ra P1_15 PA5/ GPIO_Output Ngõ ra P1_18 PA6/ GPIO_Output Ngõ ra P1_17 PA7/ GPIO_Output Ngõ ra P2_42 PA13/ GPIO_Input Ngõ vào P2_39 PA14/ GPIO_Input Ngõ vào P2_40 PA15/ GPIO_Input Ngõ vào P2_28 PB3/ GPIO_Output Ngõ ra P2_25 PB4/ GPIO_Output Ngõ ra P2_26 PB5/ GPIO_Output Ngõ ra P2_23 PB6/SCL Tín hiệu Clock P2_24 PB7/SDA Tín hiệu Data P1_34 PB10/GPIO_Input Ngõ vào P1_35 PB11/GPIO_Input Ngõ vào P1_36 PB12/GPIO_Input Ngõ vào P1_37 PB13/GPIO_Input Ngõ vào P1_38 PB14/GPIO_Input Ngõ vào P1_39 PB15/GPIO_Input Ngõ vào P2_36 PD0/ GPIO_Input Ngõ vào P2_33 PD1/ GPIO_Input Ngõ vào P2_34 PD2/ GPIO_Input Ngõ vào P2_31 PD3/ GPIO_Input Ngõ vào P2_32 PD4/ GPIO_Input Ngõ vào P1_40 PD8/ GPIO_Input Ngõ vào P1_41 PD9/ GPIO_Input Ngõ vào P1_42 PD10/ GPIO_Input Ngõ vào P1_43 PD11/ GPIO_Input Ngõ vào P1_44 PD12/ GPIO_Input Ngõ vào P1_45 PD13/ GPIO_Input Ngõ vào P2_17 PE0/ GPIO_Output Ngõ ra 6 do an P2_15 PE2/ GPIO_Input Ngõ vào P2_16 PE3/ GPIO_Input Ngõ vào P2_13 PE4/ GPIO_Input Ngõ vào P2_14 PE5/ GPIO_Input Ngõ vào P1_27 PE9/TIM1_CH1 Timer 1 Channel 1 P1_29 PE11/TIM1_CH2 Timer 1 Channel 2 P1_30 PE12/GPIO_Output Ngõ ra P1_31 PE13/GPIO_Output Ngõ ra P1_32 PE14/GPIO_Output Ngõ ra P1_33 PE15/GPIO_Output Ngõ ra P2_3 5V Nguồn 5V P2_50 GND Nối đất Nguồn điện và lựa chọn nguồn điện Nguồn điện được cung cấp bởi máy tính chủ thông qua cáp USB hoặc nguồn điện 5V bên ngoài. Đi-ốt D1 và D2 bảo vệ chân 5V và 3V khỏi nguồn điện bên ngoài: 5V và 3V có thể được sử dụng làm nguồn điện đầu ra khi một bảng ứng dụng khác được kết nối với các chân P1 và P2.
Trong trường hợp này, chân 5V và 3V cung cấp nguồn điện 5V hoặc 3V và công suất tiêu thụ phải thấp hơn 100 mA. 5V cũng có thể được sử dụng làm nguồn điện đầu vào, ví dụ: khi đầu nối USB không được kết nối với máy tính. Trong trường hợp này, bo mạch STM32F4 Discovery phải được cấp nguồn bởi bộ cấp nguồn hoặc thiết bị phụ trợ tuân theo tiêu chuẩn EN-60950-1: 2006 + A11 / 2009 và phải là Điện áp cực thấp An toàn (SELV) với khả năng cấp nguồn hạn chế. Các LED LD1 COM: Trạng thái mặc định của LD1 là màu đỏ.
LD1 chuyển sang màu xanh lục để cho biết rằng liên lạc đang diễn ra giữa PC và ST-LINK / V2. LD2 PWR: đèn LED màu đỏ cho biết bo mạch đã được cấp nguồn. User LD3: đèn LED màu cam là đèn LED người dùng được kết nối với I/O PD13 của STM32F407VGT6. User LD4: đèn LED màu xanh lá cây là đèn LED người dùng được kết nối với I/O PD12 của STM32F407VGT6.
7 do an User LD5: LED đỏ là LED người dùng được kết nối với I/O PD14 của STM32F407VGT6. User LD6: đèn LED màu xanh lam là đèn LED người dùng được kết nối với I/O PD15 của STM32F407VGT6. USB LD7: đèn LED màu xanh lá cây cho biết khi VBUS hiện diện trên CN5 và được kết nối với PA9 của STM32F407VGT6. USB LD8: đèn LED màu đỏ cho biết quá dòng từ VBUS của CN5 và được kết nối với I/O PD5 của STM32F407VGT6.
Các nút nhấn B1 USER: Các nút người dùng và đánh thức được kết nối với I/O PA0 của STM32F407VG. B2 RESET: Nút nhấn được kết nối với NRST được sử dụng để RESET STM32F407VG.2 Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini là nút nhấn cảm ứng điện dung một chạm có kích thước nhỏ gọn, thường được sử dụng trong các ứng dụng cảm ứng điện dung như bàn phím, nút nhấn, công tắc, báo động,… Sơ đồ mạch tham chiếu của nút nhấn cảm ứng TTP223B Mini được thể hiện trong hình 2.3 Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini. 8 do an Hình 2.4 Sơ đồ mạch tham chiếu của nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini. Thông số kỹ thuật IC chính: TTP223B Điện áp làm việc: 3,3V ~ 5,5V DC Dòng điện tiêu thụ: 0.025mA Kích thước mô-đun: 15mm x 11mm Độ nhạy có thể điều chỉnh bằng điện dung (0 ~ 50pF) bên ngoài Cảm ứng xuyên qua các phi kim như kính, nhựa, acrylic,.
Phát hiện cảm ứng ổn định của cơ thể người để thay thế phím nhấn trực tiếp truyền thống Tất cả các chế độ đầu ra có thể được chọn hoạt động ở mức cao hoặc hoạt động ở mức thấp theo tùy chọn pad (chân AHLB) Sau khi bật nguồn có thời gian ổn định khoảng 0,5 giây, trong thời gian không chạm vào bàn phím và chức năng bị tắt Sơ đồ chân Bảng 2.2 Sơ đồ chân của nút nhấn điện dung TTP223B. Thứ tự chân Tên gọi Mô tả 1 GND Nối đất 2 I/O Ngõ vào / Ngõ ra 3 VCC Nguồn 5V 9 do an Hoạt động Cấp nguồn 3,3V ~ 5,5VDC vào chân VCC và GND. Nếu có thao tác chạm cảm ứng chân OUT sẽ xuất tín hiệu và đèn LED sẽ sáng báo hiệu. Cấu hình cho nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Có bốn cấu hình khác nhau cho nút nhấn cảm ứng điện dung này, được giải thích chi tiết bên dưới.
Cấu hình 1 Để có được cấu hình, cả hai đầu A và B phải ở vị trí mở. Trạng thái đầu ra mặc định sẽ ở mức THẤP Thay đổi trạng thái (thành CAO) khi phát hiện chạm và sẽ trở về trạng thái mặc định khi chạm được thả ra Cấu hình 2 Để có được cấu hình, cả hai A phải được mở và B phải ở vị trí đóng. Trạng thái đầu ra mặc định sẽ ở mức THẤP Thay đổi trạng thái khi một chạm được phát hiện và vẫn ở trạng thái đó cho đến khi phát hiện một chạm khác. Cấu hình 3 Để có được cấu hình, cả hai A phải được đóng và B phải ở vị trí mở.
Trạng thái đầu ra mặc định sẽ CAO Thay đổi trạng thái (thành THẤP) khi phát hiện một chạm và sẽ trở về trạng thái mặc định khi chạm được thả ra Cầu hình 4 Để có được cấu hình, cả hai đầu A và B phải được đặt ở vị trí đóng. Trạng thái đầu ra mặc định sẽ CAO Thay đổi trạng thái khi một chạm được phát hiện và vẫn ở trạng thái đó cho đến khi phát hiện một chạm khác. 10 do an Hình 2.5 Cấu hình cho nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B.