Đồ Án Robot Giao Thức Ăn Tại HCMUTE

Đồ án nghiên cứu hcmute robot giao thức ăn, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài toán ., phục vụ nghiên cứu và ứng dụng thực tiễn

• Tác giả: Lê Minh Tâm
• 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 Điện Tử - Truyền Thông
• Đề tài: Robot Giao Thức Ăn
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

Mục lục chi tiết

• NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
• PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI GIỚI THIỆU
• DANH MỤC BẢNG BIỂU
• DANH MỤC HÌNH ẢNH
• DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Giới thiệu tình hình nghiên cứu hiện nay
• 1.2. Mục tiêu nghiên cứu
• 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
• 1.4. Phương pháp nghiên cứu
• 1.5. Bố cục của Đồ án
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. Kit STM32F4 Discovery
• 2.2. Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini
• 2.3. Mô-đun điều khiển động cơ DC L298N
• 2.4. Động cơ giảm tốc DC JGA25-370
• 2.5. Mô-đun cảm biến dò line đơn TCRT5000
• 2.6. Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK
• 2.7. Arduino ATTiny85 USB Digispark
• 2.8. Arduino Uno R3
• 2.9. Mô-đun phát hồng ngoại KY-005 và mô-đun thu hồng ngoại KY-022
• 2.10. Mô-đun Wifi ESP8266 NodeMCU
• 2.11. Ứng dụng Blynk
• 2.12. Mô-đun LCD 1602 giao tiếp I2C
• 2.13. Chuẩn giao tiếp I2C
• 2.14. LED 5mm
• 2.15. Mạch phát âm thanh DFPlayer Mini
• 2.16. Mô-đun khuếch đại âm thanh PAM8403
• 2.17. Mô-đun giảm áp DC XL4015 có chỉnh dòng
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.1. Sơ đồ khối hệ thống
• 3.1.1. Yêu cầu của hệ thống
• 3.1.2. Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối
• 3.1.3. Hoạt động của hệ thống
• 3.2. Thiết kế, tính toán hệ thống
• 3.2.1. Khối nhận biết thức ăn
• 3.2.2. Khối điều khiển động cơ
• 3.2.3. Khối nhận biết line
• 3.2.4. Khối nhận biết vật cản
• 3.2.5. Khối nhận biết trạm
• 3.2.6. Khối điều khiển từ xa
• 3.2.7. Khối hiển thị
• 3.2.8. Khối xử lý trung tâm
• 3.2.9. Xây dựng hệ thống
• 4. CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ
• 4.1. KẾT QUẢ MÔ HÌNH THI CÔNG
• 4.2. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 5.1. Kết luận
• 5.2. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu về Robot Giao Thức Ăn HCMUTE Một Đồ Án Tốt Nghiệp Sáng Tạo

Đồ án tốt nghiệp Robot giao thức ăn của sinh viên Lê Minh Tâm, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (HCMUTE), là một minh chứng cho sự sáng tạo trong ứng dụng kỹ thuật robot vào lĩnh vực dịch vụ. Đề tài tập trung vào việc thiết kế và xây dựng một hệ thống robot tự hành có khả năng giao thức ăn một cách tự động và hiệu quả. Đây là một dự án có ý nghĩa thiết thực, đặc biệt trong bối cảnh dịch bệnh Covid-19, khi mà giải pháp không tiếp xúc trở nên quan trọng.

1.1 Bối cảnh và Mục tiêu Nghiên cứu

Sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tự động hóa và kỹ thuật robot đã tạo điều kiện thuận lợi cho việc ứng dụng robot trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Trong đó, lĩnh vực dịch vụ, đặc biệt là giao hàng, đang chứng kiến sự xuất hiện ngày càng nhiều của các giải pháp sử dụng robot. Robot giao thức ăn được kỳ vọng sẽ góp phần tăng hiệu suất, giảm chi phí và nâng cao chất lượng dịch vụ. Mục tiêu của đồ án là thiết kế và chế tạo một robot giao thức ăn đáp ứng các yêu cầu sau: di chuyển theo đường dẫn định sẵn (line following), nhận biết vị trí bàn cần giao thức ăn, chờ lệnh xác nhận hoặc hết thời gian chờ, vận hành tự động và điều khiển từ xa qua wifi, cảnh báo âm thanh, và hiển thị thông tin trên màn hình. Đồ án tập trung vào việc ứng dụng kỹ thuật robot, lập trình robot, và điều khiển robot để giải quyết các vấn đề đặt ra.

1.2 Phương pháp và Công nghệ được Áp dụng

Đồ án sử dụng Kit STM32F4 Discovery làm nền tảng điều khiển robot. Việc xây dựng robot bao gồm các bước thiết kế hệ thống, lựa chọn linh kiện, lập trình vi điều khiển, và tích hợp các mô-đun khác như mô-đun điều khiển động cơ, cảm biến dò line, cảm biến vật cản, mô-đun Wifi ESP8266, mô-đun LCD, và mô-đun âm thanh. Lập trình robot được thực hiện dựa trên nền tảng STM32CubeIDE và Arduino IDE. Phần mềm điều khiển robot tích hợp khả năng điều khiển từ xa thông qua giao diện ứng dụng trên điện thoại thông minh. Các thuật toán điều khiển robot được thiết kế để đảm bảo robot hoạt động chính xác và an toàn. Cảm biến robot đóng vai trò quan trọng trong việc nhận biết môi trường và điều hướng. Hệ thống tự động được thiết kế tối ưu để đảm bảo hiệu quả hoạt động.

II. Phân tích Kết quả và Đánh giá Đồ Án Tốt Nghiệp HCMUTE

Đồ án đã thành công trong việc xây dựng một mô hình robot giao thức ăn hoạt động ổn định và đáp ứng được hầu hết các yêu cầu đề ra. Việc sử dụng Kit STM32F4 Discovery đã chứng minh được khả năng xử lý và điều khiển hiệu quả của bộ vi điều khiển này. Tuy nhiên, một số hạn chế về phạm vi hoạt động và độ chính xác vẫn còn tồn tại. Việc tích hợp các cảm biến robot cần được tối ưu hơn để cải thiện khả năng nhận biết môi trường và xử lý tình huống.

2.1 Ưu điểm và Hạn chế của Đồ án

Ưu điểm chính của đồ án là tính thực tiễn cao. Robot giao thức ăn này có thể được ứng dụng trong các nhà hàng, khách sạn, hoặc các cơ sở dịch vụ khác để hỗ trợ công việc giao thức ăn. Thiết kế robot gọn nhẹ và dễ vận hành. Ứng dụng robot trong giao hàng này thể hiện sự sáng tạo và khả năng ứng dụng công nghệ hiện đại. Tuy nhiên, đồ án vẫn còn một số hạn chế. Phạm vi hoạt động của robot còn bị giới hạn bởi thiết kế và các cảm biến được sử dụng. Độ chính xác trong việc định vị và di chuyển cần được cải thiện. Chi phí robot cũng là một yếu tố cần được xem xét để hướng tới việc thương mại hóa sản phẩm. An toàn robot cũng cần được đảm bảo hơn nữa trong các ứng dụng thực tế.

2.2 Ứng dụng Thực tiễn và Hướng Phát Triển

Robot giao thức ăn này có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực. Nó có thể được sử dụng trong các nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, hoặc các cơ sở dịch vụ khác để tự động hóa quy trình giao thức ăn. Việc ứng dụng robot này sẽ giúp giảm tải công việc cho nhân viên, tăng hiệu quả phục vụ, và tạo ra trải nghiệm tốt hơn cho khách hàng. Hướng phát triển trong tương lai bao gồm cải thiện độ chính xác, mở rộng phạm vi hoạt động, tích hợp các tính năng thông minh hơn như AI trong robot, giao thức ăn tự động, và tích hợp với các hệ thống quản lý nhà hàng. Trí tuệ nhân tạo có thể giúp robot tự học hỏi và thích nghi với môi trường làm việc phức tạp hơn. Việc nghiên cứu và phát triển các giải pháp công nghệ tiên tiến sẽ giúp robot giao thức ăn trở nên hoàn thiện hơn, đáp ứng tốt hơn nhu cầu của thị trường.

Nội dung chính

Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong bối cảnh đại dịch Covid-19 diễn biến phức tạp trên phạm vi toàn cầu, nhu cầu tự động hóa và hạn chế tiếp xúc trực tiếp giữa con người trong các hoạt động dịch vụ trở nên cấp thiết. Mặc dù các mô hình robot giao thức ăn tự hành và điều khiển từ xa đã được phát triển và ứng dụng tại một số quốc gia phát triển như Mỹ, Nhật Bản, Trung Quốc và Hàn Quốc, sản phẩm này tại thị trường Việt Nam ở thời điểm năm 2020 vẫn còn khan hiếm. Đồ án tốt nghiệp "Robot giao thức ăn" do sinh viên Lê Minh Tâm thực hiện dưới sự hướng dẫn của ThS. Nguyễn Ngô Lâm tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh (khoa Đào tạo Chất lượng cao, ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông) tập trung nghiên cứu, thiết kế và chế tạo một mô hình robot giao thức ăn có tính ứng dụng thực tiễn cao.

Mục tiêu nghiên cứu của đồ án là xây dựng hoàn chỉnh mô hình phần cứng và phần mềm điều khiển cho robot giao thức ăn, đáp ứng 4 nhiệm vụ kỹ thuật cụ thể:

1. Robot tự động di chuyển bám theo vạch kẻ đường (line) và nhận biết chính xác vị trí trạm/bàn cần giao thức ăn.
2. Khi đến đúng vị trí bàn giao, robot dừng lại chờ người dùng nhấn nút kết thúc hoặc tự động tiếp tục hành trình giao thức ăn cho các bàn còn lại sau khi hết thời gian chờ được cài đặt.
3. Cung cấp chế độ vận hành thủ công cho phép người dùng điều khiển robot di chuyển từ xa thông qua kết nối mạng không dây Wi-Fi và giao diện ứng dụng trên điện thoại thông minh.
4. Phát tín hiệu cảnh báo bằng âm thanh và hiển thị trực quan các thông tin vận hành, trạng thái bàn ăn lên màn hình chuyên dụng.

Đối tượng nghiên cứu của đề tài bao gồm kit vi điều khiển 32-bit STM32F4 Discovery (chip STM32F407VGT6), phần mềm lập trình STM32CubeIDE, các vi điều khiển phụ trợ (Arduino Uno R3, Arduino ATTiny85 Digispark USB), mô-đun truyền thông không dây ESP8266 NodeMCU, nền tảng ứng dụng Blynk cùng các mô-đun cảm biến quang học, mạch công suất và âm thanh. Phạm vi không gian nghiên cứu và thực nghiệm được tiến hành tại phòng thí nghiệm của nhà trường; phạm vi thời gian thực hiện đề tài từ ngày 17/02/2020 đến ngày 15/08/2020.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án xây dựng dựa trên nền tảng kiến thức kỹ thuật điện tử, vi xử lý, kỹ thuật điều khiển tự động và truyền thông nhúng với các khung lý thuyết, công nghệ và chuẩn giao tiếp cụ thể:

• Kiến trúc vi điều khiển ARM Cortex-M4: Khai thác sức mạnh tính toán 32-bit của chip STM32F407VGT6 (bộ nhớ Flash 1 MB, RAM 192 KB, tích hợp bộ xử lý dấu phẩy động FPU) trên kit STM32F4 Discovery nhằm đảm nhiệm vai trò bộ xử lý trung tâm, quản lý định thời, phát xung điều khiển và điều phối hoạt động đa ngoại vi.
• Kỹ thuật điều chế độ rộng xung (PWM) và mạch cầu H: Sử dụng IC điều khiển động cơ L298N kết hợp kỹ thuật điều chế độ rộng xung PWM (thay đổi hệ số chu kỳ nhiệm vụ - Duty Cycle) để điều chỉnh điện áp trung bình cấp cho động cơ DC, kết hợp đóng cắt các khóa bán dẫn trong mạch cầu H để đổi hướng quay của 2 động cơ giảm tốc DC JGA25-370.
• Giao thức truyền thông hồng ngoại NEC: Ứng dụng giao thức truyền thông quang học không dây NEC ở tần số sóng mang 38 kHz để mã hóa và giải mã định danh vị trí trạm/bàn. Mỗi khung truyền dữ liệu bao gồm xung dẫn đầu 9 ms, khoảng trống 4,5 ms, 8 bit địa chỉ, 8 bit đảo địa chỉ, 8 bit lệnh, 8 bit đảo lệnh và kết thúc bằng một xung ngắn 562,5 µs. Tín hiệu logic 0 được quy ước bằng xung 562,5 µs kèm khoảng trống 562,5 µs (tổng chu kỳ 1,125 ms); tín hiệu logic 1 gồm xung 562,5 µs kèm khoảng trống 1,6875 ms (tổng chu kỳ 2,25 ms).
• Chuẩn giao tiếp nối tiếp I2C: Ứng dụng chuẩn truyền thông nối tiếp đồng bộ 2 dây (SCL và SDA) qua IC mở rộng chân PCF8574T để điều khiển màn hình LCD 1602 với dải địa chỉ 7-bit từ 0x20 đến 0x27 (địa chỉ mặc định là 0x27 khi các chân định địa chỉ A0~A2 ở trạng thái hở).
• Nền tảng Internet of Things (IoT) Blynk: Khai thác kiến trúc 3 thành phần (Blynk App trên điện thoại thông minh, Blynk Cloud Server và thư viện Blynk Library) phối hợp với vi điều khiển Wi-Fi ESP8266 NodeMCU để truyền nhận dữ liệu điều khiển từ xa qua mạng internet.

Phương pháp nghiên cứu được triển khai thực tế bao gồm:

1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết: Nghiên cứu datasheet, cấu trúc thanh ghi và sơ đồ nguyên lý của các linh kiện bán dẫn, IC vi xử lý và mô-đun cảm biến.
2. Phương pháp thiết kế và tính toán kỹ thuật: Tính toán sụt áp, phân dòng tiêu thụ toàn tải, thiết kế mạch cấp nguồn hạ áp xung XL4015, tính toán điện trở kéo lên/kéo xuống cho cảm biến và nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B.
3. Phương pháp lập trình cấu trúc và máy trạng thái (State Machine): Thiết kế lưu đồ giải thuật phân cấp cho chương trình chính và các chương trình con xử lý ngắt, dò line, nhận diện trạm và giao tiếp Wi-Fi.
4. Phương pháp khảo sát và thực nghiệm: Gia công mạch in, lắp ráp khung vỏ cơ khí, hiệu chỉnh độ nhạy biến trở trên cảm biến dò line TCRT5000 và cảm biến khoảng cách E18-D80NK, đo kiểm thực tế trên mô hình đường line dẫn hướng.

Nguồn dữ liệu sử dụng trong nghiên cứu gồm tài liệu kỹ thuật chính hãng của STMicroelectronics, Texas Instruments, Espressif Systems, Atmel/Microchip; thông số đo kiểm thực nghiệm thu được từ quá trình chạy thử nghiệm mô hình thực tế.

Thiết kế và triển khai

Hệ thống phần cứng của robot giao thức ăn được thiết kế theo cấu trúc module hóa gồm 10 khối chức năng phối hợp với nhau:

Khối chức năng	Linh kiện / Mô-đun sử dụng	Thông số kỹ thuật / Đặc tính chính	Giao tiếp với MCU trung tâm
Xử lý trung tâm	STM32F4 Discovery (STM32F407VGT6)	ARM Cortex-M4 32-bit FPU, 1 MB Flash, 192 KB RAM, xung nhịp cao, 100 chân	Tiếp nhận tín hiệu ngõ vào và xuất lệnh điều khiển toàn hệ thống
Điều khiển động cơ	Mô-đun cầu H đôi L298N & 2 Động cơ DC JGA25-370	L298N dòng max 2A/kênh; Động cơ 12VDC tỉ số truyền 171:1, tốc độ 35 rpm, moment 4-9 kg.cm	PE9 (TIM1_CH1 PWM), PE11 (TIM1_CH2 PWM), PE12-PE15 (IN1-IN4 hướng quay)
Nhận biết line	Dàn cảm biến quang học TCRT5000	Khoảng cách phát hiện 1 - 25 mm, tích hợp IC so sánh LM393, ngõ ra Digital (0: sáng, 1: tối)	Các chân GPIO Input (PD8 - PD13)
Nhận biết vật cản	Cảm biến hồng ngoại E18-D80NK	Khoảng cách phát hiện 3 - 80 cm, ngõ ra NPN cực thu hở (kèm trở kéo lên 1k-10kΩ)	Chân GPIO Input (PD0)
Nhận biết trạm	Đầu phát KY-005 (bàn) & Đầu thu KY-022 (robot)	Tần số 38 kHz, giải mã giao thức NEC; Trạm phát điều khiển bởi Digispark ATTiny85; Đầu thu qua Arduino Uno	Chân GPIO Input (PD1 - PD4)
Điều khiển từ xa	Mô-đun ESP8266 NodeMCU	Vi xử lý 32-bit LX106 80-160 MHz, Wi-Fi 802.11 b/g/n, kết nối ứng dụng Blynk	Chân GPIO Input (PA13 - PA15)
Nhận biết thức ăn / Nút nhấn	Nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B Mini	Điện áp 3,3V - 5,5V, dòng tiêu thụ 0,025 mA, cấu hình 4 chế độ qua pad A/B	Chân GPIO Input (PB10 - PB15)
Hiển thị	Màn hình LCD 1602 kèm mạch chuyển I2C PCF8574T	Hiển thị 2 dòng x 16 ký tự, điện áp 3,3V, địa chỉ I2C 0x27	PB6 (SCL), PB7 (SDA)
Cảnh báo âm thanh	Mạch DFPlayer Mini & Mạch khuếch đại PAM8403	DFPlayer Mini đọc thẻ nhớ MicroSD; PAM8403 khuếch đại Class D công suất 3W + 3W ra loa	Chân GPIO Output điều khiển kích âm thanh qua Arduino Uno
Khối nguồn	Mô-đun giảm áp DC-DC XL4015	Hạ áp từ nguồn pin/ắc quy 12V xuống các mức 5V và 3,3V có chỉnh dòng	Cung cấp nguồn phân nhánh cho toàn bộ hệ thống

Cấu hình hoạt động của nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B được thiết lập thông qua hai vị trí hàn Pad A và Pad B trên mạch:

Cấu hình	Trạng thái Pad A	Trạng thái Pad B	Mức logic ngõ ra mặc định	Đặc tính khi có chạm cảm ứng
Cấu hình 1	Mở (Open)	Mở (Open)	Mức Thấp (LOW)	Chuyển sang mức CAO khi chạm, trở về mức THẤP khi thả
Cấu hình 2	Mở (Open)	Đóng (Closed)	Mức Thấp (LOW)	Chuyển trạng thái khi chạm và giữ nguyên cho đến lần chạm kế tiếp
Cấu hình 3	Đóng (Closed)	Mở (Open)	Mức Cao (HIGH)	Chuyển sang mức THẤP khi chạm, trở về mức CAO khi thả
Cấu hình 4	Đóng (Closed)	Đóng (Closed)	Mức Cao (HIGH)	Chuyển trạng thái khi chạm và giữ nguyên cho đến lần chạm kế tiếp

Về mặt giải thuật, chương trình điều khiển được tổ chức thành cấu trúc module hóa trên môi trường STM32CubeIDE:

• Chương trình chính (Main flow): Khởi tạo các ngoại vi (GPIO, Timer PWM, I2C, UART), liên tục quét trạng thái nút khởi động (Start Button), kiểm tra cờ chế độ vận hành (Tự động hoặc Wi-Fi Blynk). Khi ở chế độ tự động, hệ thống gọi hàm quét cảm biến dò line (Motor Line), hàm kiểm tra vật cản phía trước và hàm nhận diện trạm hồng ngoại (Station Sensor).
• Giải thuật dò line và điều hướng: Đọc tín hiệu nhị phân từ dàn cảm biến TCRT5000, tính toán sai lệch vị trí thông qua các biến trạng thái Value và LastValue, từ đó điều chỉnh xung PWM ở hai kênh PE9 và PE11 để cân bằng tốc độ quay của hai bánh xe vi sai.
• Giải thuật giải mã trạm và quản lý trạng thái món ăn: Trạm phát đặt tại từng bàn ăn liên tục phát mã hồng ngoại NEC thông qua vi điều khiển ATTiny85. Khi robot đến gần trạm, cảm biến KY-022 tiếp nhận tín hiệu và giải mã mã bàn tương ứng, đối chiếu với trạng thái món ăn trong chương trình con Food State để quyết định dừng xe, kích hoạt thông báo giọng nói qua Sound Control và hiển thị lời chào trên màn hình LCD Display.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Tổng quan

Chương 1 trình bày tổng quan về nhu cầu tự động hóa trong ngành dịch vụ phục vụ ăn uống nhằm giảm thiểu nguy cơ lây nhiễm dịch bệnh Covid-19; chỉ ra thực trạng ứng dụng robot giao thức ăn tại các nước phát triển và sự hạn chế của dòng sản phẩm này tại Việt Nam. Tác giả xác định rõ 4 mục tiêu kỹ thuật, đối tượng nghiên cứu (Kit STM32F4 Discovery, Arduino, ESP8266, các mô-đun cảm biến chuyên dụng), phạm vi thời gian (tháng 2/2020 - tháng 8/2020) và bố cục tổng thể 5 chương của đồ án.

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2 cung cấp cơ sở lý thuyết chi tiết và thông số kỹ thuật của từng thành phần phần cứng được sử dụng:

• Đặc tả cấu trúc phần cứng vi điều khiển STM32F407VGT6 (100 chân, nhân Cortex-M4, các cổng I/O cấu hình đa chức năng).
• Nguyên lý hoạt động của nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B (điện áp 3,3V ~ 5,5V, dòng 0,025 mA, 4 chế độ cấu hình qua pad hàn).
• Phân tích nguyên lý mạch cầu H đôi L298N và phương pháp điều chế độ rộng xung PWM để điều khiển 2 động cơ giảm tốc DC JGA25-370 (12VDC, 35 vòng/phút, dòng cực đại có tải 1,3A, moment định mức 4 kg.cm, moment tối đa 9 kg.cm).
• Cơ chế hoạt động của cảm biến dò line đơn TCRT5000 dựa trên hiện tượng phản xạ ánh sáng hồng ngoại và chip so sánh LM393.
• Đặc tính của cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK (nguồn 5VDC, dòng tiêu thụ 25 - 100 mA, khoảng cách phát hiện 3 - 80 cm, ngõ ra cực thu hở NPN).
• Cấu hình vi điều khiển Arduino ATTiny85 Digispark USB và Arduino Uno R3 (ATmega328P, 16 MHz, bộ nhớ Flash 32 KB).
• Cấu trúc khung truyền và nguyên lý giải mã xung của giao thức hồng ngoại NEC 38 kHz qua cặp mô-đun KY-005 và KY-022.
• Kiến trúc phần cứng vi điều khiển Wi-Fi ESP8266 NodeMCU (ESP-12E, lõi LX106 32-bit, chuẩn Wi-Fi 802.11 b/g/n) và nguyên lý hoạt động của nền tảng IoT Blynk.
• Chuẩn giao tiếp I2C và bản đồ địa chỉ 7-bit của IC PCF8574T (0x20 đến 0x27) trên mô-đun LCD 1602.
• Đặc tính mô-đun phát âm thanh DFPlayer Mini kết hợp mạch khuếch đại âm thanh Class D PAM8403 và mô-đun giảm áp nguồn xung DC-DC XL4015 có chỉnh dòng.

Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống

Chương 3 trình bày chi tiết quy trình tính toán, thiết kế và thi công hệ thống:

• Xây dựng sơ đồ khối hoàn chỉnh gồm 10 khối chức năng và phân định sơ đồ kết nối chân I/O đến vi điều khiển STM32F407VGT6.
• Thiết kế sơ đồ nguyên lý cho từng khối: khối nút nhấn, khối nhận biết thức ăn, khối điều khiển động cơ L298N, khối nhận biết line TCRT5000, khối cảm biến vật cản E18-D80NK, khối nhận biết trạm KY-005/KY-022, khối truyền thông ESP8266 NodeMCU, khối hiển thị LCD 1602 I2C, khối cảnh báo âm thanh và khối nguồn.
• Thiết kế giải thuật điều khiển phân cấp: xây dựng lưu đồ giải thuật chương trình chính và các chương trình con chuyên biệt (Start Button, End Button, Station Sensor, Motor Line, Wifi Control, Food State, Sound Control, LCD Display).
• Tính toán công suất và lập bảng thống kê nguồn cấp, dòng tiêu thụ của từng thành phần trong hệ thống nhằm lựa chọn giải pháp phân phối nguồn ổn định qua mô-đun XL4015.

Chương 4: Kết quả

Chương 4 công bố kết quả thi công mô hình thực tế và kiểm chứng hoạt động:

• Hoàn thiện mô hình vật lý của Robot giao thức ăn với đầy đủ cơ cấu khung vỏ, cụm bánh xe dẫn động, khay chứa thức ăn và các bo mạch điện tử tích hợp.
• Kiểm chứng khả năng vận hành tự động: robot bám line ổn định, nhận diện chính xác vạch dừng và trạm bàn ăn qua tín hiệu hồng ngoại NEC, tự động dừng xe an toàn khi phát hiện vật cản phía trước bằng cảm biến E18-D80NK.
• Kiểm chứng khả năng tương tác: màn hình LCD 1602 hiển thị đúng thông tin bàn ăn và chỉ dẫn, nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B phản hồi nhạy, mạch âm thanh DFPlayer Mini kết hợp PAM8403 phát giọng nói thông báo rõ ràng.
• Kiểm chứng chế độ điều khiển từ xa: thiết lập thành công giao diện điều khiển trên ứng dụng Blynk, cho phép điều khiển robot di chuyển đa hướng thông qua mạng Wi-Fi của ESP8266 NodeMCU.

Chương 5: Kết luận và hướng phát triển

Chương 5 tổng kết lại toàn bộ khối lượng công việc đã hoàn thành so với nhiệm vụ thiết kế ban đầu; khẳng định mô hình đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu kỹ thuật đề ra và đề xuất các giải pháp nâng cấp nhằm hoàn thiện hệ thống trong các giai đoạn nghiên cứu tiếp theo.

Kết quả và đóng góp

Đồ án đã chế tạo và thử nghiệm thành công mô hình Robot giao thức ăn hoàn chỉnh với các kết quả thực nghiệm và số liệu kỹ thuật cụ thể:

• Chế tạo thành công khung xe di động 2 bánh dẫn động vi sai sử dụng 2 động cơ giảm tốc DC JGA25-370 (12VDC, tỉ số truyền 171:1, tốc độ định mức 35 vòng/phút, dòng điện có tải 1,3A) được điều khiển thông qua mô-đun cầu H đôi L298N.
• Tích hợp thành công hệ thống nhận dạng trạm không dây tầm ngắn sử dụng mã hóa quang học hồng ngoại NEC 38 kHz (đầu phát KY-005 kết hợp Digispark ATTiny85 tại các bàn, đầu thu KY-022 trên robot), giúp nhận diện chính xác từng bàn phục vụ mà không bị can nhiễu bởi ánh sáng môi trường.
• Triển khai thành công hệ thống bám đường bằng dàn cảm biến TCRT5000 (khoảng cách làm việc 1 - 25 mm) và hệ thống phát hiện chướng ngại vật tự động dừng xe bằng cảm biến E18-D80NK (phạm vi phát hiện 3 - 80 cm).
• Xây dựng thành công hệ thống điều khiển kép: tự động hoàn toàn theo kịch bản dò line/nhận trạm và thủ công từ xa thông qua ứng dụng di động Blynk qua kết nối Wi-Fi 802.11 b/g/n của ESP8266 NodeMCU.
• Tích hợp hoàn chỉnh hệ thống giao tiếp người dùng gồm màn hình LCD 1602 kết nối bus I2C (địa chỉ 0x27), nút nhấn cảm ứng điện dung TTP223B (dòng tiêu thụ 0,025 mA) và cụm phát âm thanh giọng nói qua DFPlayer Mini phối hợp mạch khuếch đại Class D PAM8403 (3W + 3W).

Về mặt giải pháp kỹ thuật, tác giả đề xuất mô hình phân tán xử lý (Distributed Processing): sử dụng vi điều khiển 32-bit STM32F407VGT6 làm trung tâm điều phối logic và phát xung PWM động cơ, đồng thời phân quyền xử lý giải mã tín hiệu hồng ngoại cho Arduino Uno/ATTiny85 và truyền thông mạng không dây cho ESP8266 NodeMCU nhằm giảm tải xử lý ngắt cho vi điều khiển chính. Về mặt đóng góp, đề tài cung cấp một thiết kế tham khảo hoàn chỉnh từ phần cứng, sơ đồ chân kết nối, giải thuật điều khiển đến mô hình cơ khí thực nghiệm cho các ứng dụng robot dịch vụ tự hành chi phí thấp trong nước.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Dựa trên kết quả thực nghiệm và nội dung được tác giả trình bày trong đồ án, hệ thống còn tồn tại một số hạn chế kỹ thuật:

• Quỹ đạo di chuyển của robot còn phụ thuộc hoàn toàn vào vạch kẻ đường (line) cố định trên sàn nhà, chưa có khả năng tự định vị không gian và tự quy hoạch đường đi tự do khi môi trường có sự thay đổi.
• Cảm biến phát hiện vật cản hồng ngoại E18-D80NK được lắp đặt theo hướng cố định ở phía trước, góc quét bị giới hạn, chưa bao quát được các góc khuất hoặc vật cản tiếp cận từ hai bên sườn và phía sau robot.
• Tải trọng vận chuyển của mô hình còn bị hạn chế do sử dụng động cơ giảm tốc cỡ nhỏ JGA25-370 (moment định mức 4 kg.cm, cực đại 9 kg.cm), chủ yếu phù hợp cho mục đích thử nghiệm và mô phỏng chức năng.

Các hướng phát triển tiếp theo được tác giả đề xuất:

• Nghiên cứu tích hợp các thuật toán điều hướng thông minh không cần vạch dẫn đường (ứng dụng cảm biến khoảng cách quét laser LiDAR, camera kết hợp thuật toán định vị và lập bản đồ đồng thời - SLAM).
• Mở rộng vùng an toàn bằng cách bổ sung mảng cảm biến siêu âm hoặc cảm biến hồng ngoại đa hướng xung quanh thân xe nhằm nâng cao khả năng tránh va chạm 360 độ.
• Thiết kế cơ cấu khay chứa thức ăn tự động có nắp che chắn khử khuẩn và cơ cấu tay gạt/nâng hạ thức ăn lên bàn phục vụ.
• Nâng cấp bộ nguồn sử dụng pin sạc hiệu năng cao kết hợp cơ chế tự động tìm về trạm sạc điện (Auto-docking station) khi dung lượng pin xuống thấp.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo thực nghiệm hữu ích cho:

• Sinh viên, học viên thuộc các ngành Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông, Cơ điện tử, Kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa, Kỹ thuật Máy tính đang nghiên cứu và thi công các đề tài xe tự hành (AGV), robot dịch vụ, robot phục vụ bàn hoặc hệ thống nhúng IoT.
• Người nghiên cứu cần tài liệu hướng dẫn chi tiết về phương pháp ghép nối phần cứng và phân bổ chân ngoại vi (Bảng 2.1 và các sơ đồ kết nối chân tại Chương 3) của vi điều khiển 32-bit ARM Cortex-M4 (STM32F407VGT6) với đa dạng các mô-đun chức năng: cầu H L298N, màn hình LCD qua bus I2C (PCF8574T), cảm biến quang TCRT5000, cảm biến tiệm cận E18-D80NK và mô-đun Wi-Fi ESP8266.
• Các nhà phát triển hệ thống nhúng quan tâm đến giải thuật giải mã tín hiệu quang học hồng ngoại theo giao thức NEC 38 kHz và phương pháp tổ chức luồng điều khiển kết hợp giữa tự hành và điều khiển IoT qua giao diện Blynk.

Câu hỏi thường gặp

1. Vi điều khiển trung tâm của robot là loại nào và có cấu hình phần cứng ra sao?
Vi điều khiển trung tâm được sử dụng là STM32F407VGT6 tích hợp trên kit STM32F4 Discovery. Chip sử dụng nhân ARM Cortex-M4 32-bit có bộ xử lý dấu phẩy động FPU, dung lượng bộ nhớ Flash 1 Mbyte, RAM 192 Kbyte, đóng gói LQFP100, được lập trình trên môi trường STM32CubeIDE.

2. Robot nhận biết chính xác vị trí các bàn/trạm giao thức ăn bằng phương thức nào?
Hệ thống sử dụng cơ chế truyền thông hồng ngoại không dây theo giao thức NEC tần số sóng mang 38 kHz. Tại mỗi bàn ăn, mô-đun phát hồng ngoại KY-005 được điều khiển bởi vi điều khiển Arduino ATTiny85 Digispark USB để phát liên tục mã số bàn định trước. Trên thân robot, mô-đun thu hồng ngoại KY-022 tiếp nhận tín hiệu, gửi về vi điều khiển để giải mã khung dữ liệu (gồm xung dẫn đầu 9 ms, khoảng trống 4,5 ms, 8 bit địa chỉ, 8 bit lệnh) nhằm xác định chính xác số bàn cần dừng.

3. Thông số kỹ thuật của động cơ và mạch điều khiển truyền động trên robot được chọn như thế nào?
Robot sử dụng 2 động cơ giảm tốc DC kim loại JGA25-370 hoạt động ở điện áp 12VDC, tỉ số truyền 171:1, tốc độ không tải 35 vòng/phút, dòng tiêu thụ cực đại có tải 1,3A, moment xoắn định mức 4 kg.cm (tối đa 9 kg.cm). Động cơ được kéo bởi mô-đun cầu H đôi L298N (dòng tối đa 2A/kênh), nhận tín hiệu điều khiển tốc độ qua 2 kênh phát xung PWM (PE9/TIM1_CH1 và PE11/TIM1_CH2) và 4 chân logic điều khiển chiều quay (PE12 - PE15) từ STM32F407VGT6.

4. Robot hỗ trợ những chế độ vận hành nào và được điều khiển từ xa qua giao thức gì?
Robot hỗ trợ 2 chế độ vận hành chính:

• Chế độ tự động: Di chuyển bám theo vạch kẻ đường nhờ dàn cảm biến hồng ngoại TCRT5000, dừng tại bàn dựa trên tín hiệu nhận trạm KY-022, phát hiện vật cản bằng cảm biến E18-D80NK và chuyển bàn khi nhận tín hiệu từ nút chạm cảm ứng TTP223B hoặc hết thời gian chờ.
• Chế độ điều khiển từ xa: Người dùng điều khiển hướng di chuyển thủ công thông qua mạng Wi-Fi chuẩn 802.11 b/g/n sử dụng mô-đun ESP8266 NodeMCU kết nối với ứng dụng Blynk trên điện thoại thông minh Android/iOS.

5. Hệ thống hiển thị và cảnh báo âm thanh của robot được thiết kế bằng những thiết bị nào?
Khối hiển thị sử dụng màn hình LCD 1602 (hiển thị 2 dòng, mỗi dòng 16 ký tự) giao tiếp qua bus I2C 2 dây (SCL chân PB6, SDA chân PB7) thông qua IC giải mã PCF8574T ở địa chỉ mặc định 0x27, kết hợp các đèn LED báo trạng thái. Khối cảnh báo âm thanh sử dụng mô-đun đọc thẻ nhớ DFPlayer Mini kết hợp mạch khuếch đại công suất âm thanh Class D PAM8403 (công suất 3W + 3W) để phát thông báo giọng nói tới khách hàng.

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Robot giao thức ăn" của sinh viên Lê Minh Tâm đã hoàn thành việc thiết kế, chế tạo và thử nghiệm thành công một mô hình robot dịch vụ tự hành kết hợp điều khiển từ xa qua nền tảng IoT Blynk. Bằng việc kết hợp vi điều khiển 32-bit STM32F407VGT6 với các mô-đun cảm biến quang học TCRT5000, E18-D80NK, chuẩn thu phát hồng ngoại NEC và mạng không dây ESP8266, hệ thống đã đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về bám đường, nhận diện trạm bàn ăn, tránh chướng ngại vật và tương tác người dùng qua giọng nói và màn hình hiển thị. Công trình thể hiện tính ứng dụng thực tiễn cao trong bối cảnh tự động hóa dịch vụ phục vụ ăn uống và là tài liệu tham khảo kỹ thuật có giá trị cho các nghiên cứu phát triển robot dịch vụ sau này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

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.