thiết kế module ghép nối vs pc qua giao diện lpt điều khiển góc quay cua hệ thống quan sát gồm 4 camera

MỤC LỤC MỤC LỤC 1 CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2 1. Mục tiêu đề tài 2 2. Hoạt động 2 3. Thực hiện 2 CHƯƠNG II. PHẦN CỨNG 4 1. Động cơ bước 4 2. Webcam 4 3. Mạch điều khiển động cơ 5 CHƯƠNG III. PHẦN MỀM 7 1.Giao diện chương trình 7 2.Điều khiển động cơ bước 7 3.Code chương trình chính 9 4.Hướng phát triển 23 1 CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1. Mục tiêu đề tài  Thiết kế camera an ninh bám theo chuyển động trong vùng không gian xác định-có giao tiếp, điều khiển bằng máy tính.  Xây dựng giao diện phần mềm có hiệu quả giám sát cao, dễ sử dụng, nhiều tính năng. 2. Hoạt động Camera có tác dụng giám sát chuyển động trong một phạm vi giới hạn, ví dụ một căn phòng kín.  Khi có đối tượng xâm nhập vào phạm vi giám sát của Camera thì lập tức sẽ có tín hiệu báo động cho con người (còi báo động và đèn báo động).  Khi đối tượng chuyển động, Camera được điều khiển bởi động cơ bước tiếp tục bám theo đối tượng, đưa tín hiệu báo động đồng thời liên tiếp chụp lại ảnh của đối tượng. 3. Thực hiện  Phần cứng  Camera (webcam) thu tín hiệu hình ảnh và gửi về cho máy tính xử lý. Webcam này kết nối với máy tính bằng cổng USB thông dụng. Trước khi hoạt động, webcam cần được cài sẵn driver của nhà sản xuất.  Để truyền động cho động cơ, ta sử dụng động cơ bước. Theo đó, đế của Camera được gắn trực tiếp lên trục động cơ đặt thẳng đứng. Khi trục động cơ quay, camera quay trong mặt phẳng ngang vuông góc với trục động cơ.  Mạch điều khiển động cơ bước lấy xung từ cống LPT của máy tính qua cách ly quang và IC đệm công suất để cấp xung cho các cuộn dây của động cơ.  Phần mềm  Lập trình điều khiển camera bằng ngôn ngữ visual studio 2010 với ưu điểm là khả năng tính toán mạnh đồng thời hỗ trợ nhiều hàm thu thập và xử lý hình ảnh từ các thiết bị số như camera. 2  Chương trình viết trên nền form của studio 2010, tạo ra giao diện người dùng-gần gũi với các ứng dụng windows, dễ vận hành, điều khiển, thao tác.  Giao diện sử dụng tiếng Việt. 3 CHƯƠNG II. PHẦN CỨNG 1. Động cơ bước Để điều khiển chuyển động của camera, ta sử dụng động cơ bước loại nhỏ do Trung Quốc sản xuất. Một số đặc điểm kỹ thuật:  Loại động cơ: động cơ đơn cực 5 dây  Điện áp trên mỗi cuộn dây: 24V DC  Dòng điện trên mỗi cuộn: 0.5A  Góc bước: 1.8 o /bước. Với góc bước rất nhỏ này ta có thể điều khiển camera bám đối tượng khá chính xác. 2. Webcam Để thu hình ảnh trong vùng giám sát, ta sử dụng webcam kí hiệu Tako01 của hãng Tako. Một số đặc điểm kỹ thuật  Độ phân giải ảnh : 300000 pixels  Có 6 đèn hồng ngoại có thể chụp ảnh vào ban đêm  Kết nối máy tính qua cổng USB. 4  Tốc độ chụp ảnh còn hạn chế, tuy nhiên đáp ứng khá tốt mục tiêu đã đặt ra của đề tài. 3. Mạch điều khiển động cơ 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 P 1 C O N N E C T O R D B 9 5 9 4 8 3 7 2 6 1 1 2 VL S D 1 L E D L S 1 S P E A K E R S U 8 L M 7 8 0 5 / T O V I N 1 G N D 2 V O U T 3 5 V + - ~ ~ D 2 D I O D E B R I D G E _ 1 2 3 4 J 2 C O N 2 1 2 1 A 1 B 2 A 2 B L E D S P E A K E R 1 A L E D 1 B 2 A 2 B G _ P C 1 2 V S P E A K E R C 1 C C 2 C U 7 U L N 2 0 0 3 A 1 B 1 2 B 2 3 B 3 4 B 4 5 B 5 6 B 6 7 B 7 1 C 1 6 2 C 1 5 3 C 1 4 4 C 1 3 5 C 1 2 6 C 1 1 7 C 1 0 C O M 9 G N D 8 G _ P C 5 V 5 V 5 V 5 V 5 V 5 V L 1 A _ M 1 B _ M 2 A _ M 2 B _ M L E D _ M S P E A K E R _ M 1 2 V 1 A _ M 1 B _ M 2 A _ M 2 B _ M L E D _ M S P E A K E R _ M 6 8 1 2 V J 1 C O N 5 1 2 3 4 5  Khối kết nối với cổng LPT máy tính P 1 C O N N E C T O R D B 9 5 9 4 8 3 7 2 6 1 1 A L E D 1 B 2 A 2 B G _ P C S P E A K E R  Khối cách ly quang: cách ly mạch lực động cơ và mạch điều khiển từ cổng LPT, đảm bảo an toàn cho cổng máy in. 5 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 6 2 5 4 1 A 1 B 2 A 2 B L E D S P E A K E R G _ P C 5 V 5 V 5 V 5 V 5 V 5 V 1 A _ M 1 B _ M 2 A _ M 2 B _ M L E D _ M S P E A K E R _ M  Khối tạo nguồn 5V cấp cho Cách ly quang U 8 L M 7 8 0 5 / T O V I N 1 G N D 2 V O U T 3 5 V + - ~ ~ D 2 D I O D E B R I D G E _ 1 2 3 4 J 2 C O N 2 1 2 1 2 V C 1 C C 2 C  Khối IC đệm: sử dụng IC ULN2003A 1 2 VL S U 7 U L N 2 0 0 3 A 1 B 1 2 B 2 3 B 3 4 B 4 5 B 5 6 B 6 7 B 7 1 C 1 6 2 C 1 5 3 C 1 4 4 C 1 3 5 C 1 2 6 C 1 1 7 C 1 0 C O M 9 G N D 8 1 A _ M 1 B _ M 2 A _ M 2 B _ M L E D _ M S P E A K E R _ M 6 8 1 2 V J 1 C O N 5 1 2 3 4 5  Khối báo động: còi báo động và đèn báo động D 1 L E D L S 1 S P E A K E R S L 1 2 V 6 CHƯƠNG III. PHẦN MỀM 1. Giao diện chương trình 2. Điều khiển động cơ bước Để điều khiển động cơ bước, ta cần phát xung qua cổng LPT của máy tính. Hỗ trợ việc này, matlab cần sử dụng 2 thư viện liên kết động là io32.dll và inpout32.dll. Đầu tiên, khai báo sử dụng thư viện này như sau: obj_io=io32; status=io32(obj_io); address=hex2dec('378');%địa chỉ của cổng LPT Để xuất giá trị 60 qua cổng LPT: io32(obj_io,address,60) Giả sử để xuất xung điều khiển động cơ quay theo chiều thuận, ta phát các chùm xung tương ứng (cách điều khiển 2 pha cả bước): 7 0011 1100 0011 0110 0011 0011 0011 1001 Trong đó: 0011 để điều khiển còi và loa báo động (bit 1). Hàm quay trái của động cơ: function quay_trai(obj_io,address,x) %obj_io=io32; %status=io32(obj_io); %if status =0 thi cong da san sang %address=hex2dec('378'); for i=1:x io32(obj_io,address,60) pause(0.01); io32(obj_io,address,57); pause(0.01); io32(obj_io,address,51); pause(0.01); io32(obj_io,address,54); pause(0.01); end io32(obj_io,address,0); Hàm quay phải của động cơ: function quay_phai(obj_io,address,x) %obj_io=io32; %status=io32(obj_io); 8 %if status =0 thi cong da san sang %address=hex2dec('378'); for i=1:x io32(obj_io,address,54) pause(0.01); io32(obj_io,address,51); pause(0.01); io32(obj_io,address,57); pause(0.01); io32(obj_io,address,60); pause(0.01); end io32(obj_io,address,0); 3. Code chương trình chính function varargout = myCameraGUI(varargin) % MYCAMERAGUI M-file for myCameraGUI.fig % MYCAMERAGUI, by itself, creates a new MYCAMERAGUI or raises the existing % singleton*. % % H = MYCAMERAGUI returns the handle to a new MYCAMERAGUI or the handle to % the existing singleton*. % % MYCAMERAGUI('CALLBACK',hObject,eventData,handles, ) calls the local 9 % function named CALLBACK in MYCAMERAGUI.M with the given input arguments. % % MYCAMERAGUI('Property','Value', ) creates a new MYCAMERAGUI or raises the % existing singleton*. Starting from the left, property value pairs are % applied to the GUI before myCameraGUI_OpeningFunction gets called. An % unrecognized property name or invalid value makes property application % stop. All inputs are passed to myCameraGUI_OpeningFcn via varargin. % % *See GUI Options on GUIDE's Tools menu. Choose "GUI allows only one % instance to run (singleton)". % % See also: GUIDE, GUIDATA, GUIHANDLES % Edit the above text to modify the response to help myCameraGUI % Last Modified by GUIDE v2.5 25-May-2009 03:24:48 % Begin initialization code - DO NOT EDIT gui_Singleton = 1; gui_State = struct('gui_Name', mfilename, 'gui_Singleton', gui_Singleton, 'gui_OpeningFcn', @myCameraGUI_OpeningFcn, 'gui_OutputFcn', @myCameraGUI_OutputFcn, 10 [...]... obj_io address temp quay= get(handles.direction,'Value')*100-temp; temp=get(handles.direction,'Value')*100; if (quay 0) quay_ phai(obj_io,address,int16 (quay) ); end % - Executes on mouse motion over figure - except title and menu function MyCameraGUI_WindowButtonMotionFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to MyCameraGUI (see GCBO)... n=int8(abs((176-trung_tam))/70); if (trung_tam176) quay_ phai(obj_io,address,n); end 15 end %===================================================== %start(handles.video) elseif strcmp(get(hObject,'String'),'Stop Camera' ) % Camera is on Stop camera and change button string set(handles.startStopCamera,'String','Start Camera' ); %stop(handles.video); %close all;... Executes on button press in startStopCamera %function startStopCamera_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to startStopCamera (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) %======================================================== ================== function startStopCamera_Callback(hObject, eventdata,... with handles and user data (see GUIDATA) % Hint: get(hObject,'Value') returns toggle state of manual set(handles.manual,'Value',1); %set(handles.startStopCamera,'Enable','off'); set(handles.startStopCamera,'String','Take Photo'); %set(handles.startStopCamera,'Enable','off'); set(handles.direction,'Enable','on'); set(handles.direction,'Value',0); uicontrol(handles.direction); stop(handles.video); start(handles.video);... imwrite(getsnapshot(handles.video),strcat(num2str(so_anh),'.jpg'),'jpg'); end if strcmp(get(hObject,'String'),'Start Camera' )&& (get(handles.automation,'Value')==1) % Camera is off Change button string and start camera set(hObject,'String','Stop Camera' ); n=0; so_anh=0; bien_trai=176; bien_phai=176; nguong=50; while strcmp(get(hObject,'String'),'Stop Camera' )&& strcmp(get(hObject,'Enable'),'on') time=clock; Image1=getsnapshot(handles.video);... structure with handles and user data (see GUIDATA) % Hint: get(hObject,'Value') returns toggle state of automation set(handles.automation,'Value',1); set(handles.startStopCamera,'Enable','on'); set(handles.startStopCamera,'String','Stop Camera' ); set(handles.direction,'Enable','off'); % - Executes on button press in manual function manual_Callback(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to manual... focus function MyCameraGUI_WindowScrollWheelFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to MyCameraGUI (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % - Executes when user attempts to close MyCameraGUI function MyCameraGUI_CloseRequestFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to MyCameraGUI (see... tong_so_anh=str2double(get(handles.tong_so_anh,'String')); 22 4 Hướng phát triển Từ đề tài này có thể phát triển lên, xây dựng nhiều ứng dụng giám sát an ninh có hiệu quả trong thực tế Chúng em đề xuất một số hướng phát triển sau: • Phát triển thuật toán xử lý ảnh, sao cho nhận dạng được hình dạng đối tượng, giúp cho việc bám đối tượng thêm hiệu quả • Tăng thêm bậc tự do cho camera giúp cho camera giám sát được linh hoạt, theo nhiều... before myCameraGUI is made visible function myCameraGUI_OpeningFcn(hObject, eventdata, handles, varargin) % This function has no output args, see OutputFcn % hObject handle to figure % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles structure with handles and user data (see GUIDATA) % varargin command line arguments to myCameraGUI (see VARARGIN) %khai bao cong vao ra LPT global... during object creation, after setting all properties function cameraAxes_CreateFcn(hObject, eventdata, handles) % hObject handle to cameraAxes (see GCBO) % eventdata reserved - to be defined in a future version of MATLAB % handles empty - handles not created until after all CreateFcns called % Hint: place code in OpeningFcn to populate cameraAxes % - Executes during object creation, after setting . chính function varargout = myCameraGUI(varargin) % MYCAMERAGUI M-file for myCameraGUI.fig % MYCAMERAGUI, by itself, creates a new MYCAMERAGUI or raises the existing % singleton*. % % H = MYCAMERAGUI returns. strcmp(get(hObject,'String'),'Stop Camera& apos;) % Camera is on. Stop camera and change button string. set(handles.startStopCamera,'String','Start Camera& apos;); %stop(handles.video); %close. strcmp(get(hObject,'String'),'Start Camera& apos;)&& (get(handles.automation,'Value')==1) % Camera is off. Change button string and start camera. set(hObject,'String','Stop Camera& apos;); n=0; so_anh=0; bien_trai=176; bien_phai=176; nguong=50; while