Báo cáo bài tập lớn xây dựng mô hình bãi đỗxe thông minh

  HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN o0o BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Xây dựng mơ hình bãi đỗ xe thơng minh Mơn học: Lập trình nhúng Số thứ tự nhóm: Đặng Minh Đạt Mai Văn Trí Đỗ Danh Tuấn Bùi Đức Dương MSSV: D19DCCN169 MSSV: D19DCCN688 MSSV: D19DCCN607 MSSV: D19DCCN145 Giảng viên hướng dẫn: Ths Đinh Xuân Trường HÀ NỘI, 05/2023   LỜI CẢM ƠN Xin cảm ơn giảng viên môn - thầy Đinh Xuân Trường giảng dạy tận tình, chi tiết để em có đủ kiến thức vận dụng chúng vào tiểu luận Do chưa có nhiều kinh nghiệm làm để tài hạn chế kiến thức, tiểu luận chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận nhận xét, ý kiến đóng góp, phê bình từ phía thầy/cơ để tiểu luận hồn thiện Lời cuối cùng, em xin kính chúc thầy/cô nhiều sức khỏe, thành công hạnh phúc   TÓM TẮT NỘI DUNG BÀI TẬP LỚN Hệ thống mở cửa bãi đỗ xe giải pháp tự động hóa sử dụng để quản lý kiểm soát việc vào bãi đỗ xe Hệ thống thường bao gồm thiết bị cảm biến, máy tính thiết bị điều khiển để tạo quy trình tự động cho việc quản lý bãi đỗ xe Một hệ thống mở cửa bãi đỗ xe thông thường bao gồm thành phần Arduino nano: não nhận thông tin đầu vào để xử lý,phân tích thơng tin Module thu phát hồng ngoại : với nhiệm vụ nhận biết vật cản, có mặt cửa xe, gửi tín hiệu cho Arduino nano xử lý thông tin Servo: môt thông truyên đông điều khiển hồi tiếp vịng kín, nhận tín hiệu thực cách nhanh, sử dụng nhầm mục đích nhận tín hiệu từ Arduino nano để đóng mở cửa Cảm biến hồng ngoại: Nhận biết vật cản để đưa lệnh điều khiển hợp lý Màn hình LCD đèn led : Hiển thị thơng tin cho người dùng Andruno IDE lập trình nạp logic cho phần cứng Với ý tưởng thành phần, phần cứng nhóm xây dựng mơ hình tự động mở cửa bãi đỗ xe có xe ra, xe vào, thị số lượng xe, cảnh báo bãi đủ xe   MỤC LỤC CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Các giải pháp hạn chế  1.3 Bố cục tập lớn CHƯƠNG 2. NỀN TẢNG LÝ THUYẾT  2.1 Đặc tả hệ thống  2.2 Các thành phần phần hệ thống 2.3 Sơ đồ hệ thống  12 CHƯƠNG 3. XÂY DỰNG HỆ THỐNG  13 3.1 Yêu cầu hệ thống  13 3.2 Xây dựng hệ thống 13 CHƯƠNG 4. KẾT LUẬN  26 4.1 Kết luận 26 4.2 Hướng phát triển tương lai  26   CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Hiện nay, nhiều trường học, cơng ty quan tổ chức cịn áp dụng việc bảo vệ mở đóng cổng sức người, việc bảo vệ mở đóng cổng tay gây nhiều vấn đề như: Sử dụng sức người để mở đóng cổng yêu cầu nhiều thao tác vật lý thường nhiều thời gian công sức, cổng nặng không thiết kế tốt, sức người không đủ để mở cổng cách dễ dàng hiệu quả,Thực công việc thường yêu cầu người lao động liên tục sử dụng sức gây chấn thương bị đau đớn q trình làm việc Việc mở đóng cổng sức người không phù hợp môi trường công nghiệp, nơi cần phải di chuyển hàng hoá lớn cần sức mạnh nhiều để mở cửa khó để kiểm sốt số lượng người vào kiểm tra tình trạng bãi đậu xe đầy hay chưa chỗ 1.2 Các giải pháp hạn chế Để giải vấn đề nêu nhóm đưa số giải pháp để giải quết vấn đề mở đóng cửa tay là: Sửdụngcơsởhạtầngcôngnghệ:Cácnhàsảnxuấthiệnnayđangliêntụcnghiên cứu phát triển loại cổng tự động semi-tự động, giúp tiết kiệm thời gian công sức cho người dùng Sử dụng thiết bị trợ lực: Các thiết bị trợ lực làm cho việc mở đóng cổng trở nên dễ dàng tiết kiệm sức lực người dùng Chúng lắp đặt trực tiếp cổng tích hợp vào hệ thống cổng tự động Áp dụng hệ thống điều khiển tự động: Sử dụng hệ thống điều khiển tự động giúp cổng mở đóng cách nhanh chóng xác, giảm thiểu tối đa can thiệp người dùng Sau thảo luận nhóm định chọn giải pháp Áp dụng hệ thống điều khiển tự động nhiên sinh số hạn chế sau: Khả bị hư hỏng: Các phận cổng barie, chẳng hạn motor cảm biến, bị hư hỏng sử dụng mức yếu tố môi trường Khoảng cách phát giới hạn: Các cảm biến cổng barie phát vật thể khoảng cách định, đó, vật thể di chuyển vượt khoảng cách này, cổng barie khơng phát khơng đóng lại   CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Tốc độ di chuyển chậm: Tùy thuộc vào kích thước trọng lượng cổng barie, tốc độ di chuyển chậm, làm giảm khả xử lý lưu lượng giao thông vào cao điểm Phụ thuộc vào nguồn điện: Cổng barie tự động phải cung cấp nguồn điện liên tục để hoạt động, đó, có cố điện, cổng barie không hoạt động 1.3 Bố cục tập lớn Chương 1: Giới thiệu đề tài Chương 2: trình bày tảng lý thuyết tập lớn, module, linh kiện cách thực tập lớn Chương 3: Cách xây dựng hệ thống Chướng 4: Kết luận báo cáo, đưa hạn chế, thành qquar thực định hướng tương lai   CHƯƠNG NỀN TẢNG LÝ THUYẾT 2.1 Đặc tả hệ thống Một bãi đỗ xe giả lập bìa catong, barie giả lập Tự động mở barie có xe vào vào, tự động đóng mà khơng có vật cản Màn LCD hiển thị số lượng xe có bãi Đèn led đỏ sáng báo hiệu bãi đỗ xe đầy chỗ 2.2 Các thành phần phần hệ thống 2.2.1 Các thành phần phần cứng a Arduino Nano Hình ảnh Andruno Nano - Arduino Nano : bảng vi điều khiển thân thiện, nhỏ gọn, đầy đủ Arduino Nano nặng khoảng 7g với kích thước từ 1,8cm - 4,5cm Bài viết trình bày thông số kỹ thuật quan trọng, sơ đô chân chức chân bảng Arduino Nano - Arduino Nano có chức tương tự Arduino Duemilanove khác dạng mạch Nano tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống Arduino UNO Sự khác biệt chúng bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân cịn Nano có sẵn TQFP (plastic quad flat   CHƯƠNG NỀN TẢNG LÝ THUYẾT pack) với 32 chân Trong UNO có cổng ADC Nano có cổng ADC Bảng Nano khơng có giắc nguồn DC bo mạch Arduino khác, mà thay vào có cổng mini-USB Cổng sử dụng cho việc lập trình giám sát nối tiếp Tính hấp dẫn arduino Nano chọn công xuất lớn với hiệu điện Đặc điểm Thơng số cấu hình Andruno Nano Cấu tạo sơ đồ chân   CHƯƠNG NỀN TẢNG LÝ THUYẾT Hình ảnh sơ đồ chân Andruno Nano - Mục đích sử dụng hệ thống Đóng vai trị điều khiển , nhận thơng tin đầu vào từ cảm biến hồng ngoại sau đưa lệnh điều khiển thành khác b Động Servo - Động servo thành phần hệ thống servo Động servo nhận tín hiệu từ điều khiển cung cấp lực chuyển động cần thiết cho thiết bị máy móc vận hành với tốc độ độ xác cao - Động servo chia thành loại: động servo AC, động servo DC AC servo xử lý dịng điện cao có xu hướng sử dụng máy móc cơng nghiệp DC servo khơng thiết kế cho dịng điện cao thường phù hợp cho ứng dụng nhỏ - Cấu tạo động AC servo bao gồm phần: stator, rotor (thường loại nam châm vĩnh cửu) encoder - Stator bao gồm cuộn dây quấn quanh lõi, cấp nguồn để cung cấp lực cần thiết làm quay rotor - Rotor cấu tạo nam châm vĩnh cửu có từ trường mạnh   CHƯƠNG NỀN TẢNG LÝ THUYẾT - Encoder gắn sau đuôi động để phản hồi xác tốc độ vị trí động điều khiển Hình ảnh động servo Mục đích sử dụng hệ thống Một bìa cứng gán vào cần servo để tạo thành barie đặt trước cổng vào Động servo mở đóng có xe ra, xe vào có lệnh điều khiển từ Andruno nano c Module thu phát hồng ngoại - Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 loại cảm biến thông dụng dùng nhiều hệ thống cửa tự động thông minh, cảm biến an toàn cổng tự động barrie tự động, cổng co giãn inox tự động cảm biến phát vật cản hồng ngoại hay cảm biến IR ( IR detector ) - Ứng dụng: Cửa tự động thông minh, chống trộm, phát vật cản, đếm sản phẩm, đếm số lượng người, Hình ảnh cảm biến hồng ngoại Mục đích sử dụng hệ thống   CHƯƠNG NỀN TẢNG LÝ THUYẾT bố trí nội sơ đồ cần thiết Có hướng dẫn trợ giúp chuyên sâu hữu ích trình cài đặt ban đầu Các hướng dẫn có sẵn cho có thể  khơng có nhiều kinh nghiệm với khung cơng tác Arduino Mục đích sử dụng hệ thống Andruno IDE mục đích lập trình logic nghiệp vụ, sau hỗ chợ nạp mã nguồn vào Andruno nano để hoạt động mục đích 2.3 Sơ đồ hệ thống Hình ảnh mơ tả kiến trúc mơ hình 12   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG 3.1 Yêu cầu hệ thống Như giới thiệu chương 2, để thực u cần cần phải có - Mơ hình mô bãi đỗ xe - Andruno nano - Động servo - Đèn led đỏ 5mm - Cảm biến hồng ngoại nhận diện vật cản - Pin nguồn đế pin 9v - Màn hình hiển thị LCD 1602 xanh - Andruno IDE hỗ trợ lập trình , nạp mã code vào phần cứng 3.2 Xây dựng hệ thống a Mô bãi đỗ xe Bãi đỗ xe mô cần phải đáp ứng đủ điều kiện: - Bãi đỗ xe hình nhữ nhật ( tùy chỉnh) có diện tích đủ chứa xe thiết bị phần cứng tích hợp - Cần có cổng vào, trước cổng vào cần có barie để chặn hay cho phép xe vào - Phải có chỗ để thị đèn led mà hình LCD, động servo Andruno Nano Qua u cầu mơ hình mô tạo dựng 13   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Hình ảnh mơ bãi đỗ xe từ phía trước Hình ảnh mơ bãi đỗ xe từ phía b Thiết lập cảm biến hồng ngoại Mục tiêu hệ thống barie mở xe vào bãi đỗ Vì cần có cảm biến hồng ngoại nắp cổng bãi mô Một lắp trước hướng phía xe vào bãi, hướng vào lúc xe vào bãi 14   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Hình ảnh mơ cảm biến hồng ngoại lắp bãi xe 15   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Hình ảnh mơ cảm biến hồng ngoại lắp bãi xe c Thiết lập barie Barie có vật cản nhấc lên hạ xuống ngược lại, để có thể  nhấc lên hạ xuống sử dụng động servo Động servo gồm chân gán vào chân D10,UTN ,GND Andruno Nano để nhận tín hiệu từ Cần servo lắp miếng bìa để tạo thành barie chắn trước cổng 16   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Hình ảnh barie tạo từ servo 17   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Hình ảnh barie lặp đặt vào bãi xe mô c Thiết lập đèn led, hình hiển thị Đèn led đỏ nhấp nháy đỏ bãi đủ chỗ Để đèn led hiển thị thi phải đấu gián tiếp qua cuộn giây đực-đực đầu dây thứ nối vào chân 5v , đầu dây thứ nối vào trở, đầu lại dây thứ nối vào chân dương led , đầu lại dây thứ nối vào chân âm led 18   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Hình ảnh led sau lặp đặt Màn LCD thị số lượng xe có bãi, chân LCD nối vào chân A4, A5, chân nguồn 5V Hình ảnh hình thị LCD sau lặp đặt d Nạp mã nguồn với Andruno IDE Để đưa logic hệ thống vào phần cứng, nhóm sử dụng Adruno IDE để lập trình Ngơn ngữ lập trình sử dụng C , thư viện hỗ trợ trình code Liquid Crystal Arduino.h Servo.h Wire.h 19   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Ý tưởng lập trình Để barie nâng lên hạ xuống - Thư viện andruo có hỗ trợ nhận đầu vào cảm biến hồng ngoại nên tạo cờ để xác định có vật cản hay khơng Khi cờ nghĩa có vật cản, ngược lại - Khi nhận tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại Andruno nano đặt lại trạng thái cờ lệnh điều khiển cho servo Khi cờ (hạ xuống) cần servo quay góc 90 độ tính từ mặt sàn , cờ (nâng lên) cần servo góc độ tính từ mặt sàn - Để đèn cảnh báo sáng , hình hiển thị số lượng xe, khơng mở barie đầy xe Tạo biến đếm số lượng xe có bãi - Vận dụng cờ phần trên, cờ cảm biến hồng ngoại bên ngồi bãi xe tăng biến cao lên Khi cờ cảm biến hồng ngoại bên 20   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG bãi xe giảm biến count - Cứ lần thay đổ biến count hình LCD lấy kết biến count để thị lên hình - Khi biến count đặt lại barie góc quay đọ, mà ko thay đổi góc quay với cờ cảm biến hồng ngoại bên ngồi sau kích hoạt đèn led báo đỏ liên tục Lưu đồ thuật toán 21   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG Từ ý tưởng vào lưu đồ trên, code để nạp logic cho phần cứng 22   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG # in cl ud e # in cl ud e # in cl ud e # in clu de L i q u i d C r y s t a l _ I C l c d ( x27 , , ) ; Servo myservo ; i n t x ev ao = ; int xera = 4; int led = 5; i n t s er vo Pi n = 0; int count = 0; v oi d s e t up ( ) { pinMode ( xevao , INPUT_PULLUP ) ; pinMode ( xera , INPUT_PULLUP ) ; pinMode ( led , OUTPUT ) ;  / / kho i t a o b i e n ban dau myservo at t ac h ( se rv oP in ) ; myservo wr it e ( ) ; lcd i n i t ( ) ; lcd bac kl ig ht ( ) ; lcd set Cur sor (3 ,0 ); l c d p r i n t ( " b a i x e " ) ; lcd set Cur sor (0 ,1 ); l cd p r i n t ( " so luong xe : Se ri al begin (96 00) ; "); } v o id l o op ( ) {  / / kiem t r a neu co xe vao t h i t a n g so luong va mo cua  / / dong t h o i h i e n t h i l e n ma l c d i f ( di gi ta lR ea d ( xevao ) == && count ) { c o u n t = c o u n t   − 1; i f ( c o u n t < 1) { count = 0; } myservo wr it e ( ) ; delay (200 0); myservo wr it e ( ) ; delay (200 0); lc d c l e a r ( ) ; lcd set Cur sor (3 ,0 ); l c d p r i n t ( " b a i x e " ) ; lcd set Cur sor (0 ,1 ); l cd p r i n t ( " so luong xe : "); lcd set Cur sor (13 ,1 ); lcd p ri n t ( count ); } i f ( c o un t >= ) { d i g i t a l W r i t e ( l e d , HIGH ) ; delay (100 0); d i g i t al W ri t e ( led , LOW); delay (50 0); 24   CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG } } c Kết thực Qua ý tưởng trên, nhóm hồn thành hệ thống bãi đỗ xe tự động Một vài hình ảnh kết bãi đỗ xe 25   CHƯƠNG KẾT LUẬN 4.1 Kết luận Qua tìm hiểu thực hiện, nhóm xây dựng mơ hình tự động mở barie có vật cản xuất Tuy nhiên vẫn đề tồn đọng như, tập mức nhận viết vật cản, tốc độ phản ứng gặp vật cản chậm Quavấnđềđãthựchiệnnhómhọcđượcthêmnhiềukiếnthứcvềlậptrìnhnhúng, cách phát triển hệ thống nhúng, hoạt động thành phần phần cứng, cách phần mềm phần cứng giao tiếp với Giúp củng cố kiến thức để phát triển tương lai 4.2 Hướng phát triển tương lai Nhóm mong muốn tương lai phát triển hoàn thiện sản phẩm - Nhận biết xác vận cản phép vào bãi đỗ xe - Tốc độ phản ứng nhanh - Tích hợp thơng báo âm cho hệ thống - Nhận biết hành vi xấu bãi lái xe để giảm thiệt hại - Nhận biết đưa vị trí xếp thích hợp cho phương tiện đỗ xe, tối ưu đặt nhiều xe có thể  26