Untitled BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI Tp Hồ Chí Minh 03/2020 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ[.]
BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH XE ROBOT GIÁM SÁT AN NINH HỘ GIA ĐÌNH GVHD: ThS Nguyễn Đình Phú SVTH: Hồ Hồi Linh MSSV: 16141193 SVTH: Ngơ Đức Huy MSSV: 16141166 Tp Hồ Chí Minh - 03/2020 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH XE ROBOT GIÁM SÁT AN NINH HỘ GIA ĐÌNH GVHD: ThS Nguyễn Đình Phú SVTH: Hồ Hồi Linh MSSV: 16141193 SVTH: Ngơ Đức Huy MSSV: 16141166 Tp Hồ Chí Minh - 03/2020 BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trƣớc khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trƣớc Ngƣời thực đề tài Hồ Hồi Linh – Ngơ Đức Huy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH vii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LỜI CẢM ƠN Chúng xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Đình Phú - Giảng viên mơn Điện tử cơng nghiệp trực tiếp hƣớng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đề tài Chúng xin gởi lời cảm ơn chân thành thầy cô Khoa Điện-Điện Tử tạo điều kiện tốt cho nhóm hồn thành đề tài Chúng gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 16141DT2B chia sẻ trao đổi kiến thức nhƣ kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Và đặc biệt, xin chân thành cảm ơn cha mẹ tạo điều kiện vật chấn lẫn tinh thần để chúng tơi hồn thành tốt đề tài Xin chân thành cảm ơn! Ngƣời thực đề tài Hồ Hồi Linh – Ngơ Đức Huy BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH viii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP v LỜI CAM ĐOAN vii LỜI CẢM ƠN viii MỤC LỤC ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ xii LIỆT KÊ BẢNG xv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT xvi TÓM TẮT xviii Chƣơng TỔNG QUAN 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.2 MỤC TIÊU 1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN 1.5 BỐ CỤC .3 Chƣơng CƠ SỞ LÝ THUYẾT .4 2.1 GIỚI THIỆU 2.2 TÌM HIỂU VỀ MACHINE LEARNING VÀ PHƢƠNG PHÁP NHẬN DẠNG ĐỐI TƢỢNG VỚI BỘ PHÂN LOẠI XẾP TẦNG 2.2.1 Machine learning 2.2.2 Bộ phân loại xếp tầng (cascade classifiers) 2.3 GIỚI THIỆU VỀ WEB SERVER VÀ NGÔN NGỮ HTML .8 2.3.1 Web Server 2.3.2 Ngôn ngữ HTML 2.4 WIFI VÀ CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 10 2.4.1 Giới thiệu 10 2.4.2 Đặc điểm 10 2.4.3 Các chuẩn wifi 11 2.5 TÌM HIỂU VỀ CLOUD SERVER 11 2.5.1 Giới thiệu cloud server 11 2.5.2 Đặc điểm 11 2.6 APP ANDROID VÀ PHƢƠNG PHÁP LẬP TRÌNH KÉO THẢ 11 2.6.1 App android 12 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH ix BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.6.2 Lập trình kéo thả 12 2.7 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG HTTP LIVESTREAM VIDEO 12 2.7.1 Giới thiệu 12 2.7.2 Một số giao thức sử dụng streaming 13 2.8 PORT FORWARDING 13 2.8.1 Tổng quan 13 2.8.2 Ứng dụng 13 Chƣơng TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 15 3.1 GIỚI THIỆU 15 3.2 TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 15 3.2.1 Thiết kế mơ hình xe robot 15 3.2.2 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 18 3.2.3 Tính tốn, lựa chọn, thiết kế mạch 18 3.2.4 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 36 Chƣơng THI CÔNG HỆ THỐNG 38 4.1 GIỚI THIỆU 38 4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 38 4.2.1 Thi công PCB 38 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra 38 4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 40 4.3.1 Lƣu đồ giải thuật 40 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 44 4.3.3 Phần mềm lập trình web server, app android 46 4.4 MỘT SỐ CÀI ĐẶT CHO DỰ ÁN 48 4.4.1 Cài đặt hệ điều hành Raspbian cho Raspberry Pi Model B 48 4.4.2 Truy cập vào raspbian VNC Viewer 49 4.4.3 Cài đặt thƣ viện opencv cho Pi 51 4.4.4 Cài đặt số thƣ viện cần thiết cho dự án .53 4.4.5 Điều khiển raspberry từ xa với remote.it 55 4.5.6 Điều khiển Esp8266 từ xa 56 4.6 TÀI LIỆU HƢỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 57 4.6.1 Tài liệu hƣớng dẫn sử dụng 57 4.6.2 Quy trình thao tác .58 Chƣơng KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 59 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH x BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 5.1 KẾT QUẢ 59 5.1.1 Kết thi công phần cứng 59 5.1.2 Kết livestream video(thêm ảnh livestream lúc trời tối) 60 5.1.3 Kết điều khiển xe .61 5.1.4 Kết nhận dạng 61 5.1.5 Kết gửi mail cảnh báo 63 5.1.6 Kết giao tiếp với cảm biến 64 5.1.7 Tính bảo mật 65 5.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ .65 Chƣơng KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 67 6.1 KẾT LUẬN 67 6.2 HƢỚNG PHÁT TRIỂN .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xi BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Giai đoạn 1- Haar Feature Selection Hình 2.2 Hình ảnh ví dụ tính Haar Hình 2.3 Quá trình phân loại phân loại xếp tầng cascade Hình 2.4 Các trình giai đoạn phân loại cascade Hình 2.5 Cấu trúc tổng quan HTTP Streaming 13 Hình 3.1 Sơ đồ bố trí linh kiện (1) 15 Hình 3.2 Sơ đồ bố trí linh kiện (2) 16 Hình 3.3 Thiết kế khung xe robot với creo 17 Hình 3.4 Mặt (trái) mặt dƣới (phải) khung xe robot 17 Hình 3.5 Mặt trƣớc (trái) mặt hông (phải) khung xe robot 17 Hình 3.6 Khung xe robot sau in 3d 17 Hình 3.7 Sơ đồ khối hệ thống 18 Hình 3.8 Sơ đồ chân Raspberry Pi Model B 19 Hình 3.9 Mặt Raspberry Pi Model B 19 Hình 3.10 Thanh led 12V 20 Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý module relay 5V kênh 20 Hình 3.12 Module Relay kênh 5V 21 Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển trung tâm 21 Hình 3.14 Sơ đồ chân NodeMCU Esp8266 22 Hình 3.15 NodeMCU Esp8266 22 Hình 3.16 Module Camera Raspbrry Rev V1.3 23 Hình 3.17 Cảm biến PIR 23 Hình 3.18 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến chuyển động PIR 24 Hình 3.19 Cảm biến DHT11 24 Hình 3.20 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 25 Hình 3.21 Gửi tín hiệu “start” từ vi xử lý 25 Hình 3.22 Quá trình đọc giá trị DHT11 26 Hình 3.23 Cảm biến MQ2 26 Hình 3.24 Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến khí gas MQ2 26 Hình 3.25 Module Buzzer 27 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 3.26 Sơ đồ nguyên lý khối giám sát 28 Hình 3.27 Mơ tả lực ma sát trƣợt bánh xe 29 Hình 3.28 Động giảm tốc V1 + bánh xe 30 Hình 3.29 Bánh xe đa hƣớng 31 Hình 3.30 Module điều khiển động L298N 31 Hình 3.31 Điện áp trung bình thay đổi theo thay đổi chy kỳ xung 32 Hình 3.32 Mạch cầu H 32 Hình 3.33 Sơ đồ nguyên lý khối động 33 Hình 3.34 Sơ đồ chân Servo SG90 34 Hình 3.35 Cơ cấu Pan Tilt 34 Hình 3.36 Sơ đồ nguyên lý khối điều chỉnh góc quay 34 Hình 3.37 Sạc dự phịng AVA 35 Hình 3.38 Pin sạc Li-18650 4.2V 36 Hình 3.39 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 36 Hình 4.1 PCB Esp8266 cảm biến 38 Hình 4.2 Mơ hình xe robot sau hoàn thiện 39 Hình 4.3 Lƣu đồ 40 Hình 4.4 Lƣu đồ livestream video 41 Hình 4.5 Lƣu đồ xe chạy 41 Hình 4.6 Lƣu đồ camera quay 42 Hình 4.7 Lƣu đồ chƣơng trình đèn sáng, buzzer kêu 42 Hình 4.8 Lƣu đồ chƣơng trình nhận dạng khn mặt 43 Hình 4.9 Lƣu đồ giao tiếp cảm biến với Esp8266 43 Hình 4.10 Giao diện đơn giản Thonny 44 Hình 4.11 Giao diện Arduino IDE 45 Hình 4.12 Giao diện làm việc Notepad++ 46 Hình 4.13 Giao diện web server 47 Hình 4.14 Giao diện làm việc với mit app inventor 47 Hình 4.15 Giao diện app 48 Hình 4.16 Tải xuống Raspbian cho Pi từ trang chủ 48 Hình 4.17 Format thẻ nhớ với SD Card Formatter 49 Hình 4.18 Chép raspbian vào thẻ SD 49 Hình 4.19 Enable cho VNC 50 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xiii BÁO CÁO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Hình 4.20 Tìm ip Pi Advanced IP Scanner 50 Hình 4.21 Truy cập Pi VNC Viewer 50 Hình 4.22 Thiết lập ip tĩnh cho raspberry pi 51 Hình 4.23 Tạo mơi trƣờng ảo cho python thành công 52 Hình 4.24 Opencv đƣợc import vào Python 53 Hình 4.25 Thƣ viện wiringpi 53 Hình 4.26 Cài đặt thƣ viện ServoBlaster 54 Hình 4.27 Trang quản lý tài khoản google mail 54 Hình 4.28 Chọn “Bật” ứng dụng an toàn 54 Hình 4.29 Cài đặt remote.it terminal Pi 55 Hình 4.30 Chọn để sang bƣớc 55 Hình 4.31 Chọn loại điều khiển từ xa muốn sử dụng 56 Hình 4.32 Copy link cửa sổ dán vào vnc để truy cập vào Pi 56 Hình 4.33 Kết hợp Firebase, Esp Mit App Inventor 57 Hình 4.34 Chạy chƣơng trình Pi 57 Hình 4.35 Lƣu đồ quy trình thao tác 58 Hình 5.1 Kết thi cơng phần cứng 59 Hình 5.2 Kết livestream với camera rev1.3 60 Hình 5.3 Kết test ping wifi cục ( trái) từ xa ( phải) 60 Hình 5.4 Bật đèn buzzer 61 Hình 5.5 Thơng tin liên lạc, góp ý dự án 61 Hình 5.6 Thơng báo gửi mail hoàn tất terminal 61 Hình 5.7 Một số hình ảnh khn mặt nhận dạng đƣợc 62 Hình 5.8 Kết cảnh báo qua mail 63 Hình 5.9 Nội dung mail cảnh báo 63 Hình 5.10 Dữ liệu từ cảm biến app (trái) firebase (phải) 64 Hình 5.11 Nhiệt độ độ ẩm từ cảm biến (trái) thực tế (phải) 64 Hình 5.12 Kết gửi thơng báo khí gas vƣợt ngƣỡng 64 Hình 5.13 Kết gửi thơng báo phát có chuyển động 65 Hình 5.14 Đăng nhập vào web server 65 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP- Y SINH xiv