TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
ĐẶT VẤN ĐỀ
Việt Nam đang trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa, với nhu cầu ngày càng cao về sự thuận lợi trong cuộc sống, đặc biệt là sự gia tăng mật độ dân cư và phương tiện giao thông Sự gia tăng số lượng xe không chỉ phản ánh sự phát triển của đất nước mà còn đặt ra nhiều thách thức như ô nhiễm môi trường, tắc nghẽn giao thông và thiếu bãi đậu xe Hệ thống quản lý bãi xe tại Việt Nam vẫn còn thô sơ, trong khi các nước phát triển đã áp dụng tự động hóa để nâng cao hiệu quả công việc và giảm chi phí nhân công Với sự tiến bộ của công nghệ, nhu cầu về thiết bị thông minh và tự động ngày càng cao Do đó, tôi đã chọn đề tài “Bãi xe tự động sử dụng công nghệ RFID” nhằm ứng dụng công nghệ này vào việc bảo mật và tự động hóa, tiết kiệm sức lao động và nâng cao hiệu quả quản lý.
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Xác định mục tiêu và giới hạn đề tài.
- Nghiên cứu tài liệu về Kit Arduino UNO R3.
- Thiết kế khối cảm biến, khối hiển thị trên LCD, khối chấp hành, khối nguồn, Reader và bộ xử lí trung tâm.
- Thiết kế, tính toán và thi công cho phần cứng.
- Viết code cho Kit Arduino Uno R3.
- Lắp rắp và kết nối giữa khối xử lí trung tâm và các khối khác.
- Hiển thị dữ liệu lên LCD.
- Chạy thử nghiệm hệ thống.
- Chỉnh sửa các lỗi điều khiển, lỗi lập trình và lỗi của các thiết bị.
- Viết báo cáo đồ án.
GIỚI HẠN
Đề tài: “Bãi xe tự động sử dụng công nghệ RFID” có những giới hạn sau:
- Sử dụng Kit Arduino Uno R3.
- Sử dụng các nền tảng đã có sẵn và thư viện mở để phát triển sản phẩm.
- Sử dụng các module có sẵn như: module relay, module LCD I2C,MFRC522…
PHẠM VI SỬ DỤNG
Đề tài là một mô hình nhỏ phục vụ cho việc nghiên cứu và phát triển trong quy mô phòng học và phòng thực tập.
Công nghệ RFID đang được ứng dụng rộng rãi trong việc quản lý và theo dõi xe tự động Việc sử dụng RFID giúp tối ưu hóa quy trình vận hành, nâng cao độ chính xác và giảm thiểu thời gian xử lý Các ứng dụng này không chỉ mang lại lợi ích cho doanh nghiệp mà còn cải thiện trải nghiệm của khách hàng Sự phát triển của công nghệ RFID hứa hẹn sẽ tiếp tục thay đổi cách thức quản lý phương tiện trong tương lai.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
Arduino là một board mạch vi xử lý lý tưởng cho việc lập trình và xây dựng các ứng dụng tương tác, với ngôn ngữ lập trình dễ học giống C/C++ Board mạch này sử dụng vi xử lý AVR Atmel 8bit hoặc ARM Atmel 32-bit, cung cấp nhiều tính năng như 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số, tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau Với thiết kế nguồn mở, Arduino cho phép người dùng không cần kiến thức sâu về điện tử vẫn có thể lập trình và phát triển các dự án sáng tạo.
Hình 2.1: Hình ảnh thực tế Arduino UNO R3 SMD
UNO R3 SMD Hình 2.3: Sơ đồ chân
STT Thông số Giá trị
1 Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
2 Tần số hoạt động 16 MHz
4 Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
5 Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
6 Dòng ra tối đa ( 3.3V) 50 mA
7 Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Bảng 2.1: Bảng thông số kĩ thuật Arduino Uno R3
Arduino có thể nhận nguồn từ nhiều nguồn khác nhau, bao gồm cổng USB, jack cắm 2.1mm và hai chân Vin cùng GND.
- Chân 5V và chân 3.3V: các chân này dùng để lấy nguồn ra tương ứng 5V và 3.3V.
Việc áp dụng công nghệ RFID trong việc học lái xe tự động mang lại nhiều lợi ích đáng kể Công nghệ này giúp theo dõi và quản lý học viên một cách hiệu quả, cải thiện quy trình đào tạo và nâng cao trải nghiệm học tập Bên cạnh đó, RFID cũng hỗ trợ trong việc kiểm soát tài sản và thiết bị, đảm bảo an toàn cho học viên và giảng viên Sử dụng công nghệ RFID sẽ giúp các trung tâm đào tạo lái xe tự động tối ưu hóa hoạt động và nâng cao chất lượng dịch vụ.
- Vin: Cấp nguồn cho Arduino.
- Reset: chân thiết lập lại hoạt động từ đầu cho board khi nhận tín hiệu.
2.1.2 Công nghệ RFID và Module MFRC522
Công nghệ RFID, hay nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến, cho phép xác định và giám sát các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio Nhờ vào khả năng này, công nghệ RFID trở thành công cụ hữu ích trong việc quản lý và theo dõi từng đối tượng một cách hiệu quả.
Hệ thống RFID bao gồm hai thành phần chính: thiết bị đọc (reader) và thiết bị phát mã RFID có gắn chip Thiết bị đọc được trang bị anten để thu và phát sóng điện từ, trong khi thiết bị phát mã RFID gắn liền với vật thể cần nhận dạng Mỗi thiết bị RFID mang một mã số duy nhất, không trùng lặp với bất kỳ thiết bị nào khác.
Các tần số thường được sử dụng trong hệ thống RFID:
LF: 125 kHz – 34.2 kHz (low frequencies): ứng dụng nhiều cho hệ thống quan lý nhân sự, chấm công, cửa bào mật, bãi giữ xe
HF: 13.56 MHz (high frequencies): ứng dụng nhiều cho quản lý nguồn gốc hàng hóa, vận chuyển hàng hóa, cửa bảo mật, bãi giữ xe
UHF (tần số siêu cao) từ 860 MHz đến 960 MHz được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống kiểm soát, bao gồm thu phí đường bộ tự động, kiểm kê kho hàng và quản lý lộ trình hàng hóa.
Tần số SHF 2.45 GHz (tần số siêu cao) được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống kiểm soát, bao gồm thu phí đường bộ tự động, quản lý lưu thông hàng hóa, kiểm soát hàng hóa và kiểm kê kho hàng.
Hình 2.4: Hình thực tế Module RFID RC522 Hình 2.5: Kí hiệu MFRC522
STT Thông số Giá trị
1 Điện áp hoạt động 3.3V DC
2 Tần số hoạt động 13.56 MHz
4 Khoảng cách hoạt động 0-60 mm
5 Tốc độ tối đa 10 Mbps
Bảng 2.2: Bảng thông số kĩ thuật MFRC 522
Bài viết này đề cập đến việc ứng dụng công nghệ RFID trong việc học lái xe tự động Công nghệ RFID giúp nâng cao hiệu quả trong việc quản lý và theo dõi học viên, đồng thời cải thiện trải nghiệm học tập Việc sử dụng RFID trong giáo dục lái xe không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn tăng cường độ chính xác trong việc ghi nhận thông tin Hệ thống này mang lại nhiều lợi ích cho cả giáo viên và học viên, giúp tối ưu hóa quá trình đào tạo lái xe.
SDA: kết nối với chân SPI_SDA của vi điều khiển để lựa chọn chip khi giao tiếp SPI (Kích hoạt ờ mức thấp).
SCK: Kết nối với chân SPI_SDA của vi điều khiển để tạo xung trong chế độ truyền SPI.
MIS0: Kết nối với chân SPI _M1SO của vi diêu khiển có chức năng Master Data Out- Slave In trong chế độ giao tiếp SPI.
M0SI: Kết nối với chân SPI_MOS1 của vi diều khiển có chức năng Master Data In- Slave Out trong chế độ giao tiêp SPI.
LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của
Màn hình LCD mang lại nhiều lợi ích vượt trội so với các loại hiển thị khác Nó có khả năng hiển thị đa dạng các ký tự, bao gồm chữ, số và ký tự đồ họa, giúp người dùng dễ dàng nhận diện thông tin Bên cạnh đó, LCD dễ dàng tích hợp vào các mạch ứng dụng thông qua nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tiêu tốn ít tài nguyên hệ thống và có giá thành phải chăng.
Hình 2.6: Hình ảnh thực tế LCD 16x2 Hình 2.7: Kí hiệu LCD 16x2
STT Thông số Giá trị
2 Dòng điện tối đa 30mA
Bảng 2.3: Thông số kĩ thuật LCD 16x2
Bài viết này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ RFID trong việc học lái xe tự động Công nghệ RFID giúp cải thiện quy trình đào tạo, mang lại hiệu quả cao hơn trong việc theo dõi và quản lý học viên Với sự hỗ trợ của RFID, các trung tâm đào tạo có thể dễ dàng giám sát tiến độ học tập và đảm bảo an toàn cho người học Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao chất lượng giảng dạy mà còn tạo điều kiện thuận lợi cho học viên trong quá trình học lái xe.
Hình 2.8: Sơ đồ điều khiển LCD 16x2
Nhìn vào dạng sóng ta có thể thấy được trình tự điều khiển như sau:
Điều khiển tín hiệu RS
Điều khiến tín hiệu R/W xuống mức thấp
Điêu khiên tín hiệu E lên mức cao đê cho phép.
Điều khiển tín hiệu E về mức thấp
Điều khiến tín hiệu R/W lên mức cao trở lại.
Chân 1: (Vss) Chân nối đất cho LCD.
Chân 2: VDD Là chân cấp nguồn cho LCD.
Chân 3: VEE là chân điều chỉnh độ tương phản của LCD.
Chân 4: RS Là chân chọn thanh ghì (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của LCD (ở chế độ ghi) hoặc nối với bộ đểm địa chỉ cùa LCD (ở chể độ đọc).
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD
Chân 5 (R/W) được sử dụng để chọn chế độ đọc hoặc ghi cho LCD, với việc nối chân này với logic “0” để hoạt động ở chế độ ghi và logic “1” để chuyển sang chế độ đọc Chân 6 (E) là chân cho phép, nơi các lệnh chỉ được chấp nhận khi có một xung cho phép từ chân E sau khi các tín hiệu đã được đặt lên bus DB0-DB7.
Trong chế độ ghi, dữ liệu trên bus sẽ được chuyển vào thanh ghi nội bộ khi phát hiện xung chuyển từ cao xuống thấp của tín hiệu chân.
Khi ở chế độ đọc, dữ liệu sẽ được LCD xuất ra các chân DB0-DB7 khi phát hiện sự chuyển tiếp từ mức thấp lên mức cao (low-to-high transition) tại chân E Dữ liệu này sẽ được giữ trên bus cho đến khi chân E trở về mức thấp.
Chân 7 - 14: DBO - DB7 tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đôi thông tin với MPU Có 2 chế dộ sử dụng 8 dường bus này:
+ Chế độ 8 bít: Dữ liệu được truyền trên cà 8 đường, với bit MSB là bitDB7
Sử dụng công nghệ RFID trong bài học về xe tự động mang lại nhiều lợi ích, từ việc tối ưu hóa quy trình học tập đến việc nâng cao trải nghiệm người dùng Công nghệ này giúp quản lý thông tin hiệu quả, giảm thiểu sai sót và tăng cường tính chính xác trong việc theo dõi và giám sát Việc áp dụng RFID không chỉ cải thiện khả năng truy cập dữ liệu mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các ứng dụng học tập sáng tạo, giúp học viên tiếp cận kiến thức một cách nhanh chóng và dễ dàng hơn.
+ Chế độ 4 bít: Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7.
Chân 15: Nguồn dương cho đèn nền.
Chân 16: GND cho đèn nền.
Việc sử dụng giao tiếp I2C cho phép điều khiển màn hình trực tiếp thông qua IC xử lý trên mạch, chỉ cần gửi mã lệnh và nội dung hiển thị Điều này giúp vi điều khiển có thêm thời gian để xử lý các tiến trình phức tạp khác.
PHẦN MỀM ARDUINO IDE
Với mục tiêu của đề tài là sử dụng Arduino Uno R3 nên phần mềm để viết chương trình điều khiển là phần mềm Arduino IDE.
The Arduino IDE (Integrated Development Environment) is a text editor designed for writing code to upload to Arduino boards It is compatible with Windows, macOS, and Linux operating systems.
Một chương trình viết bởi Arduino IDE được gọi là sketch, sketch được lưu dưới định dạng ino.
Sau khi khơi động Arđuino IDE, ta được giao diện như hình sau:
Hình 2.30: Giao diện lập trình Arduino IDE
Chương trình Arduino được phát triển bằng ngôn ngữ C hoặc C++, sử dụng Arduino IDE cùng với thư viện phần mềm "Wiring" Để thực hiện một chương trình, người dùng chỉ cần định nghĩa hai hàm cơ bản.
- Setup () : hàm chạy một lần duy nhất vào lúc bắt đầu của một chương trình dùng đê khởi tạo các thiết lập.
Hàm loop() là một hàm quan trọng trong lập trình Arduino, được gọi liên tục cho đến khi bo mạch bị tắt Arduino IDE, công cụ phát triển phần mềm cho Arduino, hỗ trợ chạy trên các hệ điều hành Windows, MAC OS X và Linux.
PHẦN MỀM MICROSOFT EXCEL VÀ CÔNG CỤ PARALLAX DATA
Microsoft Excel là ứng dụng bảng tính nổi bật trong bộ Microsoft Office, giúp người dùng thực hiện các phép toán nhanh chóng và chính xác với lượng dữ liệu lớn Excel được cấu trúc dưới dạng các hàng và cột, tạo thành một bảng tính lớn, trong đó các hàng thường được ký hiệu bằng các chữ cái như A, B, C, và tiếp tục.
C, D, E,… còn các cột thì được ký hiệu bằng các con số từ 1, 2, 3 cho đến n… Một cột và một hàng gộp lại với nhau sẽ trở thành một ô tính Địa chỉ của ô sẽ được xác định bởi chữ cái đại diện cho cột và số đại diện cho hàng.
Bài viết này đề cập đến việc ứng dụng công nghệ RFID trong việc học lái xe tự động Công nghệ RFID giúp cải thiện quy trình giảng dạy và quản lý học viên, mang lại hiệu quả cao hơn trong việc theo dõi tiến độ học tập Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao trải nghiệm học viên mà còn đảm bảo an toàn và chính xác trong quá trình đào tạo lái xe.
Bảng tính – Sheet: Sheet là bảng tính trong Excel Mỗi bảng tính có tới hơn
4 triệu ô dữ liệu, người dùng có thể thoải mái sử dụng chúng để tính toán, lập biểu mẫu, phân tích dữ liệu…
Sổ tay (Workbook) trong Excel thường có từ 1 đến 255 sheet riêng biệt và được sử dụng để tập hợp các bảng tính, đồ thị có liên quan Mặc dù Excel không giới hạn số lượng Workbook, số lượng Workbook có thể mở cùng lúc phụ thuộc vào bộ nhớ của máy tính.
Cột trong Excel là tập hợp các ô tính sắp xếp theo chiều dọc, với độ rộng mặc định là 9 ký tự, có thể điều chỉnh từ 0 đến 255 ký tự Một bảng tính Excel có thể chứa tối đa 256 cột, mỗi cột được đánh dấu bằng một chữ cái khác nhau như A, B, C, D, và E.
Dòng trong Excel là tập hợp các ô tính sắp xếp theo chiều ngang, với chiều cao mặc định là 12.75 chấm điểm, có thể điều chỉnh từ 0 đến 409 Mỗi bảng tính Excel có tối thiểu 16.384 dòng, và mỗi dòng được đánh số từ 1 trở đi.
Ô trong bảng là điểm giao giữa dòng và cột, với tọa độ được xác định bởi số thứ tự của dòng và chữ cái đại diện cho cột.
Vùng trong bảng tính là tập hợp của nhiều ô liền kề, được xác định bởi tọa độ của ô đầu và ô cuối Vùng có thể bao gồm một ô đơn lẻ, một nhóm ô hoặc toàn bộ bảng tính, cho phép người dùng làm việc với nhiều vùng khác nhau cùng một lúc.
2.3.2 Công cụ Parallax Data Acquisltion
PLX-DAQ là công cụ hỗ trợ thu thập dữ liệu vi điều khiển Parallax cho Microsoft Excel, cho phép kết nối bất kỳ bộ vi điều khiển nào với cảm biến và gửi dữ liệu trực tiếp vào Excel qua cổng nối tiếp của PC Phần mềm này có khả năng thu thập tới 26 kênh dữ liệu từ các bộ vi điều khiển khác nhau, đưa số liệu vào cột ngay khi nhận được PLX-DAQ giúp phân tích bảng tính dễ dàng cho dữ liệu thu thập tại hiện trường, phân tích cảm biến trong phòng thí nghiệm và giám sát thiết bị theo thời gian thực.
PLX-DAQ có các tính năng sau:
Dữ liệu đồ thị hoặc đồ thị khi nó đến trong thời gian thực bằng Microsoft Excel
Ghi lên đến 26 cột dữ liệu
Đánh dấu dữ liệu bằng thời gian thực (hh: mm: ss) hoặc giây kể từ khi đặt lại Đọc / Ghi bất kỳ ô nào trên trang tính
Đọc / Đặt bất kỳ trong 4 hộp kiểm trên điều khiển giao diện
Tốc độ truyền dữ liệu lên đến 128K và hỗ trợ từ Com1 đến Com15 là yêu cầu hệ thống cần thiết Khi PLX-DAQ được kích hoạt trên trang tính Excel, cửa sổ "Data Acquisition for Excel" sẽ hiển thị như hình dưới đây.
Doanh nghiệp hiện nay đang áp dụng công nghệ RFID trong việc quản lý và theo dõi xe tự động Công nghệ này giúp tăng cường hiệu quả hoạt động, giảm thiểu sai sót và tiết kiệm thời gian RFID cho phép xác định vị trí và trạng thái của xe một cách nhanh chóng, từ đó nâng cao trải nghiệm khách hàng Việc ứng dụng công nghệ RFID không chỉ mang lại lợi ích cho doanh nghiệp mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của ngành giao thông vận tải.
Hình 2.31: Giao diện kết nối giữa Arduino và Excel
Để PLX-DAQ bắt đầu nhận dữ liệu từ Arduino, cần lựa chọn cổng giao tiếp (Port) và tốc độ truyền (Baud) phù hợp với kết nối Sau đó, thực hiện kết nối (Connect) để quá trình thu thập dữ liệu diễn ra.
Sau khi hoàn tất, dữ liệu sẽ được cập nhật vào các ô tương ứng được Arduino chỉ định trong trang đầu tiên của file Excel Việc hiển thị dữ liệu dưới dạng đồ thị hoặc sơ đồ rất dễ dàng, tùy thuộc vào ý tưởng và kỹ năng sử dụng Excel của người dùng.
Bài viết này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ RFID trong lĩnh vực xe tự động Công nghệ RFID giúp cải thiện hiệu quả quản lý và theo dõi phương tiện, mang lại nhiều lợi ích cho người sử dụng Việc tích hợp RFID vào hệ thống xe tự động không chỉ nâng cao tính năng an toàn mà còn tối ưu hóa quy trình vận hành Sự phát triển của công nghệ này hứa hẹn sẽ mở ra nhiều cơ hội mới cho ngành công nghiệp ô tô.
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
3.1.1 Yêu cầu của hệ thống
Hệ thống có các chức năng sau:
Hiển thị LCD trạng thái vị trí bãi xe còn trống, hiển thị lời chào ra vào.
Dùng thẻ RFID để kích hoạt đóng mở cổng.
Báo hiệu bằng còi, cửa tự mở, khi phát hiện thẻ hoặc có lửa, cháy.
Bật đèn tự động khi trời tối.
Lưu thời gian, thông tin người dùng, trạng thái ra vào bãi xe ở file Excel.
3.1.2 Sơ đồ khối và chức năng mỗi khối
Hình 3.1: Sơ đồ khối của hệ thống
Khối xử lý trung tâm có nhiệm vụ truyền dữ liệu để cập nhật cơ sở dữ liệu hiển thị trên màn hình LCD, đồng thời gửi dữ liệu đến khối chấp hành và nhận tín hiệu từ khối cảm biến và đầu đọc Ngoài ra, nó cũng gửi dữ liệu lên máy tính để xử lý.
Khối hiển thị: Nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm để hiển thị ra LCD lời chào, vị trí bãi xe còn trống.
Khối cảm biến có nhiệm vụ truyền dữ liệu thu thập từ các cảm biến đến khối xử lý trung tâm, trong khi khối nguồn cung cấp năng lượng cho các thành phần như hiển thị LCD, chuông báo và trung tâm xử lý.
Khối chấp hành: Nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm, thực thi các yêu cầu được giao như servo, loa, đèn.
Khối Reader: Đọc dữ liệu thừ thẻ RFID, truyền dữ liệu đến bộ xử lí trung tâm
Giao diện Excel trên máy tính: Nhận thông tin ID, tên, thời gian, trạng thái ra vào từ khối xử lí trung tâm qua cổng USB.
3.1.3 Hoạt động của hệ thống
Khi hệ thống được cấp nguồn hệ thống sẽ hoạt động theo trình tự như sau:
Bài viết này đề cập đến việc sử dụng công nghệ RFID trong việc học và giảng dạy Công nghệ RFID giúp cải thiện hiệu quả trong việc quản lý tài liệu học tập và theo dõi tiến độ học sinh Việc áp dụng RFID không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong việc ghi nhận thông tin Hơn nữa, công nghệ này còn tạo điều kiện thuận lợi cho việc tương tác giữa giáo viên và học sinh, góp phần nâng cao chất lượng giáo dục.
Khi hệ thống được cấp nguồn, toàn bộ các khối sẽ khởi động, trong đó khối hiển thị và khối chấp hành thực sẽ chờ tín hiệu từ khối xử lý trung tâm, trong khi khối cảm biến sẽ tiến hành thu thập thông tin.
Bước 2: Khối xử lý trung tâm sẽ bắt đầu nhận dữ liệu từ khối cảm biến và reader sau khi được cấp nguồn hoạt động
Tín hiệu từ các cảm biến như MFRC522, cảm biến hồng ngoại, ánh sáng và lửa sẽ được truyền đến khối xử lý trung tâm Tại đây, dữ liệu sẽ được xử lý và gửi đến máy tính, từ đó đưa ra yêu cầu thực thi cho khối chấp hành thực hiện.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG
Trên thị trường hiện nay có nhiều loại cảm biến lửa với mức giá khác nhau Do yêu cầu của hệ thống chỉ cần phát hiện lửa, tôi đã quyết định chọn mua loại cảm biến có giá thành hợp lý nhưng vẫn đảm bảo đáp ứng đủ yêu cầu của hệ thống.
Sơ đồ kết nối cảm biến lửa với board ArduinoUno được kết nối như sau:
Hình 3.2: Kết nối cảm biến lửa với Arduino Uno
Kết nối cảm biến lửa với Ardunio:
Chân VCC: kết nối nguồn 5V.
Chân GND: nối mass chung.
Chân Output Digital: kết nối với chân số 7 của Arduino R3 (U1).
Khi không phát hiện ngọn lửa tín hiệu ở chân DO ở mức cao (5V), khi phát hiện có tia lửa tín hiệu ở chân DO ở mức thấp (0V).
Khi module hoạt động các chân tín hiệu sẽ báo tín hiệu về thiết bị điều khiển Lúc đó tín hiệu chân DO:
+ Tín hiệu mức cao là không có lửa.
+ Tín hiệu mức thấp là có lửa.
AO cho ra tín hiệu tương tự.
Với chi phí thấp và hoạt động ổn định, cảm biến này cho phép điều chỉnh độ nhạy, đồng thời không yêu cầu độ chính xác cao về cường độ ánh sáng, nên tôi đã quyết định sử dụng nó.
Sử dụng công nghệ RFID trong việc học bài xe tự động mang lại nhiều lợi ích Công nghệ này giúp tối ưu hóa quá trình học tập, nâng cao hiệu quả và tiết kiệm thời gian RFID cho phép theo dõi và quản lý thông tin một cách chính xác, từ đó cải thiện trải nghiệm học tập cho người dùng Với sự phát triển của công nghệ, việc áp dụng RFID trong giáo dục sẽ ngày càng trở nên phổ biến và cần thiết.
Hình 3.3: Kết nối cảm biến ánh sáng với Arduino Uno
Kết nối cảm biến ánh sáng với Ardunio:
Chân VCC: kết nối nguồn 5V.
Chân GND: nối mass chung.
Chân DO: kết nối với chân số 8 của Arduino.
Tại chân DO, mạch trả về mức HIGH (5V) khi trời tối (cường độ ánh sáng chiếu vào thấp) và LOW (0V) nếu ngược lại.
Tại chân AO cho ra tín hiệu tương tự của cường độ ánh sáng đo được.
Trên thị trường hiện nay, có nhiều loại module phát hiện vật cản như E18-D80NK, IR Infrared Obstacle Avoidance và XCK-TD100, với khoảng cách làm việc hiệu quả từ 2 đến 5 cm và điện áp hoạt động từ 3.3V đến 5V Độ nhạy sáng của cảm biến hồng ngoại có thể điều chỉnh bằng chiết áp, giúp cảm biến dễ lắp ráp và sử dụng Nhờ vào nhiều tính năng phù hợp với thiết kế hệ thống, nhóm chúng tôi đã chọn module IR Infrared Obstacle Avoidance cho dự án của mình.
Hình 3.4: Kết nối cảm biến hồng ngoại (vật cản) với Arduino Uno
Kết nối cảm biến ánh sáng với Ardunio:
Chân VCC: kết nối nguồn 5V.
Chân DO: kết nối với chân A0, A1, A2, A3 của Arduino UNO R3 (U1)
Khi tín hiệu chân DO ở mức thấp (0V), đèn LED trên module sẽ sáng, ngược lại, khi tín hiệu chân DO ở mức cao (5V), đèn LED sẽ tắt.
3.2.2.1 Động cơ Servo SG-90 Động cơ RC Servo 90 là động phổ biến dùng trong các mô hình điều khiển nhỏ và đơn giản như cánh tay robot hay các cơ cấu chấp hành dơn giản Động cơ có tốc
Hệ thống xe tự động sử dụng công nghệ RFID mang lại nhiều lợi ích, bao gồm khả năng phản ứng nhanh với độ chính xác 17 độ Được trang bị driver điều khiển động cơ tích hợp, hệ thống này cho phép điều khiển góc quay một cách dễ dàng thông qua phương pháp điều độ rộng xung PWM.
Hình 3.5: Kết nối động cơ Servo SG-9G với Arduino Uno
Kết nối cảm động cơ với Ardunio:
Chân VCC: kết nối nguồn 5V.
Chân PWM: kết nối với chân số 6 của 2 board Arduino UNO R3.
Động cơ RC servo hoạt động bằng cách nhận tín hiệu PWM, với tần số điều khiển lý tưởng là 50 Hz Góc quay của động cơ phụ thuộc vào độ rộng của xung điều khiển, và động cơ này có giới hạn góc quay tối đa là 180 độ.
Khi có tín hiệu PWM từ Ardunio gửi đến thì Servo thực hiện xoay động cơ đóng/mở cửa.
Module 1 relay 5V gồm 1 rơ le hoạt động tại điện áp 5VDC, chịu được hiệu điện thế lên đến 250VAC 10A Module relay 1 kênh được thiết kế chắc chắn, khả năng cách điện tốt Trên module đã có sẵn mạch kích relay sử dụng transistor và IC cách ly quang giúp cách ly hoàn toàn mạch điều khiển (vi điều khiển) với rơ le bảo đảm vi điều khiển hoạt động ổn định Có sẵn header rất tiện dụng khi kết nối với vi điều khiển.
Module 1 relay 5V sử dụng chân kịch mức thấp (0V), khi có tín hiệu 0V vào chân IN thì relay sẽ nhảy qua thường hở của Relay Ứng dụng với relay module khá nhiều bao gồm cả điện DC hay AC Vì những thuận lợi về đặc tính trên, em nên em đã chọn module này.
Hình 3.6: Kết nối module Relay 5V với Arduino Uno
Bài học về xe tự động sử dụng công nghệ RFID đang trở thành một chủ đề quan trọng trong ngành công nghiệp hiện đại Công nghệ RFID giúp cải thiện hiệu suất và độ chính xác trong việc quản lý phương tiện Việc áp dụng công nghệ này không chỉ nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn tối ưu hóa quy trình vận hành Học về xe tự động và công nghệ RFID sẽ trang bị cho bạn kiến thức cần thiết để theo kịp xu hướng phát triển trong lĩnh vực giao thông vận tải.
Module 1 relay 5V hoạt động với chân kịch mức thấp (0V), khi nhận tín hiệu 0V tại chân IN, relay sẽ chuyển trạng thái qua thường hở Chân IN của module được kết nối với chân số 4 của board Uno R3 (U1).
Buzzer là thiết bị phát ra âm thanh còi hoặc bíp, trong đó buzzer áp điện là loại phổ biến nhất, bao gồm một miếng vật liệu áp điện với hai điện cực Loại buzzer này cần bộ dao động để điều khiển, mang lại tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định và chất lượng tốt Buzzer áp điện được sản xuất với kích thước nhỏ gọn, phù hợp cho thiết kế mạch còi và mạch báo động.
Hình 3.7: Kết nối buzzer (loa) với Arduino Uno
Kết nối loa với Ardunio:
Chân dương (+) nối với VCC
Chân âm (-) nối với chân tín hiệu số 5 của 2 board Arduino UNO R3.
Nguyên tắc hoạt động của thiết bị rất đơn giản: nó sẽ phát ra âm thanh khi chân tín hiệu chuyển sang trạng thái LOW và sẽ ngừng phát khi chân tín hiệu trở về trạng thái HIGH.
Module I2C giúp giảm số chân kết nối khi sử dụng LCD, chỉ cần 2 chân (SCL, SDA) thay vì 6 chân cho LCD 16x2, giúp tiết kiệm tài nguyên trên vi điều khiển Nó hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780 như LCD 16x2 và 20x4, đồng thời tương thích với hầu hết các dòng vi điều khiển hiện nay Do đó, tôi đã quyết định sử dụng module I2C cho đề tài của mình.
Sơ đồ kết nối khối hiển thị với khối xử lí trung tâm:
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối khối hiển thị với khối xử lí trung tâm
Kết nối module I2C LCD với Ardunio:
Chân VCC: kết nối nguồn 5V.
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT HỆ THỐNG
Đồ ăn món học bài xe tự động sử dụng công nghệ RFID đang trở thành xu hướng mới trong ngành ẩm thực Công nghệ này giúp tối ưu hóa quy trình phục vụ, nâng cao trải nghiệm khách hàng và giảm thiểu thời gian chờ đợi Việc áp dụng RFID không chỉ giúp quản lý thực phẩm hiệu quả mà còn đảm bảo độ tươi ngon và an toàn vệ sinh Thực khách có thể dễ dàng theo dõi đơn hàng của mình qua hệ thống thông minh, mang lại sự tiện lợi và nhanh chóng Sự kết hợp giữa ẩm thực và công nghệ hiện đại hứa hẹn sẽ mang đến những trải nghiệm ấn tượng cho người dùng.
Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật chương trình chính
- Đầu tiên khởi tạo các cổng kết nối UART, khởi tạo các thư viện các biến sử dụng trong chương trình.
- Sau đó thực hiện đọc dữ liệu từ các cảm biến gửi về khối xử lí trung tâm.
- Tiếp theo thực hiện chương trình phát hiện, đọc thẻ RFID.
Việc sử dụng công nghệ RFID trong bài học về xe tự động mang lại nhiều lợi ích Công nghệ này giúp cải thiện hiệu suất quản lý phương tiện, nâng cao độ chính xác trong việc theo dõi và kiểm soát xe Hơn nữa, RFID hỗ trợ trong việc giảm thiểu thời gian chờ đợi và tăng cường trải nghiệm người dùng Áp dụng RFID vào giáo dục cũng mở ra cơ hội cho việc phát triển các phương pháp học tập hiện đại và hiệu quả hơn.
Hình 3.12: Lưu đồ giải thuật chương trình con cảm biến
Giải thích chương trình con cảm biến:
- Đọc kiểm tra vị trí trạng thái bãi xe từ module cảm biến hồng ngoại gửi về, sau đó cập nhật dữ liệu cho LCD.
- Kiểm tra cháy từ module cảm biến lửa gửi về:
+ Nếu có cháy: thực hiện mở 2 cửa ra vào, bật loa báo cháy, LCD 2 ngõ hiển thị cảnh báo có cháy.
+ Nếu không có cháy: tắt loa báo cháy, LCD hiển thị lời chào bình thường
- Kiểm tra trời tối: module cảm biến ánh sáng cảm biến cường độ ánh sáng + Nếu trời sáng: Tắt đèn.
+ Nếu trời tối: Bật đèn.
Bài viết này tập trung vào việc áp dụng công nghệ RFID trong việc học và sử dụng xe tự động Công nghệ RFID mang lại nhiều lợi ích, bao gồm việc quản lý thông tin hiệu quả và nâng cao trải nghiệm người dùng Việc tích hợp RFID vào các phương tiện tự động không chỉ giúp cải thiện quy trình học tập mà còn tối ưu hóa việc sử dụng xe, từ đó tạo ra sự tiện lợi và an toàn hơn cho người sử dụng.
THI CÔNG
Sau khi hoàn tất thiết kế sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý toàn mạch, bước tiếp theo là vẽ mạch in đã được thiết kế, trong đó mạch in sẽ thể hiện các kết nối giữa các khối một cách rõ ràng và chính xác.
Hình 3.14: Mạch in của hệ thống
- Đầu tiên, kiểm tra có thẻ quét vào đầu đọc hay không Nếu không thì kết thúc chương trình, nếu có thì thực hiện bước kế tiếp.
Sau khi đọc dữ liệu ID từ đầu đọc gửi về khối xử lý trung tâm, hệ thống sẽ so sánh với ID được lưu trong mã Nếu ID khớp, cửa sẽ được mở, màn hình LCD sẽ hiển thị tình trạng bãi xe hoặc lời chào, đồng thời thông báo thẻ hợp lệ và giữ trạng thái hoạt động.
+ Nếu sai: Đóng cửa, LCD hiển thị báo sai thẻ, chông báo thẻ sai kêu, giữ trạng thái 4 giây.
- Tiếp theo sẽ gửi dữ liệu ngày giờ, ID thẻ, tên người dùng, trạng thái ra vào lên máy tính.
Bài viết này tập trung vào việc ứng dụng công nghệ RFID trong lĩnh vực đào tạo lái xe tự động Công nghệ RFID giúp cải thiện quy trình học tập và quản lý tài liệu, nâng cao hiệu quả giáo dục Việc tích hợp RFID vào giáo trình không chỉ giúp theo dõi tiến độ học tập mà còn tối ưu hóa trải nghiệm của học viên Sử dụng công nghệ này sẽ tạo ra một môi trường học tập hiện đại và thông minh, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người học trong thời đại số.
KẾT QUẢ
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
Sau quá trình nghiên cứu, thiết kế, lập trình và kiểm thử, tôi đã hoàn thành mô hình đề tài Tuy nhiên, do tình hình dịch bệnh và hạn chế trong việc di chuyển, tôi chỉ có thể hoàn thành đồ án ở dạng testboard, và vẫn còn một số thiếu sót về thiết bị.
Hình 4.1: Mô hình mạch testboard của đề tài
Khi khởi tạo bắt đầu hệ thống màn hình LCD ở ngõ vào sẽ hiển thị
“Welcome Check your Card”, ngõ ra “Please Check your card” đồng thời hai thanh barie ở vị trí đóng.
Khi quét thẻ RFID vào đầu đọc thẻ ở ngõ vào, đầu đọc sẽ gửi mã ID của thẻ về bộ xử lý trung tâm để kiểm tra Nếu ID thẻ đúng, hệ thống sẽ thực hiện các thao tác tiếp theo Hình 4.2 và Hình 4.3 minh họa trạng thái LCD và thanh barie tại các thời điểm khởi tạo ở ngõ vào và ngõ ra.
Màn hình LCD hiển thị tình trạng bãi giữ xe với ký hiệu X cho biết vị trí đã có xe đậu và V cho vị trí trống có thể vào đậu Khi thẻ hợp lệ được quét, thanh barie sẽ mở và chuông báo sẽ kêu, sau 4 giây hệ thống sẽ trở lại trạng thái khởi tạo.
Doanh môn học bài xe tự động sử dụng công nghệ RFID đang trở thành xu hướng trong ngành công nghiệp hiện đại Công nghệ này giúp tăng cường hiệu quả quản lý và theo dõi hàng hóa, đồng thời cải thiện trải nghiệm khách hàng Việc ứng dụng RFID trong xe tự động không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn nâng cao độ chính xác trong quá trình vận chuyển Sự phát triển của công nghệ RFID mở ra nhiều cơ hội mới cho các doanh nghiệp, giúp họ tối ưu hóa quy trình logistics và tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Khi thẻ không hợp lệ, màn hình LCD sẽ hiển thị thông báo “Wrong Card Check Again”, thanh barie sẽ đóng lại và chuông báo thẻ sai sẽ kêu Sau 4 giây, hệ thống sẽ trở về trạng thái khởi tạo ban đầu.
Khi quét thẻ RFID vào đầu đọc thẻ ở ngõ ra, đầu đọc sẽ gửi mã ID của thẻ về bộ xử lý trung tâm để kiểm tra Nếu ID thẻ đúng, trạng thái LCD và thanh barie sẽ hiển thị tương ứng, cho phép truy cập Ngược lại, nếu ID thẻ sai, trạng thái LCD và thanh barie sẽ phản ánh tình trạng không hợp lệ, ngăn cản truy cập.
Khi thẻ được quét đúng, màn hình LCD sẽ hiển thị thông điệp “Goodbye See you again”, thanh barie sẽ mở ra, và chuông báo thẻ đúng sẽ kêu Sau 4 giây, hệ thống sẽ trở lại trạng thái khởi tạo ban đầu.
Khi thẻ không hợp lệ, màn hình LCD sẽ hiển thị thông báo “Wrong Card Check again”, thanh barie sẽ tự động đóng lại, và chuông báo thẻ sai sẽ kêu Sau 4 giây, hệ thống sẽ trở lại trạng thái khởi tạo ban đầu.
Hình 4.6: Trạng thái LCD và thanh barie khi quét ID thẻ đúng ở ngõ ra Hình 4.7: Trạng thái LCD và thanh barie khi quét ID thẻ sai ở ngõ ra
Mở file Excel đã cài đặt công cụ PLX-DAQ, chọn kết nối với cổng COM của máy tính và thiết lập tốc độ baud Tiếp theo, chọn trang tính để lưu thông tin và bấm Connect để thực hiện kết nối Ngoài ra, bạn cũng có thể thiết lập thêm một số thuộc tính phụ cho trang tính.
Hình 4.8: Bảng thiết lập kết nối giữa bộ xử lí trung tâm và file Excel trên máy tính
Thông tin về ngày, giờ, mã ID thẻ, tên người dùng và trạng thái vào/ra sẽ được hiển thị trong file Excel Đối với thẻ hợp lệ đã được lưu trong hệ thống, tên người dùng sẽ được hiển thị rõ ràng.
Công nghệ RFID đang được áp dụng trong việc quản lý và theo dõi xe tự động, mang lại nhiều lợi ích cho người dùng Hệ thống này cho phép 27 người dùng truy cập dễ dàng, nhưng nếu thẻ không hợp lệ hoặc chưa được đăng ký trong hệ thống, sẽ hiển thị thông báo "Warning Wrong Card" để cảnh báo người dùng Việc sử dụng công nghệ RFID giúp nâng cao hiệu quả và độ chính xác trong quản lý phương tiện.
Hình 4.9: Giao diện hiển thị trên file Excel
Khi cảm biến ánh sáng nhận biết cường độ ánh sáng yếu (trời tối) thì bật đèn, khi trời sáng thì tắt đèn
Hình 4.10: Bật đèn khi trời tối
Khi cảm biến lửa phát hiện lửa, hai màn hình LCD sẽ hiển thị cảnh báo
Cảnh báo***: Hệ thống sẽ phát tín hiệu âm thanh để cảnh báo khi có cháy, đồng thời hai thanh barie sẽ tự động mở ra Khi không còn lửa, hệ thống sẽ trở lại trạng thái ban đầu.
Hình 4.11: Hệ thống khi phát hiện có cháy
Sử dụng công nghệ RFID trong việc học bài xe tự động mang lại nhiều lợi ích Công nghệ này giúp tăng cường hiệu quả trong việc quản lý và theo dõi thông tin, đồng thời cải thiện trải nghiệm học tập Bằng cách áp dụng RFID, người học có thể dễ dàng truy cập tài liệu và thông tin cần thiết, từ đó nâng cao khả năng tiếp thu kiến thức Việc tích hợp công nghệ này vào giáo dục không chỉ giúp tiết kiệm thời gian mà còn tối ưu hóa quy trình học tập.
NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ
Sau khi hoàn thiện, chúng tôi tiến hành chạy thử toàn bộ hệ thống để kiểm tra độ ổn định, tính chính xác và độ trễ khi điều khiển Sản phẩm đáp ứng các tiêu chí đã đề ra trong quá trình thiết kế, với các thiết bị và module hoạt động tốt Tuy nhiên, trong quá trình kiểm thử dài hạn, hệ thống vẫn chưa ổn định và dễ bị nhiễu nguồn.
Công nghệ RFID đang được áp dụng rộng rãi trong việc học lái xe tự động Việc sử dụng công nghệ này không chỉ giúp cải thiện hiệu quả giảng dạy mà còn nâng cao trải nghiệm học viên RFID cho phép theo dõi và quản lý tài sản, đồng thời cung cấp thông tin chính xác về tiến trình học tập Nhờ vào những lợi ích này, công nghệ RFID đang trở thành một phần quan trọng trong các khóa học lái xe tự động.