Đang tải... (xem toàn văn)
Đề tài nghiên cứu thành công được là nhờ nhà trường tạo điều kiện thuận lợi nhất trong quá trình nguyên cứu thực hiện, tận tâm hướng dẫn của giảng viên và nỗ lực của bản thân. Vì vậy, tôi xin chân thành cảm ơn. Ban giám hiệu Trường Đại Học giao thông vận tải TP.HCM. Viện đào tạo sau đại học Trường Đại Học giao thông vận tải TP.HCM. Khoa cơ khí Trường Đại Học giao thông vận tải TP.HCM. Thầy T.S Nguyễn Văn Nhanh cùng toàn thể quý thầy cô đã dạy và hướng dẫn nhiệt tình tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi trong suốt thời gian học và nguyên cứu đề tài. Các bạn học viên, đồng nghiệp đã động viên ủng hộ tinh thần trong suốt quá trình học tập.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM - oOo TRẦN VĂN TUÂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BIỂN SỐ XE ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT TP HCM 09 – 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM - oOo TRẦN VĂN TUÂN NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BIỂN SỐ XE ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRÊN Ô TÔ HIỆN ĐẠI CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Ơ TƠ MÃ SỐ: 62.84.01.06 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS Nguyễn Văn Nhanh TP HCM 09 – 2018 LUẬN VĂN ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THƠNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Cán hướng dẫn khoa học : TS Nguyễn Văn Nhanh Cán chấm nhận xét : TS Trần Văn Trung Cán chấm nhận xét : TS Trần Hữu Nhân Luận văn thạc sĩ bảo vệ Trường Đại học Giao thông vận tải Tp HCM ngày 20 tháng 12 năm 2018 Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thạc sĩ gồm: (Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị Hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ) PGS.TS Lê Hữu Sơn TS TS Trần Văn Trung TS TS Trần Hữu Nhân TS Nguyễn Nước TS Nguyễn Thành Sa Chủ tịch Hội đồng; Ủy viên, phản biện; Ủy viên, phản biện; Ủy viên Ủy viên, thư ký; Xác nhận Chủ tịch Hội đồng đánh giá luận văn Trưởng Khoa quản lý chuyên ngành sau luận văn sửa chữa CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG TRƯỞNG KHOA CƠ KHÍ PGS.TS Lê Hữu Sơn TS Trần Văn Trung LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu thân thực suốt trình làm đề tài Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa công bố cơng trình khác TP.HCM, ngày … tháng năm 2018 (Ký tên ghi rõ họ tên) Trần Văn Tuân LỜI CẢM ƠN Đề tài nghiên cứu thành công nhờ nhà trường tạo điều kiện thuận lợi trình nguyên cứu thực hiện, tận tâm hướng dẫn giảng viên nỗ lực thân Vì vậy, tơi xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu Trường Đại Học giao thông vận tải TP.HCM Viện đào tạo sau đại học Trường Đại Học giao thơng vận tải TP.HCM Khoa khí Trường Đại Học giao thông vận tải TP.HCM Thầy T.S Nguyễn Văn Nhanh tồn thể q thầy dạy hướng dẫn nhiệt tình tạo điều kiện thuận lợi cho suốt thời gian học nguyên cứu đề tài Các bạn học viên, đồng nghiệp động viên ủng hộ tinh thần suốt trình học tập Tuy thời gian thực đề tài khoản tháng, lượng kiến thức liên quan để phục vụ cho công tác nghiên cứu đề tài thuộc lãnh vực điện tử điều khiển tự động, công nghệ thông tin nên khả tiếp cận lĩnh hội học viên chuyên ngành khí động lực gặp nhiều khó khăn hạn chế Tuy nhiên, với hướng dẫn tạo điều kiện thuận lợi Thầy T.S Nguyễn Văn Nhanh bạn đồng nghiệp, lĩnh hội nhiều kiến thức mới, bổ ích để phục vụ cho ngành khí động lực cơng tác nghiên cứu sau trường Vì vậy, lần tơi xin chân thành cảm ơn quý thầy cô bạn Xin chúc q thầy tồn thể bạn học viên luôn hạnh phúc thành công! TP.HCM, ngày … tháng năm 2018 Người cảm ơn Trần Văn Tuân -2- MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN .2 CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC VỀ ĐỀ TÀI .5 1.3 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 1.4 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 10 1.7 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 10 1.8 KẾ HOẠCH THỰC HIỆN 11 CHƯƠNG - CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 12 2.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ARDUINO 12 2.1.1 ARDUINO 12 2.1.2 Giới thiệu arduino 12 2.1.3 Lịch sử đời 13 2.1.4 Một số loại arduino thị trường 14 2.1.5 Một vài ứng dụng arduino 19 2.2 HỆ THỐNG CẢM BIẾN 20 2.3 ĐỘNG CƠ DC 21 2.3.1 Khái niệm động DC, điều khiển động 775 DC 21 2.3.2 Nguyên lý hoạt động 22 2.4 CÔNG NGHỆ XỬ LÝ ẢNH 23 2.4.1 Quy trình xử lý ảnh 25 2.4.2 Những vấn đề cần lưu ý xử lý ảnh 30 -3- 2.4.3 Các mô hình màu 34 2.5 HỆ THỐNG GIÁM SÁT HÌNH ẢNH 38 CHƯƠNG - THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN 42 BIỂN SỐ XE ĐIỆN TỬ 42 3.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ .42 3.1.1 Phương pháp 1: 42 3.1.2 Phương pháp : 42 3.1.3 Phương án thiết kế 43 3.2 CÁC BỘ PHẬN CHÍNH CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN BIỂN SỐ XE ĐIỆN TỬ 43 3.3 THIẾT KẾ PHẦN CƠ KHÍ BIỂN SỐ THƠNG MINH 43 3.4 THIẾT KẾ, TÍNH TỐN PHẦN ĐIỆN 46 3.4.1 ĐỘNG CƠ DC 46 3.4.2 Bảng LED ma trận p10 .46 3.4.3 Mạch RF điều khiển từ xa 47 3.4.4 Mạch ARDUNO điều khiển cảm biến mạch LED 49 3.5 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 59 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN 61 4.3 LẮP ĐẶT BIỀN SỐ XE ĐIỆN TỬ TRÊN Ô TÔ HONDA CITY .61 4.2 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ .63 4.3 KẾT LUẬN .66 4.4 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 68 PHỤ LỤC 69 -4- CHƯƠNG - TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI Hiện nay, hầu hết loại phương tiện xe giới đường phải gắn biển số xe khí Biển kiểm sốt xe giới (hay gọi tắt biển số xe) Việt Nam biển gắn xe giới, quan công an cấp nhằm dễ dàng quản lý phương tiện giao thơng Biển số xe khí có ưu điểm rẻ, dễ lắp đặt Tuy nhiên, xe gắn biển số xe khí có nhược điểm dễ làm giả, khơng thể tích hợp chức tốt hiển thị ngày tháng năm, cảnh báo hết hạn đăng kiểm, hết hạn phí đường bộ, thị “Cảm ơn” xe khác nhường đường, giúp cảnh sát định vị xe bị ăn trộm, theo dõi hành trình lái xe… Cuộc cách mạng cơng nghiệp 4.0 cách mạng cơng nghệ Mục đích cách mạng cơng nghiệp 4.0 chuyển hóa toàn giới thực thành giới số Các doanh nghiệp sử dụng tối đa công nghệ vào doanh nghiệp dễ dàng nhận thấy hoạt động doanh nghiệp trở nên logic hơn, thông tin số liệu nắm bắt xác hết giúp cho doanh nghiệp khắc phục nhiều rủi ro, tăng nhanh lợi nhuận, dễ dàng quản lý, an toàn… Các xe ô tô đại chạy thành phố thông minh, hay xe doanh nghiệp dễ quản lý, an tồn, hiệu kinh tế cần thiết gắn biển số xe điện tử nhằm tích hợp nhiều tiện ích, tiện lợi Vì lí nên thân chọn đề tài “Nghiên cứu thiết kế, chế tạo lập trình hệ thống điều khiển biển số xe điện tử ứng dụng ô tô đại” nhằm nâng cao chất lượng quản lý, an tồn kỹ thuật hiệu kinh tế 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGỒI NƯỚC VỀ ĐỀ TÀI Tình hình nghiên cứu nước: Hiện trạng việc sản xuất thiết bị nước: Hiện Việt Nam điều kiện kinh tế kỹ thuật chưa chế tạo, sản xuất thương mại hố thiết bị thơng minh biển số thơng minh -5- Tình hình nghiên cứu giới: Hiện trạng việc sản xuất thiết bị nước: Hiện nước phát triển kĩ thuật kinh tế Đức, Mỹ, Nhật, Trung Quốc Ấn Độ có bước tiến quan trọng việc sản xuất thương mại hoá thiết bị thông minh biển số thông minh ngoại lệ áp dụng thực tế vào sống thương mại hố tồn giới Sau loại biển số thông minh sản xuất giới: Hình 1.1- Biển sớ thơng minh tại Dubai Hình 1.2 – Biển sớ xe điện tử gắn xe Range rover Ở Dubai thử nghiệm biển số xe thông minh trang bị GPS công nghệ giao tiếp không dây, để gọi cấp cứu trường hợp phương -6- tiện gặp tai nạn, gọi cảnh sát xe bị lấy cắp, truyền liệu cập nhật tình hình giao thơng đến xe khác Theo đó, hệ thống Tag2Connect (T2C) có khả gửi thơng báo đến dịch vụ khẩn cấp trường hợp xe gặp tai nạn bị đánh cắp T2C kết nối với tài khoản giấy phép lái xe, cho phép tốn phí đỗ xe tự động nộp phạt tài xế vi phạm luật giao thông mà không cần trực tiếp tới quan chức Tính giúp giám sát hành vi tài xế, nắm bắt chuyển động phương tiện, tạo điều kiện để tài xế thực giao dịch với quan khác Tuy nhiên, bên cạnh tiện lợi biển số xe thông minh, việc tích hợp GPS ảnh hưởng đến quyền riêng tư người dùng quan có thẩm quyền chí hacker có khả theo dõi liệu liên quan lúc nơi Và nhược điểm hệ thống biển số xe thơng minh tích hợp GPS Giá thành biển số xe điện tử cịn cao Hình 1.3 - Biển sớ thơng minh bớ trí xe tơ tại Dubai Một tiện ích bật biển số xe điện tử xe có biển số điện tử bị đánh cắp, quyền biết xác xe đâu, -7- 1-Khung biển số; 2- Cảm biến khoảng cách; 3-Bộ phát tín hiệu; 4-Bộ xử lý tín hiệu; 5-Bộ truyền lực 4.2 THỰC NGHIỆM VÀ KẾT QUẢ Sau lắp đặt phận hệ thống điều khiển biển số xe điện tử xe Honda City chưa khởi động động thể hình sau: Hình 4.3 – Biển sớ xe điện tử lắp đặt xe ô tô Honda City chưa khởi động động Sau bật chìa khóa, khởi động động hệ thống tự động chuyển từ biển số sang giao diện biển số xe điện tử hiển thị hình minh họa sau: - 63 - Hình 4.4 – Biển sớ xe điện tử lắp đặt xe ô tô Honda City động hoạt động Khi xe lùi gặp chướng ngại vật, ví dụ xe lùi xe vào nhà xe, cách tường khoảng cách lập trình đặt chẳng hạn 30cm cảm biến khoảng cách nhận biết truyền tín hiệu xử lý phát tiếng còi báo để tài xế biết giảm tốc độ, phanh lại Hình ảnh tiến hành thực nghiệm kết hình sau: Hình 4.5 – Biển sớ xe điện tử cảnh báo va chạm lùi xe - 64 - Khi xe hết hạn đăng kiểm hết hạn phí đường hệ thống điều khiển biển số xe điện tử báo qua áp điện thoại tài xế hú còi cáo giao diện biển số xe điện tử hiển thị hình sau để thơng tin Hình 4.6 – Biển số xe điện tử hết hạn đăng kiểm hoặc phí đường Hình so sánh hai trường hợp biển số xe điện tử hoạt động bình thường xe hết hạn đăng kiểm hết hạn phí đường Hình 4.7 – Giao hoạt động Hình 4.8 – Giao diện hết hạn bình thường đăng kiểm hoặc hết hạn phí đường - 65 - Hình so sánh hai trường hợp biển số xe điện tử hoạt động bình thường xe đứng yên động không nổ xảy cố mạch điều khiển biển số Hình 4.9 – Giao hoạt động Hình 4.10 – Giao diện xảy bình thường dự cớ mạch điều khiển hoặc động không nổ 4.3 KẾT LUẬN Trong suốt trình làm luận văn thân nỗ lực phấn đấu nghiên cứu thêm nhiều lãnh vực không thuộc chuyên môn đạt kết sau: - Tính tốn thiết kế phần khí khung biển số xe, cấu chuyển đổi từ biển số xe điện tử sang biển số xe ngược lại - Tính tốn, thiết kế phần điện nguồn, điện điều khiển, mạch LED hiển thị, cảm biến khoảng cách, mơ tơ điện, tín hiệu phát, tín hiệu xử lý - Xây dựng thuật toán điều khiển, lập trình điều khiển biển số xe điện tử tự động - Lắp đặt, tiến hành thực nghiệm đánh giá xe Honda City Sản phẩm hệ thống điều khiển biển số xe điện tử có chức gồm: hiển thị biển số điện tử, cảnh báo va chạm lùi xe, cảnh báo hết hạn đăng kiểm, phí đường - 66 - 4.4 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Do thời gian ngắn có hạn nên sản phẩm đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Trong thời gian tới có điều kiện tác giả khắc phục để hoàn thiện sản phẩm thẩm mỹ hoạt động nhiều ứng dụng tích hợp vào Do đó, đề tài phát triển them tích hợp nhiều tính tiện nghi, tiện ích, an tồn vào, gồm: - Nghiên cứu thuật toán kết hợp xử lý ảnh, cảnh báo ăn trộm - Kết hợp nhận dạng quan sát phía sau mà khơng cần gương chiếu hậu - Kết hợp hiển thị cảm ơn phương tiện khác nhường đường, góp phần nâng cao văn hóa giao thông - Thiết kế lại bo mạch theo hướng tinh gọn giảm diện tích lắp đặt hệ thống vào xe - Thiết kế tích hợp thêm vào hệ thống xe xảy tai nạn báo vào trung tâm đường dây nóng giúp trung tâm điều hành thơng tin đến anh chị khác lưu thông đường biết cố, để chọn hành trình thích hợp tránh gây ách tắt giao thơng - Tích hợp vào hệ thống gọi tổng đài cấp cứu xe gây tay nạn - 67 - TÀI LIỆU THAM KHẢO PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe điều khiển tự động ô tô NXB ĐH SPKT HCM, 2007; Nguyễn Thị Phương Hà Lý thuyết điều khiển tự động NXB Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh 2003; Lương Văn Lăng Cơ sở tự động NXB Đại học Quốc Gia Tp Hồ Chí Minh 2002; Trang bị điện tơ, máy kéo Đinh Ngọc Ân Hà Nội NXB-GD, 1993; Tập tài liệu hãng Toyota, Hino, Mitsubishi; “Giáo trình xử lý ảnh, 2014”, TS Nguyễn Thanh Hải; “Xử lý ảnh, 2006”, PGS-TS Nguyễn Quang Hoang, Hà Nội; “The OpenCV Tutorial, 2014”, http://opencv.org; Automotive electrical and electronic systems BOSCH Germany, 1998; 10 Automotive mechanics / William Crouse Newyork Mc Graw Hill International Edition, 1994; 11 Kiencke Automotive control system Germany 2000; 12 Benjamin C Kuo, Auotmatic Control System, Prentice-Hall Intermational Edition, Seventh Edition, 1995; 13 Automotive mechanics / William Crouse Newyork Mc Graw Hill International Edition, 1994; 14 Kiencke Automotive control system Germany 2000; 15 Benjamin C Kuo, Auotmatic Control System, Prentice-Hall Intermational Edition, Seventh Edition, 1995 - 68 - PHỤ LỤC #define chanphat #define chanthu int cambien=12; int coi=13; int thoigian,khoangcach; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(chanphat, OUTPUT); pinMode(chanthu, INPUT); pinMode(cambien, OUTPUT); pinMode(coi, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(chanphat,HIGH); delayMicroseconds(1000); digitalWrite(chanphat,LOW); thoigian=pulseIn(chanthu,HIGH); khoangcach=0.0344*(thoigian/2); Serial.print(khoangcach); Serial.println("cm"); if(khoangcach>1&&khoangcach