Nội dung thực hiện đề tài: Thiết kế và xây dựng hệ thống mạng cảm biến siêu âm nhận diện chỗ trống ở bãi giữ xe ô tô, báo hiệu qua đèn LED để người dùng có thể nhận biết còn trống khi
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE TRONG THỰC TẾ
Trong cuộc sống hiện đại, mức thu nhập và nhu cầu của người dân ngày càng tăng cao, dẫn đến sự đòi hỏi về một phương tiện đi lại tiện lợi và linh hoạt, đặc biệt là trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt.
Việc lắp đặt hệ thống giám sát bãi giữ xe tại các khu dân cư, trung tâm thương mại hay bãi đậu xe là vô cùng quan trọng, giúp giảm thiểu thời gian tìm kiếm điểm đậu xe, tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế ô nhiễm môi trường Theo ước tính, trung bình mỗi năm, người lái xe mất khoảng 240 giờ tìm kiếm điểm đậu xe, tương đương 700 ngày trong suốt cuộc đời Hệ thống giám sát này không chỉ mang lại lợi ích cho các doanh nghiệp mà còn giúp người điều khiển phương tiện giảm thiểu căng thẳng và lãng phí nhiên liệu.
- Giám sát và quản lý số lượng xe ra vào một cách chính xác, từ đó biết được các vị trí còn trống
- Thường xuyên cập nhật thông tin dữ liệu tiêu thụ của doanh nghiệp
- Cảnh báo sớm sự cố kịp thời, hạn chế việc hư hỏng thiết bị toàn hệ thống
- Có thể giảm tải được việc trực tiếp kiểm tra, mà có thể kiểm soát từ xa
- Kéo dài tuổi thọ các thiết bị trong hệ thống một cách tối ưu.
GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE TRONG THỰC TẾ
Trong bối cảnh cuộc sống hiện đại, thu nhập và nhu cầu của người dân ngày càng tăng cao, dẫn đến sự đòi hỏi về một phương tiện đi lại tiện lợi, dễ dàng di chuyển trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt và mang lại sự thuận tiện cho cuộc sống hàng ngày.
Việc lắp đặt hệ thống giám sát bãi giữ xe ở các khu dân cư, trung tâm thương mại hay bãi đậu xe là vô cùng quan trọng, giúp giảm thiểu thời gian tìm kiếm điểm đậu xe, tiết kiệm nhiên liệu và hạn chế ô nhiễm môi trường Theo thống kê, trung bình một người lái xe mất khoảng 240 giờ/năm và 700 ngày trong cuộc sống để tìm kiếm điểm đậu xe, gây lãng phí nhiên liệu và tạo ra sự lo lắng Việc áp dụng hệ thống giám sát bãi giữ xe sẽ mang lại lợi ích cho cả doanh nghiệp và người điều khiển phương tiện, giúp họ tiết kiệm thời gian và giảm thiểu căng thẳng.
- Giám sát và quản lý số lượng xe ra vào một cách chính xác, từ đó biết được các vị trí còn trống
- Thường xuyên cập nhật thông tin dữ liệu tiêu thụ của doanh nghiệp
- Cảnh báo sớm sự cố kịp thời, hạn chế việc hư hỏng thiết bị toàn hệ thống
- Có thể giảm tải được việc trực tiếp kiểm tra, mà có thể kiểm soát từ xa
- Kéo dài tuổi thọ các thiết bị trong hệ thống một cách tối ưu
2.2 GIỚI THIỆU VỀ MỘT SỐ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE TRONG THỰC TẾ
Hệ thống bãi giữ xe thông minh này được thiết kế để tối ưu hóa việc quản lý và giám sát không gian đỗ xe Sử dụng cảm biến siêu âm, hệ thống có thể xác định chính xác số chỗ trống còn sót lại ở bãi giữ xe Dữ liệu này sau đó được gửi về máy chủ để cập nhật thông tin và thông báo đến người dùng, giúp họ dễ dàng tìm được chỗ đỗ xe phù hợp.
Hệ thống bãi giữ xe hoạt động như một giải pháp toàn diện, giải quyết nhiều vấn đề hiện nay Với sơ đồ hoạt động rõ ràng, hệ thống này mang lại hiệu quả cao trong việc quản lý và vận hành bãi giữ xe.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 5
Viva Parking ứng dụng công nghệ cảm biến siêu âm kết hợp với cảm biến nhiệt độ để đo khoảng cách chính xác Khi nhiệt độ môi trường bên ngoài thay đổi, cảm biến siêu âm tự động tính toán tốc độ của sóng siêu âm và âm thanh, từ đó xác định khoảng cách chính xác nhất.
Thiết bị giao tiếp với hệ thống thông qua giao tiếp RS485 đúng với tiêu chuẩn ở ngành điện để truyền khoảng cách lên tới 1200 m
Thiết bị sử dụng cảm biến siêu âm Viva-UD-01: Đặc điểm của VIVA-UD-01:
Hình 2 1 Sơ đồ hoạt động của bãi giữ xe thông minh Viva Parking
Hình 2 2 Hình ảnh cảm biến siêu âm VIVA-UD-01
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 6
- Xác định khoảng cách từ cảm biến đến xe
- Xác định nhiệt độ tự động thông minh
- Bộ lọc chống can thiệp và ổn định giao tiếp trong RS485
- Khoảng cách cảm biến lên đến 2,7- 3m
- Tiêu thụ điện áp thấp
- Điện áp hoạt động với một phạm vi rộng
- Nhấp nháy LED nếu cảm biến bị mất kết nối hoặc lỗi
- Cài đặt cấu hình cảm biến thông qua phần mềm PC hoặc ứng dụng Android.
CÔNG NGHỆ IoTs
Internet of Things (IoT) là thuật ngữ chỉ các đối tượng có thể nhận biết và tồn tại trong kiến trúc kết nối Đây là khái niệm định dạng tất cả mọi thứ, bao gồm cả con vật, thông qua mạng lưới không cần tương tác giữa người với người hoặc con người với máy tính Sự tiến hóa của IoT dựa trên hội tụ của các công nghệ không dây, hệ thống vi cơ điện tử (MEMS) và Internet Thuật ngữ này được đưa ra bởi Kevin Ashton, nhà khoa học sáng lập trung tâm Auto-ID tại Đại học MIT, vào năm 1999.
2.3.2 Giao thức kết nối Wifi
WiFi (Wireless Fidelity hay mạng 802.11) là hệ thống không dây sử dụng sóng vô tuyến, tương tự như điện thoại di động, truyền hình và radio Với tính phổ biến và lợi ích kinh tế, WiFi thường là lựa chọn hàng đầu của các kỹ sư lập trình và điện tử Ngoài ra, mạng LAN cũng là một mô hình kết nối phổ biến trong phạm vi địa lý có giới hạn, thường được sử dụng kết hợp với WiFi.
Các sóng vô tuyến của WiFi có tính chất tương đồng với các sóng vô tuyến sử dụng cho các thiết bị di động cầm tay và điện thoại di động, cho phép chuyển và nhận sóng vô tuyến, mã hóa và giải mã các dữ liệu nhị phân 0 và 1 Tuy nhiên, điểm khác biệt của sóng WiFi so với các sóng vô tuyến khác nằm ở tần số hoạt động, thường là 2.4 Hz hoặc 5 Hz, cao hơn so với các tần số khác.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh thường nghiên cứu về các tần số được sử dụng cho điện thoại di động, các thiết bị cầm tay và truyền hình Đặc biệt, tần số ở mức cao cho phép tín hiệu gửi được nhiều dữ liệu hơn, đáp ứng nhu cầu truyền thông hiện đại.
- Dãy tần số hoạt động: 2.4GHz và 5 GHz bands
- Tốc độ xử lý tối đa: 600 Mbps
GIỚI THIỆU CHUẨN TRUYỀN THÔNG RS485
Năm 1983, Hiệp hội công nghiệp điện tử (EIA) đã phê duyệt tiêu chuẩn truyền cân bằng RS-485, được chấp nhận rộng rãi và sử dụng trong công nghiệp, y tế và dân dụng Chuẩn RS485 là một phát triển của RS232 trong việc truyền dữ liệu nối tiếp, được sử dụng cho việc thu nhận dữ liệu ở khoảng cách xa và điều khiển các thiết bị Với khả năng hỗ trợ mạng lên tới 32 trạm thu phát trên cùng một đường truyền và tốc độ baud lên tới 115.200 cho khoảng cách 1000m, RS485 trở thành một lựa chọn phổ biến cho các ứng dụng truyền dữ liệu.
Kiểu truyền cân bằng với 2 dây được xoắn lại với nhau giúp giảm thiểu ảnh hưởng của nhiễu, do khi nhiễu xảy ra trên một dây thì cũng xảy ra trên dây kia, tạo ra sự cân bằng về điện áp sai biệt giữa hai dây Nhờ tính năng đặc biệt của bộ thu, tín hiệu thu được vẫn chính xác và ổn định Chuẩn truyền thông RS485 được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, nơi môi trường nhiễu cao nhưng đòi hỏi sự chính xác và ổn định của hệ thống khi đo đạc hoặc điều khiển các thiết bị từ xa.
2.4.2 Các đặc điểm của RS485
Hệ thống truyền dẫn của RS485 hoạt động dựa trên hai dây tín hiệu A và B, tạo nên truyền dẫn cân bằng Điều này có nghĩa là tín hiệu trên hai dây luôn ngược pha nhau, khi dây này phát mức điện áp cao thì dây kia sẽ phát mức điện áp thấp và ngược lại.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 8
Tín hiệu mức cao TTL được xác định khi điện áp của dây A lớn hơn dây B tối thiểu là 200mV, trong khi đó tín hiệu mức thấp TTL được xác định khi điện áp của dây A nhỏ hơn dây B tối thiểu cũng là 200mV Điện áp 𝑉 𝐴𝐵 nằm trong khoảng -200mV đến 200mV được xem là vùng bất định Ngoài ra, điện thế của mỗi dây tín hiệu so với mass bên phía thu phải nằm trong khoảng từ –7V đến +12V để đảm bảo tín hiệu được truyền dẫn cân bằng và chính xác.
Khi sử dụng dây tín hiệu AB của RS485, cần đảm bảo chiều dài của hai dây phải bằng nhau và được quấn xoắn lại với nhau tạo thành một cọng dây xoắn Điều này giúp giảm thiểu nhiễu, đặc biệt là khi truyền tải dữ liệu ở khoảng cách xa và tốc độ cao.
2.4.3 Khung truyền dữ liệu RS485
Trong một khung truyền của Modbus RTU RS485 sẽ gồm có:
1 byte địa chỉ - 1 byte mã hàm – n byte dữ liệu – 2 byte CRC (check sum)
Byte địa chỉ là yếu tố quan trọng xác định thiết bị nào sẽ nhận dữ liệu trong quá trình truyền thông Đối với thiết bị Slave, byte địa chỉ giúp xác định thiết bị nào sẽ nhận dữ liệu Ngược lại, đối với thiết bị Master, byte địa chỉ xác định dữ liệu sẽ được nhận từ địa chỉ nào Giá trị của byte địa chỉ được quy định trong khoảng từ 0 đến 254.
Byte mã hàm và byte dữ liệu là hai thành phần quan trọng trong giao tiếp giữa Master và Slave Byte mã hàm được quy định từ Master, giúp xác định yêu cầu dữ liệu từ thiết bị Slave Ngược lại, byte dữ liệu xác định thông tin trao đổi giữa Master và Slave, đảm bảo quá trình giao tiếp diễn ra chính xác và hiệu quả.
- Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu
- Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu đọc được
- Master: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu – n byte dữ liệu cần ghi
- Slave: 2 byte địa chỉ dữ liệu – 2 byte độ dài dữ liệu
- Byte CRC: 2 byte kiểm tra lỗi của hàm truyền cách tính giá trị của Byte CRC
Có nhiều biến thể của giao thức Modbus, bao gồm Modbus RTU, Modbus TCP, Modbus ASCII, Modbus UDP, Modbus Plus, Pemex Modbus và Enron Modbus Tuy nhiên, ba loại phổ biến nhất thường được sử dụng là Modbus RTU, Modbus TCP và Modbus UDP, phục vụ cho các ứng dụng khác nhau trong hệ thống tự động hóa công nghiệp.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 9
GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG
Hệ thống được thiết kế với các module và thiết bị như sau:
Thiết bị đầu vào cảm biến siêu âm US-015
Arduino Nano giúp tiếp nhận dữ liệu từ cảm biến và các module để thực hiện yêu cầu của hệ thống thông qua việc lập trình
Master ở Module TTL sẽ nhận dữ liệu từ Slave rồi đẩy dữ liệu đó lên
thiết bị đầu ra là Web Sever
Thiết bị xử lý trung tâm là vi điều khiển NODEMCU ESP8266
LED RGB giúp báo hiệu chỗ trống và chỉ đường
Các chuẩn truyền dữ liệu Modbus, Internet
Nguồn xung 5V-5A cấp nguồn cho toàn hệ thống
Thiết bị giao diện giám sát Web Sever gồm Laptop, Smartphone
Arduino Nano là một board mạch vi xử lý nhỏ gọn, tích hợp nhiều tính năng với trọng lượng khoảng 7g và kích thước 1,8cm x 4,5cm Với vi điều khiển ATmega328P, Arduino Nano có chức năng tương tự như Arduino Duemilanove và Arduino UNO, nhưng khác biệt ở dạng mạch Cụ thể, Arduino Nano có dạng Plastic Quad Flat Pack với 32 chân và 8 cổng ADC, trong khi Arduino UNO có dạng Plastic Dual-In-line Package PDIP với 30 chân và 6 cổng ADC Ngoài ra, Arduino Nano không có jack nguồn DC, thay vào đó sử dụng cổng mini-USB cho phép vừa lập trình vừa giám sát.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 10
Bảng 1 Bảng thông số kỹ thuật của Arduino Nano
Arduino Nano Thông số kỹ thuật
Bộ nhớ Flash 32 KB trong đó có 2KB được
Bootleader sử dụng Điện áp ngõ vào 7-12 Volts
Vi điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V
Hình 2 3 Hình ảnh thực tế Arduino Nano
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 11
Kích thước board mạch 18 x 45 mm
2.5.2 Cảm biến siêu âm US-015
Cảm biến siêu âm US-015 là thiết bị đo khoảng cách dựa trên công nghệ sóng siêu âm, cho phép nhận biết vị trí của các vật thể xung quanh cảm biến Trong điều kiện lý tưởng, cảm biến này có thể đo khoảng cách từ 2-700cm với không gian trống và bề mặt bằng phẳng Tuy nhiên, trong điều kiện bình thường, khoảng cách đo được của cảm biến US-015 là khoảng 100cm.
Cảm biến siêu âm Ultrasonic US-015 thể hiện độ ổn định và chính xác cao hơn so với hai phiên bản HY-SRF05 và HC-SR04 trong thử nghiệm thực tế Đặc biệt, cảm biến này có thể sử dụng thư viện hoàn toàn tương thích với code mẫu một cách tuyệt đối, mang lại kết quả đáng tin cậy và ổn định.
Điện áp hoạt động: 5VDC
Tín hiệu giao tiếp: TTL
Chân tín hiệu: Echo, Trigger
Tần số phát sóng: 40Khz
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 12
Cảm biến có khả năng đo khoảng cách từ 2 đến 700cm, tuy nhiên kết quả chính xác nhất thường đạt được khi khoảng cách dưới 100cm Khoảng cách xa nhất có thể đo được thường yêu cầu điều kiện lý tưởng với không gian trống và bề mặt vật thể bằng phẳng.
Sai số: 0.3cm (khoảng cách càng gần, bề mặt vật thể càng phẳng sai số càng nhỏ)
Kích thước: 43mm x 20mm x 15mm
2.5.3 Module giao tiếp RS485 TTL
- Là module giúp chuyển đổi mức điện áp TTL sang giao tiếp RS-485
Module được thiết kế nhỏ gọn, tích hợp các linh kiện cần thiết để đảm bảo tốc độ truyền dẫn cao và ổn định, đồng thời cho phép khoảng cách truyền xa mà vẫn duy trì chất lượng ổn định.
Mạch giao tiếp TTL – RS485 là giải pháp chuyển đổi tín hiệu nối tiếp (Serial) UART sang giao tiếp RS485 hiệu quả, sử dụng IC MAX485 Với thiết kế nhỏ gọn, mạch này vẫn đảm bảo khả năng truyền tín hiệu đi xa đáng kể khi kết hợp với cặp dây cáp xoắn chuyên dụng.
Hình 2 4 Hình ảnh thực tế cảm biến US-015
Hình 2 5 Hình ảnh module TTL RS-485 thực tế
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 13
Bảng 2 Bảng thông số kỹ thuật của Module Rs485
Chip Max 485 Điện áp hoạt động 5V DC
Dòng điện hoạt động 300 uA
Công suất hoạt động 830 mW
Ngõ vào RO, RE, DI, DE
Tốc độ truyền tối đa 2 Mbps
Các chân module gồm có:
- DI - dữ liệu vào PIN 1
- RO - tín hiệu nhận đầu ra PIN 0
- DE; RE cho phép dữ liệu vào và cho phép được nhận, 2 chân này thường để nối liền với nhau và kết nối với Pin 2
Bus 485 truyền dữ liệu vi sai bằng 2 dây A, B nên khoảng cách truyền lớn (max 1200m), khả năng chống nhiễu tốt
Hình 2 6 Hình ảnh module TTL RS-485 mặt sau
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 14
Với A - B > 200mV sẽ tạo mức logic 1
Với B - A > 200mV sẽ tạo mức logic 0
Chuẩn RS 485 sử dụng hai dây A và B để truyền tín hiệu, dựa trên sự chênh lệch điện áp giữa chúng để biểu diễn logic 0 hoặc 1, mà không cần so sánh với đất Điều này giúp đảm bảo tín hiệu truyền đi ổn định và xa hơn, bởi khi xảy ra trường hợp sụt áp đột ngột, cả hai dây đều bị sụt áp đồng thời, do đó vẫn giữ được tín hiệu ở mức logic 0 và 1.
Hình 2 7 Mô tả giao tiếp của module RS485
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh giới thiệu module ứng dụng trong việc truyền thông tín hiệu điều khiển chuẩn RS-485, giúp kết nối và trao đổi dữ liệu giữa các vi điều khiển và máy tính một cách hiệu quả Module này cho phép truyền tín hiệu điều khiển qua khoảng cách xa, tăng cường khả năng kết nối và điều khiển hệ thống Ứng dụng của module này rất đa dạng, từ điều khiển tự động hóa công nghiệp đến giám sát và điều khiển thiết bị y sinh.
NodeMCU là một phần mềm nguồn mở được thiết kế và phát triển cho các ứng dụng Internet of Things (IoT) Phần mềm này chạy trên ESP8266 Wifi SoC của Espressif Systems và được tích hợp trên phần cứng dựa trên module ESP-12, cung cấp giải pháp toàn diện cho các dự án IoT.
ESP8266 là một dòng chip lập trình tích hợp Wifi 2.4Ghz, bao gồm vi điều khiển Tensilica L106 32-bit và bộ thu phát Wifi Với 11 chân GPIO đa dụng và một đầu vào analog, chip này có thể được lập trình giống như Arduino hoặc các vi điều khiển khác Mặc dù bản thân chip ESP8266 có 17 chân GPIO, nhưng 6 chân được sử dụng để giao tiếp với chip nhớ flash trên bo mạch Ưu điểm của chip ESP8266 là khả năng kết nối Wifi, cho phép nó truy cập Internet, lưu trữ máy chủ web và kết nối với các thiết bị thông minh khác Nhờ khả năng vô hạn này, ESP8266 đã trở thành thiết bị IoT phổ biến nhất hiện nay.
Hình 2 8 Hình ảnh thực tế của ESP8266
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 16
Chức năng kỹ thuật của các chân:
Bảng 3 Bảng thông số kỹ thuật của module NodeMCU ESP8266
Danh mục Tên chân Chức năng các chân
- Micro-USB: NodeMCU sử dụng được cấp nguồn qua cổng USB
- 3.3V: 3.3V quy định có thể được cung cấp cho chân này để cấp nguồn cho toàn board mạch
- Vin: Nguồn điện bên ngoài
Chân điều khiển EN, RST Chốt và nút dùng để đặt lại vi điều khiển
Chân Analog A0 Được dùng để đo điện áp tương tự trong khoảng 0-3,3V
Hình 2 9 Cấu hình sơ đồ bảng phát triển NodeMCU ESP8266
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 17
Chân GPIO GPIO1 đến GPIO16 NodeMCU có 16 chân đầu vào- đầu ra chung trên bo mạch của nó
Chân SPI SD1, CMD, SD0,
NodeMCU có sẵn bốn chân sử dụng để giao tiếp SPI
Chân UART TXD0,RXD0, TXD2,
NodeMCU gồm 2 giao diện đó là UART, UART0 (RXD0 & TXD0) và UART1 (RXD1 & TXD1) UART1 được sử dụng để tải lên phần chương trình
Chân I2C NodeMCU có hỗ trợ chức năng
I2C tuy nhiên do chức năng bên trong của các chân này, chúng ta cần tìm chân nào là I2C
LED RGB thường được sử dụng với nguồn điện áp từ 1,8 - 2,8V và dòng điện đầu ra là 20mA Ứng dụng phổ biến của loại đèn LED này là báo hiệu tại các bãi giữ xe, giúp chỉ báo có xe hoặc không có xe Ngoài ra, đèn LED RGB còn được sử dụng để chỉ đường, mang lại sự tiện lợi và an toàn cho người dùng.
- Màu LED: Red, Green, Blue
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 18
Bộ nguồn xung 5V 5A – 25W là giải pháp cung cấp nguồn điện ổn định 5V với dòng điện đầu ra lên đến 5A và công suất tối đa 25W, hoạt động với điện áp đầu vào AC 110V/220V, thường được ứng dụng làm nguồn LED, nguồn cho các hệ thống 5V và nguồn điều khiển Relay.
Hình 2 10 Hình ảnh thực tế của LED RGB
Hình 2 11 Hình ảnh ngoài thực tế của nguồn xung
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 19
- Điện áp ra điều chỉnh +/- 10%
- Phạm vi điện áp đầu vào: 85 ~ 132VAC / 180 ~ 264VAC
- Bảo vệ quá tải và quá áp
- Bảo vệ nhiệt độ cao
- Khả năng chống sốc: 10 ~ 500Hz, 2G 10min / 1 chu kỳ, thời kỳ cho 60 phút mỗi trục
- Nhiệt độ hoạt động và độ ẩm: -10 ℃ ~ + 60 ℃, 20% ~ 90% RH
- Nhiệt độ bảo quản, nhiệt độ: -20 ℃ ~ + 85 ℃, 10% ~ 95RH
GIỚI THIỆU PHẦN MỀM
2.6.1 Phần mềm lập trình Arduino IDE 1.8.19
Phần mềm Arduino IDE là một công cụ lập trình quan trọng dành cho các board Arduino phổ biến Với giao diện thân thiện và dễ sử dụng, phần mềm này cho phép người dùng cài đặt nhanh chóng và dễ dàng, giúp họ bắt đầu các dự án của mình một cách hiệu quả.
Để bắt đầu với Arduino, bước đầu tiên là tải về và cài đặt phiên bản mới nhất của phần mềm này Bạn có thể truy cập vào trang web chính thức của Arduino tại địa chỉ https://www.arduino.cc, sau đó chọn mục "Software" và kéo xuống phần "Download Arduino IDE" Hãy lưu ý chọn đúng phiên bản phù hợp với hệ điều hành trên laptop hoặc PC của bạn, vì Arduino IDE cho Windows có hai lựa chọn, bao gồm cả việc tải về file nén.
“.zip”, hoặc là tải về file cài đặt “.exe” Phiên bản mới nhất hiện tại là 1.8.3 Sau khi tải về thì tiến hành cài đặt chương trình
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 20
Sau khi cài đặt thành công, bạn có thể mở chương trình Arduino IDE và bắt đầu tạo một project mới Khi khởi tạo project, cấu trúc cơ bản của chương trình, còn được gọi là sketch, sẽ bao gồm hai hàm chính là setup() và loop(), giúp bạn xây dựng nền tảng cho dự án của mình.
Tiếp theo vào Tool→Board→Boards Manager:
Chọn ESP8266 by ESP8266 Community rồi sau đó click vào Install
Tool→Board→NodeMCU 1.0 ESP8266-12E Module
Bước 3: Xây dựng chương trình cấu trúc cơ bản bao gồm hai hàm chính là setup và loop, trong đó hàm setup chỉ chạy một lần khi khởi động chương trình để thiết lập các cài đặt ban đầu, còn hàm loop sẽ được gọi lặp lại nhiều lần cho đến khi tắt nguồn.
Bước 4: Biên dịch và nạp code là giai đoạn quan trọng sau khi viết code xong Ở bước này, bạn cần biên dịch chương trình cho đến khi không còn lỗi nào, sau đó nạp chương trình vào bo mạch Arduino để sẵn sàng cho việc kiểm tra và chạy chương trình.
Hình 2 12 Giao diện phần mềm sau khi cài đặt
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Khi nạp chương trình thành công, Arduino IDE sẽ hiển thị thông báo "Uploading Done", cho biết quá trình nạp chương trình vào Arduino đã hoàn tất Lúc này, bạn cần kiểm tra Arduino xem nó có thực hiện đúng yêu cầu mong muốn hay không Nếu chưa, bạn cần hiệu chỉnh lại code, sau đó tiến hành biên dịch và nạp lại chương trình vào Arduino.
Phần mềm thiết kế mạch Proteus:
Phần mềm này là công cụ hỗ trợ đắc lực cho việc học tập và thiết kế mạch, cung cấp nhiều chức năng tiện ích như thiết kế sơ đồ nguyên lý, thiết kế mạch layout (PCB), tạo mới linh kiện và mô phỏng mạch 3D với độ chính xác cao Với giao diện dễ sử dụng, phần mềm này đã trở thành lựa chọn ưa thích của nhiều sinh viên khi làm mạch in.
Hướng dẫn sử dụng phần mềm:
Khởi động chương trình bằng cách nhấp vào biểu tượng ISIS Professional trên Desktop hoặc chọn Windows >> Programs >> Proteus Professional >> ISIS Professional
Hình 2 13 Hình ảnh khi biên dịch chương trình thành công.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 22
Sau khi khởi động thành công màn hình xuất hiện như hình 2.15
Bước 2: Mở chương trình ISIS Professional
Nhấp chuột vào hình Schematic Capture ở trên thanh công cụ của giao diện Proteus để mở chương trình con của ISIS Professional
Khi chương trình ISIS được khởi chạy, một vùng làm việc với các nút giao diện để thiết kế mạch sẽ xuất hiện Trên vùng làm việc này, có một khung vuông màu xanh, và khi vẽ mạch, người dùng cần đảm bảo rằng toàn bộ thiết kế nằm trong khung vuông này để đảm bảo tính chính xác và hiệu quả của thiết kế mạch.
Hình 2 14 Màn hình khởi động Proteus 8.12
Hình 2 15 Biểu tượng Schematic Capture
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 23
Bước 3: Lấy tất cả linh kiện sử dụng từ thư viện của Proteus Để chọn mở linh kiện của Proteus, đầu tiện nhấp vào nút Component Mode
Hình 2 16 Cửa sổ làm việc của phần thiết kế mạch nguyên lý
Hình 2.17 Biểu tượng nút Component Mode
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 24
Tiếp theo chúng ta click vào chữ P để mở thư viện
Khi mở thư viện, cửa sổ sẽ xuất hiện như sau:
Hình 2.19 Cửa sổ tìm linh kiện
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 25
Keywords: sử dụng để tìm kiếm linh kiện.
Category và Sub-category: ở trong này chứa các thư viện có trong chương trình Proteus.
Results: dùng để hiển thị các linh kiện được chọn trong thư viện.
Schematic Review: hình dạng linh kiện được hiển thị.
PCB Preview: Sơ đồ chân ở dạng PCB của linh kiện.
Để tìm kiếm linh kiện cần thiết, hãy nhập tên linh kiện vào ô Keywords trong cửa sổ chọn linh kiện Sau khi đã chọn đủ các linh kiện từ thư viện, hãy nhấp vào nút OK để đóng cửa sổ và trở lại màn hình thiết kế.
Khi lựa chọn linh kiện, cần lưu ý rằng chúng phải có sơ đồ PCB sẵn có Nếu không, bạn sẽ phải tự tạo sơ đồ chân linh kiện khi chuyển sang giai đoạn thiết kế mạch in Điều này giúp đảm bảo quá trình thiết kế mạch in được thực hiện chính xác và hiệu quả.
Bước 4: Đưa linh kiện ra ngoài màn hình thiết kế
Để thêm linh kiện vào thiết kế, bạn hãy nhấp chuột vào linh kiện cần sử dụng trong ô Devices, sau đó di chuyển con trỏ ra ngoài màn hình thiết kế đến vị trí mong muốn và click chuột để đặt linh kiện tại đó.
Để di chuyển linh kiện một cách linh hoạt, bạn có thể thực hiện bằng cách nhấp và giữ chuột trái vào linh kiện cần di chuyển, sau đó rê chuột đến vị trí mới và thả chuột ra Ngoài ra, bạn cũng có thể sử dụng lệnh Block Move trên thanh công cụ để di chuyển linh kiện một cách nhanh chóng và tiện lợi.
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 26
Để xoay linh kiện, bạn có thể thực hiện các bước đơn giản sau Đầu tiên, hãy đặt con trỏ cần xoay, sau đó bấm phải chuột và chọn các lệnh xoay trái, phải hoặc 180 độ Ngoài ra, bạn cũng có thể lật linh kiện theo chiều ngang hoặc chiều dọc một cách dễ dàng thông qua cửa sổ tắt.
Để xóa linh kiện, bạn có thể thực hiện theo các cách sau: click chuột phải vào linh kiện cần xóa và chọn lệnh Delete Object từ menu tắt, hoặc sử dụng phím Delete, hoặc dùng công cụ Block Delete trên thanh công cụ để thực hiện việc xóa linh kiện một cách nhanh chóng và hiệu quả.
Bước 5: Thay đậui các thông số kỹ thuật cho linh kiện
THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
GIỚI THIỆU
Chương này sẽ trình bày chi tiết về cách tính toán, sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của các board mạch trong hệ thống, đồng thời giải thích nguyên lý hoạt động và cách đo lường cũng như truyền tải các thông số của dự án Ngoài ra, chương này cũng sẽ hướng dẫn cách thức giám sát dữ liệu trên Internet của hệ thống từ xa một cách hiệu quả.
SƠ ĐỒ KHỐI
Hệ thống bãi giữ xe sử dụng cảm biến siêu âm này được xây dựng với 3 phần chính:
Hình 3.1 Sơ đồ khối toàn hệ thống
Trạm điều khiển trung tâm đóng vai trò quan trọng trong việc truyền nhận dữ liệu với các module cảm biến nhận diện chỗ trống thông qua giao tiếp RS485, đồng thời hiển thị thông tin lên ứng dụng trên điện thoại thông minh, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi và quản lý.
Khối giám sát trên điện thoại đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý bãi xe thông minh Thông qua việc nhận dữ liệu từ khối xử lý trung tâm toàn hệ thống, khối giám sát trên điện thoại có thể hiển thị chính xác số chỗ còn trống của bãi xe lên ứng dụng trên điện thoại, giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm và lựa chọn vị trí đỗ xe phù hợp.
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 42
Khối xử lý trung tâm toàn hệ thống đóng vai trò quan trọng trong việc thu thập và truyền dữ liệu trạng thái chỗ đậu xe Thông qua khối giao tiếp RS485, hệ thống có thể giao tiếp truyền nhận với khối xử lý trung tâm trạm cảm biến, từ đó thu thập dữ liệu về trạng thái chỗ đậu xe và truyền dữ liệu đó cho khối giám sát trên điện thoại, giúp người dùng theo dõi và quản lý dễ dàng hơn.
Khối giao tiếp RS485 đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi tín hiệu từ TTL sang RS485 để truyền và nhận tín hiệu một cách hiệu quả Quá trình này cho phép tạo thành mạng giao tiếp giữa trạm điều khiển trung tâm toàn hệ thống với các module cảm biến và bảng LED chỉ đường, đảm bảo sự kết nối và truyền tải thông tin chính xác giữa các thiết bị.
Khối xử lý trung tâm trạm cảm biến nhận diện trạng thái chỗ đậu xe đóng vai trò quan trọng trong hệ thống Khối này nhận dữ liệu đo thời gian xung phản hồi từ khối cảm biến siêu âm và thực hiện các tính toán cần thiết để xác định trạng thái chỗ đậu xe Sau đó, nó truyền tín hiệu hiển thị đến khối báo hiệu LED RGB, giúp người dùng dễ dàng nhận biết tình trạng chỗ đậu Đồng thời, khối xử lý trung tâm trạm cảm biến cũng giao tiếp với khối xử lý trung tâm toàn hệ thống thông qua giao tiếp RS485, cho phép gửi dữ liệu trạng thái chỗ trống khi được yêu cầu.
Khối cảm biến siêu âm đóng vai trò quan trọng trong việc đo thời gian bộ thu nhận được xung phản hồi sau khi có xung từ bộ phát, từ đó gửi dữ liệu về khối xử lý trung tâm để xác định trạng thái chỗ đậu xe Quá trình này cho phép trạm cảm biến nhận diện chính xác tình trạng chỗ đậu xe, cung cấp thông tin cần thiết cho người dùng.
Khối báo hiệu LED RGB: nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm để hiển thị ra màu LED tương ứng với trạng thái chỗ đậu xe
Khối xử lý trung tâm bảng LED chỉ đường đóng vai trò quan trọng trong hệ thống, nhận dữ liệu trạng thái chỗ trống của một hàng từ khối xử lý trung tâm toàn hệ thống thông qua khối giao tiếp RS485 Dữ liệu này sau đó được truyền đến khối báo hiệu LED RGB, hiển thị màu LED tương ứng với trạng thái hàng đậu xe, giúp người dùng dễ dàng xác định chỗ đậu xe còn trống.
Khối nguồn: Cung cấp nguồn 5V cho toàn bộ hệ thống với mục đích giúp cho hệ thống hoạt động ổn định và an toàn
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 43
THIẾT KẾ TRẠM ĐIỀU KHIỂN TRUNG TÂM
Sau đó, nhóm sẽ trình bày các chức năng chính cùng với phương án lựa chọn, thiết kế và tính toán chi tiết, đồng thời giải thích về nguyên lý hoạt động của trạm điều khiển trung tâm và module cảm biến nhận diện chỗ trống, giúp người đọc hiểu rõ hơn về hệ thống.
3.3.1 Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý trung tâm giao tiếp với các module cảm biến thông qua giao thức RS485 để thu thập dữ liệu trạng thái chỗ trống ở mỗi vị trí đậu xe Dữ liệu này được sử dụng để tính toán tổng số chỗ đậu xe còn trống và cập nhật thông tin lên ứng dụng Blynk Đồng thời, khối xử lý trung tâm điều khiển bảng LED mũi tên chỉ đường để hướng dẫn người dùng đến các hàng có vị trí trống đậu xe.
Để đáp ứng yêu cầu giao tiếp với các cảm biến khác thông qua chuẩn RS485 và kết nối Internet để truyền dữ liệu lên ứng dụng trên điện thoại, việc lựa chọn loại vi điều khiển phù hợp là bước quan trọng đầu tiên.
Trên thị trường hiện nay, một số dòng vi điều khiển được sử dụng phổ biến bao gồm ARM, AVR, PIC, ESP32 và ESP8266 Để lựa chọn vi điều khiển phù hợp với nhu cầu và mục tiêu đề ra, nhóm đã tiến hành khảo sát một số vi điều khiển phổ biến của từng dòng, từ đó đưa ra phương án lựa chọn tối ưu.
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 44
Bảng 4 Lựa chọn linh kiện khối xử lý trung tâm
Giao thức truyền thông có dây
UART, USART, SPI,I2C, CAN, Ethernt
UART, USART, SPI, I2C, I2S CAN, USB, Ethernet, LIN, SDIO
UART, SPI, HSPI, I2C, CAN, Ethernet, I2S, SD card/SDIO
UART, SPI, HSPI, I2C, CAN, Ethernet, I2S, SD card/SDIO
Tốc độ xử lý tối đa 20 MHz 72 MHz 160 MHz 160 MHz đến 240 MHz
Sử dụng mạch nạp PICKit2,
Sử dụng mạch nạp ST-Link, microUSB
Tiêu thụ năng lượng Thấp Thấp Thấp Thấp
Giá thành Rất cao Rất cao Cao Cao
Dựa trên một số tiêu chí đánh giá, nhóm quyết định lựa chọn ESP8266 làm khối xử lý trung tâm cho trạm điều khiển trung tâm, đáp ứng mục tiêu thiết kế đề ra về khối xử lý này.
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh 45 lựa chọn sử dụng ESP8266 vì khả năng giao tiếp linh hoạt với App và Web, cũng như khả năng tương tác với khối truyền và nhận dữ liệu Điều này cho phép ESP8266 hỗ trợ nhiều ngoại vi và chuẩn giao tiếp, giúp việc đưa dữ liệu lên App và Web trở nên thuận tiện hơn Ngoài ra, ESP8266 còn được hỗ trợ lập trình trên Arduino IDE, có cộng đồng lớn và mạnh mẽ tại Việt Nam và trên toàn thế giới, giúp rút ngắn thời gian và dễ dàng khắc phục các lỗi của chương trình Mặc dù ESP32 có nhiều tài nguyên hơn, nhưng nhóm quyết định sử dụng ESP8266 vì nó đã đủ để thực hiện các công dụng cần thiết trong đồ án, đồng thời giúp tối ưu hóa chi phí thực hiện dự án.
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
KIT ESP8266 được cấp nguồn 5VDC từ khối nguồn, ESP8266 sẽ nhận tín hiệu
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 46 từ Module RS485 TTL thông qua chân RO và DI lần lượt truyền đến chân RX (Receive) và TX (Transmitter) của ESP8266
Khối truyền nhận dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp và truyền, nhận dữ liệu giữa trạm điều khiển trung tâm và các module cảm biến nhận diện chỗ trống thông qua chuẩn truyền thông RS485 Modbus Mỗi chỗ đậu xe sẽ được trang bị một module cảm biến nhận diện chỗ trống để gửi tín hiệu cho trạm điều khiển trung tâm, giúp truyền và nhận dữ liệu một cách chính xác và phù hợp với quy mô của bãi đậu xe.
Phương án và lựa chọn:
Nhóm đã tiến hành khảo sát và đánh giá khách quan hai chuẩn truyền thông công nghiệp phổ biến hiện nay là RS485 và RS232, với mục đích so sánh và đối chiếu các đặc điểm của hai chuẩn này.
Bảng 5 So sánh Modbus RS485 và Modbus RS232
Phương thức truyền Điểm – Điểm (Tức là khi có
Các thiết bị kết nối truyền thông có thể hoạt động theo hai chế độ chính: Điểm Đến Điểm (chỉ cho phép hai thiết bị kết nối trực tiếp với nhau, không có thiết bị thứ ba tham gia) và Đa Điểm (cho phép nhiều thiết bị truyền thông trong cùng một mạng) Ngoài ra, độ dài truyền tín hiệu cũng là một yếu tố quan trọng, thường dao động từ 50 feet đến 4000 feet, tùy thuộc vào công nghệ và môi trường truyền dẫn.
Tốc độ truyền dữ liệu 20 kbits/s 10 kbits/s
Mức điện áp hoạt động 5V-15V 1V-6V
Trở kháng đầu vào tối thiểu 3Ω - 7Ω 12Ω
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 47
Ngoài ra, hai chuẩn này có một sự khác nhau cơ bản về phương thức truyền dẫn tín hiệu, hay hiểu nôm na là cách thức hoạt động:
RS-232 là giao thức truyền thông phổ biến, cho phép sử dụng tối thiểu 3 dây chính, bao gồm Tx (truyền), RX (nhận) và GND (đất) Trạng thái logic của tín hiệu trong giao thức này được xác định dựa trên mức chênh áp giữa dây Tx và Rx so với dây đất GND, giúp truyền tải dữ liệu một cách chính xác và hiệu quả.
- RS-485 sử dụng chênh lệch điện áp giữa 2 dây A và B để phân biệt logic 0 và
Khác với đất, đặc biệt khi truyền tín hiệu xa, nếu có sụt áp thì đồng thời sụt trên cả 2 dây, giúp tín hiệu vẫn đảm bảo ở nơi nhận nhờ có bộ lọc nhiễu.
Chuẩn truyền RS232 cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao hơn so với RS485, nhưng khoảng cách truyền lại bị giới hạn Ngược lại, RS485 có thể truyền dữ liệu trong khoảng cách xa hơn, tuy nhiên thời gian đáp ứng sẽ chậm hơn do phụ thuộc vào tốc độ truyền Sự khác biệt này cho thấy mỗi chuẩn truyền có những ưu và nhược điểm riêng, phù hợp với các ứng dụng khác nhau.
Nhóm đã lựa chọn chuẩn truyền RS485 làm chuẩn truyền thông chính cho đề tài của mình do yêu cầu truyền tải dữ liệu đi xa trên 100m, phù hợp với độ rộng lớn của các bãi giữ xe thực tế Tốc độ truyền không cần quá nhanh, vì vậy RS485 đáp ứng được yêu cầu này, đảm bảo truyền tải dữ liệu hiệu quả trong khoảng cách lớn.
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Module RS485 được cấp nguồn 5VDC
- Module RS485 giao tiếp với trung tâm là Node MCU ESP8266 thông qua chuẩn RS485:
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp RS485
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 48
Chân DI của Module RS485 nối với chân TX của ESP8266
Chân RO của Module RS485 nối với chân RX của ESP8266
Chân DE và RE nối với nhau rồi nối với chân D3 của ESP8266
3.3.3 Khối giám sát trên web và điện thoại
Khối giám sát trên web và điện thoại đóng vai trò quan trọng trong việc theo dõi các vị trí trong bãi đậu xe một cách dễ dàng và chính xác Để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu, hệ thống hiển thị trên web và ứng dụng di động cần phải nhạy bén và phản hồi nhanh chóng Đồng thời, các ký hiệu và ký tự trên màn hình của ứng dụng di động và trang web trên máy tính phải được hiển thị rõ ràng, tránh sự nhầm lẫn dữ liệu trong quá trình hoạt động của hệ thống.
Cả ứng dụng và trang web đều sử dụng chung một phần mềm để hiển thị, đó là Blynk IoT - một giải pháp lý tưởng cho các hệ thống IoT lớn nhỏ khác nhau Với khả năng hoạt động ổn định, chính xác và giao diện người dùng bắt mắt, Blynk IoT là lựa chọn hoàn hảo để hiển thị toàn bộ yêu cầu của đồ án.
Lí do lựa chọn Blynk
THIẾT KẾ MODULE CẢM BIẾN NHẬN DIỆN CHỖ TRỐNG
3.4.1 Khối xử lý trung tâm
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 49
Khối xử lý trung tâm của module cảm biến nhận diện chỗ trống đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp với khối trung tâm để truyền nhận dữ liệu Đồng thời, nó thu thập dữ liệu được truyền từ khối cảm biến để quyết định màu sắc của đèn LED báo hiệu, từ đó cung cấp thông tin chính xác về tình trạng chỗ trống.
Phương án và lựa chọn:
Các dòng vi điều khiển phổ biến như PIC, AVR và Arduino là lựa chọn hàng đầu cho các dự án tự động hóa Tuy nhiên, do chức năng của module cảm biến nhận diện chỗ trống không yêu cầu quá phức tạp, Arduino Nano được chọn sử dụng nhờ khả năng lập trình dễ dàng và kho thư viện phong phú Điều này cho phép kết nối với các module khác một cách thuận tiện, giúp tối ưu hóa thiết kế nguyên lý khối xử lý trung tâm của hệ thống.
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Nguồn 5V được cấp cho khối xử lý trung tâm
- D8 sẽ nối với DE và RE của RS485, được mắc chung với nhau thành chân Enable (D8), chân này điều khiểu cho phép Rs485 truyền hoặc nhận dữ liệu
Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm (module cảm biến nhận diện chỗ trống)
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 50
- Chân D6 và D7 sẽ được nối qua 2 con điện trở 220Ω rồi mắc với chân Red và Green của LED RGB
Cảm biến US-015 hoạt động thông qua việc kết nối hai chân D3 và D4 với chân Trig và Echo Trong đó, chân Trig có chức năng kích phát sóng siêu âm ở chế độ 1 và vừa kích phát vừa báo tín hiệu phản xạ ở chế độ 2 Ngược lại, chân Echo đóng vai trò báo tín hiệu có phản xạ của sóng siêu âm, cho phép cảm biến xác định chính xác khoảng cách và vị trí của vật thể.
- Và 2 chân RX, TX của Arduino cũng giống như 2 chân RX, TX của ESP8266 Dùng để truyền và nhận dữ liệu từ 2 chân RO và DI
Khối truyền nhận dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc giao tiếp và truyền nhận dữ liệu giữa các module cảm biến nhận diện chỗ trống và trạm điều khiển trung tâm Quá trình này được thực hiện thông qua chuẩn truyền thông RS485 Modbus, cho phép trao đổi dữ liệu một cách hiệu quả và chính xác.
Nhóm sử dụng Module TTL RS485
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Nguồn 5V được cấp cho RS485
- Chân RO và DI sẽ truyền tín hiệu đến chân TX và RX của Arduino Nano
- Chân DE và RE của RS485 được mắc chung với nhau và nối đến D8
Hình 3.5 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp RS485 (module cảm biến nhận diện chỗ trống)
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 51
3.4.3 Khối cảm biến siêu âm
Khối cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc phát hiện sự hiện diện của vật cản thông qua việc phát sóng siêu âm và thu lại tín hiệu Quá trình này cho phép tính toán độ rộng xung và gửi dữ liệu về khối xử lý trung tâm Tại đây, dữ liệu được xử lý để tính toán khoảng cách chính xác từ module đến vật cản, cung cấp thông tin quan trọng cho hệ thống.
Bảng 6 Bảng so sánh các loại cảm biến thông dụng
Sig ( chỉ dùng 1 chân cho việc truyền và nhận tín hiệu)
Hoặc chỉ dùng chân Out để truyền nhận dữ liệu
Echo,Trigger Điện áp hoạt động
3.3VDC ( phù hợp cho kết nối với Raspberry)
Sai số 0,2 cm 0,3 cm 0,2 cm 0,3 cm
Sau khi so sánh các loại cảm biến, nhóm nhận thấy rằng cả 4 loại đều có tính năng tương đương nhau Tuy nhiên, để đáp ứng yêu cầu của đề tài, nhóm cần một cảm biến có tính ổn định cao và khả năng nhận diện xe hơi thực tế trong bãi đậu một cách chính xác.
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
Bộ môn Điện tử Công nghiệp - Y sinh đã tiến hành so sánh và đánh giá các cảm biến siêu âm, trong đó cảm biến US-015 nổi bật với độ ổn định và chính xác cao hơn so với các phiên bản khác như HY-SRF05 và HC-SR04 Ngoài ra, cảm biến này còn có góc quét hẹp hơn, mang lại kết quả chính xác hơn trong quá trình thực nghiệm Mặc dù cảm biến Grove có tính năng kết nối với Raspberry, nhưng do hệ thống sử dụng Arduino để lập trình, nên nhóm đã chọn US-015 là lựa chọn phù hợp nhất, đặc biệt là do giá thành của nó thấp hơn gần 3 lần so với cảm biến Grove.
Để tính toán khoảng cách với cảm biến siêu âm, nhóm sẽ phát xung đi từ bộ phát của module cảm biến siêu âm và đo thời gian từ khi xung đi cho đến khi xung đó được bộ thu nhận về Sau đó, thời gian này sẽ được chia đôi để xác định thời gian xung đi từ cảm biến đến vật cản, từ đó tính toán được khoảng cách chính xác.
Dựa trên tốc độ âm thanh truyền trong không khí là 340m/s, một hằng số vật lý cơ bản, chúng ta có thể chuyển đổi đơn vị đo này sang 0,034cm/às Từ đó, chúng ta có thể áp dụng công thức tính khoảng cách đến vật cản một cách chính xác.
Khoảng cách = Thời gian xung phản hồi
= Thời gian xung phản hồi
Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến siêu âm
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 53
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
Vì chỉ cần 4 chân để kết nối vào board mạch, nên sơ đồ nguyên lý chỉ cần một hàng rào có 4 lỗ gồm:
- 2 lỗ cấp nguồn cho cảm biến
- 2 chân Trig và Echo của cảm biến lần lượt nối với D4 và D3 của Arduino
3.4.4 Khối báo hiệu LED RGB
Khối báo hiệu của module cảm biến đóng vai trò quan trọng trong việc thông báo trạng thái có hay không xe tại vị trí đậu xe, giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm và quan sát Khối báo hiệu này hoạt động dựa trên tín hiệu điều khiển được nhận từ khối xử lý trung tâm, đảm bảo cung cấp thông tin chính xác và tiện lợi cho người dùng.
Chân tín hiệu dùng để điều khiển LED từ Arduino Nano có điện áp là 5V và dòng điện là 20mA Theo dữ liệu kỹ thuật của LED RGB 10mm, chúng tôi đã thu thập được bảng thông số điện áp và dòng điện cần thiết để điều khiển LED này, cung cấp thông tin quan trọng cho việc thiết kế và vận hành hệ thống.
Màu LED Điện áp (V) Dòng điện (mA) Đỏ 2.1 30
Ta có giá trị điện trở cho LED đỏ là:
Ta có giá trị điện trở cho LED xanh lá là:
0.03𝐴 =63.33 ΩNhư vậy, nhóm chọn điện trở cho LED đỏ là 110 Ω, và LED xanh lục là 68 Ω
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 54
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Chân G (xanh lá) được nối với chân D7 của Arduino, có sử dụng điện trở 68Ω hạn dòng
- Chân R (đỏ) được nối với chân D6 của Arduino, có sử dụng điện trở 110Ω hạn dòng.
KHỐI NGUỒN TOÀN HỆ THỐNG
Bảng 7 Bảng tính toán khối nguồn
Tên Linh Kiện Số Lượng Điện Áp (VDC) Dòng Tiêu Thụ
Sau khi thống kê và phân tích các giá trị của các thành phần linh kiện trong hệ thống mạng, kết quả cho thấy mô hình này sử dụng nguồn điện áp 5VDC và dòng điện khoảng 600 mA Điều này cho phép chúng ta xác định được yêu cầu về nguồn điện để đảm bảo hệ thống mạng hoạt động ổn định và hiệu quả.
Hình 3.7 Sơ đồ nguyên lý khối báo hiệu LED RGB
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 55
Nhóm đã chọn dùng nguồn xung 5V - 5A để cấp nguồn cho hệ thống hoạt động
3.6 THIẾT KẾ BẢNG LED CHỈ ĐƯỜNG
Bảng chỉ đường sẽ được thiết kế đơn giản với chỉ 2 hướng chính là bên trái và bên phải, được thể hiện thông qua 2 đèn LED có hình mũi tên Khi có chỗ trống để xe, đèn LED sẽ sáng màu xanh lá cây, ngược lại, đèn LED sẽ sáng màu đỏ để cảnh báo không còn chỗ trống.
Nhóm chọn việc thiết kế tấm mica cắt thành hình mũi tên rồi ốp lên 2 LED RGB để hiển thị ra mũi tên chỉ đường
Phần mạch của Bảng chỉ đường sẽ bao gồm:
- 2 LED RGB dùng để hắc sáng ra tấm mica hình mũi tên
3.6.1 Khối xử lý trung tâm
Khối xử lý trung tâm của bảng chỉ đường có chức năng giao tiếp với khối trung tâm để có thể cho phép LED hiển thị màu theo ý muốn
Hình 3.8 Tấm Mica khuếch tán ánh sáng
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 56
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Nguồn 5V được cấp cho Arduino Nano
- Chân D8 nối với DE&RE của RS485
- Chân D7 và D6 lần lượt được nối với chân Red và Green của LED RGB R nằm phía mũi tên chỉ đường bên phải, có sử dụng điện trở 220Ω hạn dòng
- Chân D3 và D4 lần lượt được nối với chân Red và Green của LED RGB L nằm phía mũi tên chỉ đường bên trái, có sử dụng điện trở 220Ω hạn dòng
- Chân RX và TX lần lượt nối với RO và DI của RS485 để truyền và nhận dữ liệu
Khối nhận dữ liệu từ trung tâm để điều khiển LED của bảng chỉ đường sáng đúng mục đích đề ra, thông qua chuẩn truyền thông RS485
Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý trung tâm (bảng
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 57
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Nguồn 5V được cấp cho RS485
Chân RO và DI của module truyền thông RS485 sẽ truyền tín hiệu đến chân TX và RX của Arduino Nano, cho phép thực hiện truyền và nhận dữ liệu Đồng thời, chân DE và RE của module RS485 được mắc chung với nhau và nối đến chân D8 của Arduino Nano, giúp kiểm soát dòng dữ liệu và đảm bảo truyền tín hiệu ổn định.
3.6.3 Khối hiển thị LED RGB
Giải thích sơ đồ nguyên lý:
- Chân red và green của LED RGB R, LED được lắp đặt phía bên phải bảng chỉ đường sẽ lần lượt được nối với chân D7 và D6 của Arduino Nano
- Chân red và green của LED RGB L, LED được lắp đặt phía bên trái bảng chỉ đường sẽ lần lượt được nối với chân D3 và D4 của Arduino Nano
Hình 3.10 Sơ đồ nguyên lý khối giao tiếp RS485 (bảng LED chỉ đường)
Hình 3.11 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị LED RGB
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 58
SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TOÀN MẠCH
Sơ đồ nguyên lý là bản trình bày tổng quan và chi tiết về cấu tạo của một thiết bị, tập trung vào việc thể hiện mối quan hệ giữa các bộ phận và chức năng của chúng, mà không nhất thiết phải tuân theo trình tự lắp đặt Mục tiêu chính của sơ đồ nguyên lý là giúp người xem dễ dàng hiểu và nắm bắt được cấu trúc và hoạt động của thiết bị.
Sơ đồ lắp đặt trình bày vị trí chính xác từng linh kiện và mạch điện trong một thiết bị Để thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch, các phần mềm như Proteus, Kicard và Altium Designer được sử dụng Trong đó, Proteus là lựa chọn hàng đầu nhờ giao diện đẹp và các phím tắt tiện lợi, giúp thiết kế trở nên dễ dàng hơn Nhóm đã lựa chọn Proteus vì đã thông thạo phần mềm này qua nhiều môn học, giúp quá trình thiết kế diễn ra nhanh chóng hơn.
Hình 3.12 Sơ đồ nguyên lý trạm điều khiển trung tâm
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 59
Hình 3.13 Sơ đồ nguyên lý module cảm biến nhận diện chỗ trống
Hình 3.14 Sơ đồ nguyên lý bảng LED chỉ đường
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 60
THI CÔNG HỆ THỐNG
GIỚI THIỆU
Để thực hiện mục tiêu đề tài về hệ thống module cảm biến và mạng giám sát vị trí đậu xe, cần thiết kế một hệ thống gọn gàng và tiện lợi cho người dùng Quá trình này bao gồm thi công mạch in và lắp ráp linh kiện một cách hợp lý Sau khi hoàn thiện, người dùng có thể đăng nhập vào Blynk để theo dõi vị trí đậu xe từ xa thông qua Internet, mang lại sự tiện lợi và giám sát hiệu quả.
THI CÔNG HỆ THỐNG
4.2.1 Mô hình mạch in PCB
Mạch in của hệ thống được thiết kế trên phần mềm Proteus 8.12
Mạch In Board Trạm Trung Tâm
Hình 4 1 Mạch in PCB Board Trung Tâm vẽ trên Proteus
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 63
Hình 4 2 Mạch in PCB Board Trung Tâm 3D (mặt trước)
Hình 4 4 Hình 4 3 Mạch in PCB Board Trung Tâm 3D (mặt sau)
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 64
Mạch in Board Cảm Biến Nhận Diện Chỗ Trống
Hình 4 4 Mạch PCB Board Module cảm biến nhận diện chỗ trống
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 65
Hình 4 5 Mạch in PCB Board module cảm biến nhận diện chỗ trống 3D (mặt trước)
Hình 4 6 Mạch in PCB Board Module cảm biến nhận diện chỗ trống 3D (mặt sau)
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 66
Hình 4 7 Mạch in PCB Board Chỉ Đường vẽ trên Proteus
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 67
Hình 4 8 Mạch in PCB Board Chỉ Đường 3D (mặt trước)
Hình 4 9 Mạch in PCB Board Chỉ Đường 3D (mặt sau)
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 68
4.3.2 Lắp ráp mô hình hệ thống
Hệ thống này được xây dựng trên khung xương vững chắc, bao gồm các ống nhựa chuyên dụng để cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống Đồng thời, các ống này cũng chứa dây xoắn được thiết kế để giao tiếp thông qua chuẩn RS485, đảm bảo kết nối ổn định và hiệu quả.
- Ở chính giữa của phần khung sẽ được bố trí phần Bảng mũi tên chỉ dẫn vào bãi
Để hạn chế tình trạng nhiễu giữa các module cảm biến siêu âm khi đặt gần nhau, nhóm nghiên cứu đã áp dụng giải pháp thiết thực Khi các cảm biến siêu âm nhận diện khoảng cách và nhận xung phản xạ từ cảm biến lân cận, tín hiệu nhận được sẽ bị sai lệch, dẫn đến đèn LED báo hiệu bị nhấp nháy Để khắc phục tình trạng này, nhóm đã bổ sung 2 tấm chắn ngắn giữa các cảm biến, vừa đảm bảo giảm thiểu nhiễu vừa tránh làm hạn hẹp tầm nhìn quan sát mô hình.
Hình 4 10 Mặt trên của mô hình
Mặt trên mô hình gồm:
- Vùng “1”: Bảng LED mũi tên chỉ đường LED màu xanh khi hướng đó còn chỗ
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 69 để, màu đỏ khi hướng đó đã hết chỗ
- Vùng “2”: Module cảm biến nhận diện chỗ trống Màu xanh là chỗ đó trống, màu đỏ là chỗ đó đã có xe đậu
Hình 4 11 Mặt dưới của mô hình
Mặt dưới mô hình gồm:
- Vùng “1”: Công tắc on/off hệ thống
- Vùng “2”: Board trạm trung tâm sử dụng ESP8266
- Vùng “3”: Nguồn xung 5V-5A cấp nguồn cho hệ thống
- Vùng “4”: Đèn LED báo hiệu, màu xanh là có xe, màu đỏ là hết chỗ
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 70
Hình 4 12 Board cảm biến nhận diện chỗ trống
Hình 4 13 Board trạm trung tâm
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 71
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT HỆ THỐNG
4.3.1 Chương trình điều khiển trung tâm.
*Lưu đồ chương trình chính:
Hình 4.14: Lưu đồ giải thuật chương trình điều khiển trung tâm
- Bắt đầu, chương trình sẽ khỏi tạo các mảng, biến, thiết lập kết nối Internet qua wifi
- Chương trình đi vào chương trình con kiểm tra chổ trống toàn bãi đậu xe Từ đó tính tổng được chỗ gửi xe còn trống trong bãi
Quá trình kiểm tra chỗ trống được thực hiện theo từng hàng, bắt đầu từ hàng A Sau khi xác định trạng thái của hàng A, chương trình sẽ trả về kết quả cho người dùng biết liệu hàng A còn chỗ trống hay đã hết chỗ.
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 72 đi vào chương trình con gửi trạng thái chỗ trống hàng A đến bảng LED chỉ đường
Sau khi kiểm tra hàng A xong, chương trình sẽ chuyển sang kiểm tra số chỗ trống của hàng B và tiếp tục gọi chương trình con để gửi trạng thái chỗ trống hàng B đến bảng LED chỉ đường, giúp cập nhật thông tin một cách chính xác và hiệu quả.
- Sau đó chương trình quay lại kiểm tra chỗ trống toàn bãi xe và cứ thế tiếp tục vòng lặp
*Lưu đồ chương trình con yêu cầu nhận trạng thái chỗ trống từ các module
Hình 4.15: Chương trình con yêu cầu nhận trạng thái chỗ trống từ các module
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 73
- Chương trình con này sẽ nhận địa chỉ của module cảm biến mà chương trình chính muốn giao tiếp để nhận dữ liệu
- Sau đó cho phép module RS485 gửi dữ liệu và tiến hành gửi đi địa chỉ kèm yêu cầu nhận dữ liệu ra mạng cảm biến
- Chuyển module RS485 về trạng thái nhận dữ liệu và nhận dữ liệu từ module cảm biến có địa chỉ tương ứng gọi về
- Tiến hành so sánh để quyết định tổng số chổ trống trong bãi giữ xe
- Tiếp đến là quay về chương trình chính
*Lưu đồ chương trình còn gửi trạng thái hàng trống ra bảng chỉ đường
Hình 4.16: Chương trình còn gửi trạng thái hàng trống ra bảng chỉ đường
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 74
Chương trình con này hoạt động như một cầu nối giữa chương trình chính và bảng LED chỉ đường, nhận biến địa chỉ bảng LED và biến trạng thái của chỗ đậu xe để thực hiện các chức năng cần thiết Khi được gọi lên, chương trình con này sẽ xử lý các thông tin đầu vào và thực hiện các hành động tương ứng để gửi dữ liệu đến bảng LED chỉ đường, từ đó cung cấp thông tin chính xác về trạng thái chỗ đậu xe.
- Sau đó cho phép module RS485 truyền dữ liệu
- Gửi 2 biến vừa nhận từ chương trình chính đến bảng LED chỉ đường
- Sau đó quay về chương trình chính
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 75
4.3.2 Chương trình module cảm biến nhận diện chỗ trống
Hình 4.17: Lưu đồ giải thuật chương trình module cảm biến phát hiện chỗ trống
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 76
- Bắt đầu sẽ khai báo các biến, các chân xuất nhập dữ liệu
- Tiến hành đo khoảng cách thông qua cảm biến siêu âm
Kết quả đo được từ cảm biến sẽ được so sánh với giá trị đặt trước khoảng cách từ cảm biến đến sàn bãi đậu xe Nếu kết quả đo được lớn hơn hoặc bằng giá trị đặt trước, hệ thống sẽ xác định không có xe và phản ứng bằng cách mở sáng LED xanh lá cây đồng thời tắt LED đỏ Ngược lại, nếu kết quả đo được nhỏ hơn giá trị đặt trước, hệ thống sẽ xác định có xe và phản ứng bằng cách tắt LED xanh lá cây đồng thời mở sáng LED đỏ.
Khi nhận dữ liệu qua RS485, hệ thống sẽ tiến hành so sánh địa chỉ nhận được với địa chỉ đã được thiết lập sẵn Nếu địa chỉ trùng khớp, hệ thống sẽ gửi dữ liệu trạng thái chỗ trống về mạch trung tâm Trong trường hợp địa chỉ không khớp, hệ thống sẽ bỏ qua yêu cầu và quay lại bước đầu.
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 77
4.3.3 Chương trình bảng chỉ đường
Hình 4.18: Lưu đồ giải thuật chương trình Bảng chỉ đường
- Bắt đầu, chương trình khai báo các biến địa chỉ của hàng A và hàng B để so sánh với địa chỉ khi nhận được từ trung tâm
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 78
Khi nhận yêu cầu từ trung tâm, hệ thống sẽ so sánh địa chỉ nhận được với thông tin hàng hóa hiện có Nếu địa chỉ trùng khớp với một hàng cụ thể, hệ thống sẽ tiếp tục nhận dữ liệu trạng thái chỗ trống của hàng đó Dựa trên dữ liệu nhận được, hệ thống sẽ điều khiển LED để hiển thị tình trạng chỗ trống: nếu còn chỗ, LED sẽ sáng màu xanh, ngược lại nếu hết chỗ, LED sẽ sáng màu đỏ.
- Nếu không đúng với địa chỉ của hàng nào hết thì chương trình sẽ quay lại nhận yêu cầu tiếp theo của trung tâm.
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG CHO NGƯỜI DÙNG
Như đã chia sẻ cách đăng ký tài khoản và sử dụng ở chương 2 thì bây giờ việc của người dùng chỉ là thực hiện 3 bước sau đây:
Bước 1: Quét mã QR Code để vào form thông tin khách hàng
Bước 2: Điền thông tin vào form được tạo
Hình 4.19 Mã QR Code để vào form thông tin khách hàng
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 79
Hình 4 20 Biểu mẫu để giúp khách hàng điền thông tin
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 80
Bước 3: Kiểm tra Email sau đó tạo mật khẩu vào ứng dụng để xem chỗ trống của bãi xe
Hình 4 21 Email được Blynk gửi về cho khách hàng
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 81
Hình 4.22 Giao diện sau khi vào project của khách hàng
Giải thích nguyên tắc thực hiện:
- Sau khi thực hiện bước 1 quét mã thì người dùng sẽ đến với bước 2 để điền thông tin
Sau khi điền thông tin, dữ liệu sẽ được gửi đến Admin để thêm email và số điện thoại cho người dùng đăng ký Quá trình này được minh họa rõ ràng ở hình ảnh bên dưới, giúp người dùng dễ dàng hiểu và thực hiện bước tiếp theo.
- Sau đó tạo mật khẩu và vào Project để quan sát trạng thái của bãi đậu xe.
Hình 4 23 Giao diện thêm User của Admin sau khi nhận đầy đủ thông tin
KẾT QUẢ THỰC HIỆN
KẾT QUẢ PHẦN CỨNG VÀ PHẦN MỀM
Khi không có xe, hệ thống đèn LED và mạng cảm biến có thể nhận diện chính xác vị trí trống và báo hiệu thông qua đèn LED màu xanh, đồng thời gửi thông báo lên ứng dụng cho biết còn 4 chỗ trống.
Hình 5 1 Hình ảnh bãi đậu xe lúc còn 4 chỗ trống, đèn ở 4 chỗ phát sáng
Hình 5 2 Hình ảnh số chỗ trống hiện trên điện thoại
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 83
Khi một vật cản, chẳng hạn như xe, vào chỗ trống, cảm biến sẽ lập tức nhận diện và phát tín hiệu báo động qua đèn LED màu đỏ Ngay sau đó, hệ thống sẽ tự động cập nhật thông tin lên ứng dụng, hiển thị số chỗ trống còn lại, trong trường hợp này là 3 chỗ.
Hình 5 3 Hình ảnh bãi đậu xe khi có 3 chỗ trống (xanh) và 1 chỗ có xe(đỏ)
Hình 5 4 Hình ảnh số chỗ trống hiện trên điện thoại
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 84
Tương tự thì khi cho 2 vật cản vào vị trí trống thì cảm biến cũng sẽ nhận diện và trừ bớt đi số chỗ trống trên ứng dụng
Hình 5 5 Hình ảnh bãi đậu xe lúc còn 2 chỗ trống, 2 chỗ có xe
Hình 5 6 Hình ảnh số chỗ trống hiện trên điện thoại
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 85
Khi bãi xe hết chỗ trống ở một hàng hoặc dãy xe nào đó, hệ thống sẽ gửi tín hiệu phản hồi về bảng LED chỉ đường để hiển thị thông tin về tình trạng chỗ đậu xe Điều này giúp người gửi xe dễ dàng xác định hướng nào còn chỗ đậu khi vào bãi, mang lại sự tiện lợi và tiết kiệm thời gian.
Hình 5 7 Hình ảnh bãi xe hết chỗ 1 dãy xe bên trái
Hình 5 8 Hình ảnh bãi xe hết chỗ 1 dãy xe bên phải
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 86
Khi bãi xe còn 1 chổ thì hướng mũi tên chỉ về vị trí đó vẫn sẽ sáng lên giúp người dùng nhận biết là hướng đó vẫn còn chỗ
Hình 5 9 Hình ảnh bãi đậu xe lúc còn 1 chỗ trống, 3 chỗ có xe
Hình 5 10 Hình ảnh số chỗ trống hiện trên điện thoại
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 87
Hình 5 11 Hình ảnh bãi đậu xe lúc đã đủ chỗ
Khi bãi xe đã lấp đầy, cả hai hướng mũi tên sẽ chuyển sang màu đỏ, đồng thời ứng dụng sẽ hiển thị thông báo "hết chỗ" và gửi lời xin lỗi tới những người dùng chưa kịp gửi xe.
Hình 5 12 Hình ảnh số chỗ trống hiện trên điện thoại
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 88
Cảm biến đo khoảng cách từ cảm biến đến sàn mô hình là 25cm, giúp nhận diện chính xác khi có vật cản làm thay đổi giá trị khoảng cách này, từ đó xác định xe vào bãi đậu Điều này cho phép cảm biến nhận diện mọi loại xe ô tô trong thực tế, bất kể kích thước của chúng.
Hình 5 13 Hình ảnh một số loại hộp khác nhau tượng trưng cho các loại xe khác nhau trong thực tế
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 89
SO SÁNH VỚI MỘT SỐ PHẦN MỀM THƯƠNG MẠI HIỆN NAY 89 CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Ngày nay trên thị trường cũng có rất nhiều ứng dụng và phần mềm thương mại tương tự như Blynk để giúp quản lý chỗ đậu xe
Hình 5 14 Giao diện ứng dụng tìm bãi đậu xe thông minh I-Parking
Hình 5 15 Giao diện ứng dụng tìm bãi đậu xe thông minh My-Parking
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 90
So sánh với các phần mềm thương mại trên:
- Nhóm đã làm được tính năng quan trọng nhất của phần mềm là xem được số chỗ trống trong bãi đậu xe
- Giao diện bao gồm địa chỉ và giờ mở cửa của bãi đậu xe
- Giao diện có hình ảnh minh họa trực quan sinh động như các phần mềm khác
- Ứng dụng có thêm phần chào mừng lịch sự lúc bãi xe còn chỗ và xin lỗi với khách hàng lúc bãi xe đã đủ chỗ
- Tuy nhiên chưa tích hợp được tính năng thanh toán và đặt chỗ như các phần mềm trên
Hình 5 16 Hình ảnh giao diện phần mềm bãi giữ xe của nhóm
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH 91
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
KẾT LUẬN
Sau thời gian học tập và nghiên cứu dài thì nhóm đã hoàn thành luận án
“THIẾT KẾ, THI CÔNG MODULE CẢM BIẾN VÀ ỨNG DỤNG XÂY DỰNG
Mô hình mạng giám sát vị trí đậu xe đã đạt được các yêu cầu đề ra với hiệu suất ổn định Hệ thống sử dụng chuẩn truyền thông RS485 cho phép truyền nhận dữ liệu ở khoảng cách xa giữa các thành phần của hệ thống một cách ổn định Việc điều khiển thông qua ứng dụng Blynk trên Smartphone qua mạng wifi trên ESP8266 đã giúp việc giám sát các vị trí trong bãi đậu xe trở nên thuận tiện và dễ dàng hơn.
- Module cảm biến phản hồi thay đổi đèn LED với thời gian chưa đến 1 giây sau khi xác nhận có hoặc không có xe ở vị trí đậu
- Có thể truy cập xem số chỗ đậu xe còn trống từ xa thông qua ứng dụng Blynk có thể hoạt động trên 2 nền tảng là IOS và Android
- Độ trễ sau mỗi lần thay đổi trạng thái chỗ trống rồi cập nhật lên toàn hệ thống mất khoảng 2 giây
- Bảng chỉ dẫn và module cảm biến vẫn hoạt động bình thường khi trung tâm mất kết nối mạng Internet
- Dễ dàng trong việc tìm chỗ trống đậu xe, cùng với đó là tiện lợi trong việc chỉ đường vào bãi đậu xe
- Sử dụng Blynk là một App với tài nguyên có sẵn, chưa tạo được một App riêng của nhóm, không tích hợp được tính năng đặt chỗ trên app.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN
- Tích hợp thêm chức năng đặt chỗ và thanh toán tiền gửi xe qua ứng dụng trên điện thoại di động.