Nghiên cứu phần cứng của Board Raspberry Pi, thiết kế đơn giản khoảng cách phát hiện vật cản tối đa 30cm, xe chỉ là một mô hình đơn giản, nhỏ, mang tính chất thí nghiệm, chưa có nhiều tính năng phức tạp. Vật cản là những vật không có tính chất hấp thụ hay phản xạ sóng siêu âm. Hệ thống chỉ được điều khiển tự động thông qua sóng Wifi cho nên hạn chế về khoảng cách. Chưa có giao diện trực quan mà mọi việc hoạt động chỉ trên Terminal.
PHẦN I GIỚI THIỆU TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Tp HCM, ngày tháng năm 2014 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Phạm Hoàng Anh MSSV: 12341005 Trần Hoàng Đạt MSSV: 12341026 Chuyên ngành: CNKT Điện Tử Truyền Thông Hệ đào tạo: Đại học quy Khóa: 2012 Lớp: 123411 I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI II NHIỆM VỤ Các yêu cầu thực hiện, thông số đề tài: Các vấn đề tồn ĐATN có liên quan thực khóa trước: ĐATN giải vấn đề gì, tính mới, tính cải tiến, tính tối ưu: Kết đạt ĐATN sau thực hiện: III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/10/2013 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 15/01/2014 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:Ths Đậu Trọng Hiển CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Ths Đậu Trọng Hiển THS.GV NGUYỄN ĐÌNH PHÚ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT TPHCM Khoa Điện - Điện Tử Bộ Môn Điện Tử Viễn Thông CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 201 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Hoàng Đạt Lớp: 123411C MSSV: 12341026 Họ tên sinh viên 2: Phạm Hoàng Anh Lớp: 123411B MSSV: 12341005 Tên đề tài: THIẾT KẾ XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI Tuần/ngày Nội dung Xác nhận GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) Ths Đậu Trọng Hiển Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Khoa Điện – Điện Tử BM Điện Tử Công Nghiệp PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán hướng dẫn) Ngàytháng năm 2014 Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI Cán hướng dẫn: GV.Ths Đậu Trọng Hiển Nhận xét: …………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để bảo vệ: Không bảo vệ: Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán phản biện) Câu 1: Câu 2: Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): ………………… Điểm: ……/10 Xin mời GV hướng dẫn GV phản biện tham gia hội đồng bảo vệ thư mời đính kèm Cán hướng dẫn GV.Ths Đậu Trọng Hiển Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Khoa Điện – Điện Tử BM Điện Tử Công Nghiệp PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán phản biện) Ngàytháng năm 2014 Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI Cán phản biện: GV.Ths Lê Minh Thành Nhận xét: ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… Đề nghị : Được bảo vệ: Bổ sung để bảo vệ: Không bảo vệ: Các câu hỏi sinh viên phải trả lời trước hội đồng : (dành cho cán phản biện) Câu 1: Câu 2: Đánh giá chung (bằng chữ: giỏi, khá, TB, yếu): ………………… Điểm: ……/10 Cán phản biện GV.Ths Lê Minh Thành LỜI MỞ ĐẦU Cùng với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử tiếp tục ứng dụng ngày rộng rãi mang lại hiệu cao hầu hết lĩnh vực kinh tế kỹ thuật đời sống xã hội Raspberry Pi máy tính giá 35USD kích cỡ iPhone chạy HĐH Linux Với mục tiêu chương trình giảng dạy máy tính cho trẻ em Được phát triển Raspberry Pi Foundation – tổ chức phi lợi nhuận với tiêu chí xây dựng hệ thống mà nhiều người sử dụng công việc tùy biến khác Raspberry Pi sản xuất OEM: Sony, Qsida, Egoman Và phân phối Element14, RS Components Egoman Nhiệm vụ ban đầu dự án Raspberry Pi tạo máy tính rẻ tiền có khả lập trình cho sinh viên, Pi quan tầm từ nhiều đối tượng khác Đặc tính Raspberry Pi xây dựng xoay quanh xử lí SoC Broadcom BCM2835 ( chip xử lí mobile mạnh mẽ có kích thước nhỏ hay dùng điện thoại di động ) bao gồm CPU , GPU , xử lí âm /video , tính khác … tất tích hợp bên chip có điện thấp Raspberry Pi thiết bị đa đáng ngạc nhiên với nhiều phần cứng có giá thành rẻ hồn hảo cho hệ thống điện tử, dự án DIY, thiết lập hệ thống tính tốn rẻ tiền cho học trải nghiệm lập trình Quyển đồ án giúp người đọc nắm bắt phần cứng Board Raspberry Pi, có nhìn tổng quan ngơn ngữ lập trình Python Bên cạnh nhóm thực đề tài cịn hướng dẫn giúp người đọc thực hành ngơn ngữ lập trình Python để khai thác tài nguyên sẵn có Board Raspberry Pi qua hệ điều hành Raspbian Quyển đồ án bao gồm phần: Phần I: Giới thiệu Phần II: Nội dung Phần III: Phụ lục Mặc dù nhóm thực đề tài hoàn thiện đồ án mơ hình xe tự tránh vật cản, hạn chế kiến thức nên chắn cịn thiếu sót Nhóm thực đề tài mong nhận nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô bạn sinh viên Người thực đề tài Phạm Hoàng Anh Trần Hoàng Đạt LỜI CẢM ƠN Nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn Thầy Đậu Trọng Hiển tận tình hướng dẫn, bảo, kinh nghiệm quý báu hỗ trợ phương tiện vật tư suốt trình tìm hiểu, nghiên cứu đề tài Đồng thời chúng em xin cảm ơn thầy cô Khoa Điện - Điện Tử tạo điều kiện, cung cấp cho nhóm kiến thức bản, cần thiết để chúng em có điều kiện đủ kiến thức để thực trình nghiên cứu Đồng thời, nhóm xin cám ơn thành viên lớp 12341 có ý kiến đóng góp, bổ sung, giúp nhóm hồn thành tốt đề tài Ngồi ra, nhóm nhận bảo anh (chị) trước Các anh (chị) hướng dẫn giới thiệu tài liệu tham khảo thêm việc thực nghiên cứu Trân trọng Nhóm thực đồ án Phạm Hồng Anh Trần Hoàng Đạt MỤC LỤC PHẦN I i GIỚI THIỆU i NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .ii LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv LỜI MỞ ĐẦU .vii LỜI CẢM ƠN ix MỤC LỤC LIỆT KÊ HÌNH – BẢNG PHẦN II NỘI DUNG CHƯƠNG I DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: 1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.3 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 1.4 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI 1.5 DÀN Ý NGHIÊN CỨU 1.5.1 Board Raspberry Pi 1.5.2 Thiết kế XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI 1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU 1.7 Ý NGHĨA THỰC TIỄN 10 CHƯƠNG II 11 RASPBERRY PI 11 2.1 Giới thiệu Board Raspberry Pi: 11 2.2 Cấu hình Raspberry Pi: .12 2.3 Kết nối Raspberry Pi: .13 2.4 Giới thiệu hệ điều hành cho Raspberry Pi: 16 CHƯƠNG III 17 NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON 17 3.1 Python gì? 17 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG VII iface lo inet loopback iface eth0 inet dhcp allow-hotplug wlan0 iface wlan0 inet manual auto wlan0 iface wlan0 inet dhcp wpa-ssid "ten cua wifi" wpa-psk "password wifi" ############################################################# Với “ten cua wifi” tên sóng wifi mà bạn muốn truy cập “password wifi” mật sóng wifi mà bạn truy cập Lưu ý: chuyển sang sóng wifi khác ta phải thay đổi tên mật tương ứng theo dùng Sau chỉnh sữa xong ta nhấn tổ hợp phím: Ctrl+X, nhấn tiếp Y Enter để lưu thiết lập đó.Dùng lệnh khỡi động lại KIT: sudo reboot 6.5 Điều khiển R-Pi qua mạng LAN: Sau cấu hình mạng cho KIT, ta truy cập mạng thơng qua wifi Mặc định modum internet cấp cho thiết bị Internet Protocol (địa truy cập) Bằng giao tiếp TCP/IP ta truy cập vào KIT với cách làm sau: Bước 1: Lấy địa ip KIT: Muốn biết địa KIT ta dùng lệnh: Một bảng liệt kê kết nối mạng gồm: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 51 ifconfig CHƯƠNG VII Hình 0.33Các kết nối mạng Raspberry Pi Eth0: kết nối mạng có dây Wlan0: kết nối mạng khơng dây Địa ip mà modum cấp cho KIT là: inet addr: 192.168.0.102 Địa khơng cố định mà thay đổi sau lần bật tắt modum Bước 2: Truy cập KIT: (Điều kiện KIT thiết bị kết nối phải chung lớp mạng) Nếu dùng máy tính dùng Putty để truy cập vào KIT: Tải putty tại: http://www.putty.org/ Khởi động lên giao diện hình sau: Tại Host name (or IP address) đánh vào ip KIT: 192.168.0.102 Ơ save sessions chọn tên lưu để lần sau tiện truy cập ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 52 CHƯƠNG VII Nhấn Open để kết nối vào KIT Hình 0.34Chương trình PuTTy Một cửa sổ yêu cầu nhập vào user name login, nhập vào : pi nhập Password: raspberry Mật nhập không thị ra, ta nhập xong nhấn Enter ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 53 CHƯƠNG VII Hình 0.35Yêu cầu nhập Username Password Hình 0.36Chương trình PuTTy đăng nhập vào Pi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 54 CHƯƠNG VII Lúc giao diện Putty chuyển thành giao diện dòng lệnh Terminal KIT, ta dùng lệnh trên KIT Dùng điện thoại: Có nhiều phần mềm giao tiếp qua TCP/IP thiết bị chạy hệ điều hành Android, phần mềm chọn để giao tiếp đề tài JuiceSSH với giao diện thân thiện dể sử dụng hồn tồn miển phí Hình 0.37Chương trình JuiceSSH Các yêu cầu cài đặt: Điện thoại chạy hệ điều hành Android phiên v2.3 trở lên Tài khoản Google Play Store Kết nối điện thoại vào mạng internet wifi, mở ứng dụng Play Store menu Hình 0.38Chương trình JuiceSSH Play Store Trong khung tim kiếm nhập vào JuiseSSH Chọn vào ứng dụng chọn Install ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 55 CHƯƠNG VII Khởi động ứng dụng từ menu Hình 0.39Tải cài đặt JuiceSSH Smartphone Chọn mục connections, chọn new connection, điền thơng tin vào BASIC SETTING Hình 0.40Giao diện JuiceSSH Smartphone Nickname: tên thiết lập ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 56 CHƯƠNG VII Address: địa KIT (192.168.0.102) Identify: nhấp vào chọn New cửa sổ thiết lập Hình 0.41Dùng JuiceSSH Smartphonetruy cập vào Raspberry Pi Nickname: tên thiết lập KIT Username: pi Password: raspberry Xong nhấn Save lần Chọn vào kết nối ta lưu chờ kết nối đến KIT Hình 0.42JuiceSSH đăng nhập thành công vào Raspberry Pi ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 57 CHƯƠNG VII 6.6Kết luận thiết kế xe tự tránh vật cản: Sau thiết kế thực nhóm đạt yêu cầu sau: Xe hoạt động tương đối ổn định tự tránh vật cản trước mặt đưa kết Hệ thống điều khiển khởi động, tắt trên: điện thoại (Android có cài chương trình JuiceSSH), máy tính Desktop, kết nối chung lớp địa mạng Khoảng cách xe dừng thấy (phát vật cản) 30cm Vì để đảm bảo hệ thống hoạt động đo khoảng cách bị lổi (trả giá trị khoảng cách sai) nhóm giới hạn giá trị khoảng cách đo cảm biến cao 50cm Điều có nghĩa đo 50cm giá trị trả 50cm Hệ thống hoạt động tương đối ổn định có lúc lại bị xuất tình trạng đo trả giá trị sai (thỉnh thoảng) việc khơng có ảnh hưởng lớn đến tồn hệ thống Xe phát vật có kích thước tối thiểu vật có kích thước ngang 3cm, cao 15cm Vật cản vật không hấp thụ hay phản xạ sóng siêu âm Loại vỏ bánh xe chọn dùng loại cao su cứng, độ bám dính khơng cao nên xe giới hạn chạy bề mặt phẵng không trơn trợt Xe leo dốc khoảng ~10 0, với dốc cao động hoạt động với số vịng quay khơng nên khơng thể bám dính tốt để lên dốc Với địa hình gồ ghề chạy gây sốc cảm biến đo có phần khơng xác CHƯƠNG VII KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU - KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 58 CHƯƠNG VII 7.1 Kết nghiên cứu: Sau thực đề tài “ THIẾT KẾ XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI ” đề tài hoàn thành nội dung sau: Về Raspberry Pi: - Nắm cấu trúc Raspberry Pi - Tìm hiểu phân tích đặc tính kỹ thuật Raspberry Pi - Trình bày giao tiếp Raspberry Pi với thiết bị ngoại vi - Trình bày tổng quát ngơn ngữ lập trình Python, pwm - Tìm hiểu cảm biến siêu âm SRF04, motor Servo TowerSG90 Về thiết kế xe tự tránh vật cản: - Tìm hiểu đặc tính linh kiện sử dụng - Thiết kế xe tự tránh vật cản: hoạt động tự động điều khiển không dây điện thoại thơng qua sóng wifi Xe tự dừng lại có vật cản qt tìm kiến hướng có vật cản để đến hướng Hình ảnh thực tế sản phẩm: (Xe tự tránh vật cản) ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 59 CHƯƠNG VII Hình 0.43Xe tự tránh vật cản nhìn từ phía Hình 0.44Phía trước phía sau xe Hình 0.45Bảng thơng số kỹ thuật của: “XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI” THÔNG SỐ CƠ BẢN: Tên loại xe XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI Tốc độ Mặc định: 0.1 m/s, thay đổi lên đến 0.5 m/s Khoảng cách nhận Khoảng cách dừng lại xử lý quay phải, trái, thẳng: 30cm biết vật cản Khoảng cách nhìn thấy vật cản xa nhất: 50cm Khoảng cách nhìn thấy vật cản gần nhất: 3cm Loại sóng sử dụng Sóng siêu âm (Tần số: 235Khz cao hơn) Nguồn hoạt động 5VDC – 2A Cân nặng 1.5 kg Độ sai số đo Từ -5cm đến 5cm khoảng cách Loại vật cản Không hấp thụ, phản xạ sóng siêu âm Vật cản có chiều cao từ 15cm trở lên tính từ mặt đường Chiều cao, dài, rộng ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 15 cm, 20cm, 15cm 60 CHƯƠNG VII Công suất 7W Tải trọng 0.5 kg 7.2 Kết luận: Sau khoảng thời gian gần 15 tuần nghiên cứu tìm hiểu tài liệu chun mơn, tài liệu tiếng anh, nghiên cứu tài liệu Internet, đồ án anh chị trước với giúp đỡ tận tình giáo viên hướng dẫn Ths Đậu Trọng Hiển chúng em đạt kết mong muốn : Nắm bắt hệ thống phần cứng Board Raspberry Pi kết nối Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình Python ứng dụng lên Board Raspberry Pi Thiết kế xe tự tránh vật cản sử dụng cảm biến sóng siêu âm, xe hoạt động tương đối ổn định Tuy nhiên đề tai cịn tương đối với cơng nghệ trường chúng ta, hạn chế kiến thức thân, nguồn tài liệu tham khảo chủ yếu từ nước nên chương trình cịn gặp phải số lỗi số hạn chế : Nguồn tài liệu chủ yếu từ nước ngồi nên cịn số ý chưa hoàn toàn hiểu rõ, hiểu sâu Vẫn số giao tiếp Raspberry Pi thiết bị ngoại vi chưa hoàn thiện ( usb 3g, i2c ) Hoạt động xe tương đối đơn giản, chưa có tính lạ 7.3 Hướng phát triển đề tài: Sau hồn thành đề tài, nhóm thực muốn xem phần kiến thức để bạn có đam mê cơng nghệ Lập Trình Nhúng, sinh viên khóa sau phát triển đề tài theo hướng rộng hơn, sâu hơn: ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 61 CHƯƠNG VII Tiếp tục phát triển ứng dụng từ đến nâng cao Board Raspberry Pi Thiết kế xe tự tránh vật cản tích hợp thêm cánh tay Robot, định vị tồn cầu GPS, Mở rộng ứng dụng Raspberry Pi nhiều lĩnh vực khác như: xử lý tín hiệu số (DSP), xử lý ảnh, video, xử lý âm thanh… Tìm hiểu khai thác kit ứng dụng Raspberry Pi phiên sau Cuối nhóm thực đề tài xin chân thành cám ơn giúp đỡ tận tình, quý báu thầy cơ, anh chị khố trước bạn bè trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 62 PHẦN III PHẦN III PHỤ LỤC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách tham khảo [1] “Giáo trình Hệ Thống Nhúng”, Ths Đậu Trọng Hiển năm 2013 [2] Hà A Thồi, “Giáo trình kỹ thuật số”, Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật, năm 2004 [3] Nguyễn Đình Phú,“Giáo trình vi xử lý II”,Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM, năm 2007 [4] Lê Tiến Thường, “ Mạch điện tử”, NXB Đại học Quốc gia Tp.HCM, năm 2004 [5] Ngô Diên Tập, “Vi Điều Khiển Với Lập Trình C”, NXB Khoa Học Kỹ Thuật, năm 2006 Website tham khảo www.raspberrypi.org www.raspberrypi.vn www.raspberrypivietnam.com www.tinhte.vnn www.hdvietnam.com www.dientuvietnam.net www.wikipedia.org ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 64 NỘI DUNG ĐÍNH KÈM (CD) Nội dung bao gồm: Nội dung: Trình bày Tài liệu tham khảo (bao gồm datasheet) Mã nguồn: File hệ điều hành Raspbian Code chương trình điều khiển xe tự ránh vật cản trền board Raspberry Pi Chương trình JuiceSSH điện thoại sử dụng hệ điều hành Android Hình ảnh đề tài: Hình ảnh thực tế hoàn thành xe tự tránh vật cản Video hoạt động xe tự tránh vật cản ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 65 ... thuật Board Raspberry Pi So sánh đặc tính Board Raspberry Pi so với Board nhúng khác ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I Các kết nối Raspberry Pi 1.5.2 Thiết kế XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY. .. thuật của: ? ?XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI? ?? .60 PHẦN II NỘI DUNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP CHƯƠNG I CHƯƠNG I DẪN NHẬP 1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ: Tự tránh vật cản khoa học... Tử Công Nghiệp PHIẾU CHẤM ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán hướng dẫn) Ngàytháng năm 2014 Tên đề tài tốt nghiệp: THIẾT KẾ XE TỰ TRÁNH VẬT CẢN TRÊN NỀN BOARD RASPBERRY PI Cán hướng dẫn: GV.Ths Đậu