BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học kĩ THUẬT dự án gậy thông minh

CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG Mục lục 01 Lời cảm ơn 03 Chƣơng I: Tóm tắt nội dung dự án 04 I Giới thiệu chung 04 II Phân tích thực trạng 05 III Mục đích ý nghĩa đề tài 05 IV Con đường đến sản phẩm 06 V Phương pháp nghiên cứu 08 VI Kết đạt 10 Chƣơng II: Thực dự án 11 I Cơ sở lý thuyết 11 II Thực dự án 17 Hệ thống phát cảnh báo vật cản, hầm 17 Hệ thống báo hiệu 28 Hệ thống định vị hỗ trợ tin nhắn, gọi 33 Hệ thống nhún trợ lực 38 GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng Hệ thống nguồn cấp 38 Hộp điều khiển 40 Tính phát triển 42 III Hƣớng dẫn thực module sản phẩm 43 Chƣơng III: Thảo luận 55 I Tính ổn định 55 II Khả ứng dụng vào thực tế 55 III Hạn chế dự án đề xuất hướng giải 56 IV So sánh với sản phẩm khác 56 Chƣơng IV Kết luận định hƣớng phát triển 58 Tài liệu tham khảo 59 GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng LỜI CẢM ƠN Chúng ta sống thời đại hai cách mạng: cách mạng khoa học - kỹ thuật (CMKH-KT) cách mạng xã hội Những cách mạng phát triển vũ bão với nhịp độ nhanh chưa có lịch sử loài người, thúc đẩy nhiều lĩnh vực, có bước tiến mạnh mẽ mở nhiều triển vọng lớn lao loài người bước vào kỷ XXI Công nghệ thông tin truyền thông (Information and Communication Technology - ICT) thành tựu lớn CMKH-KT Nó thâm nhập chi phối hầu hết lĩnh vực nghiên cứu khoa học, ứng dụng công nghệ sản xuất, giáo dục, đào tạo hoạt động trị, xã hội khác Thấy vai trò to lớn khoa học - kỹ thuật sống, thúc đẩy em mong muốn thực sản phẩm có ích cho cộng đồng “Gậy thơng minh” dành cho người khiếm thị Để hoàn thành dự án, em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè, q thầy môn thầy Huỳnh Kim Bằng hỗ trợ bổ sung kiến thức, tham gia góp ý chức giúp em hồn thành dự án TP Tuy Hịa, ngày 01 tháng năm 2015 Tác giả Phạm Thành Kỳ Hƣng GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng CHƢƠNG I TÓM TẮT NỘI DUNG DỰ ÁN I Giới thiệu chung Họ tên tác giả: PHẠM THÀNH KỲ HƯNG Sinh ngày: 21 tháng 04 năm 1997 Tên sản phẩm: “ Gậy thông minh” Đơn vị: THPT Tư Thục Duy Tân, thành phố Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên Lĩnh vực: Kỹ thuật điện khí Giáo viên hướng dẫn: Th.S Huỳnh Kim Bằng Thơng tin phần cứng:  Arduino Pro Mini (x2)  Cảm biến siêu âm (HC-Sr04) (x2)  Module radio frequence 433Mhz  SIM908 Mini  Led siêu sáng (trắng, đỏ)  Điện trở, quang trở, tụ điện, dây điện, điện trở  Công tắt, nút bấm  Inox, ống nhựa, mica  Pin Li-ion 1020 mAh  Mạch tăng áp LM2596S GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng Thông tin phầm mềm  Arduino IDE  Notepad++  u-center phiên 8.01  Fritzing  Trình duyệt web Google Chrome II Phân tích thực trạng Người ta thường ví “đơi mắt cửa sổ tâm hồn”, đồng thời, đời sống thường nhật, đơi mắt đóng vai trị quan trọng hoạt động ngày người Tuy nhiên, người bị khiếm thị, việc di chuyển cho dễ dàng, an toàn điều kỳ diệu Sự phát triển cơng nghệ ngày nói mang đến lợi ích vơ to lớn lĩnh vực xã hội, với hiểu biết nghiên cứu kiến thức lĩnh vực công nghệ, tác giả mong muốn tạo sản phẩm dành cho người khiếm thị, nhằm hỗ trợ họ việc di chuyển an toàn, thuận tiện, dễ dàng hịa nhập vào đời sống người bình thường mục đích để tác giả xây dựng đề tài: Gậy thơng minh III Mục đích ý nghĩa đề tài Với mong muốn tạo sản phẩm dành cho người khiếm thị, nhằm hỗ trợ họ việc di chuyển an tồn, thuận tiện, dễ dàng hịa nhập vào đời sống người bình thường mục đích để tác tác giả nghiên cứu tạo sản phẩm Gậy thông minh GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng Sản phẩm có khả phát vật cản, hầm hố lộ trình di chuyển người khiếm thị hệ thống báo hiệu cho người xung quanh biết di chuyển họ, hệ thống giám sát hành trình, gọi khẩn cấp,… Tác giả hi vọng sản phẩm đóng góp phần việc mang lại tiện ích cho người khiếm thị IV Con đƣờng đến sản phẩm tác giả Có thể nói đường biến ý tưởng thành sản phẩm thực tóm gọn chữ thơi đường vơ khó khăn nhiều chơng gai Khơng gặp khó khăn tin học lập trình mà cịn có kiến thức điện, điện tử, hiểu biết loại IC,… Những kiến thức giảng dạy trường đại học, cao đẳng cao hơn, cịn tài liệu lưu hành nội Mặt khác, công việc nghiên cứu phần cứng vô tốn cho việc đầu tư mua sắm, trang bị nhiều loại thiết bị khác Nhưng khó khăn khơng mà khơng thể vượt qua Bằng trao đổi học tập từ bạn bè tự tìm tịi Internet, em tiếp xúc với tảng Arduino, tảng thiết kế nhằm đơn giản hóa thủ tục rối rắm kỹ thuật lập trình phần cứng, qua vấn đề mà em gặp phải giải Còn lại kiến thức điện tử chương trình phổ thơng có giảng dạy, em việc tìm tịi phát triển thêm Bên cạnh ủng hộ tích cực từ gia đình, nhà trường vật chất lẫn tinh thần nguồn động lực lớn em tiếp tục theo đuổi ước mơ hồn thiện “Gậy thơng minh” – cơng trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật tác giả trường phổ thông GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng Ảnh giới thiệu sản phẩm GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng V Phƣơng pháp nghiên cứu Nền tảng nghiên cứu Điện tử: tảng Arduino Uno R3, Arduino Nano và Arduino Pro Mini ; Ngôn ngữ lập trình: C++; Cơ khí Những mạnh Arduino Chạy đa tảng – Việc lập trình Arduino thực tảng khác Windows, Mac, Linux Desktop iOS, Android di động (tùy thiết bị) Do người chia thoải mái mã nguồn sản phẩm Arduino mà khơng cần quan tâm đến khác biệt Ngơn ngữ lập trình đơn giản, dễ hiểu - Lập trình cho thiết bị Arduino đơn giản dễ hiểu với người bắt đầu sử dụng ngơn ngữ lập trình bậc cao gần với ngôn ngữ tự nhiên người Một số chức sản phẩm a Chức phát cảnh báo vật cản, hố sâu Khi gậy hoạt động, hai cảm biến siêu âm “HC-SR04” liên tục phát chùm sóng siêu âm Khi sóng lan truyền gặp vật cản sóng dội đầu thu, từ thời gian nhận chùm sóng ta tính khoảng cách vật cản Từ khoảng cách đó, vật nằm phạm vi quy định không thuận lợi (≤ m) trung tâm xử lí gửi tín hiệu lên đai rung để cảnh báo người dùng Tín hiệu gửi thông qua “Mạch thu/phát sóng khơng dây” Theo ngun lí tương tự, cảm biến siêu âm cảnh báo người dùng có hầm hố trước mặt GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng b Chức xin đƣờng Ngoài ra, gậy trang bị hệ thống đèn pin, đèn tín hiệu, loa cho phép người dùng phát tín hiệu cảnh báo cho người xung quanh trời tối c Chức định vị chức nhắn tin, gọi khẩn cấp Với khả định vị GPS độ xác cao tính điện thoại gọi điện thoại, nhắn tin, truy cập GPRS, Module Sim 908 cơng cụ hồn hảo để tạo thiết bị thông minh hỗ trợ người khiếm thị dễ dàng liên lạc thơng báo vị trí với người thân Từ đó, người khiếm thị tự việc di chuyển bên mà thân gia đình khơng phải lo lắng d Chức nhún trợ lực Thông qua trợ lực với lò xo gắn đầu gậy người dùng thuận tiện đứng, ngồi hay leo bậc thang, dốc,… e Chức phát triển Với tảng nguồn mở Arduino có tính tương thích cao với nhiều thiết bị lợi để sản phẩm “gậy thông minh” tích hợp thêm nhiều chức vượt trội Những chức mà tác giả nghiên cứu khả dẫn đường tự động, cảnh báo nhiệt độ nguy hiểm … Các chức kế hoạch nghiên cứu đề tài GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành Kỳ Hƣng VI Kết đạt đƣợc Gậy thông minh tác giả xây dựng từ nhu cầu người khiếm thị phải chịu nhiều khó khăn việc di chuyển, sinh hoạt Sản phẩm hồn thành với nhiều tính như: tự động phát vật cản, nhiệt độ nguy hiểm, tự động bật đèn môi trường thiếu ánh sáng, hệ thống đèn, loa xin đường, trợ lực di chuyển, … GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng 10 ... thiện ? ?Gậy thơng minh? ?? – cơng trình nghiên cứu khoa học kỹ thuật tác giả trường phổ thông GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông. .. mục đích để tác tác giả nghiên cứu tạo sản phẩm Gậy thông minh GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác giả: Phạm Thành... hồn thành dự án TP Tuy Hịa, ngày 01 tháng năm 2015 Tác giả Phạm Thành Kỳ Hƣng GVHD: Th.S Huỳnh Kim Bằng CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT TOÀN QUỐC DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC Dự án: Gậy thông minh – Tác