BÁO cáo NGHIÊN cứu KHOA học kĩ THUẬT thiết bị đa năng chống khuyết tật học đường và hỗ trợ học tập cho học sinh

CUỘC THI KHOA HỌC KỸ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014-2015 Đơn Vị: SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TỈNH PHÚ YÊN BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Tên dự án dự thi: THIẾT BỊ ĐA NĂNG CHỐNG KHUYẾT TẬT HỌC ĐƯỜNG VÀ HỖ TRỢ HỌC TẬP CHO HỌC SINH Lĩnh vực: Kỹ thuật điện khí Tác giả: Nguyễn Duy Tâm, Lớp: 12TL1 Trường: THPT Nguyễn Huệ GVHD: Th.S Đặng Ngọc Vinh CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” NỘI DUNG TRANG A MỤC LỤC 02 B LỜI CẢM ƠN 06 C TÓM TẮT NỘI DỤNG DỰ ÁN 07 D NỘI DUNG 09 I Giới Thiệu Và Tổng Quan Dự Án Nghiên Cứu 09 Giới thiệu 09 Tổng quan vấn đề nghiên cứu 10 a Con đường đến sản phẩm tác giả 10 b Mục đích ý nghĩa 11 c Động lực hỗ trợ tác giả 12 II Phương Pháp Nghiên Cứu 12 Giới thiệu sản phẩm 12 Cơ sở lý thuyết 14 Các tính sản phẩm 21 a Tính phát cảnh báo ngồi sai tư 21 b Tính tương tác với thiết bị khác 24 c Tính nghỉ ngơi thị giác lúc 25 d Tính tiết kiệm lượng sản phẩm 26 Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” e Thông số môi trường 29 f Đồng hồ luyện thi 31 g Thước đo góc 31 h Đo vật thể 33 Quá trình xây dựng tạo lập nên sản phẩm 35 a Thiết kế hộp chứa 35 b Thiết kế trượt 37 c Thiết bị tương tác 41 d Làm mạch cảm biến quang 45 e Tự thiết kế mạch sạc cho thiết bị 48 Giới thiệu thiết bị sử dụng 53 a Arduino Nano 3.0 53 b Arduino Pro Mini ATmega328 16MHz 55 c Cảm biến siêu âm HC-SR04 57 d Màn hình LCD 16 x 60 e Giao thức I2C 61 f Cảm biến nhiệt độ, độ ẩm DHT11 63 g Cảm biến gia tốc MPU-6050 & gyro 66 h Mạch ổn áp cho nguồn 68 Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” i Module radio frequence 315MHz 69 k Module Relay đóng mức cao 73 l Mạch khuếch đại âm 6W 75 m Module SD Card Reader 77 n Cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135 79 Tính logic câu hỏi đặt cho sản phẩm 81 Bản hướng dẫn sử dụng 84 a Các thao tác nút nhấn 84 b Một số lưu ý sử dụng 87 c Mức độ an toàn sản phẩm 88 Sơ đồ hoạt đông hệ thống E TỔNG KẾT I Kết Quả Và Thảo Luận So sánh với sản phẩm lĩnh vực 89 91 91 91 a Giá tránh cận thị 91 b Bút chống cận thị 93 Khả ứng dụng sản phẩm 94 a Ưu điểm 95 b Nhược điểm hướng khắc phục 96 Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” c Hướng phát triển tương lai II Số liệu 96 97 Các thông số sản phẩm 97 Danh sách phần cứng sử dụng 100 Tài liệu tham khảo 105 Thông tin tác giả sản phẩm 107 Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” Lời cảm ơn Trước hết, xin cảm ơn gia đình ln ủng hộ sát cánh bên suốt thời gian thực dự án Em xin cảm ơn ban giám hiệu nhà trường tập thể thầy cô giáo, đặc biệt thầy Đặng Ngọc Vinh, thầy Nguyễn Hữu Phước thầy giáo chủ nhiệm Trần Đăng Khoa tạo điều kiện tốt sở vật chất, truyền đạt kiến thức, kinh nghiệm hỗ trợ vấn đề học tập lớp để em làm nên sản phẩm ngày hôm Cảm ơn bạn lớp 12TL1 giúp đỡ cơng việc trường thời gian vắng mặt, cảm ơn bạn ln hỏi thăm, động viên thời gian nghiên cứu, giúp có thêm động lực để tới ngày hôm Sự thành công dự án ngày hôm công sức riêng cá nhân mà cơng sức tất người dù dù nhiều Dự án “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” sản phẩm dự án em dựa ngơn ngữ lập trình, đánh dấu mốc quan trọng trình học tập rèn luyện em Với “Cuộc thi Khoa học kĩ thuật cấp quốc gia dành cho học sinh trung học” mà em tham dự tới đây, em cố gắng để khơng phụ lịng tin tất người TP Tuy Hòa ngày 18 tháng 01 năm 2015 Tác giả Nguyễn Duy Tâm Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” C TÓM TẮT NỘI DỤNG DỰ ÁN “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” I Mục đích:  Thiết kế sản phẩm có khả hỗ trợ cho việc học tập, giúp học sinh tránh vấn đề bệnh lý mắt cột sống  Giải đươc vấn đề học tập môi trường thiếu ánh sáng  Phát hiện, cảnh báo điều chỉnh cho học sinh ngồi sai tư mắt gần với sách  Giảm thiểu số học sinh cận thị tật học đường nay, góp phần tạo hệ trẻ mạnh khỏe cho đất nước II Lĩnh vực – Nền tảng:  Ý tưởng thuộc lĩnh vực “ Điện khí, Kĩ thuật máy tính ”  Được nghiên cứu phát triển tảng Arduino, ngơn ngữ lập trình C++ III Sản phẩm kết quả:  Là thiết bị có khả hỗ trợ ánh sáng cho việc học tập, phát cảnh báo cho người sử dụng việc ngồi sai tư thế, cách thay đổi nguồn sáng đỏ âm gây nhiễu Đặc biệt có chế độ thơng báo giọng nói  Tính tương tác với thiết bị thông qua hệ thống truyền không dây, giúp tận dụng tối đa nguồn sáng cơng cụ hỗ trợ sẵn có  Chế độ tiết kiệm lượng người dùng quên tắt thiết bị Tự động tắt ánh sáng đạt u cầu Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh”  Cập nhật thông số môi trường cường độ sáng, nồng độ CO2, thiếu O2 (tác nhân gây buồn ngủ) để người dùng lựa chọn vị trí học tập phù hợp  Thay đổi thông số khoảng cách để phù hợp cho người dùng  Thông báo người dùng nên rời khỏi chỗ ngồi để hoạt động làm việc lâu  Các tính hỗ trợ kèm để phục vụ cho việc học tập dễ dàng, thuận tiện hơn, phát triển khả thực hành lý thuyết sách học sinh vào sống  Hoạt động nhanh, xác, nhỏ gọn, nhẹ nhàng dễ mang theo  Sử dụng kết hợp nguồn trực tiếp 220V nguồn dự phòng pin sạc hiệu suất hoạt động liên tục  Độ an toàn cao, giá thấp ưu điểm vượt trội sản phẩm thị trường IV Kết luận - Sản phẩm có tính thực tiễn cao, vừa đơn giản, hiệu phù hợp với số đông học sinh Việt Nam Đáp ứng mong mỏi bậc phụ huynh tương lai em, giúp phòng chống bệnh lý mắt cột sống, phục vụ học tập nghiên cứu học sinh Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” D NỘI DUNG I Giới Thiệu Và Tổng Quan Về Vấn Đề Nghiên Cứu Giới thiệu: - Họ tên tác giả: NGUYỄN DUY TÂM - Ngày sinh: 03 tháng 03 năm 1997 - Lớp: 12TL1, Trường THPT Nguyễn Huệ c Tên dự án: “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” d Lĩnh vực dự thi: Kĩ thuật: Kĩ thuật điện khí – Lập trình e Thời gian thực dự án: bắt đầu 08/05/2014, hoàn thành 25/02/2015 f Đơn vị: trường THPT Nguyễn Huệ, TP Tuy Hòa, tỉnh Phú Yên g Giới thiệu sản phẩm gồm thông tin:  Phần cứng sử dụng: o Arduino Pro Mini o Arduino Nano o Arduino UNO R3 (mạch nạp chính) o IC ATtiny13A-PU ATmega328P-PU o Mạch điều khiển hình LCD 16 x giao tiếp I2C o Cảm biến ánh sáng (module tự làm) o Cảm biến nhiệt độ - độ ẩm DHT11 o Cảm biến chất lượng khơng khí MQ-135 o Cảm biến siêu âm HC-SR04 o Module Relay đóng mức cao o Module SD Card Reader Cơng nghệ sống Trang CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 “Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh” o Mạch khếch đại âm 6W o Module radio frequence 315MHz o Mạch tăng áp 5V chuyên dụng Arduino 1000mA o Pin Ni-MH 5400mAh AA 2.4V o Nhựa Mica mili, 3mili o Đầu phát Laser 5V o Đèn led, phích nối, buzzer, dây bread board, điện trở, tụ điện, button, công tắc linh kiện khác  Phần mềm sử dụng: o Arduino IDE o Notepad++ o FileZilla o PuTTY o Fritzing o Trình duyệt web Google Chrome Tổng quan vấn đề nghiên cứu: a Con đường đến sản phẩm tác giả Ý tưởng thiết kế mơ hình thước kẻ thơng minh em xây dựng từ nhu cầu thân tiện lợi học tập mà suy rộng nhu cầu học sinh khác Sau gần 12 năm ngồi ghế nhà trường, trải qua trình tiếp xúc, giao tiếp quan sát em nhận thấy hệ trẻ ngày “suy kiệt” mặt thể chất, tình trạng học sinh bị cận thị tật cong vẹo cột sống diễn phổ biến vấn đề nhức nhối bậc phụ huynh toàn xã hội Tỷ lệ Cơng nghệ sống Trang 10 ... THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 ? ?Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh? ?? C TÓM TẮT NỘI DỤNG DỰ ÁN ? ?Thiết bị đa chống. .. CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 ? ?Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh? ?? Hình 1a: Ảnh giới thiệu thiết bị Hình... thiệu thiết bị Cơng nghệ sống Trang 13 CUỘC THI KHOA HỌC KĨ THUẬT CẤP QUỐC GIA DÀNH CHO HỌC SINH TRUNG HỌC NĂM HỌC 2014 - 2015 ? ?Thiết bị đa chống khuyết tật học đường hỗ trợ học tập cho học sinh? ??