Nguyễn-Quang-Huy-1781510039

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG BÁO CÁO ĐỒ ÁN VIỄN THÔNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI Giảng viên hướng dẫn : ThS VŨ NGỌC CHÂM Sinh viên thực : NGUYỄN QUANG HUY Mã sinh viên : 1781510039 Lớp : D12 - DTVT Yên Bái, Ngày 02 Tháng 06 Năm 2021 Lời đầu tiên, cho chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến ThS VŨ NGỌC CHÂM tận tình hướng dẫn, bảo, cung cấp tài liệu cần thiết, giúp đỡ động viên để chúng em hoàn thành đồ án Chúng Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy cô khoa Điện Tử Viễn Thơng nói riêng Trường Đại học Điện Lực nói chung tận tình giảng dạy, giúp đỡ truyền đạt kiến thức quý báu cho em suốt thời gian học tập rèn luyện trường vừa qua Vì lần thực lĩnh vực mẻ, nên chúng em cố gắng không tránh khỏi thiếu sót hạn chế, chúng em hy vọng vấn đề hạn chế dẫn cho nhóm để ngày hồn thiện đề tài hơn, góp phần nâng cao trình độ hiểu biết nhóm lĩnh vực Em xin chân thành cảm ơn! Yên Bái , tháng 06 năm 2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cấu trúc mạch 2 Nguyên lý hoạt động Giới thiệu GOOGLE VOICE CHƯƠNG : THIẾT KẾ MẠCH Giới thiệu thiết bị sử dụng a Giới thiệu Arduino: b Giới thiệu HC-05: c Giới thiệu Module Relay : 12 d Giới thiệu App điều khiển : 14 Sơ đồ kết nối mạch 15 a Kết nối Arduino với HC-05: 15 b Kết nối thiết bị với Module Relay: 15 c Sơ đồ toàn mạch: 16 d Lưu đồ thuận toán: 16 Code cho Arduino 17 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ ỨNG DỤNG Mơ hình thực tế 18 Ứng Dụng 21 Tổng Kết 21 Tài liệu tham khảo 22 18 LỜI NÓI ĐẦU Khoảng thời gian từ năm 2005 đến khoảng thời gian mà cơng ty, doanh nghiệp ngồi nước áp dụng nhiều tiến khoa học- kĩ thuật vào ngành công nghiệp chủ chốt Việt Nam, dây chuyền công nghệ đời nhằm đơn giản hóa q trình sản xuất, máy móc đại bắt đầu thay người Hàng loạt sản phẩm tự động hóa tiên tiến phát minh bán rộng rãi thị trường như: robot hút bụi sàn phẳng Nhật sản xuất, máy giặt đa năng, máy rửa chén tự động, thiết bị giám sát nhà qua Internet, … Đối với nước ngồi việc nghiên cứu ứng dụng giọng nói việc chế tạo để ứng dụng vào đời sống sản xuất mở vài năm gần Như Mỹ ứng dụng để điều khiển robotcam Y Khoa Riêng nước ta lĩnh vực cịn mẻ, cần có đầu tư nghiên cứu để theo kịp công nghệ này, phục vụ cho việc giảng dạy trường nhằm giúp sinh viên hiểu rõ lý thuyết, tạo điều kiện cho sinh viên có ý tưởng tảng có sẵn Thấy khả phát triển nhu cầu tìm hiểu điều khiển thiết bị giọng nói thân người yêu thích mong muốn sử dụng dịch vụ này, em bắt tay vào thực đồ án: ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG NÓI Đồ án ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG GIỌNG ĐIỀU NÓI thực nhằm khai thác yếu tố giọng nói việc điều khiển thiết bị, vốn thường thực tay Đồ án giúp cho sinh viên hiểu rõ ứng dụng nhận dạng, xử lí giọng nói sẵn có Google, sử dụng việc điều khiển thiết bị Qua trình tìm hiểu, nhận thấy Arduino thích hợp việc thực đề tài này, nhóm đề tài khai thác sử dụng Arduino đồ án Đề tài ứng dụng để điều khiển thiết bị điện dân dụng phục vụ sống hàng ngày máy quạt, máy bơm, đèn,… Với việc thực Đồ án này, việc điều khiển thiết bị sử dụng điện áp cao không cần có tiếp xúc trực tiếp người mà thơng qua giọng nói, qua hạn chế phần lớn rủi ro tai nạn điện, nhằm giúp bảo vệ người tốt Điện thoại di động sử dụng rộng rãi, nên việc tận dụng thiết bị việc điều khiển thiết bị góp phần vào việc khai thác thêm giá trị sử dụng điện thoại di động đời sống hàng ngày, cụ thể việc điều khiển thiết bị điện gia đình CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cấu trúc mạch: Cơ chế hoạt động mạch điều khiển thiết bị giọng nói thông qua smartphone: Nguyên lý hoạt động Ta kết nối Bluetooth smartphone với module Bluetooth HC-05 thông qua app điều khiển viết android Sau kết nối thành cơng ta nhấn vào hình máy ghi âm app nói thơng qua google voice (cần có 3G Wifi) nhận diện giọng nói lấy liệu chữ gửi đến bluetooth HC-05 thơng qua kết nối bluetooth HC05 điện thoại, sau từ HC-05 truyền liệu vào board arduino Nano Khi nhận liệu arduino xử lí lệnh, gửi tín hiệu chân out đến chân kích Rơ-le kích cho Rơ-le đóng ngắt thiết bị theo ý muốn 3.Giới thiệu GOOGLE VOICE Google Voice dịch vụ điện thoại cung cấp chuyển tiếp gọi thư thoại dịch vụ, thoại tin nhắn văn bản, dịch vụ Mỹ kết thúc gọi quốc tế cho khách hàng tài khoản Google Dịch vụ đưa Google vào ngày 11 tháng năm 2009 , sau công ty mua lại dịch vụ GrandCentral Google Voice cung cấp số điện thoại Hoa Kỳ, lựa chọn người sử dụng từ số có sẵn mã vùng chọn, miễn phí cho tài khoản người dùng Các gọi đến số chuyển tiếp đến số điện thoại mà người dùng phải cấu hình cổng web tài khoản Nhiều khu thể định nhẫn mà đồng thời cho gọi đến Cơ sở dịch vụ đòi hỏi số điện thoại Hoa Kỳ Một người sử dụng trả lời nhận gọi điện thoại đổ chuông cấu hình cổng thơng tin web Trong gọi nhận người sử dụng chuyển đổi máy điện thoại cấu hình Người sử dụng Hoa Kỳ đặt gọi đến điểm đến nước quốc tế Các gọi máy điện thoại cấu hình, từ ứng dụng thiết bị di động, từ cổng thông tin tài khoản Vào tháng Tám năm 2011, người sử dụng nhiều quốc gia khác đặt gọi từ ứng dụng dựa web đến số điện thoại nước quốc tế Nhiều dịch vụ Google Voice khác thư thoại, tin nhắn văn miễn phí, lịch sử gọi, gọi hội nghị, tra gọi, chặn gọi không mong muốn, phiên âm giọng nói thành văn thư thoại tin-có sẵn để người dân Mỹ Trong điều kiện tích hợp sản phẩm, phiên âm thư thoại âm thanh, bỏ qua thông báo gọi, / tin nhắn văn tùy chọn chuyển vào tài khoản email lựa chọn người dùng Ngoài ra, tin nhắn văn gửi nhận qua email quen thuộc giao diện IM cách đọc viết tin nhắn văn Gmail cách thêm số điện thoại liên lạc Google Talk tương ứng (PC-to-Phone texting) Google Voice đa chiều hội nghị truyền hình (với hỗ trợ cho việc chia sẻ tài liệu) tích hợp với Google+ Hangouts Dịch vụ cấu hình trì người sử dụng ứng dụng dựa web, theo kiểu sau dịch vụ e-mail Google, Gmail, với Android iOS ứng dụng điện thoại thơng minh máy tính bảng Google Voice cung cấp miễn phí PCto-phone gọi bên Hoa Kỳ Canada, giọng PCto-PC gọi video toàn giới người sử dụng plugin trình duyệt Google+ Hangouts (có sẵn cho Windows, Intel dựa Mac OS X, Linux) Hầu tất gọi nước nước đến Hoa Kỳ (bao gồm Alaska Hawaii) Canada miễn phí từ Mỹ Canada, $ 0,01 cho phút từ nơi khác Các gọi quốc tế hóa đơn theo lịch trình đăng trang web Google Voice Tính đến tháng 10 năm 2009, Google Voice có khoảng 1,4 triệu người, 570.000 sử dụng dịch vụ ngày tuần Con số tăng lên rõ rệt kể từ Google thực trình chuyển đổi dịch vụ Google Voice từ "chỉ mời" có sẵn cho tất thuê bao Gmail Hoa Kỳ Một viết blog có dây dẫn lời số 3,5 triệu USD năm 2013 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH Giới thiệu thiết bị sử dụng a Giới thiệu Arduino: Arduino thực bo mạch vi xử lí dùng để tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn hay thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trường phát triển ứng dựng dễ sử dụng Với ngơn ngữ lập trình học nhanh chóng người học hiểu biết điện tử lập trình Và điều làm nên Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ cứng tới mềm Chỉ với , người dùng sở hữu board Arduino có 20 ngõ I/O tương tác điều khiển chừng thiết bị.Thế mạnh arduino so với tảng vi điều khiển khác : - Chạy đa tảng : Việc lập trình thực hệ điều hành khác Window, Mac Os, Linux destop, android di động - Ngôn ngữ lập trình đơn giản, dễ hiểu - Nền tảng mở : arduino phát triển dựa nguồn mở nên phần mêm chạy Arduino chia sẻ dễ dàng tính hợp vào tảng khác - Mở rộng phần cứng: Arduino thiết kế sử dụng theo dạng module nên việc mở rộng phần cứng dễ dàng - Đơn giản nhanh: Rễ dàng lắp ráp, lập trình sử dụng thiết bị - Dễ dàng chia sẻ : Mọi người dễ dàng chia sẻ mã nguồn với mà không lo lắng ngơn ngữ hay hệ điều hành sử dụng Những ứng dụng bật Arduino là: máy in 3d, robot, thiết bị bay không người lái UAV, game tương tác, điều khiển ánh sáng, kích hoạt chụp ảnh tốc độ cao Một hệ thống Arduino cung cấp cho bạn nhiều tương tác với môi trường xung quanh với:Hệ thống cảm biến đa dạng chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc, vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát chuyển động, phát kim loại, khí độc,…) Các module chức (shield) hỗ trợ kêt nối có dây với thiết bị khác kết nốikhông dây thông dụng (3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, 315/433Mhz, 2.4Ghz,…) Định vị GPS, nhắn tin SMS, nhiều thứ thú vị khác Cấu trúc phần cứng: Một vi điều khiển Arduino lập trình sẵn với boot loader cho phép đơn giản upload chương trình vào nhớ flash on-chip, so với thiết bị khác thường phải cần nạp bên Điều giúp cho việc sử dụng Arduino trực tiếp cách cho phép sử dụng máy tính gốc nạp chương trình.Theo nguyên tắc, sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất board lập trình thơng qua kết nối RS-232, cách thức thực lại tùy thuộc vào đời phần cứng Các board Serial Arduino có chứa mạch chuyển đổi RS232 sang TTL Các board Arduino lập trình thơng qua cổng USB, thực thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial FTDI FT232 Vài biến thể, Arduino Mini Boarduino khơng thức, sử dụng board adapter cáp nối USB-to-serial tháo rời được, Bluetooth phương thức khác Lập trình cho Arduino: 10 Để lập trình gửi lệnh nhận tín hiệu từ mạch Arduino, nhóm phát triển dự án cấp đến cho người dùng môi trường lập trình Arduino gọi Arduino IDE (Intergrated Development Environment) hình b Giới thiệu HC-05: Bluetooth chuẩn truyền thông không dây để trao đổi liệu khoảng cách ngắn Chuẩn truyền thông sử dụng sóng radio ngắn (UHF radio) dải tần số ISM (2.4 tới 2.485 GHz) Khoảng cách truyền module vào khoảng 10m HC-05 Module sử dụng chuẩn truyền thông Module thiết kế dựa chip BC417 Con chip phức tạp sử dụng nhớ flash 8Mbit Nhưng việc sử dụng module hoàn toàn đơn giản nhà sản xuất tích hợp thứ cho bạn module HC05 11 Sơ đồ chân HC-05 gồm có: KEY Có chế độ hoạt động Data Mode hay AT Mode VCC Có thể cấp nguồn từ 3,6V đến 6V bên module có ic nguồn chuyển điện áp 3.3V cấp cho IC BC417 GND Nối với chân nguồn GND TXD, RXD Đây chân UART giao tiếp với Module, hoạt động mức Logic 3,3 V STATE Chân trạng thái Các chế độ hoạt động : HC-05 có hai chế độ hoạt động Command Mode Data Mode Ở chế độ Command Mode ta giao tiếp với module thơng qua cổng serial module tập lệnh AT quen thuộc Ở chế độ Data Mode module truyền nhận liệu tới module bluetooth khác Chân KEY dùng để chuyển đổi qua lại hai chế độ Có hai cách để bạn chuyển module hoạt động chế độ Data Mode 12 - Nếu đưa chân lên mức logic cao trước cấp nguồn module đưa vào chế độ Command Mode với baudrate mặc định 38400 Chế độ hữu ích bạn khơng biết baudrate module thiết lập tốc độ Khi chuyển sang chế độ đèn led module nháy chậm (khoảng 2s) ngược lại chân KEY nối với mức logic thấp trước cấp nguồn module hoạt động chế độ Data Mode - Nếu module hoạt động chế Data Mode để đưa module vào hoạt động chế độ Command Mode bạn đưa chân KEY lên mức cao Lúc module vào chế độ Command Mode với tốc độ Baud Rate bạn thiết lập lần cuối Vì bạn phải biết baudrate thiết bị để tương tác với Chú ý module bạn chưa thiết lập lại lần mặc định sau: Baudrate 9600, data bits, stop bits 1, parity : none, handshake: none • Passkey: 1234 • Device Name: HC-05 • Ở chế độ Data Mode HC-05 hoạt động master slave tùy vào việc bạn cấu hình (riêng HC-06 bạn cấu hình chế độ SLAVE) Ở chế độ SLAVE: bạn cần thiết lập kết nối từ smartphone, laptop, usb bluetooth để dị tìm module sau pair với mã PIN 1234 Sau pair thành cơng, bạn có cổng serial từ xa hoạt động baud rate 9600 Ở chế độ MASTER: module tự động dị tìm thiết bị bluetooth khác (1 module bluetooth HC-06, usb bluetooth, bluetooth laptop ) tiến hành pair chủ động mà khơng cần thiết lập từ máy tính smartphone Tập lệnh AT: - AT: Lệnh test, trả OK module hoạt động Command Mode - AT+VERSION? :trả firmware module - AT+UART=9600,0,0 ( thiết lập baudrate 9600,1 bit stop, no parity) 13 Các lệnh chế độ Master: - AT+RMAAD : ngắt kết nối với thiết bị ghép AT+ROLE=1 : đặt module master AT+RESET: reset lại thiết bị AT+CMODE=0: Cho phép kết nối với địa AT+INQM=0,5,5: Dừng tìm kiếm thiết bị tìm thiết bị sau 5s AT+PSWD=1234 Set Pin cho thiết bị AT+INQ: Bắt đầu tìm kiếm thiết bị để ghép nối Sau lệnh loạt thiết bị tìm thấy thị Định kết sau lệnh sau: INQ:address,type,signal Phần địa (address) có định dạng sau: 0123:4:567890 Để sử dụng địa lệnh ta phải thay dấu “:” thành “, 0123:4:567890 -> 0123,4,5678 AT+PAIR=, : Đặt timeout(s) kết nối với địa slave AT+LINK= Kết nối với slave Các lệnh chế độ Slave: - AT+ORGL: Reset lại cài đặt mặc định AT+RMAAD: Xóa thiết bị ghép nối AT+ROLE=0: Đặt chế độ SLAVE AT+ADDR: Hiển thị địa SLAVE c Giới thiệu Module Relay : -Rơ-le (Relay) loại linh kiện điện tử thụ động hay gặp ứng dụng thực tế Rơ-le cơng tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc chỗ bản, rơ-le kích hoạt điện thay dùng tay người Chính lẽ đó, rơ-le dùng làm cơng tắc điện tử! Vì rơ-le cơng tắc nên có trạng thái: đóng mở -Trên thị trường có loại module rơ-le: module Rơ-le đóng mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le đóng), module Rơ-le đóng mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu rơ-le đóng) Nếu sơ sánh module rơ-le có 14 thơng số kỹ thuật hầu hết kinh kiện giống nhau, khác chỗ transistor module (có loại transistor NPN - kích mức cao, PNP - kích mức thấp) Thơng số kĩ thuật sản phẩm: • Sử dụng điện áp ni 5VDC • relay đóng ngắt điện kích 0V, cần cấp nguồn ngồi, relay tiêu thụ dịng khoảng 80mA • Điện đóng ngắt tối đa: AC250V – 10A, DC30V – 10A • Có đèn báo đóng ngắt relay Ý nghĩa thông số ghi relay: 15 10A - 250VAC: Cường độ dòng điện tối đa qua tiếp điểm rơ-le với hiệu điện