Đồ án thiết kế hệ thống nhúng, học viện công nghệ bưu chính viễn thông (13)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ I BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn học: Đồ án thiết kế hệ thống nhúng Đề Tài: Xây dựng bãi đỗ xe thông minh Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Minh Nhóm : 04 Danh sách sinh viên :Trương Đức Lương – B17DCDT119 Đồng Xuân Cao – B17DCDT023 Bùi Phương Nam – B17DCDT127 Mai Văn Trường – B17DCDT191 Hà nội, 2020 Mục lục Lời mở đầu………………………………………………………………………………… Chương 1: Tổng quan…………………………………………………………… Giới thiệu………………………………………………………………………… Tình hình nghiên cứu nước ……………………………………………… Tình hình nghiên cứu ngồi nước……………………………………………… Tính cấp thiết đề tài………………………………………………………… Mục tiêu đề tài…………………………………………………………………… Phương hướng thực đề tài……………………………………………… Chương 2: Cơ sở lý thuyết…………………………………………………… Giới thiệu linh kiện……………………………………………………………… 1.1 Arduino UNO R3…………………………………………………………… 1.2 Module RFID RC522……………………………………………………… 1.3 Màn hình LCD 16×2……………………………………………………… 1.4 Động Servo SG90……………………………………………………… 1.5 Module cảm biến siêu âm HC-SR04……………………………………… 1.6 Modul cảm biến phát lửa……………………………………………… Phần mềm lập trình……………………………………………………………… 2.1 phần mềm lập trình Aruino IDE…………………………………………… 2.2 Phần mềm visual Studio 2019……………………………………………… Chương 3: Thiết kế hệ thống giám sát , cảnh báo…………………………… Sơ đồ nguyên lý hệ thống………………………………………………………… Lưu đồ thuật toán……………………………………………………………… Nguyên lý hoạt động hệ thống……………………………………………… 3.1 Hệ thống giám sát vị trí trống…………………………………………… 3.2 Hệ thống báo cháy………………………………………………………… 3.3 Hệ thống kiểm soát xe vào…………………………………………… 3.4.Hệ thống nhận diện biển số xe…………………………………………… Source code hoạt động…………………………………………………………… 4.1 Hệ thống giám sát vị trí trống…………………………………………… 4.2 Hệ thống báo cháy………………………………………………………… 4.3 Hệ thống kiểm soát xe vào……………………………………………… Chương 4: Hệ thống phần mềm giám sát, quản lí xe vào………………… Bảo mật đăng nhập …………………………………………………………… Hệ thống giám sát, quản lí liệu xe………………………………………… 2.1 Giao diện giám sát………………………………………………… 2.2 Giao diện quản lí liệu………………………………………… Nguyên lý điều khiển truyền nhận liệu…………………………………… Chương 5: Thiết kế, chế tạo mơ hình thực nghiệm………………………… Chương 6: Kết luận phương hướng phát triển…………………………… Kết luận…………………………………………………………… Phương hướng phát triển………………………………………… Lời mở đầu Theo sau phát triển biến động vũ bão kinh tế, tốc độ phát triển chóng mặt Khoa học – Kỹ thuật, ngày thành phố lớn mật độ số lượng xe ngày đông Điều phần nói lên phát triển quốc gia ngược lại dẫn đến ô nhiễm môi trường, ùn tắc giao thông thiếu bãi đậu, đỗ xe cần giải Điện tử trở thành ngành công nghiệp đa nhiệm, đáp ứng nhu cầu người tất lĩnh vực phổ biến đời sống Các thiết bị điện tử đã, tiếp tục ứng dụng rộng rãi mang lại hiệu tối ưu hầu hết lĩnh vực khoa học kỹ thuật đời sống xã hội Với trình độ khoa học kỹ thuật ngày phát triển, nhiều vấn đề giải cách nhanh gọn với công nghệ điện tử đại Các bãi giữ xe truyền thống khơng cịn phù hợp với trung tâm thương mại, siêu thị hay bệnh viện rắc rối mà mang lại Với hệ thống giữ xe thẻ từ xử lý ảnh để nhận dạng biển số xe vấn đề xe, vé gửi xe giải nhanh gọn triệt để Xuất phát từ vấn đề thiết thực đề tài “Thiết kế, thi cơng bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID xử lý ảnh” chọn cho trình nghiên cứu Báo cáo nghiên cứu “Thiết kế, thi công bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID xử lý ảnh” Do đặc điểm công nghệ, thời gian kiến thức hạn chế nên đề tài dừng lại mức nghiên cứu lí thuyết Bài báo cáo khơng tránh khỏi sai sót, mong nhận góp ý chân thành thầy giáo bạn để báo cáo chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Chương 1: Tổng quan Giới thiệu Hiện nước ta phát triển theo hướng cơng nghiệp hóa đại hóa, nhu cầu người tiện lợi sống ngày tăng, ngày mật độ dân cư xe cộ đông Đặc biệt gia tăng số lượng xe máy, điều phản ánh phát triển quốc gia dẫn đến vấn đề môi trường, ùn tắc giao thông, thiếu bãi đậu xe, cần giải cấp thiết Trong ngành công nghiệp điện tử phát triển mạnh, dẫn đáp ứng nhu cầu từ tất lĩnh vực công nông, lâm, ngư nghiệp nhu cầu đời sống hàng ngày Với trình độ khoa học kỹ thuật ngày phát triển, nhiều để từ giải nhanh gọn với cơng nghệ điện tử tự động hóa Vậy nên bãi xe truyền thống khơng cịn phù hợp với | hầu hết trung tâm thương mại, hội nghị, chung cư hay bệnh viện lớn, rắc rối mà mang lại ùn tắc, xe, vé gửi xe, Với hệ thống giữ xe thẻ từ, vấn đề gần giải triệt để Xuất phát từ vấn đề thiết thực đó, đề tài “Bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID xử lý ảnh” chọn để nghiên cứu Tình hình nghiên cứu nước Hiện tình trạng bãi giữ xe dần trở nên vấn đề nan giải thành phố lớn nước ta vào dịp lễ Tết ngày thường Trong đó, xuất thêm nhiều bãi xe tự phát với mục đích thu lợi nhuận từ tiền gửi xe người dân không đảm bảo an ninh, chất lượng quản lý đặc biệt lấy giá vé gửi xe cao, khiến cho nhiều phận người dân xúc Vì thể thấy nhu cầu bãi xe thông minh an toàn thời điểm cực ký lớn Năm qua, UBND TP.HCM có ý kiến việc đầu tư bãi đậu xe thông minh cao tầng lắp ghép địa bàn TP Theo đó, UBND TP.HCM chấp thuận nguyên tắc đầu tư xây dựng khai thác tạm bãi đậu xe thông minh vị trí đắt đủ điều kiện để phục vụ nhu cầu dừng đậu xe khu trung tâm TP HCM theo để xuất Sở Giao thông Vận tải Tình hình nghiên cứu ngồi nước Ngày nay, nước tiên tiến giới Hàn Quốc, Nhật Bản, Australia, gần hoàn toàn 100% thành phố lớn chật hẹp, người ta xây dựng hệ thống bãi giữ xe tự động trang bị thiết bị để di chuyển xe từ mặt đất lên điểm đỗ xe cao hay xuống lịng đất để tiết kiệm diện tích (hay cịn gọi hệ thống gửi xe ngầm) Đây giải pháp giúp tăng xấp xỉ khoảng 100 lần số lượng xe so với cách giữ xe truyền thống, cho phép giải vấn đề thiếu mặt xây dựng nhiều vấn đề khác Ở nước phát triển công nghệ RFID IoT gần ứng dụng hầu hết lĩnh vực Việc ứng dụng cơng nghệ góp phần phát triển kinh tế, đất nước bảo vệ môi trường nhiều Nạn kẹt xe hay thiếu chỗ để xe vấn đề an ninh, bảo mật, khơng hài lịng hành khách bãi xe chất lượng quản lý khơng cịn bãi xe theo kiểu truyền thống khơng cịn q nhiều dần biến Tính cấp thiết đề tài Như vấn đề đặt nhu cầu sử dụng bãi xe thơng minh thị trường Việt Nam cao chí lên đến đỉnh điểm Nắm bắt điểm yếu thị trường nên nhiều cơng ty cơng nghệ không ngừng phát triển hệ thống bãi đỗ xe thông minh nhằm đáp ứng nhu cầu người dân thu lợi nhuận khủng Như bãi xe truyền thống trước đó, phận quản lý gặp nhiều khó khăn cơng việc quản lý khơng trường hợp nhân viên giữ xe bị gây khó dễ, việc thất tài điều khơng tránh khỏi, số nơi việc ghi nhấn lên xe khiến nhiều người khó chịu, cịn vé xe giấy số trường hợp bị ướt khó xử lý, gây lãng phí nhiễm mơi trường Để khắc phục vấn đề đề tài phần góp phần giải nhu cầu bãi xe, tích hợp cơng nghệ RFID để cải thiện tỉnh hiệu linh hoạt hệ thống có Mục tiêu đề tài Mục tiêu đề tài thiết kế thi công hệ thống bãi giữ xe gồm mơ hình bãi giữ xe tự động phần mềm quản lý PC sử dụng công nghệ RFID xử lý ảnh Phương hướng thực đề tài - Phương pháp tham khảo tài liệu: cách thu thập thơng tin từ sách, tạp chí khoa học điện tử, tham khảo từ nguồn Internet đồ án khóa trước - Phương pháp quan sát: khảo sát số bãi xe thơng hình để đưa phương án thiết kế sau cách tốt - Phương pháp thực nghiệm từ ý tưởng kiến thức nhóm, kết hợp với hướng dẫn giảng viên, nhóm chọn lọc cách làm tối ưu Chương Cơ sở lý thuyết Giới thiệu linh kiện 1.1 Arduino UNO R3 Board Arduino UNO R3 Arduino Uno R3 kit Arduino Uno hệ thứ 3, tích hợp vi điều khiển ATmega328P(8bits), với khả lập trình cho ứng dụng điều khiển phức tạp trang bị cấu hình mạnh cho loại nhớ ROM, RAM Flash, ngõ vào digital I/O có nhiều ngõ có khả xuất tín hiệu PWM, ngõ đọc tín hiệu analog chuẩn giao tiếp đa dạng UART, SPI, TWI (12C) Arduino Uno R3 có chân Analog (A0 : A5) cung cấp độ phân giải 10bit (0 : 210-1) để đọc giá trị điện áp khoảng 0V – 5V Với chân AREF board, ta đưa vào điện áp tham chiếu sử dụng chân Analog Tức cấp điện áp 2.5V vào chân dùng chân Analog để đo điện áp khoảng 0V : 2.5V với độ phân giải 10bit Arduino cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB Bộ nhớ Arduino Uno R3 cung cấp cho người dùng: - 32KB nhớ Flash: đoạn lệnh lập trình lưu trữ nhớ Flash vi điều khiển Thường có khoảng vài KB số dùng cho bootloader cần 20KB nhớ - - 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị biến khai báo lập trình Khai báo nhiều biến cần nhiều nhớ RAM Tuy vậy, thực nhớ RAM trở thành thứ đáng phải bận tâm Khi điện, liệu SRAM bị EPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): giống ổ cứng mini – nơi mà bạn đọc ghi liệu vào mà khơng phải lo bị cúp điện giống liệu SRAM 1KB Hình 1: Thơng số kĩ thuật board Arduino UNO R3 STT Tên thơng số Vi điều khiển Đặc tính ATmega328P Điện áp hoạt động 5v Điện áp vào khuyên dùng 7-12v Điện áp vào giới hạn 6-20v Digital I/O pin PWM Digital I/O Pins 14 (trong pin có khả băm xung) Analog Input Pins 20mA Cường độ dòng điện I/O pin 50mA Cường độ dòng điện 3.3V pin 10 Flash Memory 32 KB (ATmega328P) 0.5 KB sử dụng bootloader 11 SRAM KB (ATmega328P) 12 EEPROM KB (ATmega328P) 13 Tốc độ 16MHz 14 Chiều dài 68.6 mm 15 Chiều rộng 53.4 mm 16 Trọng lượng 25 1.2 Module RFID RC522 Dùng giao tiếp SPI kết nối với ARDUINO, kết nối qua chân: SCK, MISO, MOSI, SS - SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, SPI chuẩn truyền đồng nên cần đường giữ nhịp, nhịp chân SCK bảo bit liệu đến - MISO - Master Input /Slave Output: Nếu chip Master đường Input, cịn chip Slave MISO lại Output MISO Master Slaves nối trực tiếp với MOSI - Master Output / Slave Input: chip Master đường Output cịn chip Slave MOSI Input MOST Master Slaves nối trực tiếp với Ss - Slave Select: đường chọn Slave cẩn giao tiếp, tích cực mức thấp Thông số kỹ thuật: - Nguồn: 3.3VDC, 13 - 26mA - Dòng chế độ chở: 101 3mA - Dòng chế độ nghỉ: < 80uA - Tần số sóng mang: 13.56MHz - Khoảng cách hoạt động: 0-60mm (mifarel card) - Chuẩn giao tiếp: SPI - Tốc độ truyền liệu: tối đa 10Mbit/s 1.3 Màn hình LCD 16×2 LCD 2014 loại hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị chữ số bảng mã ASCII Mỗi ô Text LCD bao gồm chấm tỉnh thể lỏng, chấm kết hợp với theo trình tự “ẩn” “hiện” tạo nên kí tự cần hiển thị ô hiển thị kí tự LCD 16x2 nghĩa loại LCD có dịng dịng hiển thị 16 kí tự Đây loại hình sử dụng phổ biến loại mạch điện, Thông số kĩ thuật LCD 2014: - Điện áp: 5V - Ngõ giao tiếp: 16 chân - Màu sắc: xanh xanh dương - Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: LCD I2C 16x2 Kết nói với Arduino thơng qua module chuyển đổi I2C với địa giao tiếp I2C 0×27 Để sử dụng loại LCD có driver HD44780 (LCD 1602, LCD 2004, ) cần có chân MCU kết nối với chân RS, EN, D7, D6, D3 D4 để giao tiếp với LCD Nhưng với module chuyển giao tiếp LCD silhg 12C, cần hai chân (SDA SCL) MCU kết nối với hai chân (SDA SCL) module để hiển thị thơng tin lên LCD Ngồi điều chỉnh độ tương phản biến trở gắn module Thông số kĩ thuật module 12C: - Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)X15.3MM(H) - Trọng lượng: 5g - Điện áp hoạt động: 2,5v-6v - Jump chốt: Cung cấp đèn cho LCD ngắt - Biến trở xoay độ tương phản cho LCD 10 k[0]=EEPROM.read(13);Serial.print(setupt(trig,echo));Serial.print("\n"); kiemtra(1,khoangcach,k[0],13); k[1]=EEPROM.read(14); kiemtra(2,khoangcach1,k[1],14); k[2]=EEPROM.read(15); kiemtra(3,khoangcach2,k[2],15); k[3]=EEPROM.read(16); kiemtra(4,khoangcach3,k[3],16); for(int i=0;i