(Luận văn thạc sĩ) đai đeo hỗ trợ người khiếm thị

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐAI ĐEO HỖ TRỢ NGƢỜI KHIẾM THỊ GVHD: PHAN VÂN HOÀN SVTH: TRẦN VĂN THỊNH MSSV: 13141345 SVTH: ĐẶNG NGUYỄN TRUNG HIẾU MSSV: 13141092 SKL 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 01/2018 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: ĐAI ĐEO HỖ TRỢ NGƢỜI KHIẾM THỊ GVHD: ThS Phan Vân Hoàn SVTH 1: Trần Văn Thịnh MSSV: 13141345 SVTH 2: Đặng Nguyễn Trung Hiếu MSSV: 13141092 Tp Hồ Chí Minh - 01/2018 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: ĐAI ĐEO HỖ TRỢ NGƢỜI KHIẾM THỊ GVHD: ThS Phan Vân Hoàn SVTH 1: Trần Văn Thịnh MSSV: 13141345 SVTH 2: Đặng Nguyễn Trung Hiếu MSSV: 13141092 Tp Hồ Chí Minh - 01/2018 TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHƯC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP - Y SINH Tp HCM, ngày 16 tháng năm 2018 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Chuyên ngành: Hệ đào tạo: Khóa: Trần Văn Thịnh Đặng Nguyễn Trung Hiếu Điện tử Công nghiệp Đại học quy 2013 MSSV: 13141345 MSSV: 13141092 Mã ngành: 41 Mã hệ: Lớp: 13141DT I TÊN ĐỀ TÀI: Đai đeo hỗ trợ người khiếm thị II NHIỆM VỤ: Các số liệu ban đầu:  Datasheet cảm biến khoảng cách GP2Y0A710K  Datasheet module DF Player Mini Nội dung thực hiện:  NỘI DUNG 1: Tìm hiểu cách xác định góc từ xác định khoảng cách từ điểm cố định đến điểm  NỘI DUNG 2: Tìm hiểu linh kiện sử dụng hệ thống  NỘI DUNG 3: Thiết kệ hệ thống điều khiển  NỘI DUNG 4: Thi cơng lắp ráp mơ hình  NỘI DUNG 5: Viết chương trình hồn chỉnh cho mơ hình  NỘI DUNG 6: Thực nghiệm để quan sát kết  NỘI DUNG 7: Điều chỉnh thông số cho tối ưu hệ thống  NỘI DUNG 8: Hồn thiện chương trình  NỘI DUNG 9: Nhận xét, đánh giá kết hồn thiện mơ hình  NỘI DUNG 10: Hoàn thành luận văn III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 25/09/2017 IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 16/01/2018 V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Phan Vân Hồn CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH ii TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HÕA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TP HỒ CHÍ MINH ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHƯC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH Tp HCM, ngày 16 tháng năm 2018 LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên 1: Trần Văn Thịnh Lớp: 13141DT2B MSSV: 13141345 Họ tên sinh viên 2: Đặng Nguyễn Trung Hiếu Lớp: 13141DT2B MSSV: 13141092 Tên đề tài: Đai đeo hỗ trợ người khiếm thị Tuần/ngày Xác nhận GVHD Nội dung 25/09/2017 Viết đề cương đồ án tốt nghiệp 02/10/2017 Tìm hiểu cảm biến khoảng cách hồng ngoại 09/10/2017 Tìm hiểu nguyên lý, cách hoạt động động servo, module âm mp3 16/10/2017 Giao tiếp module với arduino 23/10/2017 Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch 30/10/2017 Thi công mạch điện mạch 06/11/2017 Viết chương trình điều khiển kết hợp cảm biến, servo module âm 27/11/2017 Thiết kế mô hình đai đeo 04/12/2017 Thi cơng mơ hình, thực nghiệm kết 01/01/2018 Viết báo cáo GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CAM ĐOAN Đề tài tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình có trước Các kết thơng tin sử dụng tác giả khác trích dẫn cụ thể Người thực đề tài Trần Văn Thịnh Đặng Nguyễn Trung Hiếu iv LỜI CẢM ƠN Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Phan Vân Hồn - Giảng viên mơn Điện tử Cơng nghiệp - Y sinh trực tiếp hướng dẫn tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hồn thành tốt đề tài Nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô Khoa Điện - Điện Tử tạo điều kiện tốt cho em hồn thành đề tài Nhóm em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 13141DT2B chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian nhóm thực đề tài Đồ án thực thời gian ngắn, khơng tránh khỏi thiếu sót Nhóm em mong nhận góp ý q thầy bạn Chúc quý thầy cô nhiều sức khỏe thành công công việc Xin chân thành cảm ơn! Người thực đề tài Trần Văn Thịnh Đặng Nguyễn Trung Hiếu v MỤC LỤC Trang bìa i Nhiệm vụ đồ án ii Lịch trình iii Cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình vẽ viii Liệt kê bảng vẽ x Tóm tắt xi CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.3 Mục tiêu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Giới hạn 1.6 Bố cục CHƢƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu chuẩn truyền nhận liệu – Giao tiếp UART 2.2 Phương pháp tính 2.2.1 Cơ sở thiết kế 2.2.2 Phương pháp tính 2.3 Phương pháp điều chế xung PWM 11 2.3.1 Khái niệm 11 2.3.2 Ứng dụng cách tạo xung PWM 12 2.4 Giới thiệu phần cứng 12 2.4.1 Mạch xử lý trung tâm – Vi điều khiển 12 2.4.2 Module đo khoảng cách 16 2.4.3 Module phát âm DF Player Mini 18 2.4.4 Module khuếch đại âm PAM8403 23 2.4.3 Module động 23 CHƢƠNG TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 25 vi 3.1 Giới thiệu 25 3.2 Tính tốn thiết kế hệ thống 25 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 25 3.2.2 Tính tốn thiết kế mạch 26 3.2.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 37 CHƢƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 38 4.1 Giới thiệu 38 4.2 Thi công hệ thống 38 4.2.1 Thi công bo mạch 38 4.2.2 Lắp ráp kiểm tra 41 4.3 Đóng gói thi cơng mơ hình 43 4.4 Lập trình hệ thống 46 4.4.1 Lưu đồ giải thuật 46 4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 52 4.5 Viết tài liệu hướng dẫn 58 4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 58 4.5.2 Quy trình thao tác 58 CHƢƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 60 5.1 Kết 60 5.1.1 Những vấn đề nghiên cứu 60 5.1.2 Những vấn đề hoàn thành 60 5.1.3 Hình ảnh sản phẩm 61 5.2 Nhận xét 61 5.3 Đánh giá 61 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 62 6.1 Kết luận 62 6.2 Hướng phát triển 62 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 PHỤ LỤC 65 vi i LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1: Khung truyền liệu chế độ bất đồng Hình 2.2: Thiết lập chiều cao người sử dụng Hình 2.3: Xác định góc min, góc max Hình 2.4: Điều khiển servo quay Hình 2.5: Cách phát vật cản Hình 2.6: Cách phát cầu thang hướng lên 10 Hình 2.7: Cách phát cầu thang hướng xuống 11 Hình 2.8: Ví dụ điều chế độ rộng xung 12 Hình 2.9: Arduino Nano 13 Hình 2.10: Cảm biến GP2Y0A710K0F 16 Hình 2.11: Biểu đồ thời gian 17 Hình 2.12: Ví dụ đường đặc tuyến điện áp ngõ 18 Hình 2.13: Module DFPlayer Mini Mp3 19 Hình 2.14: Địa trang web Sound of text 19 Hình 2.15: Giao diện Sound of text 20 Hình 2.16: Khung Text 20 Hình 2.17: Khung voice 21 Hình 2.18: Khung download 21 Hình 2.19: File sau download 22 Hình 2.20: Sau đổi tên 22 Hình 2.21: Mạch PAM8403 23 Hình 2.22: Servo MG90S 23 Hình 2.23: Đáp ứng xung Servo MG90S 24 Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống 25 Hình 3.2: Mạch sạc dự phòng xiaomi cell 26 Hình 3.3: Pin 18650 Panasonic 27 Hình 3.4: Aruino Nano 29 Hình 3.5: Sơ đồ chân Arduino Nano 29 Hình 3.6: Cảm biến GP2Y0A710K0F 29 Hình 3.7: Sơ đồ kết nối khối cảm biến 31 Hình 3.8: Module âm DFPlayer Mini MP3 31 viii PHỤ LỤC else if ((kc_up[i] < 1450) && (kc_up[i] > 1350)&& (i > (goc_min + 4))) { solan1m4 = solan1m4 + 1; if (solan1m4 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 3); delay(3000); solan1m4 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_up[i] < 1550) && (kc_up[i] > 1450) && (i > (goc_min + 6))) { solan1m5 = solan1m5 + 1; if (solan1m5 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 4); delay(3000); solan1m5 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_up[i] < 1650) && (kc_up[i] > 1550)&&( i > (goc_min + 8))) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 67 PHỤ LỤC { solan1m6 = solan1m6 + 1; if (solan1m6 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 5); delay(3000); solan1m6 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if((kc_up[i] < 1750) && (kc_up[i] > 1650) && ( i > (goc_min + 10))) { solan1m7 = solan1m7 + 1; if (solan1m7 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 6); delay(3000); solan1m7 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if((kc_up[i] < 1850) && (kc_up[i] > 1750) && ( i > (goc_min + 12))) { solan1m8 = solan1m8 + 1; if (solan1m8 == 8) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 68 PHỤ LỤC { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 7); delay(3000); solan1m8 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_up[i] > (kc_mau[i] + 600)) && (i < (goc_min + 6))) { solan_ctx = solan_ctx + 1; if (solan_ctx == 2) { Serial.println("Có cầu thang hướng xuống!"); mp3_play_file_in_folder (06, 2); delay(3000); solan_ctx = 0; ck = 0; hd = false; } } else if ((kc_up[i] = 150) && (delta 1) { if ((kc_up[i] > 3000) && (hd == true)) { solan = solan + 1; if (solan == 10) { Serial.println("Hướng di chuyển!"); mp3_play_file_in_folder (05, 1); delay(3000); solan = 0; hd = false; } } } } ck = ck + 1; solan = 0; solan_ctx = 0; solan_ctl = 0; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 70 PHỤ LỤC solan1m2=0; solan1m3=0; solan1m4=0; solan1m5=0; solan1m6=0; solan1m7=0; solan1m8=0; for (j = goc_max; j >= goc_min; j -= 2) { myservo.write(j); kc_mau[j] = kc_mau_eep[j] * 20; distance = sensor.getDist(); kc_dw[j] = distance; delta = kc_dw[j + 4] - kc_dw[j]; delay(25); if (ck > 2) { if ((kc_dw[j] < 1250) ) { solan1m2 = solan1m2 + 1; if (solan1m2 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 1); delay(3000); solan1m2 = 0; ck = 0; hd = true; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 71 PHỤ LỤC } } else if ((kc_dw[j] < 1350) && (kc_dw[j] > 1250)&& (j > (goc_min + 2))) { solan1m3 = solan1m3 + 1; if (solan1m3 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 2); delay(3000); solan1m3 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_dw[j] < 1450) && (kc_dw[j] > 1350)&& ( j > (goc_min + 4))) { solan1m4 = solan1m4 + 1; if (solan1m4 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 3); delay(3000); solan1m4 = 0; ck = 0; hd = true; } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 72 PHỤ LỤC else if ((kc_dw[j] < 1550) && (kc_dw[j] > 1450) && ( j > (goc_min + 6))) { solan1m5 = solan1m5 + 1; if (solan1m5 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 4); delay(3000); solan1m5 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_dw[j] < 1650) && (kc_dw[j] > 1550)&&(j >(goc_min + 8))) { solan1m6 = solan1m6 + 1; if (solan1m6 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 5); delay(3000); solan1m6 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_dw[j] < 1750) && (kc_dw[j] > 1650)&&(j > (goc_min + 10))) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 73 PHỤ LỤC solan1m7 = solan1m7 + 1; if (solan1m7 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 6); delay(3000); solan1m7 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_dw[j] < 1850) && (kc_dw[j] > 1750)&&(j >(goc_min + 12))) { solan1m8 = solan1m8 + 1; if (solan1m8 == 8) { Serial.println("Phía trước có vật cản!"); mp3_play_file_in_folder (02, 7); delay(3000); solan1m8 = 0; ck = 0; hd = true; } } else if ((kc_dw[j] > (kc_mau[j] + 600)) && (j < (goc_min + 6))) { solan_ctx = solan_ctx + 1; if (solan_ctx == 2) { BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 74 PHỤ LỤC Serial.println("Có cầu thang hướng xuống!"); mp3_play_file_in_folder (06, 2); delay(3000); solan_ctx = 0; ck = 0; hd = false; } } else if ((kc_dw[j] = 150) && (delta 1) { if ((kc_dw[j] > 3000) && (hd == true)) { solan = solan + 1; if (solan == 10) BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 75 PHỤ LỤC { Serial.println("Hướng di chuyển!"); mp3_play_file_in_folder (05, 1); delay(3000); solan = 0; hd = false; } } } } ck = ck + 1; }  Chương trình đo khoảng cách: int dokc_mm (byte pos) { myservo.write(pos); delay(50); unsigned int distance; distance = sensor.getDist(); Serial.print("Goc: "); Serial.print(pos); // Gửi giá trị i ( góc quay Servo) đến Serial Port Serial.print(", "); // Gửi "," Serial.print("Khoang cach: "); Serial.print(distance); // Tiếp theo gửi giá trị khoảng cách tới Serial Port Serial.print(" mm"); Serial.println("."); // Gửi dấu "."" delay(50); return distance; } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 76 PHỤ LỤC  Chương trình Setup đai đeo: void setup_daideo() { float x = 0; float y = 0; byte dem = 0; byte k; unsigned int s; int h1, h2; //chiều cao từ đai đeo xuống đất từ đai đeo lên đầu float goc_dilen = 0; float goc_dixuong = 0; byte anpha; Serial.println("Da nhan button setup!"); mp3_play_file_in_folder (01, 1); delay(6000); for (dem = 0; dem 5030) { kc_mau[k] = 5030; } Serial.print("Goc: "); Serial.print(k); Serial.print(", "); Serial.print("kc_mau: "); Serial.println(kc_mau[k]); kc_mau_eep[k] = (kc_mau[k] / 20); EEPROM.write(address, kc_mau_eep[k]); address = address + 1; delay(5); } ngung2 = 1; setup_status = true; BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 79 PHỤ LỤC if (ngung2 == 1) { delay(1000); mp3_play_file_in_folder (01, 2); delay(5000); ngung2 = 0; // thong bao lần } } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 80 S K L 0 ... Tiến Sĩ Nguyễn Bá Hải, vịng đeo tay hỗ trợ người mù thơng báo cho người dùng cách báo rung,… Với cần thiết đó, nhóm em xin thực đề tài ? ?Đai đeo hỗ trợ người khiếm thị? ?? Với đề tài này, nhóm sử... đường, Nên việc cho đời nhiều thiết bị hỗ trợ cho người khiếm thị điều cần thiết, điều thể quan tâm cộng đồng người khiếm thị, góp phần giúp đỡ cho người khiếm thị thuận lợi việc di chuyển sinh hoạt... Khóa: Trần Văn Thịnh Đặng Nguyễn Trung Hiếu Điện tử Cơng nghiệp Đại học quy 2013 MSSV: 13141345 MSSV: 13141092 Mã ngành: 41 Mã hệ: Lớp: 13141DT I TÊN ĐỀ TÀI: Đai đeo hỗ trợ người khiếm thị II NHIỆM