(Đồ án tốt nghiệp) thiết kế hệ thống bãi đỗ xe sinh viên

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ÐỖ XE SINH VIÊN GVHD: NGUYỄN NGÔ LÂM SVTH : QUÁCH THIỆN THÀNH MSSV: 15119042 SKL005434 Tp Hồ Chí Minh, tháng 06/2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE SINH VIÊN SVTH : MSSV : Khóa : Ngành : GVHD: QUÁCH THIỆN THÀNH 15119042 2015 CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT MÁY TÍNH ThS NGUYỄN NGƠ LÂM Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2019 CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T – Hạnh phúc *** Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Quách Thiện Thành MSSV: 15119042 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Giảng viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Ngơ Lâm Ng y nhận ề tài: 21/1/2019 Lớp: 15119CL2 ĐT: 0978215308 Ngày nộp ề tài: 8/7/2019 Tên ề tài: Thiết kế hệ thống bãi ỗ xe sinh viên Các số liệu, tài liệu ban ầu: Kiến thức môn Vi xử lý, Hệ thống nhúng, Cơ sở ứng dụng IoTs, Xử lý ảnh, Máy học Nội dung th c ề t i: Thiết kế xây d ng hệ thống bãi ỗ xe Giám sát thông số hệ thống v iều khiển hoạt ộng hệ thống qua hệ sở liệu sử dụng công nghệ truyền thông mạng Wifi Sản phẩm: Mơ hình hệ thống bãi ỗ xe gồm hệ thống dùng ể thu thập liệu lƣu trữ hệ sở liệu giao diện iều khiển ể ngƣời dùng tƣơng tác TRƢỞNG NGÀNH GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Quách Thiện Thành MSSV: 15119042 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật máy tính Tên ề tài: Thiết kế hệ thống bãi ỗ xe sinh viên Họ v tên Giáo viên hƣớng dẫn: ThS Nguyễn Ngô Lâm NHẬN XÉT Về nội dung ề tài & khối lƣợng th c hiện: Ƣu iểm: Khuyết iểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên hƣớng dẫn CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – T – Hạnh phúc *** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Quách Thiện Thành MSSV: 15119042 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Tên ề tài: Thiết kế hệ thống bãi ỗ xe sinh viên Họ tên Giáo viên phản biện: TS Võ Minh Huân NHẬN XÉT Về nội dung ề tài & khối lƣợng th c hiện: Ƣu iểm: Khuyết iểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 Giáo viên phản biện LỜI CẢM ƠN Để ho n th nh ề tài này, sinh viên th c xin gửi lời cảm ơn chân th nh ến Thầy C hoa Đ o tạo Chất lƣợng cao, trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, ngƣời ã truyền ạt cho sinh viên kiến thức quý báu, dẫn v ịnh hƣớng cho sinh viên trình học tập Đây l tiền ề ể sinh viên ho n th nh ƣợc ề t i nhƣ s nghiệp sau Đặc biệt, sinh viên th c xin chân th nh cảm ơn Thầy Nguyễn Ngô Lâm ã tận t nh hƣớng dẫn v tạo iều iện thuận lợi cho sinh viên suốt thời gian th c án tốt nghiệp Sinh viên th c xin ƣợc phép gửi ến thầy lòng biết ơn v lời cảm ơn chân th nh v sâu sắc Kiến thức, kinh nghiệm tâm nghề nghiệp thầy ã h gƣơng ể tất sinh viên học tập v Bên cạnh ó, sinh viên th c xin cảm ơn anh, chị nhƣ bạn sinh viên lớp 15119CL2 ã nhiệt t nh óng góp inh nghiệm ể Cuối cùng, thời hạn nhƣng kiến thức cịn hạn hẹp chắn s sót, mong Thầy C ƣợc i Sinh viên th i LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, kinh tế Việt Nam ngày lớn mạnh, xã hội ngày phát triển kèm theo ó l nhu cầu chất lƣợng sống ƣợc tăng cao Phƣơng tiện i lại ngày nhiều, xe máy nhu cầu gửi giữ xe trƣờng học, công ty, khu mua sắm,… l h ng nh Việc phát triển không n l c ng tr nh bãi ỗ xe thông minh ngày c s quan tâm nhà nghiên cứu Các công nghệ ứng dụng ngày rộng rãi mang lại hiệu hầu hết lĩnh v c khoa học kỹ thuật nhƣ ời sống xã hội Công nghệ bãi ỗ xe thông minh ang ƣợc áp dụng v o trƣờng ại học nhằm nâng cao chất lƣợng phục vụ nh trƣờng, mang lại s hài lịng cho sinh viên Với nhu cầu tìm hiểu lĩnh v c bãi ỗ xe thông minh ứng dụng sống, sinh viên xin th c ề tài THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE SINH VIÊN nhằm tìm hiểu thêm s quan trọng vi xử lý, hệ sở liệu, mạng truyền thông không dây WiFi nhƣ áp ứng nhu cầu cấp thiết xã hội Bên cạnh việc kiểm soát số lƣợng, thời gian ra, vào xe máy thông số quan trọng bãi ỗ xe, việc giám sát hoạt ộng hệ thống cần thiết ể nắm bắt kịp thời thông số hệ thống, v iều khiển hệ thống hoạt ộng cách hiệu thông qua mạng Internet ii MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN M N HỌC i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN i LỜI CẢM ƠN i LỜI NÓI ĐẦU ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU viii DANH MỤC CÁC BIỂU ĐỒ VÀ HÌNH ẢNH ix CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY 1.1.1 Đặt vấn ề 1.1.2 Tính cấp thiết ề tài 1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1.3 ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU 1.4 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1.5 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1.6 BỐ CỤC ĐỒ ÁN CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 LÝ THUYẾT CƠ BẢN VỀ CÁC CHUẨN GIAO TIẾP 2.1.1 Chuẩn I2C 2.1.2 Chuẩn UART 2.1.3 Chuẩn PSI iii 2.2 GIỚI THIỆU MÁY TÍNH NHÚNG RASPBERRY PI 2.2.1 Giới thiệu chung 2.2.2 Phần cứng Raspberry Pi 2.2.3 Hệ iều hành dàng cho Raspberry Pi 10 2.3 CÔNG NGHỆ TRUYỀN DẪN KHÔNG DÂY 10 2.4 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG WIFI 13 2.4.1 Giới thiệu công nghệ truyền thông Wifi 13 2.4.2 Hoạt ộng Wifi 14 2.4.3 Phân loại chuẩn Wifi 14 2.4.4 Ƣu nhƣợc iểm Wifi 15 2.5 TỔNG QUAN VỀ FIREBASE 16 2.5.1 Giới thiệu Firebase 16 2.5.2 Firebase Realtime Database 17 2.6 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ RFID 18 2.6.1 Giới thiệu công nghệ RFID 18 2.6.2 Đặc iểm công nghệ RFID 19 2.6.3 Độ bảo mật ứng dụng công nghệ RFID 20 2.6.4 Module RFID-RC522 21 2.7 MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC 21 2.7.1 LCD hiển thị 21 2.7.2 Module PCF8574 I2C LCD 23 2.6.3 Module ma trận phím 4x4 24 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG 27 3.1 YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG 27 iv 3.1.1 Yêu cầu hệ thống 27 3.1.2 Sơ khối chức khối 27 3.1.3 Hoạt ộng hệ thống 28 3.2 THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHẦN CỨNG 28 3.2.1 Khối ngõ vào 28 3.2.2 Khối hiển thị 32 3.2.3 Khối máy tính 33 3.2.4 Khối xử lý trung tâm 34 3.2.5 Khối nguồn 36 3.3 THIẾT KẾ PHẦN MỀM 36 3.3.1 Yêu cầu phần mềm 36 3.2.2 Lƣu giải thuật hệ thống 37 3.3.2 Lƣu giải thuật giao diện 37 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 40 4.1 PHẦN CỨNG 40 4.2 PHẦN MỀM 41 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 45 5.1 KẾT LUẬN 45 5.2 HẠN CHẾ VÀ PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƢƠNG LAI GẦN 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 47 PHỤ LỤC 49 v 3.3.3.4 Giao diện điều khiển Nhập th ng tin cá nhân Gửi liệu từ máy tính lên CSDL lƣu trữ Thoát form iều hiển 39 CHƢƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC HIỆN 4.1 PHẦN CỨNG Qua trình thiết kế phần cứng, chọn l a linh kiện, sinh viên th c ã tiến hành kiểm tra kết nối module, linh kiện với v cho ƣợc sản phẩm nhƣ h nh bên dƣới Hình 1: Mơ hình hệ thống hồn chỉnh Ban ầu, LCD s hiển thị “Chao mung SV den bai xe HCMUTE” nhƣ lời chào tới ngƣời dùng Hình 2: Hiển thị ban ầu LCD 40 Tiếp theo ta th c kiểm tra RFID cách quét thẻ qua, hi ã nhận ƣợc ID thẻ LCD s chuyển sang hiển thị ã xác nhận ƣợc quyền cho phép sinh viên v o bãi ỗ xe Cùng lúc ó, sở liệu s ghi nhận th ng tin sinh viên bƣớc vào bãi Hình 3: LCD ã nhận ƣợc tín hiệu RFID cập nhật lê Qua trình nghiên cứu, sinh viên th c sau: Đã hiểu ứng dụng xây d ng ƣợc hệ thống có khả liệu với Raspberry Pi thông qua hệ thống mạng Wifi Các liệu nhật v lƣu trữ hệ sở liệu Firebase Các yếu tố ảnh hƣởng ến hệ thống: Mạch phải tục, phải có máy tính có khả thƣờng xun kết nối với tr c quan dây kết nối phải ƣợc cắm chặt, sát ể tránh hệ thống hoạt 4.2 PHẦN MỀM Nhƣ ã trìn - Trang ăng - Trang ăng ăng nhập 41 - Trang thay ổi mật khẩu: hiển thị nội dung ặt lại mật quay lại trang ăng nhập - Trang iều khiển: hiển thị chức ể ngƣời dùng nhập liệu ể cập nhật lại thông tin cá nhân lên hệ sở liệu mục tra cứu thông tin cần thiết Khi vừa khởi ộng phần mềm, ta có giao diện nhƣ h nh 3.1, sau ó ta th c ăng nhập Login, chƣa có t i hoản chọn v o Register ể ăng tạo tài khoản Trƣờng hợp quên mật chọn Forgot password ể tạo lại mật Hình 4: Giao diện trang chủ trang ăng nhập Sau hi ăng nhập thành công, ta tiến v o trang iều khiển nhƣ h nh 3.2 42 Hình 5: Giao diện trang iểu khiển Sau nhập xong thông tin cá nhân, chọn Update ể cập nhật lƣu th ng tin ó lên hệ sở liệu nhƣ h nh 3.3 Hình 6: Cập nhật liệu 43 Cuối cùng, chọn Search ngƣời dùng thời gian v o bãi ể tra cứu thông tin, hình 3.4 thơng tin tên ỗ xe ƣợc hiển thị python shell Hình 7: Tra cứu liệu Dƣới ây video chạy thử nghiệm phần mềm v ã ƣợc upload dƣới ƣờng link sau: https://youtu.be/gss7e4_zXgk 44 CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ PHẠM VI ỨNG DỤNG 5.1 KẾT LUẬN Qua ề t i “THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE SINH VIÊN”, sinh viên th c ã nghiên cứu ƣợc vấn ề sau: - Tìm hiểu ngơn ngữ python Raspberry Pi - Tìm hiểu ƣợc board nhúng Raspberry Pi - Xây d ng ƣợc hệ thống ơn giản có khả trao ổi liệu với thông qua hệ sở liệu Firebase - Hệ thống ã hoạt ộng, module RFID nhận biết ối tƣợng - Giao diện phần mềm quản lý hoạt ộng tốt - Có thể truyền nhận liệu thơng qua UART, PSI, I2C Raspberry Pi với module truyền nhận liệu mạng Wifi 5.2 HẠN CHẾ VÀ PHƢƠNG HƢỚNG PHÁT TRIỂN TRONG TƢƠNG LAI GẦN - Trong tr nh th c ề t i, cịn gặp nhiều hó hăn hi tiếp cận với module ma trận phím 4x4, cịn bị lỗi nhấn phím ể hiển thị LCD - Chƣa ho n th nh yêu cầu hệ thống có nhận diện ƣợc biển số xe - Cơ sở liệu nghèo n n, trao ổi liệu ƣợc ối tƣợng - Trong thời gian tới, sinh viên th c phát triển THIẾT KẾ HỆ THỐNG  Kết hợp với nhiều module khác thuộc bảo mật an ninh, gửi tin nhắn cảnh báo ngƣời dùng hệ thống xảy vấn ề h a hoạn ó có h nh vi cố tình xâm nhập vào hệ thống…  Kết hợp cảm biến ánh sáng, thu thập liệu thời gian, thời tiết  Nghiên cứu lập trình web ể xây d ng Web Server 45  Tìm hiểu xây d ng hệ thống áp ứng thời gian th c  Phát triển ứng dụng android ể tƣơng tác với ngƣời dùng smartphone 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt: [1] https://raspberrypi.vn/thu-thuat-raspberry-pi/huong-dan-cai-dat-va-truy- cap-raspberry-pi-thong-qua-remote-desktop-1527.pi [2] https://www.raspberrypi.org/downloads/ [3]https://vi.wikipedia.org [4] https://fptshop.com.vn/tin-tuc/danh-gia/wifi-la-gi-tim-hieu-chi-tiet-ve-wifi- 59065 [5] https://fptshop.com.vn/tin-tuc/danh-gia/cac-chuan-cong-nghe-ket-noi-wifi- tren-laptop-56451 [6] https://thorpham.github.io/blog/2018/04/11/regconite-plate-car/ [7]https://thorpham.github.io/blog/2018/04/06/Nhận-dạng-chữ-số-viết-tayvới-sklearn-và-opencv/ [8] https://tinhte.vn/threads/cong-nghe-rfid-la-gi-nhung-ung-dung-cua-cong- nghe-dien-tu-nay.2290936/ [9] https://danglong.name.vn/firebase-la-gi/ [10] https://techmaster.vn/posts/33822/firebase-la-gi [11] Phan Tuấn Vũ, Huỳnh Ngọc Kha, “Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế thi công vƣờn lan kết nối Web Server”, 2017, Trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [12] xe ứng Vũ Tiến Trình, Lê Vũ Khanh, “Đồ án tốt nghiệp – Hệ thống bãi giữ dụng công nghệ RFID kết hợp nhận diện biển số”, 2018, Trƣ Phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [13] Nguyễn Đình Phú, “Giáo tr nh vi xử l Vi iều khiển PIC”, 20 học Sƣ Phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [14] Quách Thiện Thành, “Đồ án – Thiết kế ồng hồ số”, 2018, Sƣ Phạm Kỹ thuật thành phố Hồ Chí Minh, Việt Nam [15] Raspberry Pi Datasheet [16] MRFC552 Datasheet [17] 4x4 Matrix Keypad Datasheet 47 Tiếng Anh: [18] https://www.youtube.com/watch?v=fJcl6Gw1D8k [19] https://www.youtube.com/watch?v=Xt6SqWuMSA8 [20] https://www.youtube.com/watch?v=Z-deSpgtIG0 [21] https://www.youtube.com/watch? v=835fV7Hsag0&list=PLK5xF68Dk30br0B-Q1GH2S4QEXxIUs7RL 48 PHỤ LỤC HƢỚNG DẪN TRUY CẬP RASPBERRY PI THÔNG QUA REMOTE DESKTOP Sau cấp nguồn toàn hệ thống ta bắt ầu thiết lập hệ thống với bƣớc sau: Bước 1: Sau mở Remote Desktop, nhập ịa ip Raspberry Pi v o ƣợc hoanh nhƣ h nh Ở ây ịa ip Raspberry Pi 192.168.1.26 Bƣớc 2: Sau nhập ịa ip kết nối, giao diện s lên bảng ể nhập username password Raspberry Pi ể kết nối v iều khiển với Raspberry Pi từ xa thông qua Remote Desktop Username password mặc ịnh Raspberry Pi sau hi c i ặt hệ iều h nh l “pi” v “raspberry” - Sau nhập username password, s kết nối ƣợc vào hình Desktop Raspberry Pi Ở hình Desktop, s thấy có folder thanh_DATN chứa file chƣơng tr nh khối xử lý trung tâm 49 - Để chạy chƣơng tr nh th mở file main.py 50 ... tìm hiểu hệ thống nhận diện bãi giữ xe có tích hợp ứng dụng trên, sinh viên xin th c ề t i ? ?Thiết kế hệ thống bãi ỗ xe sinh viên. ” 1.1.2 Tính cấp thiết đề tài Hiện nay, phần lớn bãi ỗ xe Việt... NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ tên Sinh viên: Quách Thiện Thành MSSV: 15119042 Ngành: Công nghệ kỹ thuật máy tính Tên ề tài: Thiết kế hệ thống bãi ỗ xe sinh viên Họ v tên Giáo viên hƣớng dẫn:... NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ tên Sinh viên: Quách Thiện Thành MSSV: 15119042 Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật máy tính Tên ề tài: Thiết kế hệ thống bãi ỗ xe sinh viên Họ tên Giáo viên phản biện: