Điều khiển robot bằng giọng nói

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THONG ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP SVTH : TRỊNH NGỌC DANH MSSV: 13141029 SVTH : ĐẶNG VIẾT TÂM MSSV: 13141292 SKL005382 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ-CÔNG NGHIỆP - ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI GVHD: Ths.Nguyễn Văn Hiệp SVTH: Trịnh Ngọc Danh Đặng Viết Tâm Tp Hồ Chí Minh - 7/2017 MSSV: 13141029 MSSV: 13141292 LỜI CAM ĐOAN 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 cơng bố Đồ án tốt nghiệp “ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI” trung thực khơng chép từ cơng trình khác Những người thực đề tài Trịnh Ngọc Danh Đặng Viết Tâm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP iv LỜI CẢM ƠN LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp - Giảng viên mơn Điện Tử Cơng Nghiệp nhiệt tình giúp đỡ hướng dẫn bọn em việc thực đề tài Em xin gởi lời chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Điện - Điện Tử tạo điều kiện tốt cho em hoàn thành đề tài Em gửi lời đồng cảm ơn đến bạn lớp 13141DT chia sẻ trao đổi kiến thức kinh nghiệm quý báu thời gian thực đề tài Cảm ơn đến cha mẹ, anh chị gia đình chia sẻ động viên lúc khó khăn Xin chân thành cảm ơn! Những người thực đề tài Trịnh Ngọc Danh Đặng Viết Tâm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP v MỤC LỤC MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án i Lịch trình ii Cam đoan iv Lời cảm ơn v Mục lục vi Liệt kê hình vẽ viii Liệt kê bảng vẽ …………………………………………………………………… xii Tóm tắt xiii CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Giới hạn 1.5 Bố cục CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Công nghệ bluetooth 2.1.1 Khái niệm bluetooth 2.1.2 Các đặc điểm bluetooth 2.1.3 Ưu nhược điểm bluetooth 2.2 Giới thiệu hệ điều hành Android 2.2.1 Android 2.2.2 Lịch sử phát triển Android 2.2.3 Các phiên Android 2.2.4 Ưu nhược điểm Android 10 2.2.5 Kiến trúc hệ điều hành Android 11 2.3 Một số Module sử dụng mơ hình 15 2.3.1 Module Arduino Motor Shield 15 2.3.2 Vi điều khiển 18 2.3.3 Module bluetooth 22 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP vi MỤC LỤC CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ 25 3.1 Giới thiệu 26 3.2 Sơ đồ khối hệ thống 27 3.3 Tính tốn thiết kế 28 3.3.1 Thiết kế App điện thoại 28 3.3.2 Thiết kế mơ hình robot 29 3.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống 35 CHƯƠNG THI CÔNG HỆ THỐNG 37 4.1 Giới thiệu 38 4.2 Thi công hệ thống 38 4.2.1 Thi công App điện thoại 36 4.2.2 Thi cơng mơ hình robot 72 CHƯƠNG KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 82 5.1 Kết 83 5.2 Nhận xét 84 5.3 Đánh giá 84 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 85 6.1 Kết luận 86 6.2 Hướng phát triển 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………………… 87 PHỤ LỤC 88 HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 101 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP vii LIỆT KÊ HÌNH VẼ LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình Trang Hình 2.1 Biểu tượng bluetooth Hình 2.2 Ứng dụng Bluetooth điều khiển thiết bị ngoại vi Hình 2.3 Các phiên Android 10 Hình 2.4 Kiến trúc ngăn xếp hệ thống Android 12 Hình 2.5 Module Arduino Motor Shield L293 15 Hình 2.6 IC 74HC595 sơ đồ chân 16 Hình 2.7 Nguyên lý hoạt động IC 74HC595 17 Hình 2.8: Sơ đồ chân Module Adruino Motor Shield 18 Hình 2.9: Hệ thống vi điều khiển 19 Hình 2.10: Sơ đồ chức chân Arduino Mega 2560 20 Hình 2.11: Giao tiếp hệ thống dùng chuẩn UART 21 Hình 2.12: Nguyên lý hoạt động chuẩn UART 22 Hình 2.13: Module Bluetooth HC-06 23 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống 27 Hình 3.2: Giao diện ban đầu App chưa kết nối kết nối 28 Hình 3.3 Màn hình chờ điện thoại nhận giọng nói 29 Hình 3.4 Mơ hình tổng quát ban đầu xe 30 Hình 3.5 Hình bên xe 30 Hình 3.6 Động giảm tốc V1 31 Hình 3.7 Kết nối ICL293D động 31 Hình 3.8 Pin sạc 3cell 12V 32 Hình 3.9 Sơ đồ nguyên lý khối module bluetooth 32 Hình 3.10 Module Bluetooth HC - 06 thực tế 32 Hình 3.11 Sơ đồ nối dây vi điều khiển Broad Arduino Mega 33 Hình 3.12 Sơ đồ nối dây mạch nạp Arduino Mega 34 Hình 3.13 Pin sạc dự phòng Xiaomi thị trường 35 Hình 3.14 Sơ đồ ngun lý mơ hình 36 Hình 4.1 Công cụ App Inventor 38 Hình 4.2 Giao diện trang web đăng ký tài khoản google 39 Hình 4.3 Giao diện trang web MIT App Inventor 40 Hình 4.4 Giao diện cơng cụ App Inventor 40 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP viii LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 4.5 Mục Projects 41 Hình 4.6 Mục Connect 42 Hình 4.7 Mục Build 42 Hình 4.8 Giao diện hộp thoại 43 Hình 4.9 Giao diện gồm công cụ thiết kế app 43 Hình 4.10 Mục User Interface 44 Hình 4.11 Mục Layout 44 Hình 1.12 Mục Media 45 Hình 4.13 Mục Sensors 45 Hình 4.14 Mục Social 46 Hình 4.15 Mục Storage 46 Hình 4.16 Mục Connectivity 47 Hình 4.17 Mục Viewer 47 Hình 4.18 Mục Components 48 Hình 4.19 Mục Properties 48 Hình 4.20 Giao diện hình app 50 Hình 4.21 HorizontalArrangement1 50 Hình 4.22 HorizontalArrangement2 51 Hình 4.23 TableArrangement1 51 Hình 4.24 HorizontalArrangement3 52 Hình 4.25 HorizontalArrangement4 52 Hình 4.26 HorizontalArrangement5 53 Hình 4.27 HorizontalArrangement6 54 Hình 4.28 CheckBox1 54 Hình 4.29 Các thành phần ẩn 55 Hình 4.30 Lưu đồ chương trình App điện thoại Android 57 Hình 4.31 Sự kiện SpeechRecognizer1(1) 58 Hình 4.32 Sự kiện SpeechRecognizer1(2) 59 Hình 4.33 Sự kiện SpeechRecognizer1(3) 59 Hình 4.34 Sự kiện SpeechRecognizer1(4) 59 Hình 4.35 Sự kiện SpeechRecognizer1(5) 60 Hình 4.36 Sự kiện SpeechRecognizer1(6) 60 Hình 4.37 Sự kiện SpeechRecognizer1(7) 60 Hình 4.38 Sự kiện SpeechRecognizer1(8) 60 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ix LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 4.39 Sự kiện SpeechRecognizer1(9) 61 Hình 4.40 Sự kiện SpeechRecognizer1(10) 61 Hình 4.41 Sự kiện SpeechRecognizer1(11) 61 Hình 4.42 Sự kiện SpeechRecognizer1(12) 62 Hình 4.43 Sự kiện SpeechRecognizer1(13) 62 Hình 4.44 Sự kiện SpeechRecognizer_Rec 62 Hình 4.45 Sự kiện SpeechRecognizer2.AfterGettingText(1) 63 Hình 4.46 Sự kiện SpeechRecognizer2.AfterGettingText(2) 63 Hình 4.47 Sự kiện SpeechRecognizer2.AfterGettingText(3) 63 Hình 4.48 Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(1) 64 Hình 4.49 Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(2) 64 Hình 4.50 Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(3) 64 Hình 4.51 Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(4) 64 Hình 4.52 Sự kiện Button_Start.Click, Button_Stop.Click Button_Stop.LongClick 65 Hình 4.53 Sự kiện Button_Disconnect.Click 65 Hình 4.54 Sự kiện Button_GetText.Click 65 Hình 4.55 Sự kiện Button_Rec.Click 66 Hình 4.56 Sự kiện Button_StopRec.Click 66 Hình 4.57 Sự kiện Button_PlayRec 66 Hình 4.58 Sự kiện Button_OnOff.Click 67 Hình 4.59 Clock_general.Timer 67 Hình 4.60 Clock_Delay1.Timer 68 Hình 4.61 Clock_Delay2.Timer 68 Hình 4.62 Clock_DelayRec.Timer 68 Hình 4.63 Clock_recording.Timer 69 Hình 4.64 Clock_Alarm.Timer 69 Hình 4.65 Sự kiện player 70 Hình 4.662 Sự kiện PhoneCall1.PhoneCallEnded 70 Hình 4.67 Sự kiện SoundRecorder.AfterSoundRecorded 70 Hình 4.68 Sự kiện TimePicker 71 Hình 4.69 Các kiện ListPicker_Blue 71 Hình 4.70 Các kiện ContactPicker1 72 Hình 4.71 Các biến sử dụng 72 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP x LIỆT KÊ HÌNH VẼ Hình 4.72 Hình ảnh lắp bánh xe động vào khung 74 Hình 4.73 Mặt xe dùng để điện thoại 74 Hình 4.74 Lắp ráp Motor Shield vào Arduino 74 Hình 4.75 Lắp ráp Module bluetooth vào Arduino 75 Hình 4.76 Mơ hình robot hồn chỉnh 75 Hình 4.77 Lưu đồ chương trình vi điều khiển 76 Hình 4.78 Giao diện phần mềm Arduino IDE 78 Hình 5.1 Kết đạt 83 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP xi PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Sách trang web tham khảo [1] Nguyễn Đình Phú, “Giáo trình vi xử lý”, NXB ĐH Quốc Gia Tp.HCM, 2007 [2] Nguyễn Đình Phú, Giáo trình: Vi điều khiển PIC, Nhà xuất Đại học Quốc Gia Tp.HCM, 2015 [3] Đinh Quang Hiệp – Võ Tấn Phước, Đồ án tốt nghiệp “THIẾT KẾ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ QUA BLUETOOTH TRÊN ĐIỆN THOẠI ANDROID”, trường đại học Sư phạm Kỹ thuật TPHCM [4] “Dự án điều khiển xe qua bluetooth”, arduino.vn, 2016 Link dự án: http://arduino.vn/bai-viet/639-du-xe-dieu-khien-tu-xa-qua-bluetooth BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC PHỤ LỤC - Code Arduino #include byte blue = 0; //Biến nhận liệu qua bluetooth AF_DCMotor motor1(1); //Khai báo động AF_DCMotor motor2(2); //Khai báo động AF_DCMotor motor3(3); //Khai báo động AF_DCMotor motor4(4); //Khai báo động void setup() { Serial.begin(9600); //Mở cổng Serial Serial3.begin(9600); //Mở cổng Serial motor1.setSpeed(127);//Đặt tốc độ động motor2.setSpeed(127); motor3.setSpeed(127); motor4.setSpeed(127); } void loop() { if ( Serial3.available() > ) { blue = Serial3.read(); Serial3.println(blue); } BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC if ( blue == 1) //tien { Serial.println("MOVE FORWARD!"); motor1.run(FORWARD); // động tiến motor2.run(BACKWARD); motor3.run(FORWARD); motor4.run(BACKWARD); blue=0; delay(500); blue=6; } if (blue==2) //lui { Serial.println("MOVE BACKWARD!"); motor1.run(BACKWARD); // động lùi motor2.run(FORWARD); motor3.run(BACKWARD); motor4.run(FORWARD); blue=0; delay(500); blue=6; } if (blue==3) //xoaytrai { Serial.println("ROTATE LEFT!"); motor1.run(BACKWARD);//Để xoay trái: bánh trái lùi, bánh phải tiến motor2.run(BACKWARD); motor3.run(BACKWARD); motor4.run(BACKWARD); blue=0; delay(500); BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC blue=6; } if (blue==4) //xoay phai { Serial.println("ROTATE RIGHT!"); motor1.run(FORWARD);//Ngược lại với xoay trái motor2.run(FORWARD); motor3.run(FORWARD); motor4.run(FORWARD); blue=0; delay(500); blue=6; } if (blue==6)//Dung dong co { Serial.println("STOP!"); motor1.run(RELEASE); motor2.run(RELEASE); motor3.run(RELEASE); motor4.run(RELEASE); blue=0; delay(5); } delay(5); } - Code App MIT Inventor: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP PHỤ LỤC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ... hiểu điều khiển thiết bị giọng nói thân người yêu thích mong muốn sử dụng dịch vụ này, người thực bắt tay vào thực đồ án: ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI Đồ án ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI... Mục tiêu đồ án: Thiết kế mơ hình robot điều khiển giọng nói Giọng nói xử lý App điện thoại Android, xuất tín hiệu, gửi đến robot thông qua bluetooth điều khiển robot theo ý muốn Riêng App có chức... Adruino Motor Shield 2.3.2 Vi điều khiển: a Giới thiệu vi điều khiển: Vi điều khiển máy tính tích hợp chíp, thường sử dụng để điều khiển thiết bị điện tử Vi điều khiển, thực chất, hệ thống bao