NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH ỨNG DỤNG ARDUINO

Chính vì vậy việc áp dụng các mô hình bãi đỗ xe thông minh công cộng để giải quyết tình trạng khan hiếm chỗ để xe là vô cùng cần thiết đối với các đô thị lớn của nước ta.. Vậy nên em ch

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG

MINH ỨNG DỤNG ARDUINO

CBHD: ThS Trịnh Đắc Phong Sinh viên: Trần Văn Biển

Mã số sinh viên: 2018600584

Hà Nội – 2022

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2022 Giáo viên hướng dẫn

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2022

Giáo viên phản biện

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành bản đồ án này trước hết em xin gửi đến quý thầy, cô giáo trong khoa công nghệ kĩ thuật Ô tô trường Đại học Công Nghiệp Hà Nội

Em xin gửi đến thầy Trịnh Đắc Phong đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ

em hoàn thành khóa đồ án tốt nghiệp Từ những kiến thức ấy em đã học được thêm rất nhiều kiến thức bổ ích, hữu dụng cho công việc sau này

Em xin gửi lời cảm ơn đến ban lãnh đạo và các thầy cô trong khoa Công nghệ Ô tô đã tạo điều kiện giúp đỡ, dạy dỗ em trong suốt quá trình học tập tại trường

Em trân trọng và biết ơn sâu sắc tới tất cả mọi người trong gia đình, bạn

bè đã động viên khích lệ giúp em trong quá trình học tập và làm khóa luận

Trong quá trình làm khóa luận tốt nghiệp này, mặc dù đã được sự giúp

đỡ tận tình và hết sức cố gắng nhưng không thể tránh những thiếu sót Vì vậy,

em kính mong nhận được ý kiến đóng góp chỉ bảo của các quý thầy cô

Hà Nội, tháng 05 năm 2022

Sinh viên

Trần Văn Biển

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC HÌNH ẢNH v

DANH MỤC BẢNG BIỂU vii

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH 2

1.1 Giới thiệu chung 2

1.2 Phân loại 2

1.2.1 Bãi đỗ xe thông minh xếp hình (puzzle parking) 2

1.2.2 Bãi đỗ xe thông minh thang nâng đơn (stacker parking) 3

1.2.3 Bãi đỗ xe thông minh xoay vòng đứng (Rotary parking) 3

1.2.4 Bãi đỗ xe thông minh hoàn toàn tự động di chuyển 4

1.2.5 Bãi đỗ xe thông minh dạng tháp (Tower Parking) 4

1.2.6 Bãi đỗ xe thông minh gia đình thiết kế ngầm hố pít 5

1.3 Tổng quan về hệ thống giám sát bãi đỗ xe thông minh 6

1.3.1 Giải pháp 6

1.3.2 Nguyên lý hoạt động 10

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠCH CỦA HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH 13

2.1 Giới thiệu chung về Arduino 13

2.1.1 Giới thiệu chung 13

2.2 Giới thiệu phần cứng 14

2.2.1 Giới thiệu về bộ KIT ARDUINO UNO R3 14

2.2.2 Giới thiệu về Module RFID 17

2.2.3 Giới thiệu về Module thu phát hồng ngoại 19

2.2.4 Giới thiệu về động cơ Servo 20

2.2.5 Giới thiệu về LCD I2C 20

2.3 Giới thiệu phần mềm 22

2.3.1 Arduino IDE 22

2.3.2 Giới thiệu về phần mềm PLX-DAQ 25

2.4 Giới thiệu công nghệ 27

2.4.1 Giới thiệu chung về RFID 27

2.4.2 Giới thiệu chung về chuẩn giao tiếp USB 28

2.4.3 Giới thiệu chung về ngôn ngữ lập trình C 29

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG QUY TRÌNH THIẾT KẾ HỆ THỐNG CỦA HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH 36

3.1 Xây dựng quy trình 36

3.1.1 Sơ đồ mạch 36

3.1.2 Lưu đồ 38

3.1.3 Cấu trúc mô hình điều khiển 38

3.2 Phân tích ca sử dụng 39

3.2.1 Biểu đồ ca ở mức tổng quát 39

3.2.2 Biểu đồ ca chi tiết 39

3.2.3 Giải thích các ca sử dụng của hệ thống 40

3.2.4 Biểu đồ tuần tự 43

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THỬ NGHIỆM 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1.1: Mô hình bãi đỗ xe tự động xếp tại tầng hầm chung cư 2

Hình 1.2: Mô hình stacker parking 3

Hình 1.3: Mô hình bãi đậu xe thông minh xoay vòng đứng 4

Hình 1.4: Hình ảnh bãi đỗ xe thông minh di chuyển từng tầng 4

Hình 1.5: Hệ thống đỗ xe thông minh dạng tháp dạng cột đứng 5

Hình 1.6: Giải pháp đỗ xe cho nhà mặt phố 5

Hình 1.7: Hệ thống đỗ xe thông minh dành cho gia đình 6

Hình 1.8: Giải pháp bãi đỗ xe thông minh 7

Hình 1.9: Tủ hệ thống và chốt bảo vệ 7

Hình 1.10: Camera giám sát 8

Hình 1.11: Đầu đọc thẻ 9

Hình 1.12: Cảm biến an toàn 9

Hình 1.13: Bảng Led 10

Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động khi xe vào, ra 11

Hình 2.1: Mạch Arduino Uno R3 14

Hình 2.2: Một số chức năng của các chân trên Arduino Uno R3 16

Hình 2.3: Module đọc thẻ RFID 18

Hình 2.4: Module cảm biến hồng ngoại 19

Hình 2.5: Module động cơ Servo 20

Hình 2.6: Module I2C 21

Hình 2.7: Module LCD sử dụng I2C 21

Hình 2.8: Giao diện của phần mềm IDE 23

Hình 2.9: Menu file trên IDE 24

Hình 2.10: Cách chọn kiểu bo đang dùng 24

Hình 2.11: Cách chọn cổng COM trên IDE 25

Hình 2.12: Giao diện của PLX-DAQ 25

Hình 2.13; Nguyên lý hoạt động của RFID 28

Hình 2.14: Ứng dụng của RFID 28

Hình 2.15: Đầu đọc USB tiêu chuẩn 29

Hình 2.16: Thông số cấu tạo của 1 giao tiếp USB tiêu chuẩn 29

Hình 2.17: Lưu đồ thuật toán của cấu trúc if 31

Hình 2.18: Lưu đồ thuật toán của cấu trúc if else 33

Hình 2.19: Lưu đồ thuật toán của cấu trúc for 35

Hình 3.1: Sơ đồ mạch của hệ thống 36

Hình 3.2: Lưu đồ 38

Hình 3.3: Kiến trúc mô hình điều khiển thiết bị 38

Hình 3.4: Biểu đồ ca tổng quát 39

Hình 3.5: Biểu đồ ca hệ thống 39

Hình 3.6: Biểu đồ ca quản lý hệ thống 40

Hình 3.7: Biểu đồ ca sử dụng Arduino Uno 40

Hình 3.8: Biểu đồ tuần tự 43

Hình 4.1: Mặt bằng sơ bộ của bãi đỗ xe thông minh 44

Hình 4.2: Bố trí linh kiện của bãi đỗ xe thông minh 44

Hình 4.3: Mô hình hoàn thiện của bãi đỗ xe thông minh 45

Hình 4.4: Thử nghiệm lần 1 trên PLX-DAQ 45

Hình 4.5: Thử nghiệm lần 2 trên PLX-DAQ 46

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của Arduino Uno 17

Bảng 2.2:Thông số kỹ thuật của Module RFID 18

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của module cảm biến hồng ngoại 19

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của động cơ Servo 20

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật LCD I2C 22

Bảng 2.6: Giới thiệu ký hiệu 30

Bảng 3.1: Chân kết nối của LCDxI2C 36

Bảng 3.2: Chân kết nối của module thu phát hồng ngoại 37

Bảng 3.3: Chân kết nối của động cơ Servo 37

Bảng 3.4: Chân kết nối của module RFID 37

Bảng 3.5: Giải thích lưu đồ 41

Bảng 3.6: Chi tiết các ca của hệ thống 41

Bảng 3.7: Chi tiết ca sử dụng FRID 42

Bảng 3.8: Ca quản lý rào 42

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học kĩ thuật, mức sống của nhân loại được nâng lên, nhu cầu đi lại, vận chuyển lại càng được quan tâm hoàn thiện không ngừng Trong những năm gần đây cùng với sự phát triển của nền kinh tế, thu nhập đời sống của người dân được nâng lên cùng với đó là sự gia tăng chóng mặt của số lượng phương tiện đặc biệt ở các thành phố lớn

Hàng ngày, hàng giờ chúng ta vẫn thường xuyên được nghe những thông tin về tình trạng tắc đường tại các tuyến phố, đặc biệt trong những giờ cao điểm một Trong những nguyên nhân gây ra tình trạng đó là việc đỗ, dừng xe không đúng nơi quy định Các điểm đỗ, dừng xe được tận dụng ở mọi chỗ, mọi nơi: trên vỉa hè, lòng đường, công viên các nơi không phép… điều đó ảnh hưởng không nhỏ đến giao thông nội đô và mỹ quan đô thị

Chính vì vậy việc áp dụng các mô hình bãi đỗ xe thông minh công cộng

để giải quyết tình trạng khan hiếm chỗ để xe là vô cùng cần thiết đối với các đô thị lớn của nước ta Vậy nên em chọn đề tài: “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống bãi

đỗ xe thông minh ứng dụng Arduino”, để được nghiên cứu, phân tích kỹ hơn

về hệ thống này

Nội dung đồ án gồm 4 phần chính là:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu hệ thống bãi đỗ xe thông minh Chương 2: Giới thiệu thành phần của mạch hệ thống bãi đỗ xe thông minh Chương 3: Xây dựng quy trình thiết kế hệ thống bãi đỗ xe thông minh Chương 4: Kết quả và thử nghiệm

Đề tài được thực hiện trong thời gian tương đối ngắn trình độ hiểu biết còn nhiều hạn chế và không tránh khỏi những sai sót Rất mong thầy cô và các bạn đóng góp ý kiến Em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy Trịnh Đắc Phong, các thầy cô trong khoa cùng các bạn học đã giúp đỡ và hỗ trợ em hoàn thành đề tài của mình

Em xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU HỆ

THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH

1.1 Giới thiệu chung

Chỉ sau khi ngành công nghiệp ô tô ra đời một thời gian ngắn, từ những năm 20 của thế kỷ trước, hệ thống đỗ xe ô tô tự động cũng đã xuất hiện nhằm đáp ứng nhu cầu về chỗ đỗ xe ô tô, đặc biệt ở các khu vực trung tâm, siêu đô thị

Hệ thống đỗ xe tự động nếu trước đây chỉ hiện diện tại các nước Bắc Mỹ, Tây Âu thì đến nay chúng đã trở thành một phần không thể thiếu trong giao thông công cộng ở các nước đang phát triển Về mặt công nghệ, ngày nay toàn

bộ quá trình sắp xếp chỗ đỗ xe, quản lý thời gian lưu bãi … hoàn toàn được thực hiện bằng công nghệ điều khiển học

1.2 Phân loại

1.2.1 Bãi đỗ xe thông minh xếp hình (puzzle parking)

Bãi đỗ xe thông minh dạng xếp hình hay còn gọi là bãi đỗ xe cao tầng xếp hình là một giải pháp đỗ xe bán tự động, cấu tạo của hệ thống gồm nhiều tấm pallet độc lập được ghép lại thành một mô hình hình vuông hoặc chữ nhật Mỗi tấm pallet là 1 vị trí đỗ xe và có thể xếp nhiều tấm ballet chồng lên nhau trên 1 hệ thống được kết nối bằng các khung thép chắc chắn Cách thức pallet

di chuyển được lập trình sao cho thời gian lấy xe ra là nhanh nhất

Hình 1.1: Mô hình bãi đỗ xe tự động xếp tại tầng hầm chung cư

1.2.2 Bãi đỗ xe thông minh thang nâng đơn (stacker parking)

Thêm một giải pháp đỗ xe theo kiểu bán tự động cũng đang được khá nhiều chủ đầu tư lựa chọn bởi chi phí lắp đặt thấp, vận hành đơn giản thời gian lắp đặt nhanh chóng

Hình 1.2: Mô hình stacker parking

Hệ thống này có thể đứng độc lập hoặc kết hợp nhiều hệ thống tùy nhu cầu sử dụng của người dùng

1.2.3 Bãi đỗ xe thông minh xoay vòng đứng (Rotary parking)

Bãi đỗ xe thông minh xoay vòng đứng được xây dựng theo kiểu dạng tháp nhiều tầng để tận dụng tối đa không gian để xe trên 1 diện tích có sẵn Hệ thống đỗ xe tự động này này sử dụng nguyên lý xoay vòng để luân chuyển các vị trí đỗ xe, chỗ đỗ được di chuyển bởi cơ cấu nhông xích lớn

Nó được vận hành bởi động cơ điện giảm tốc lớn hoặc động cơ thủy lực, kết hợp cùng tủ điện điều khiển để vận hành Hệ thống có thể quay 2 chiều để chọn vị trí còn trống cho xe gửi hoặc trả xe theo yêu cầu của khách hàng

Trong bối cảnh diện tích đất ngày càng khan hiếm và đắt đỏ tại các đô thị hệ thống này với nhiều ưu điểm nổi trội đang ngày càng phổ biến tại các đô thị Đặc biệt là tại các nhà hàng, khách sạn hay các điểm kinh doanh quy mô vừa và nhỏ Hệ thống này được vận hành bởi động cơ điện giảm tốc lớn hoặc động cơ thủy lực, kết hợp cùng tủ điện điều khiển để vận hành Hệ thống có thể quay 2 chiều để chọn vị trí còn trống cho xe gửi hoặc trả xe

Hình 1.3: Mô hình bãi đậu xe thông minh xoay vòng đứng

1.2.4 Bãi đỗ xe thông minh hoàn toàn tự động di chuyển

Bãi đỗ xe thông minh từng tầng di chuyển là một hệ thống đỗ xe hoàn toàn tự động dựa trên nguyên lý băng chuyền trong công nghệ vận tải hàng hóa Việc di chuyển các xe tại các tầng là độc lập, do các robot hoặc các tấm pallet được thiết kế riêng tại từng tầng

Hình 1.4: Hình ảnh bãi đỗ xe thông minh di chuyển từng tầng

1.2.5 Bãi đỗ xe thông minh dạng tháp (Tower Parking)

Bãi đỗ xe thông minh dạng tháp là mô hình đỗ xe được coi là hiện đại nhất ngày nay Tháp đỗ xe tự động có 2 loại: Hệ thống dạng tháp cột đứng và

hệ thống dạng tháp hình trụ bãi đỗ xe thông minh dạng tháp có sức chứa lớn, phù hợp với khu vực có mật độ dân cư đông đúc

Hình 1.5: Hệ thống đỗ xe thông minh dạng tháp dạng cột đứng

1.2.6 Bãi đỗ xe thông minh gia đình thiết kế ngầm hố pít

- Mô tả:

Đối với những ngôi nhà mặt phố không có nhiều diện tích sân thì việc để

xe trong nhà là không thể tránh khỏi Tuy nhiên, đỗ xe trong nhà không những tốn diện tích mà mùi xăng xe hay mùi ô tô sẽ bay vào trong nhà sẽ gây khó chịu

và không tốt cho sức khỏe của mọi người Vì vậy giải pháp tối ưu cho bạn chính

Ngoài ra việc lấy xe trong hệ thống đỗ xe gia đình với hố pit cũng rất dễ dàng và linh hoạt, dù xe ở bất kỳ vị trí nào cũng có thể lấy được mà không phải

di chuyển xe còn lại

Hình 1.7: Hệ thống đỗ xe thông minh dành cho gia đình

1.3 Tổng quan về hệ thống giám sát bãi đỗ xe thông minh

1.3.1 Giải pháp

Bãi giữ xe thông minh là một hệ thống quản lý gồm: camera giám sát, tủ chốt bảo vệ, hệ thống barrier tự động, cảm biến an toàn, bảng led điều khiển xe, thẻ từ và đầu đọc thẻ từ để nhận diện và quản lý bãi xe, … Đó là những thiết bị cần thiết cho một bãi đỗ xe thông minh toàn diện Là giải pháp quản lý bãi giữ

xe hiệu quả giải đáp được bài toán đặt ra của các chủ quản lý hệ thống chung

cư, toà nhà, trung tâm thương mại, hoặc chủ quản lý bãi xe thương mại

Hệ thống quản lý bãi gửi xe thông minh sử dụng công nghệ kiểm soát ra vào bằng thẻ từ dành cho hệ thống các phương tiện vận tải, xe ô tô, xe máy, sử dụng các thiết bị công nghệ thay thế sức con người Mang đến sự nhanh gọn và chính xác trong quản lý an ninh bãi xe

Hệ thống cho phép ghi vé xe và kiểm soát ra vào một cách tự động, nhanh chóng hơn Các thông tin được ghi lại như biển số xe, số thẻ xe, vé xe, ảnh xe, ảnh người gửi xe…Đồng thời sử dụng hệ thống phần mềm giúp người quản lý

dễ dàng điều hành bãi đỗ xe hơn Thực hiện được các báo cáo về số lượng xe

ra vào, kiểm soát doanh thu cho bãi xe và nhiều tiện ích khác

Hình 1.8: Giải pháp bãi đỗ xe thông minh a) Tủ hệ thống, chốt bảo vệ

Với giải pháp quản lý bãi xe thông minh bằng thẻ từ, mã vạch thì thiết bị đầu tiên cần quan tâm đó là tủ đựng thiết bị (hay còn gọi cabin, chốt bảo vệ)

Tủ được thiết kế có nhiều dạng khác nhau phù với từng vị trí bãi đỗ xe

Chức năng chính: chứa máy tính và hệ thống phần mềm quản lý bãi đỗ

xe Không có máy tính và hệ thống thì giải pháp không hoạt động được Hệ thống máy tính và máy chủ sẽ được bộ phận lắp đặt tư vấn và thực hiện cho phù hợp với từng mô hình của bãi đỗ xe

Hình 1.9: Tủ hệ thống và chốt bảo vệ

b) Camera quan sát bãi giữ xe

Hệ thống camera bãi giữ xe thông minh bao gồm camera biển số và camera toàn cảnh

Loại camera biển số: chuyên đọc và ghi nhận các thông số về biển số xe nên bắt buộc phải có trong hệ thống quản lý bãi đỗ xe thông minh Có khả năng nhìn rõ biển số xe trong cách điều kiện ánh sáng khác nhau

Loại camera toàn cảnh: kiểm soát về người lái xe, tổng thể ra vào khu vực cổng bãi đỗ xe Tuỳ theo quy mô bãi đỗ xe khác nhau có cần sử dụng không

Hình 1.10: Camera giám sát

c) Thẻ và Đầu đọc thẻ (máy giữ xe bằng thẻ từ)

Chức năng: giống như vé xe thông thường, thẻ từ giúp kiểm soát ra vào bãi đỗ xe

Đầu đọc thẻ được chia làm 2 loại gồm đầu đọc thẻ cố định (thường dùng cho các phương tiện xe máy, xe mô tô) và đầu đọc thẻ từ xa (dùng cho xe ô tô)

Cách hoạt động: Tuỳ theo từng mô hình bãi đỗ xe thông minh mà sẽ sử dụng số lượng đầu đọc thẻ thích hợp mang lại hiệu quả cho hệ thống quản lý bãi đỗ xe

Mô hình 1 máy 1 làn xe thì sử dụng 1 đầu đọc thẻ

Mô hình 1 máy tính quản lý 2 làn xe độc lập thì sử dụng 2 đầu đọc thẻ

Mô hình 1 máy tính quảng lý 2 làn xe ô tô và xe máy thì sử dụng 1 đầu đọc thẻ cho tất cả các loại xe hoặc sử dụng riêng các đầu đọc thẻ cho mỗi loại

xe

Mô hình 1 máy tính quản lý 3 hoặc 4 làn xe thì sử dụng 2 đầu đọc thẻ hoặc sử dụng riêng các đầu đọc thẻ cho mỗi loại xe

Hình 1.11: Đầu đọc thẻ

d) Cổng Barrier (thanh chắn barrier)

Chức năng: Barrier có vai trò làm cổng chắn hiệu quả cho hệ thống đỗ

xe thông minh Thiết bị này giúp giảm tốc độ các phương tiện ra vào bãi đỗ xe nhằm kiểm soát an ninh, trật tự của bãi đỗ xe

e) Cảm biến an toàn

Chức năng của thiết bị: Thường được kết nối với các thiết bị barrier để mang lại hiệu quả quản lý cho bãi đỗ xe thông minh Cũng giống như thiết bị barrier thì cảm biến an toàn cũng có thể không cần sử dụng cho những bãi đỗ

xe có quy mô nhỏ hoặc theo yêu cầu của chủ đầu tư Nhưng về cơ bản hệ thống bãi đỗ xe nên sử dụng thiết bị này để đảm bảo giải pháp quản lý hiệu quả

Hình 1.12: Cảm biến an toàn

d) Bảng Led

Chức năng: Bảng led giúp hiển thị các thông tin về biển số hoặc số tiền thanh toán khi xe ra vào hoặc có thể hiện thị các chỉ dẫn trong trạng thái chờ

Cách hoạt động: Kết nối máy tính thông qua cổng COM hoặc TCP/IP

Hình 1.13: Bảng Led

1.3.2 Nguyên lý hoạt động

Các phương tiện giao thông khi vào bãi giữ xe sẽ được cấp phát 1 thẻ từ (hay còn gọi RFID) đã được đăng ký trong hệ thống Khi quẹt thẻ Barie sẽ mở, camera chụp biển số xe và phân tích thành số Số thẻ và biển số xe sẽ được lưu trữ đồng thời với hình ảnh của lái xe do camera thứ 2 chụp để truy vấn khi cần thiết Thời gian xe vào bắt đầu được tính khi quẹt thẻ và là cơ sở tính toán thời gian đỗ xe

Lối vào: Bảo vệ sẽ lấy 1 thẻ xe quẹt đầu đọc thẻ và giao lại cho khách Khi đó hệ thống sẽ chụp ảnh biển số xe và ngoại cảnh Biển số được nhận dạng dưới dạng text kết hợp cùng các thông số về thẻ, ngày giờ ra vào, người điều khiển phương tiện để tạo thành cơ sở dữ liệu lưu trữ trên hệ thống quản

lý ra vào

Lối ra: nhân viên sẽ thu lại tấm thẻ xe của khách hoặc khách tự dùng thẻ của mình để quẹt lên đầu đọc thẻ Hệ thống sẽ chụp ảnh biển số và toàn cảnh

để nhận dạng biển số xe Phần mềm tự động đối chiếu với biển số xe lúc ra vào

để kiểm tra thông số có hợp lệ hay không Nếu sai số thì hệ thống tự phát tín hiệu cảnh báo cho nhân viên Nếu đúng thì phần mềm hiển thị số tiền thanh toán

Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động khi xe vào, ra

+ Với mô hình này ứng dụng cho nhiều bãi đỗ xe khác nhau Các bãi đỗ

xe máy tại tòa nhà, chung cư, trung tâm thương mại

+ Về khả năng hoạt động: Sử dụng nhiều thiết bị hiện đại giúp kiểm soát chặt chẽ và nhanh chóng hơn

+ Khả năng tự động hoá: Sử dụng thẻ từ có mã số riêng khó có thể làm giả, hình ảnh biển số xe và chủ phương tiện điều khiển được hệ thống lưu trữ ngay khi người lái xe quẹt thẻ vào Do vậy tính bảo mật cao hơn so với các phương pháp truyền thống, khả năng lấy xe cũng nhanh chóng hơn

+ Hệ thống quản lý xe bằng thẻ từ được lắp đặt tại các bãi giữ xe có quy

mô lớn như toà nhà, chung cư, trung tâm thương mại…Giúp chủ quản lý bãi đỗ

xe tiết kiệm được nhân lực vì cơ chế hoạt động trên hệ thống là chủ yếu và hệ thống triển khai cũng khá đơn giản cho nhân viên điều khiển

+ Giải pháp giữ xe thông minh, ngoài việc kiểm soát an ninh còn giúp chủ đầu tư quản lý doanh thu và hiệu quả kinh doanh của bãi đỗ xe trong những thời gian nhất định

+ Chi phí bảo trì bảo dưỡng, chế độ bảo hành: khả năng lắp đặt và sử dụng các thiết bị chuyên dụng cho hệ thống giữ xe thông minh có thời gian sử dụng khá lâu

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠCH CỦA HỆ THỐNG BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH

2.1 Giới thiệu chung về Arduino

2.1.1 Giới thiệu chung

Arduino là một bo mạch vi điều khiển do một nhóm giáo sư và sinh viên

Ý thiết kế và đưa ra đầu tiên vào năm 2005 Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ từ lấy tín hiệu từ cảm biến đến điều khiển đèn, động cơ, và nhiều đối tượng khác Ngoài ra mạch còn có khả năng liên kết với nhiều module khác nhau như module đọc thẻ từ, ethernet shield, sim900A, … để tăng khả ứng dụng của mạch Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM, Atmel 32-bit, … Hiện phần cứng của Arduino có tất cả 6 phiên bản, Tuy nhiên phiên bản thường được

sử dụng nhiều nhất là Arduino Uno và Arduino Mega Arduino Uno được sử dụng rất rộng rãi trên thế giới, rất nhiều ví dụ trên youtube hoặc các trang hướng dẫn về Arduino sử dụng mạch này Vì vậy đối với các bạn mới học Arduino, việc chọn Arduino Uno sẽ giúp các bạn có thể tự học dễ dàng Phần mềm để lập trình cho mạch Arduino là phần mềm IDE Đây là phần mềm mã nguồn mở,

và có thể được download từ trang web của Arduino: arduino.cc [1]

đã được sử dụng trong hàng ngàn dự án và ứng dụng khác nhau Phần mềm Arduino rất dễ sử dụng cho người mới bắt đầu, nhưng đủ linh hoạt cho người dùng cao cấp

2.2 Giới thiệu phần cứng

2.2.1 Giới thiệu về bộ KIT ARDUINO UNO R3

a) Giới thiệu chung

Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc Đây là nơi thực hiện các code đã được lập trình ra thế giới thực qua các thiết bị như (LED, cảm biến, loa, động cơ và màn hình) [5] Bảng mạch được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử, lập trình…Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng cho mình một dự án nhanh nhất (lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…)

b) Đặc điểm chính của Arduino Uno R3

Hình 2.1: Mạch Arduino Uno R3

- Cáp USB:

Đây là dây cáp thường được bán kèm theo bo, dây cáp dùng để cắm vào máy tính để nạp chương trình cho bo và dây đồng thời cũng lấy nguồn từ nguồn usb của máy tính để cho bo hoạt động Ngoài ra cáp USB còn được dùng để truyền dữ liệu từ bo Arduino lên máy tính Dây cáp có đầu, đầu 1a được dùng

để cắm vào cổng USB trên bo Arduino, đầu 1b dùng để cắm vào cổng USB trên máy tính

- ICSP của ATmega 16U2

ICSP là chữ viết tắt của In-Circuit Serial Programming Đây là các chân giao tiếp SPI của chip Atmega 16U2 Các chân này thường ít được sử trong các

dự án về Arduino

- Chân xuất tín hiệu ra

Có tất cả 14 chân xuất tín hiệu ra trong Arduino Uno, những chân có dấu

~ là những chân có thể băm xung (PWM), tức có thể điều khiển tốc độ động cơ hoặc độ sáng của đèn Hình 2 thể hiện rất rõ những chân để băm xung này

- IC ATmega 328

IC Atmega 328 là linh hồn của bo mạch Arduino Uno, IC này được sử dụng trong việc thu thập dữ liệu từ cảm biến, xử lý dữ liệu, xuất tín hiệu ra, …

- Chân ICSP của ATmega 328

Các chân ICSP của ATmega 328 được sử dụng cho các giao tiếp SPI (Serial Peripheral Interface), một số ứng dụng của Arduino có sử dụng chân

này, ví dụ như sử dụng module RFID RC522 với Arduino hay Ethernet Shield với Arduino

- Chân lấy tín hiệu Analog

- Các chân này lấy tín hiệu Analog (tín hiệu tương tự) từ cảm biến để

IC Atmega 328 xử lý Có tất cả 6 chân lấy tín hiệu Analog, từ A0 đến A5

- Chân cấp nguồn cho cảm biến

Các chân này dùng để cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài như role, cảm biến, RC servo, …trên khu vực này có sẵn các chân GND (chân nối đất, chân âm), chân 5V, chân 3.3V như được thể hiện ở hình 2 Nhờ những chân này mà người sử dụng không cần thiết bị biến đổi điện khi cấp nguồn cho cảm biến, role, rc servo, …Ngoài ra trên khu vực này còn có chân Vin và chân reset, chân IOREF

- Các linh kiện khác trên board Arduino Uno

Ngoài các linh kiện đã liệt kê bên trên, Arduino Uno còn 1 số linh kiện đáng chú ý khác Trên bo có tất cả 4 đèn led, bao gồm 1 led nguồn (led ON nhằm cho biết boa đã được cấp nguồn), 2 led Tx và Rx, 1 led L Các led Tx và

Rx sẽ nhấp nháy khi có dữ liệu truyền từ board lên máy tính hoặc ngược lại thông qua cổng USB Led L được được kết nối với chân số 13

Hình 2.2: Một số chức năng của các chân trên Arduino Uno R3

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của Arduino Uno

Chip điều khiển : ATmega328 họ 8bit

Điện áp hoạt động : 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động : 16 MHz

Dòng tiêu thụ : khoảng 30 mA

Điện áp vào khuyên dùng : 7-12V DC

Điện áp vào giới hạn : 6-20V DC

Số chân Digital I/O : 14 (6 chân hardware PWM)

Số chân Analog : 6 (độ phân giải 10 bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O : 30 mA

2.2.2 Giới thiệu về Module RFID

a) Giới thiệu chung

RFID (Radio Frequency Identification) là công nghệ nhận dạng đối tượng bằng sóng vô tuyến Công nghệ này cho phép nhận biết các đối tượng thông qua hệ thống thu phát sóng radio, từ đó có thể giám sát, quản lý hoặc lưu vết từng đối tượng Một hệ thống RFID thường bao gồm 2 thành phần chính là thẻ tag (chip RFID chứa thông tin) và đầu đọc (reader) đọc các thông tin trên chip Các thẻ RFID nhận yêu cầu truy vấn và phản hồi với thông tin định danh (ID) của nó và nhiều thông tin khác Đây có thể là số series duy nhất của thẻ, hoặc các thông tin liên quan đến sản phẩm, như số kho hàng hoặc lô hàng, ngày sản xuất hoặc các thông tin đặc thù khác Nhờ trải nghiệm người dùng đơn giản

và dễ tiếp cận, Arduino đã được sử dụng trong hàng ngàn dự án và ứng dụng khác nhau Phần mềm Arduino rất dễ sử dụng cho người mới bắt đầu, nhưng

đủ linh hoạt cho người dùng cao cấp.[6]

Hình 2.3: Module đọc thẻ RFID

b) Đặc điểm chính

Module RFID RC522 sử dụng IC MFRC522 của Phillip dùng để đọc và ghi dữ liệu cho thẻ NFC tần số 13.56mhz mỗi thẻ RFID có số series riêng, hệ thống RFID có thể được thiết kế để đọc được nhiều thẻ cùng lúc, miễn là chúng nằm trong tầm hoạt động của đầu đọc RFID

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.2:Thông số kỹ thuật của Module RFID

Tồ c đồ truyế n dữ liế u : tồ i đa 10Mbit/s

Nhiế t đồ hoầ t đồ ng : -20 đế n 80°C

2.2.3 Giới thiệu về Module thu phát hồng ngoại

a) Giới thiệu chung

Module Thu Phát Hồng Ngoại V1 là một loại cảm biến thông dụng được dùng rất nhiều trong các hệ thống cửa tự động thông minh, cảm biến an toàn của cổng tự động cũng như barrie tự động, cổng co giãn inox tự động đó là cảm

biến phát hiện vật cản hồng ngoại hay cảm biến IR (IR detector)

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.3: Thông số kỹ thuật của module cảm biến hồng ngoại

Khoầ ng cách phát hiế n : 2-30 cm

Dòng điế n tiêu thụ 5V : 43mA

Dòng điế n tiêu thụ 3.3V : 23mA

2.2.4 Giới thiệu về động cơ Servo

a) Giới thiệu chung

Trong kỹ thuật điều khiển, cơ cấu servo, đôi khi được gọi tắt là servo, là một thiết bị tự động có sử dụng lỗi cảm biến phản hồi âm để điều chỉnh hành động của một cơ cấu Nó thường bao gồm một bộ mã hóa (encoder) đi kèm bên trong hoặc cơ cấu phản hồi vị trí khác để đảm bảo đầu ra đạt được hiệu quả mong muốn

Hình 2.5: Module động cơ Servo

b) Đặc điểm chính

Đây là loại động cơ đặc biệt, những động cơ này có khả năng quay đến

1 độ chính xác nào đó, nhưng những động cơ này chỉ có thể di chuyển từ 0 đến

180 độ Nó là được điều khiển bằng cách gửi các xung điện từ Arduino

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật của động cơ Servo

2.2.5 Giới thiệu về LCD I2C

a) Giới thiệu chung

I2C là giao thức truyền thông nối tiếp đồng bộ phổ biến hiện nay, được

sử dụng rộng rãi trong việc kết nối nhiều IC với nhau, hay kết nối giữa IC và các ngoại vi với tốc độ thấp Ví dụ về kết nối oled bằng I2C có thể xem ở đây

Giao tiếp I2C sử dụng 2 dây để kết nối là SCL (Serial Clock) và SDA (Serial Data) Trong đó dây SCL có tác dụng để đồng bộ hóa giữa các thiết bị khi truyền dữ liệu, còn SDA là dây dữ liệu truyền qua

dễ dàng , tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống, giá thành rẻ,…

Màn hình LCD là một phần không thể thiếu trong hầu hết các dự án nhúng và bài viết này hướng dẫn kết nối màn hình LCD 16 × 2 với vi điều khiển

8051

Hình 2.7: Module LCD sử dụng I2C

Thông số kỹ thuật:

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật LCD I2C

Điế n áp hoầ t đồ ng : 4.7V – 5.3V Dòng hoầ t đồ ng module mạch còi : <25mA

Chức năng hiển thị 16 ký tự 1 hàng

2.3 Giới thiệu phần mềm

2.3.1 Arduino IDE

a) Giới thiệu

Arduino IDE là một công cụ tuyệt vời cung cấp một môi trường hoàn chỉnh cho tất cả các dự án dựa trên Arduino IDE trông rất tối giản, nhưng nó cung cấp tất cả thư viện và chức năng cần thiết để thực hiện bất kỳ dự án Arduino phức tạp nào Các thanh menu trên cùng có các tùy chọn tiêu chuẩn như File, Edit, Tools, Sketch, Help

Các dự án được thực hiện bằng Arduino IDE được gọi là Sketch và những Sketch này thường được viết bằng phiên bản C ++ ngắn (nhiều tính năng của C ++ không bao gồm trong Arduino IDE) Bởi vì lập trình một bộ vi điều khiển là khác với lập trình máy tính, có một số thư viện được bao gồm trong Phần cứng Arduino như - đọc chân, ghi vào chân, đọc giá trị tương tự và các chức năng cụ thể của phần cứng khác, điều này thường khiến nhiều người nhầm lẫn và họ nghĩ rằng Arduino được lập trình bằng “ngôn ngữ Arduino.” Tuy nhiên, Arduino được lập trình bằng C ++ và sử dụng một số thư viện riêng của ArduinoHardware [6]

IDE trong Arduino IDE là phần có nghĩa là mã nguồn mở Nghĩa là phần mềm này miễn phí cả về phần tải về lẫn phần bản quyền Người dùng có quyền sửa đổi, cải tiến, phát triển, nâng cấp theo một số nguyên tắc chung được nhà phát hành cho phép mà không cần xin phép ai, điều mà họ không được phép làm đối với các phần mềm nguồn đóng