Trong những năm gần đây, công nghệ nhận diện kí tự chữ viết đã và đang được ứngdụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Và nhận thấy lĩnh vực đồ chơi mô hìnhcho trẻ em là một lĩnh vực hay và có thể kết hợp với công nghệ trên để tăng tính sángtạo cũng như giúp cho sản phẩm độc đáo và thu hút được nhiều đối tượng người dùng .Đề tài này nhằm mục đích thiết kế và thi công được mô hình xe trò chơi trẻ em vớiphương pháp nhận diện kí tự hình ảnh thông qua công nghệ OCR.
Trang 1TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
I TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XE TRÒ CHƠI TRẺ EM ỨNG DỤNG
CÔNG NGHỆ OCR
II NHIỆM VỤ
1 Các số liệu ban đầu:
- Vi điều khiển: Arduino Uno R3
- Các loại module: L298N, HC - 06
- Cảm biến: Thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L
- Nguồn: Pin 18650
2 Nội dung thực hiện:
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L
- Tìm hiểu các chuẩn truyền thông như USART, SPI
- Thiết kế và thi công mô hình xe thô
- Thiết kế và thực hiện đi dây các thiết bị trên mô hình xe
- Thiết kế và thực hiện mô hình đường chạy dành cho mô hình xe
- Thiết kế và thực hiện mô hình các biển báo gắn trên mô hình đường chạy
- Thiết kế phần mềm thông báo trên điện thoại Android
- Viết chương trình điều khiển cho Arduino, nạp code và chạy thử nghiệm sản phẩm
- Chỉnh sửa và hoàn thiện hệ thống
- Thực hiện viết luận văn báo cáo
- Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/3/2020
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/7/2020
V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Văn Hiệp
Trang 2Tuần 3 Tìm hiểu về cảm biến dò line
Tuần 4 Tìm hiểu Arduino Uno R3 và Module L298N
Tuần 5 Giao tiếp giữa module cảm biến dò line TCRT5000 và
Tuần 11 Viết chương trình cho xe chạy theo line
Tuần 12 Viết chương trình gửi dữ liệu từ app về Arduino thông
Tuần 15 Kiểm tra lại phần cứng, giao tiếp giữa phần cứng và ứng
dụng trên điện thoại
Tuần 16 Kiểm tra lại toàn bộ hệ thống
Tiến hành viết báo cáo cho đề tài
Tuần 17 Hoàn thiện đề tài
GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên)
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên ThS Nguyễn Văn Hiệp Đề tài dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó
Nhóm thực hiện đề tài
Nguyễn Minh Dũng Đặng Minh Lâm
Trang 4LỜI CẢM ƠN
Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp, người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm hoàn thành tốt đề tài này Mặc dù kiến thức của nhóm còn hạn chế nhưng thầy đã nhiệt tình giúp đỡ, vạch ra hướng đi sao cho phù hợp
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Giảng viên khoa Điện - Điện Tử, trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã giúp đỡ nhóm trong quá trình thực hiện đồ án
Ngoài ra nhóm còn nhận sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, bạn bè, các anh chị trong trường để hoàn thành đồ án này Do kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không tránh khỏi sai sót mong thầy cô và các bạn góp ý để nhóm có thể hoàn thành đồ
Trang 5MỤC LỤC
Trang bìa i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii
LỜI CAM ĐOAN iv
LỜI CẢM ƠN v
MỤC LỤC vi
LIỆT KÊ HÌNH viii
LIỆT KÊ BẢNG ix
TÓM TẮT xi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.2 MỤC TIÊU 2
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2
1.4 GIỚI HẠN 2
1.5 BỐ CỤC 2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ OCR ……… 6
2.2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU 6
2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART 6
2.2.2 Chuẩn truyền thông SPI 7
2.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID 9
2.3.1 Khái niệm hệ điều hành android 9
2.3.2 Giao diện 9
2.3.3 Ứng dụng 11
2.4 Ưu và nhược điểm của hệ điều hành Android ……… 13
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ 14
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 14
3.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI 14
3.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC MÔ HÌNH 15
3.3.1 Thiết kế mô hình xe 15
3.3.2 Thiết kế mô hình đường (line) xe chạy 17
3.3.3 Thiết kế mô hình biển báo 19
Trang 63.4.2 Thiết kế từng khối 21
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 34
4.1 GIỚI THIỆU 34
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 34
4.2.1 Sơ đồ nguyên lý 34
4.2.2 Thi công Board mạch 36
4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 38
4.3.1 Đóng gói mô hình xe 38
4.3.2 Hoàn tất mô hình đường chạy 41
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 42
4.4.1 Lưu đồ giải thuật 42
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 48
4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại, máy tính 50
4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 52
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 53
5.1 GIỚI THIỆU 53
5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC 53
5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 53
5.3.1 Thiết kế thi công tủ 54
5.3.2 Phần cứng, giao diện điều khiển 56
5.3.3 App android 57
5.4 NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ 59
5.4.1 Nhận xét 59
5.4.2 Đánh giá 59
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61
6.1 KẾT LUẬN 61
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO 62
PHỤ LỤC 63
Trang 7LIỆT KÊ HÌNH
Hình 2.1 Giản đồ truyền dữ liệu UART 7
Hình 2.2 Giao tiếp SPI 8
Hình 2.3.Logo hệ điều hành Android 9
Hình 2.4 Giao diện của thiết bị chạy hệ điều hành Android 10
Hình 2.5 Thanh trạng thái của thiết bị chạy hệ điều hành Android 11
Hình 2.6 Kho ứng dụng Google Play Store 12
Hình 3.1 Hình ảnh minh họa cho hệ thống 14
Hình 3.2 Phân bố linh kiện dự kiến mặt trên của xe 16
Hình 3.3 Phân bố linh kiện dự kiến mặt dưới của xe 17
Hình 3.4 Mô hình của đường (line) xe chạy 18
Hình 3.5 Sơ đồ khối của xe 20
Hình 3.6 Board arduino UNO R3 22
Hình 3.7 Sơ đồ chân Arduino Uno 23
Hình 3.8 Thanh 5 cảm biến dò line 27
Hình 3.9 Module Bluetooth HC - 06 28
Hình 3.10 Module L298N 29
Hình 3.11 Động cơ DC giảm tốc 30
Hình 3.12 Còi chíp 31
Hình 3.13 Chiếc điện thoại sử dụng cho hệ thống 32
Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 34
Hình 4.2 Sơ đồ mạch làm gọn dây cho xe phần nguồn 35
Hình 4.3 Sơ đồ mạch làm gọn dây cho xe phần Bluetooth và Buzzer 35
Hình 4.4 Mạch in theo sơ đồ mạch hình 4.3 36
Hình 4.5 Mạch in đã thi công theo sơ đồ mạch hình 4.3 36
Hình 4.6 Mạch in theo sơ đồ mạch hình 4.2 37
Hình 4.7 Mạch in đã thi công theo sơ đồ mạch hình 4.2 37
Hình 4.8 Hình ảnh mặt trên của xe 38
Hình 4.9 Hình ảnh mặt dưới của xe 38
Hình 4.10 Hình ảnh xe đã được đóng hộp 39
Hình 4.11 Hình ảnh xe đã được đóng hộp 40
Hình 4.12 Hình ảnh xe đã được đóng hộp 41
Hình 4.13 Mô hình đường chaỵ 41
Hình 4.14 Lưu đồ chương trình con thực hiện chức năng dò line 42
Hình 4.15 Sơ đồ bố trí các mắt hồng ngoại trên cảm biến 43
Hình 4.16 Lưu đồ chương trình con thực hiện chức năng xử lý dữ liệu gởi về 44
Hình 4.17 Hình ảnh mô tả cách thức chọn hướng đi của mắt hồng ngoại 45
Hình 4.18 Lưu đồ chương trình của App Android 47
Hình 4.19 Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE 48
Hình 4.20 Giao diện phần mềm Android Studio 50
Hình 4.21 Giao diện phần thiết kế giao diện cho ứng dụng 51
Hình 5.1 Hình ảnh thực tế mô hình đường (line) xe chạy 54
Trang 8Hình 5.5 Giao diện app trên điện thoại 57 Hình 5.6 Giao diện app trên điện thoại 58
Trang 9LIỆT KÊ BẢNG
Bảng 2.1: Cấu trúc tổng quát Arduino UNO R3 26
Bảng 4.1: Tính toán chọn khối nguồn 33
Bảng 4.2: Bảng trạng thái chọn hướng đi cho mô hình xe 43
Bảng 5.1: Số lần thực nghiệm 59
Trang 10TÓM TẮT
Trong những năm gần đây, công nghệ nhận diện kí tự chữ viết đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống Và nhận thấy lĩnh vực đồ chơi mô hình cho trẻ em là một lĩnh vực hay và có thể kết hợp với công nghệ trên để tăng tính sáng tạo cũng như giúp cho sản phẩm độc đáo và thu hút được nhiều đối tượng người dùng
Đề tài này nhằm mục đích thiết kế và thi công được mô hình xe trò chơi trẻ em với phương pháp nhận diện kí tự hình ảnh thông qua công nghệ OCR
Trang 11CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thế giới đang trong làn sóng của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 Công nhận dạng
kí tự quang học ngày càng được nâng cấp và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng của đời sống Đặc biệt, nhận dạng kí tự quang học dù không còn là điều gì đó quá mới mẻ nhưng vẫn là một trong những công nghệ được áp dụng phổ biến để giải quyết các vấn
đề như giảm tải giấy tờ lưu trữ, từ đó giúp tối ưu về mặt kinh phí duy trì giấy tờ lưu trữ tài liệu cho các doanh nghiệp và công ty Ngoài ra công nghệ này còn được ứng dụng trong các phần mềm phát hiện và xử lý các tình huống vi phạm luật giao thông thông qua hệ thống camera giám sát, các hệ thống hỗ trợ cuộc sống cho người già và người khiếm thị, hỗ trợ cho việc nhập liệu, xử lí hóa đơn và các loại chứng từ Việc công nghệ ngày càng phát triển giúp cho tính chính xác khi của công nghệ nhận dạng kí tự được tăng đáng kể, các hệ thống dần thông minh hơn và nhận dạng được hầu hết các phông chữ phổ biến hiện nay Một số hệ thống còn có khả năng tái tạo lại các định dạng của tài liệu gần giống với bản gốc bao gồm: hình ảnh, các cột, bảng biểu… hay các thành phần không phải là văn bản
Trước đây cũng có khá nhiều đề tài nghiên cứu về các ứng dụng sử dụng công nghệ nhận dạng kí tự quang học như đề tài “Ứng dụng công nghệ OCR điều khiển Led 7 màu sáng theo màu mong muốn” Ở đây tác giả sử dụng ESP8266 và liên kết ứng dụng Android với một cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase để truyền nhận dữ liệu và xử lý chức năng.[3]
Qua những thông tin trên, nhóm em quyết định làm đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe trò chơi trẻ em ứng dụng công nghệ OCR” Hệ thống sử dụng vi điều khiển trung tâm là module Arduino Uno R3, cảm biến hồng ngoại TCRT5000L, module L298N, động cơ DC giảm tốc, một điện thoại thông minh dùng hệ điều hành Android dùng để làm camera cho xe và module Bluetooth HC - 06 Người dùng có thể tùy ý thay đổi vị trí các biến báo trên mô hình cũng như các lệnh trên biển báo và dữ liệu nhận được sẽ được gởi về Arduino thông qua ứng dụng cài đặt trên điện thoại sử dụng hệ điều hành Android [1]
Trang 12CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.2 MỤC TIÊU
Thiết kế và thi công được mô hình xe trò chơi trẻ em sử dụng công nghệ OCR Giúp cho mô hình trò chơi tang thêm tính sáng tạo cũng như hấp dẫn hơn đối với các bé
1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- NỘI DUNG 1: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L
- NỘI DUNG 2: Tìm hiểu các chuẩn truyền thông USART, SPI
- NỘI DUNG 3: Tìm hiểu và giao tiếp được thanh 5 cảm biến hồng ngoại
TCRT5000L, module điều khiển động cơ L298N, module Bluetooth HC - 06 với Arduino Uno R3
- NỘI DUNG 4: Thiết kế app bằng Android Studio
- NỘI DUNG 5: Thiết kế và thi công mô hình xe trò chơi và mô hình đường chạy
có biển báo
- NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện
1.4 GIỚI HẠN
- Mô hình xe có kích thước 23.5x16x21, mô hình đường chạy có kích thước 80x120
- Dùng một điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành Android để làm camera cho
xe
- Sử dụng module Hc – 06 để truyện và nhận dữ liệu với điện thoại thông qua app Android trên điện thoại
- Sử dụng module thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L
- Mô hình đường chạy có cắm các biển báo mà có thể dễ dàng thay đổi vị trí các biển báo với nhau
1.5 BỐ CỤC
- Chương 1: Tổng quan
Chương này trình bày đặt vấn đề, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày lý thuyết về các module, cảm biến và linh kiện sử dụng trong
hệ thống, các chuẩn truyền thông, giao thức
Trang 13CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Chương 3: Thiết kế và tính toán
Chương này thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lí của các khối trong hệ thống và thực hiện tính toán thiết kế
- Chương 4: Thi công hệ thống
Chương này trình bày lưu đồ giải thuật, thiết kế app android, viết chương trình hệ thống, thiết kế sơ đồ mạch in PCB
- Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá
Chương này trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh thực tế của
tủ, nhận xét đánh giá chung về sản phẩm
- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Trong chương này sẽ đưa ra kết quả đạt được, phân tích những ưu nhược điểm và
đề xuất hướng phát triển đề tài
Trang 14CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ OCR
OCR được hình thành từ một lĩnh vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhận tạo
và machine vision Mặc dù công việc nghiên cứu học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc của OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế với các kỹ thuật đã được chứng minh
Nhận dạng ký tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như gương và ống kính) và nhận dạng ký tự số (sử dụng máy quét và các thuật toán máy tính) lúc đầu được xem xét như hai lĩnh vực khác nhau Bởi vì chỉ có rất ít các ứng dụng tồn tại với các kỹ thuật quang học thực sự, bởi vậy thuật ngữ Nhận dạng ký tự quang học được mở rộng và bao gồm luôn ý nghĩa nhận dạng ký tự số
Đầu tiên hệ thống nhận dạng yêu cầu phải được huấn luyện với các mẫu của các ký tự
cụ thể Các hệ thống "thông minh" với độ chính xác nhận dạng cao đối với hầu hết các phông chữ hiện nay đã trở nên phổ biến Một số hệ thống còn có khả năng tái tạo lại các định dạng của tài liệu gần giống với bản gốc bao gồm: hình ảnh, các cột, bảng biểu, các thành phần không phải là văn bản
Hiện nay, với chữ Việt, phần mềm nhận dạng chữ Việt in VnDOCR 4.0 có khả năng nhận dạng trực tiếp các loại tài liệu được quét qua máy quét, không cần lưu trữ dưới dạng tệp ảnh trung gian Các trang tài liệu có thể được quét và lưu trữ dưới dạng tệp tin nhiều trang Kết quả nhận dạng được lưu trữ sang định dạng của Microsoft Word, Excel phục vụ rất tốt nhu cầu số hóa dữ liệu
Ngoài ra, còn có một dự án OCR Tiếng Việt có tên VietOCR, được phát triển dựa trên nền tảng mã nguồn mở tesseract-ocr do Google tài trợ VietOCR có khả năng nhận dạng chữ Việt rất tốt Đây là một chương trình nguồn mở Java/.NET, hỗ trợ nhận dạng cho các dạng ảnh PDF, TIFF, JPEG, GIF, PNG, và BMP
ABBYY - một hãng công nghệ hàng đầu trên thế giới về lĩnh vực Nhận dạng ký tự quang học đã tiến hành nghiên cứu và triển khai công nghệ nhận dạng Tiếng Việt vào tháng
4 năm 2009 Với công nghệ này độ chính xác trong việc nhận dạng tài liệu chữ in Nhận dạng
ký tự quang học (OCR) 1/3 Tiếng Việt lên tới hơn 99% (cứ nhận dạng 100 ký tự thì có chưa đến 1 ký tự sai) Công nghệ của ABBYY chấp nhận hầu hết các định dạng ảnh đầu vào như: PDF, TIFF, JPEG, GIF, PNG, BMP, PCX, DCX, DjVu Kết quả nhận dạng được lưu trữ
Trang 15CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
dưới các định dạng MS Word, MS Excel, HTML, TXT, XML, PDF, PDF 2 lớp, trong đó định dạng PDF 2 lớp là một định dạng hoàn hảo cho việc lưu trữ và khai thác tài liệu Với định dạng này, người đọc có thể đọc trung thực ảnh gốc nhờ lớp ảnh bên trên, các công cụ tìm kiếm
có thể tìm kiểm toàn văn trên văn bản nhờ lớp text nhận dạng được bên dưới
Người sử dụng có thể thử nghiệm công nghệ nhận dạng của ABBYY (miễn phí) tại trang web: www.sohoa.com.vn
Trạng thái hiện thời của công nghệ OCR :
Sự nhận dạng chính xác ký tự Latin đánh máy được xem là vấn đề đã được giải quyết
Tỷ lệ chính xác thực tế đạt tới 99%, mặc dù một số ứng dụng đòi hỏi tỷ lệ chính xác cao hơn nữa cần phải con người kiểm tra lại lỗi
Việc nhận dạng chữ in bằng tay, chữ thảo bằng tay, và thậm chí những phiên bản đánh máy được in ra của vài chữ (đặc biệt là những chữ có số chữ cái lớn), vẫn còn là một đề tài của các nghiên cứu
Các hệ thống nhận dạng ký tự viết tay đã đạt được những thành công lớn về mặt thương mại trong những năm gần đây Trong số đó là thiết bị nhập cho những thiết bị hỗ trợ cá nhân (PDA) như những phần mềm chạy trên Palm OS hãng Apple Newton đi tiên phong trong công nghệ này Những giải thuật sử dụng trong những thiết bị này sử dụng những ưu điểm rằng thứ tự, tốc độ, và hướng của những đoạn dòng đơn lẻ đã được biết trước Tương tự, người dùng có thể được yêu cầu sử dụng chỉ một vài loại kiểu chữ nhất định Những phương pháp này không thể dùng được trong phần mềm scan tài liệu giấy, do đó sự nhận dạng chính xác văn bản in bằng tay vẫn là một vấn đề lớn đang được bỏ ngỏ Với mức chính xác từ 80% đến 90%, những ký tự in bằng tay sạch sẽ có thể được nhận ra, nhưng độ chính xác đó vẫn tạo ra hàng tá lỗi mỗi trang, khiến cho công nghệ đó chỉ hiệu quả trong vài trường hợp nào đó Sự
đa dạng của OCR hiện nay được biết đến trong công nghiệp là ICR, (Intelligent Character Recognition - Nhận dạng Ký tự Thông minh)
Nhận dạng chữ viết tay là một lĩnh vực nghiên cứu sôi nổi, với tỷ lệ nhận dạng thậm chí còn thấp hơn cả văn bản in bằng tay Tỷ lệ nhận dạng cao hơn của những bản viết tay chung chung hầu như là không thể nếu không sử dụng thông tin về ngữ pháp và văn cảnh Ví
dụ như, nhận dạng cả một chữ từ một cuốn từ điển thì dễ hơn là việc cố gắng lấy ra những ký
Trang 16CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
một ví dụ trong đó sử dụng những từ điển nhỏ hơn có thể tăng tỷ lệ nhận dạng rất nhiều Kiến thức về ngữ pháp của một ngôn ngữ được scan cũng có thể giúp xác định một từ có thể là động từ hay danh từ, ví dụ như vậy, sẽ cho phép độ chính Nhận dạng ký tự quang học (OCR) 2/3 xác cao hơn Hình dạng của chữ viết tay bản thân nó đã không chứa đủ thông tin về để nhận dạng chính xác (hơn 98%) tất cả những đoạn chữ viết tay
Một vấn đề khó khăn của máy tính và con người đó là những bản lưu của những lễ thánh và đám cưới của những nhà thờ cũ chỉ toàn chứa tên Những trang đó có thể bị hư hại
do thời gian, nước hay lửa và những tên trên đó có thể đã lỗi thời hoặc chứa những chính tả hiếm gặp Lĩnh vực nghiên cứu khác là tiếp cận hợp tác, ở đó máy tính hỗ trợ con người và ngược lại Kỹ thuật xử lý hình ảnh của máy tính có thể hỗ trợ con người trong việc đọc những văn bản cực kỳ khó đọc như Bản viết trên da cừu của Archimede hay những Cuộn giấy da lấy
từ vùng Biển Chết
Tóm lại, đối với những vấn đề nhận dạng phức tạp hơn mạng nơ-ron được sử dụng rộng rãi bởi chúng có thể làm làm đơn giản hóa cả biến đổi affine lẫn biến đổi phi tuyến
2.2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU
2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART
UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, là kiểu truyền thông tin
nối tiếp không đồng bộ, UART thường được dùng trong máy tính công nghiệp, truyền thông, vi điều khiển, hay một số các thiết bị truyền tin khác
Một số thông số:
Baud rate (tốc độ Baud ) : Khi truyền nhận không đồng bộ để hai mô đun hiểu
được nhau thì cần quy định một khoảng thời gian cho 1 bit truyền nhận , nghĩa là trước khi truyền thì tốc độ phải được cài đặt đầu tiên Theo định nghĩa thì tốc độ baud là số bit truyền trong một giây
Frame ( khung truyền ) : Do khiểu truyền thông nối tiếp này rất dễ mất dữ liệu
nên ngoài tốc độ , khung truyền cũng được cài đặt từ ban đầu để tránh bớt sự mất mát
dữ liệu này Khung truyền quy định số bit trong mỗi lần truyền , các bít báo như start , stop , các bit kiểm tra như parity, và số bit trong m
Bit Start : Là bit bắt đầu trong khung truyền Bit này nhằm mục đích báo cho
Trang 17CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
thiết bị nhận biết quá trình truyền bắt đầu trên AVR bit Start có trạng thái là 0
Data : Dữ liệu cần truyền Data không nhất thiết phải 8 bit, có thể là 5, 6, 7, 8, 9
Trong UART bit LSB được truyền đi trước, Bit MSB được truyền đi sau
Parity bit : Là bit kiểm tra dữ liệu đúng không có 2 loại parity : chẵn (even
parity ) , lẻ (old parity ) Parity chẵn là bit parity thêm vào để số bit 1 trong data + parity
= chẵn, parity lẻ là bit parity thêm vào để số bit 1 trong data + parity = lẻ Bit Parity là không bắt buộc nên có thể dùng hoặc không
Stop : là bit báo cáo kết thúc khung truyền, thường là mức 5V và có thể có 1
hoặc 2 bit stop Giản đồ trong hình 2.10 mô tả dữ liệu truyền đi bằng UART
Hình 2.1 Giản đồ truyền dữ liệu UART
2.2.2 Chuẩn truyền thông SPI
SPI (Serial Peripheral Interface, SPI bus) là một chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu
ở chế độ song công toàn phần
Khác với cổng nối tiếp chuẩn (standard serial port), SPI là giao diện đồng bộ, trong đó bất
cứ quá trình truyền nào cũng được đồng bộ hóa với tín hiệu xung clock, tín hiệu này sinh ra bởi thiết bị master (thiết bị chủ động) Thiết bị ngoại vi bên phía nhận (bị động) làm đồng bộ quá trình nhận chuỗi bit với tín hiệu xung clock Có thể kết nối một số vi mạch vào mỗi giao diện ngoại vi nối tiếp của vi mạch-thiết bị master Thiết bị master chọn thiết bị động để truyền
Trang 18CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
ngoại vi nếu không được chọn bởi bộ vi xử lý sẽ không tham gia vào quá trình truyền theo giao diện SPI
Trong giao diện SPI có sử dụng bốn tín hiệu số:
MOSI (Master Out Slave In) hay SI - cổng ra của bên master, cổng vào của bên bị động,
dành cho việc truyền dữ liệu từ thiết bị master đến thiết bị slave
MISO (Master In Slave Out) hay SO - cổng vào của bên master, cổng ra của bên bị
động, dành cho việc truyền dữ liệu từ thiết bị slave đến thiết bị master
SCLK (Serial Clock) hay SCK - tín hiệu xung clock nối tiếp, dành cho việc truyền tín
hiệu dành cho thiết bị slave
CS hay SS (Chip Select, Slave Select): chọn vi mạch, chọn thiết bị slave
Hình 2.2 Giao tiếp SPI
Trang 19CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID
2.3.1 Khái niệm hệ điều hành android
Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux được thiết kế dành cho các thiết
bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thông minh và máy tính bảng Ban đầu, Android được phát triển bởi Android, Inc Với sự hỗ trợ tài chính từ Google và sau này được chính Google mua lại vào năm 2005 Android ra mắt vào năm 2007 cùng với tuyên
bố thành lập liên minh thiết bị cầm tay mở: một hiệp hội gồm các công ty phần cứng, phần mềm, và viễn thông với mục tiêu đẩy mạnh các tiêu chuẩn mở cho các thiết bị di động Chiếc điện thoại đầu tiên chạy Android được bán vào năm 2008
Hình 2.3 Logo hệ điều hành Android 2.3.2 Giao diện
Giao diện người dùng của Android dựa trên nguyên tắc tác động trực tiếp, sử dụng cảm ứng chạm tương tự như những động tác ngoài đời thực như vuốt, chạm, kéo giãn và thu lại
để xử lý các đối tượng trên màn hình Sự phản ứng với tác động của người dùng diễn ra gần như ngay lập tức, nhằm tạo ra giao diện cảm ứng mượt mà
Trang 20CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.4 Giao diện của thiết bị chạy hệ điều hành Android
Các thiết bị Android sau khi khởi động sẽ hiển thị màn hình chính, điểm khởi đầu với các thông tin chính trên thiết bị, tương tự như khái niệm desktop (bàn làm việc) trên máy tính
để bàn Màn hính chính Android thường gồm nhiều biểu tượng (icon) và tiện ích (widget); biểu tượng ứng dụng sẽ mở ứng dụng tương ứng, còn tiện ích hiển thị những nội dung sống động, cập nhật tự động như dự báo thời tiết, hộp thư của người dùng, hoặc những mẩu tin thời sự ngay trên màn hình chính Màn hình chính có thể gồm nhiều trang xem được bằng cách vuốt ra trước hoặc sau, mặc dù giao diện màn hình chính của Android có thể tùy chỉnh
ở mức cao, cho phép người dùng tự do sắp đặt hình dáng cũng như hành vi của thiết bị theo
sở thích
Trang 21CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.5 Thanh trạng thái của thiết bị chạy hệ điều hành Android
Ở phía trên cùng màn hình là thanh trạng thái, hiển thị thông tin về thiết bị và tình trạng kết nối Thanh trạng thái này có thể "kéo" xuống để xem màn hình thông báo gồm thông tin quan trọng hoặc cập nhật của các ứng dụng, như email hay tin nhắn SMS mới nhận, mà không làm gián đoạn hoặc khiến người dùng cảm thấy bất tiện.Trong các phiên bản đời đầu, người dùng có thể nhấn vào thông báo để mở ra ứng dụng tương ứng, về sau này các thông tin cập nhật được bổ sung thêm tính năng, như có khả năng lập tức gọi ngược lại khi
có cuộc gọi nhỡ mà không cần phải mở ứng dụng gọi điện ra Thông báo sẽ luôn nằm đó cho đến khi người dùng đã đọc hoặc xóa nó đi
2.3.3 Ứng dụng
Các ứng dụng cho Android được phát triển bằng ngôn ngữ Java sử dụng Bộ phát triển phần mềm Android (SDK) SDK bao gồm một bộ đầy đủ các công cụ dùng để phát triển gồm có công cụ gỡ lỗi, thư viện phần mềm, bộ giả lập điện thoại dựa trên tài liệu hướng dẫn, mã nguồn mẫu, và hướng dẫn từng bước Môi trường phát triển tích hợp (IDE) được hỗ trợ chính thức là Eclipse sử dụng phần bổ sung Android Development Tools (ADT) Các công cụ phát triển khác cũng có sẵn, gồm có Bộ phát triển gốc dành cho các ứng dụng hoặc phần mở rộng viết bằng C hoặc C++, Google App Inventor, một môi trường
đồ họa cho những nhà lập trình mới bắt đầu, và nhiều nền tảng ứng dụng web di động đa nền tảng phong phú
Trang 22CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Hình 2.6 Kho ứng dụng Google Play Store
Android có lượng ứng dụng của bên thứ ba ngày càng nhiều, được chọn lọc và đặt trên một cửa hàng ứng dụng như Google Play hay Amazon Appstore để người dùng lấy về, hoặc bằng cách tải xuống rồi cài đặt tập tin APK từ trang web khác Các ứng dụng trên Play Store cho phép người dùng duyệt, tải về và cập nhật các ứng dụng do Google và các nhà phát triển thứ ba phát hành Play Store được cài đặt sẵn trên các thiết bị thỏa mãn điều kiện tương thích của Google Ứng dụng sẽ tự động lọc ra một danh sách các ứng dụng tương thích với thiết bị của người dùng, và nhà phát triển có thể giới hạn ứng dụng của họ chỉ dành cho những nhà mạng cố định hoặc những quốc gia cố định vì lý do kinh doanh Nếu người dùng mua một ứng dụng mà họ cảm thấy không thích, họ được hoàn trả tiền sau 15 phút kể từ lúc tải về và một vài nhà mạng còn có khả năng mua giúp các ứng dụng trên Google Play, sau đó tính tiền vào trong hóa đơn sử dụng hàng tháng của người dùng Đến tháng 9 năm 2012, có hơn 675.000 ứng dụng dành cho Android, và số lượng ứng dụng tải về từ Play Store ước tính đạt 25 tỷ
Trang 23CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3.4 Ưu và nhược điểm của hệ điều hành
Ưu điểm:
- Là hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tuỳ biến cao, có thể tùy ý chỉnh sửa
- Kho ứng dụng Google Play Store đồ sộ
- Kho ứng dụng quá nhiều dẫn đến khó kiểm soát chất lượng các ứng dụng
- Hiện tượng giật lag trong quá trình sử dụng diễn ra thường xuyên do đặc trưng hệ điều hành sản sinh ra nhiều file rác
Trang 24CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thiết kế mô hình đồ chơi cho trẻ em bao gồm một xe chạy tự động dò line trên một
mô hình đã thiết kế đường line hành trình sẵn Trên mô hình line hành trình sẽ đặt các biển báo chữ như Fast, Low, Stop, Buzz,… Người sử dụng có thể tùy ý thay đổi vị trí của các biển báo ở trên mô hình line đường chạy
3.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
Giới thiệu về Hệ Thống
Hình 3.1 Hình ảnh minh họa dự kiến cho hệ thống
Trang 25CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Dựa vào hình ảnh minh họa , hệ thống bao gồm có 3 thành phần:
- Xe chạy trên đường ( line ) : cảm biến dò line giúp cho xe chạy theo đường (line)
và camera của điện thoại trên xe sẽ tác động đến phần điều khiển như : chạy nhanh hơn, rẽ trái, rẽ phải, dừng và hú còi
- Biển báo ( biển chỉ dẫn ) : tác động đến việc điều khiển xe như vận tốc, điều hướng xe và còi hú của xe
- Đường ( line ) xe chạy : các line màu để cảm biến có thể quét được Ở đây nhóm chọn màu đen làm màu sắc cho đường line
3.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC MÔ HÌNH
3.3.1 Thiết kế mô hình xe
Theo như yêu cầu đưa ra ở đây là mô hình xe trò chơi cho các em nhỏ, độ tuổi tầm
ba đến sáu năm tuổi và việc lựa chọn kích thước xe sao cho có đủ không gian để bố trí các linh kiện Từ đó lựa chọn kích thước xe sao cho phù hợp
Trang 26CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
+ Sơ đồ phân bố linh kiện dự kiến mặt trên:
Hình 3.2 Phân bố linh kiện dự kiến mặt trên của xe
Trang 27CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
+ Sơ đồ phân bố linh kiện dự kiến mặt dưới :
Hình 3.3 Phân bố linh kiện dự kiến dưới trên của xe
3.3.2 Thiết kế mô hình đường (line ) xe chạy:
Việc chọn lựa kích thước mô hình ở đây phải đảm bảo nhỏ gọn không chiếm quá nhiều không gian trong phòng, dễ dàng thu xếp mà chính các em nhỏ cũng có thể tự bày ra hoặc dọn dẹp vào mà chẳng cần phải nhờ sự trợ giúp của người lớn trong nhà Ngoài ra kích thước mô hình cũng phải xem xét ở kích thước xe cho cân xứng, độ dài của đường chạy khi thiết kế cũng không nên quá ngắn hoặc quá dài để hạn chế ảnh hưởng đến khả năng bắt hình ảnh của camera
- Kích thước bao quát mô hình :
Trang 28CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
- Kích thước vòng đường (line ) xe chạy :
+ Chiều rộng : 45.5 (cm)
+ Chiều dài : 171.5 (cm)
Hình 3.4 Mô hình của đường ( line) xe chạy
Sau đó là việc chọn kích thước độ rộng của đường line Để đảm bảo xe chạy ổn định ít hơn, khi bị lệch đường thì có thể bắt lại đường ngay và cũng hỗ trợ cho việc bắt đường tốt khi vào cua quẹo hoặc xe chạy qua các đường cong Về màu sắc thì chọn đường màu tối và nền màu sáng trông mô hình sẽ giống với thực tế hơn và cũng phù hợp với cảm biến sẽ chọn để xử lý dò đường cho xe
Trang 29CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
- Kích thước độ rộng đường : 2.5 (cm)
- Màu sắc đường : màu đen
3.3.3 Thiết kế mô hình biển báo
Dựa vào chiều cao của xe khi có điện thoại để chọn được kích thước về chiều cao của biển báo, và thêm vào đó là độ rộng của ống kính camera cũng như khả năng lấy nét
để chọn được kích thước biển báo phù hợp
3.4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN CÁC KHỐI
3.4.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển xe
Trang 30CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Hình 3.5 Sơ đồ khối của xe
Chức năng của từng khối:
- Khối xử lý trung tâm: Là khối điều khiển trung tâm cho toàn hệ thống, có
nhiệm vụ kết nối với các thành phần trong hệ thống để truyền dữ liệu điều khiển
từ người sử dụng đến các thiết bị, đồng thời nhận dữ liệu của các cảm biến xử lý
và thực thi
- Khối cảm biến dò line: Sử dụng thanh gồm 5 cảm biến TCRT5000L với chức
năng nhận diện màu sắc từ đó nhận diện được đường đi cho mô hình xe, giao tiếp được với vi điều khiển để thực hiện chức năng tương ứng
- Khối nhận tín hiệu (Bluetooth): Khối này có chức năng kết nối với vi điều
khiển để nhận dữ liệu trả về từ khối xử lý hình ảnh, sau đó chuyển cho vi điều khiển để thực hiện chức năng tương ứng
Trang 31CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
- Khối thu nhận và xử lý hình ảnh: Khối này có chức năng tiếp nhận hình ảnh
và xử lý chuyển đổi hình ảnh thành dữ liệu thông qua 1 App Android và sau đó gửi về cho vi điều khiển để thực hiện chức năng tương ứng
- Khối nguồn: Khối này có chức năng cung cấp nguồn liên tục cho toàn hệ thống
- Khối công suất động cơ : khối này có chức năng điều khiển hai động cơ DC
của hai bánh xe
- Khối động cơ : khối này có chức năng giúp xe di chuyển khi có tín hiệu điều
khiển được gửi xuống
- Khối công suất : khối này có chức năng hú còi khi có tín hiệu điều khiển gửi
xuống
3.4.2 Thiết kế từng khối
Khối xử lý trung tâm:
Chức năng theo yêu cầu của đề tài : giao tiếp với module cảm biến dò line ở port ngõ vào từ đó điều khiển các động cơ ở port ngõ ra để xe chạy theo đường (line ) Giao tiếp UART với module Bluetooth để nhận dữ liệu gửi về từ điện thoại thông qua App từ
đó điêu khiển xe với các tùy chọn như : xe chạy nhanh hơn, dừng xe hú còi, quẹo trái, quẹo phải
Các lựa chọn: VĐK AVR, VĐK PIC, VĐK ARM,…
Sử dụng : Arduino UNO R3
Arduino thật ra là một bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn
mở từ phần cứng tới phần mềm Các ứng dụng nổi bật của board mạch Arduino như robot
Trang 32CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Board Arduino có rất nhiều phiên bản với hiệu năng và mục đích sử dụng khác nhau như: Arduino Mega, Arduino LilyPad Trong số đó, Arduino Uno R3 là một trong những phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất Arduino UNO R3 là một dòng Arduino đủ mạnh về tính năng, 20 chân, bộ nhớ đủ cho hầu hết các ứng dụng thông thường
Hình 3.6 Board Arduino UNO R3
Trang 33CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Hình 3.7 Sơ đồ chân Arduino Uno
Các chân năng lượng:
- GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng các
thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau
- 5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
- 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
- Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, bạn nối cực dương
của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND
Trang 34CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
- IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được đo ở
chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy bạn không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn
- RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc
chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ
Bộ nhớ:
- 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader nhưng đừng lo, bạn hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu
- 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo
khi lập trình sẽ lưu ở đây Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất
- 1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):
đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM Các cổng vào/ra:
- Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối)
Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:
- 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận (receive –
RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không
Trang 35CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết
- Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép bạn xuất ra xung PWM với độ phân
giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm analogWrite() Nói một cách đơn giản, bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác
- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK) Ngoài các chức
năng thông thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPI với các thiết bị khác
- LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) Khi bấm nút
Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng
- Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0
→ 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với chân AREF trên board,
ta có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chân analog để đo điện
áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit
- Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác
Trang 36CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Cấu trúc tổng quát của Arduino UNO R3 như sau:
Điện áp đầu vào (khuyên dùng) 7 – 12V
Điện áp đầu vào (giới hạn) 6 – 20V
Trang 37CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Khối cảm biến dò line
Do yêu cầu thiết kế mô hình có rẽ trái, rẽ phải và giúp cho xe chạy trên line ổn định hơn khi lệch đường thì các mắt bên ngoài sẽ bắt để xe điều chỉnh hướng lại nên phải chọn cảm biến có ba mắt hồng ngoại trở lên nên ở đây nhóm thực hiện đề tài chọn Thanh 5 cảm biến dò line TCRT5000L
Module cảm biến dò line thanh 5 led được thiết kế dùng để phát hiện line đen và line trắng Trên thanh cảm biến có 5 cảm biến hồng ngoại hướng xuống đất nhằm phát hiện line Tín hiệu ngõ ra dạng số dễ dàng cho việc xử lý
Hình 3.8 Thanh 5 cảm biến dò line
Thông số kĩ thuật:
- Sử dụng Chip: 74HC14D
- Điện áp hoạt động: 3.3V – 5V
- Tín hiệu ngõ ra: dạng số
Trang 38CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
- Tín hiệu nhận biết: gặp màu trắng sẽ cho ra mức cao, gặp màu đen hoặc ngoài dải màu nhận biết sẽ cho ra mức thấp
Cảm biến dò Line TCRT5000 làm việc dựa trên nguyên lí giống như cảm biến hồng ngoại Về cơ bản, module TCRT5000 gồm một đèn led phát hồng ngoại và một led thu hồng ngoại Khi nhân được tín hiệu hồng ngoại từ đèn phát thì đèn thu sẽ hoạt động Khi
có ánh sáng hồng ngoại từ led phát, nếu có một vật cản, ánh sáng sẽ được phản xạ lại led thu
Khối nhận tín hiệu
Các lựa chọn : Module wifi, Module Bluetooth,…
Với mô hình xe trò chơi cho trẻ em thì các em có thể sẽ chơi ở bất kì đâu mà các em thích nên việc lựa chọn module để truyền nhận dữ liệu không phụ thuộc vào các yêu tố như kết nối mạng, wifi,… thì việc lựa chọn Module Bluetooth là thích hợp nhất cho trường hợp này
Lựa chọn : Module Bluetooth HC-06
Hình 3.9 Module Bluetooth HC-06
-
Thông số kỹ thuật:
Trang 39CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Khối công suất động cơ
Do khối động cơ nhóm chỉ dùng 2 động cơ DC giảm tốc nên nhóm quyết định chọn module L298N
Trang 40CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Thông số kĩ thuật:
- IC chính: L298 – Dual Full Bridge Driver
- Điện áp đầu vào: 5 ~ 30VDC
- Công suất tối đa: 25W 1 cầu
- Dòng tối đa cho mỗi cầu H là: 2A
- Mức điện áp Logic: Low – 0.3V ~ 1.5V, High – 2.3V
- Kích thước: 43x43x27mm
Khối động cơ
Viêc lựa chọn động cơ phải phải dựa vào các yếu tố như tốc độ, khả năng chạy khi
có tải trọng lớn như việc sẽ đặt thêm một cái điện thoại trên xe thì việc xe có thể chạy trơn tru được như lúc chạy không tải hay không
Hình 3.11 Động cơ DC giảm tốc Thông số kĩ thuật:
- Chất liệu: Nhựa, cao su, mút