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: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG
Trang 1BỘ 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 – Y SINH
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN
THÔNG
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐẦU CÓ TÍCH HỢP CẢM BIẾN GIA TỐC CHO VIỆC ĐIỀU KHIỂN XE
LĂN
GVHD: ThS TRẦN ĐĂNG KHOA SVTH1: HUỲNH NGỌC PHIÊN (15141235) SVTH2: PHẠM NGỌC QUỐC (15141260)
TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2019
Trang 2
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN
THÔNG
ĐỀ TÀI:
THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐẦU TÍCH HỢP CẢM BIẾN GIA TỐC CHO VIỆC ĐIỀU KHIỂN XE LĂN
GVHD: ThS TRẦN ĐĂNG KHOA SVTH1: HUỲNH NGỌC PHIÊN (15141235) SVTH2: PHẠM NGỌC QUỐC (15141260)
TP Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 12 năm 2019
Trang 3TP HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2019
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: Huỳnh Ngọc Phiên MSSV: 15141235
Phạm Ngọc Quốc MSSV: 15141260 Chuyên ngành: KT thuật Điện tử truyền thông Mã ngành: 141
Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1
Khóa: 2015 Lớp: 159410A
I TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG
CHUYỂN ĐỘNG CỦA ĐẦU TÍCH HỢP CẢM BIẾN GIA TỐC CHO VIỆC ĐIỀU KHIỂN XE LĂN
II NHIỆM VỤ:
1 Các số liệu ban đầu:
- Kích thước mô hình: Bộ điều khiển động cơ DC (chiều dài 16cm, chiều rộng 8cm,
chiều cao 6cm), thiết bị nhận diện cử động đầu (tai nghe chụp tai SONY)
- Thiết bị nhận diện cử động đầu bằng cảm biến gia tốc và con quay thiết kế trên tai
nghe chụp tai SONY
- Bộ điều khiển động cơ DC 24VDC bằng cầu H nhận lệnh điều khiển từ thiết bị nhận
diện cử động đầu bằng bluetooth
- Sử dụng 2 cảm biến hồng ngoại để phát hiện vật cản
- Arduino Nano được sử dùng làm bộ xử lý trung tâm cho cả bộ điều khiển động cơ
và thiết bị nhận dạng chuyển động của đầu
2 Nội dung thực hiện:
- Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của cảm biến gia tốc, các cảm biến khác như khoảng
cách, các chuẩn truyền như I2C, UART
TRƯỜNG 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
o0o
Trang 4- Từ các dữ liệu đã phân tích được từ cảm biến gia tốc tiến hành kết hợp với vi điều
khiển trung tâm để lập trình điều khiển các hướng di chuyển của xe lăn
- Từ các dữ liệu thu được từ các cảm biến khác như lực, khoảng cách, v.v để thiết kế
hệ thống cảnh báo và bảo đảm an toàn cho người sử dụng
- Kết hợp tất cả các phần là xe lăn, cảm biến, vi điều khiển và lập trình cho hệ thống
- Kết hợp điều khiển xe lăn bằng đầu và điều khiển xe lăn bằng ứng dụng di động
thông qua wifi
- Tiến hành chạy thử nghiệm, chỉnh sửa và hoàn thiện thêm tính năng cho xe lăn
- Tiến hành nhận xét, đánh giá chung toàn hệ thống
- Tiến hành viết báo cáo đề án
- Báo cáo đề tài tốt nghiệp
III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 02/09/2019
IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 25/12/2019
V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Trần Đăng Khoa
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
Trang 5TRƯỜNG 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
o0o
TP HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2019
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Huỳnh Ngọc Phiên
Lớp: 159410A MSSV: 15141235
Họ tên sinh viên 2: Phạm Ngọc Quốc
Lớp: 159410A MSSV: 15141260
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG THIẾT BỊ NHẬN DẠNG CHUYỂN
ĐỘNG CỦA ĐẦU TÍCH HỢP CẢM BIẾN GIA TỐC CHO VIỆC ĐIỀU KHIỂN XE LĂN
Tuần/ngày Nội dung Xác nhận
GVHD
1
(02/09/2019 –
08/09/2019)
- Liên hệ với GVHD nhận đề tài tốt nghiệp
2
(09/09/2019 –
15/09/2019)
- Nộp đề cương chi tiết đề tài tốt nghiệp
3
(16/09/2019 –
22/09/2019)
- Tìm hiểu về cảm biến gia tốc (accelerometer)
- Tìm hiểu về cảm biến con quay (gyroscope)
- Tìm hiểu cách kết hợp gia tốc và con quay để tính góc quay
4
(23/09/2019 –
29/09/2019)
- Tìm hiểu về Arduino Nano
- Tìm hiểu về kết nối không dây qua Bluetooth
5
(30/09/2019 –
06/10/2019)
- Tiến hành mua đầy đủ linh kiện
- Xây dựng mô hình để thực hiện nghiên cứu
6
(07/10/2019 –
13/10/2019)
- Tiến hành lấy dữ liệu từ cảm biến gia tốc và con quay dựa trên các cử động của đầu (quay trái, quay phải, gật trước, gật sau)
- Tiến hành phân chia trường hợp từ dữ liệu thu được
- Tiến hành lập trình cho Arduino Nano dựa trên các trường hợp của dữ liệu thu được
7
(14/10/2019 –
20/10/2019)
- Tiến hành thiết kế phần cứng cho thiết bị nhận diện dạng chuyển động của dầu trên tai nghe chuụp tai
- Tiến hành thí nghiệm thực tế bằng đầu, kết quả hiển thị trên serial port của Arduino và 4 LED đơn trượng trưng cho 4 hướng trái, phải, tiến, lùi
8 - Thiết kế bộ điều khiển động cơ DC
Trang 6(28/10/2019 –
03/11/2019)
cơ DC và thiết bị nhận dạng chuyển động của đầu
- Tiến hành chạy thử nghiệm trên mô hình thực tế
10
(04/11/2019 –
10/11/2019)
- Chạy thực tế trên xe để nhận biết được sự khác biệt lúc lấy dữ liệu không có chạy thực tế và lúc chạy thực
tế
- Tiến hành sửa lỗi code dựa trên 4 động tác (gật tới, gật lùi, quay trái, quay phải)
- Nghiên cứu thiết kế thêm cảm biển phát hiện vật cản
11
(11/11/2019 –
17/11/2019)
- Chạy thực tế và tiếp tụ hoàn thiện phần lập trình cho nhận biết dạng chuyển động của đầu (gật tới, gật lùi, quay trái, quay phải)
- Chạy thử nghiệm cảm biến phát hiện vật cản
- Sửa lỗi phần cứng và phần lập trình
12
(18/11/2019 –
24/11/2019)
- Tiến hành thiết kế điều khiển xe lăn bằng ứng dụng
di động thông qua wifi
- Kết hợp điều khiển bằng ứng dụng di động và cử động của đầu trên cùng 1 thiết bị
- Tiến hành chạy thử nghiệm xe lăn điện điều khiển bằng ứng dụng di động và sửa lỗi
- Viết luận văn
13
(15/11/2019 –
01/12/2019)
- Chạy thử nghiệm toàn bộ xe lăn điện
- Viết luận văn
14
(02/12/2019 –
08/12/2019)
- Hoàn chỉnh, cân chỉnh toàn bộ xe lăn điện (phần ứng và phần mềm)
- Viết hoàn chỉnh luận văn
15
(09/12/2019 –
15/12/2019)
- Hoàn chỉnh luận văn
- Nộp luận văn
- Phản biện
16
(16/12/2019 –
22/12/2019)
- Báo cáo trước hội đồng
GVHD (Ký và ghi rõ họ tên)
Trang 7LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó và hiện tại
Người thực hiện đề tài Sinh viên 1 Sinh viên 2
Huỳnh Ngọc Phiên Phạm Ngọc Quốc
Trang 8kiến thức cũng như cơ sở vật chất trong quá trình chúng em thực hiện đề tài
Em cũng gửi lời cảm ơn đến các bạn cùng thực hiện đề tài khác tại phòng lab y sinh đã chia sẻ trao đổi những kinh nghiệm kiến thức để nhóm có thể hoàn thiện đề tài
Cảm ơn gia đình đã luôn bên cạnh nhóm trong quá trình thực hiện đề tài
Xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài Sinh viên 1 Sinh viên 2
Huỳnh Ngọc Phiên Phạm Ngọc Quốc
Trang 9MỤC LỤC
TRANG BÌA………i
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iv
LỜI CAM ĐOAN vi
LỜI CẢM ƠN vii
MỤC LỤC viii
LIỆT KÊ HÌNH x
LIỆT KÊ BẢNG xiii
TÓM TẮT xiv
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: 3
1.5 BỐ CỤC: 3
Chương 2 CƠ SỞ LÍ THUYẾT 4
2.1 Chuyển động của đầu trong không gian: 4
2.1.1 Phương hướng trong không gian: 4
2.1.2 Chuyển động của đầu trong không gian 3 chiều: 5
2.2 Gới thiệu phần cứng: 6
2.2.1 Cảm biến gia tốc: 6
2.2.2 Arduino Nano: 10
2.2.3 Module thu phát Wifi ESP8266 Node MCU: 13
2.2.4 Mạch thu phát Bluetooth HC-05: 15
2.2.5 Mạch Điều Khiển Động Cơ DC BTS7960 43A (1 Động Cơ): 17
2.2.6 Động cơ Servo SG90: 19
2.2.7 Cảm biến hồng ngoại Analog SHARP - GP2Y0A02YK0F 20
2.2.8 Pin Sạc Lipo 2000mAh 3.7V (LP803860): 21
2.2.9 TP4056 Mạch Sạc Pin MiniUSB 1A: 23
2.2.10 Mạch Giảm Áp DC LM2596 3A: 25
2.2.11 Chuẩn giáo tiếp I2C: 26
Trang 103.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống: 28
3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch: 30
3.2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lí toàn hệ thống: 39
Chương 4 THI CÔNG HỆ THỐNG 41
4.1 GIỚI THIỆU: 41
4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG: 41
4.2.1 Thiết kế phần cứng cho hệ thống: 41
4.2.2 Lắp ráp và kiểm tra: 43
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG: 49
4.4.1 Lưu đồ giải thuật: 49
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển: 53
4.4.2 Phần mềm điện thoại: 57
4.5 LẬP TRÌNH MÔ PHỎNG: 60
4.5.1 Lưu đồ lập trình mô phỏng: 60
4.6 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG: 61
4.6.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng: 61
4.6.1 Quy trình thao tác: 61
Chương 5 KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ 63
5.1 KẾT QUẢ: 63
5.2 NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ: 71
Chương 6 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 73
6.1 KẾT LUẬN: 73
6.1.1 Đạt được: 73
6.1.2 Chưa đạt được: 73
6.1 HƯỚNG PHÁT TRIỂN: 73
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC