Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Khái niệm về đèn tín hiệu giao thông Hình 1.1 Hình ảnh đèn tín hiệu giao thông Đèn tín hiệu giao thông “hình 1.1” là hệ thống điều khiển giao thông. Đèn tín hiệu giao thông thường được đặt tại các ngã ba, ngã tư nơi giao nhau giữa các đường giao thông lớn có mật độ xe qua lại cao. Đèn giao thông có ba màu chính là đèn vàng, đèn xanh, đèn đỏ, và đèn dành cho người đi bộ.
Ngoài ra tại trụ đèn giao thông người ta còn để biển chỉ hướng cho các phương tiện di chuyển. Đây là hệ thống hữu ích trong việc điều tiết giao thông. Vào các thời điểm khác nhau trong ngày sẽ có những chế độ điều khiển khác nhau 1. Các vấn đề đặt ra 1.
Mục tiêu - Ứng dụng Arduino vào mô hình đèn giao thông, giám sát và điều khiển giao thông, nhằm đảm bảo cho giao thông luôn ở trạng thái tốt nhất. - Thiết kế mô hình, lựa chọn thiết bị, xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát hệ thống. - Lựa chọn phương pháp phù hợp để xây dựng thuật toán và nguyên lý hoạt động phù hợp cho hệ thống ổn định nhất. Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS.
Nguyễn Tấn Hoà 2 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông sử dụng camera giám sát qua web server - Đảm bảo hệ thống hoạt động ổn định và lâu dài - Hệ thống hoạt động hoàn toàn tự động hoặc được điều khiển từ xa 1. Phạm vi ứng dụng Hệ thống được ứng dụng rộng rãi tại những nơi giao nhau giữa hai tuyến đường lớn có mật độ xe qua lại cao. Nhằm giảm ùn tắt giao thông vào giờ cao điểm, … Hệ thống được lấy ý tưởng từ nút giao thông cầu Trần Thị Lý thành phố Đà Nẵng “hình 1.2 Hình ảnh thực tế đèn tín hiệu giao thông 1. Phân tích và lựa chọn công nghệ tối ưu Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS.
Nguyễn Tấn Hoà 3 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông sử dụng camera giám sát qua web server 1. Phân tích yêu cầu công nghệ • Hệ thống cơ bản phải phù hợp với thời gian trên thực tế • Lắp ráp, vận hành đơn giản, dễ dàng sửa chữa • Sử dụng các linh kiện, thiết bị thông dụng, dễ thay thế khi bị hỏng • Đảm bảo tính thẩm mỹ, gọn gàng • Ứng dụng công nghệ hiện đại để giải quyết tình huống thực tế 1. Lựa chọn công nghệ tối ưu Chúng em lựa chọn công nghệ hệ thống như sau: • Sử dụng module đèn giao thông và led đơn để hiển thị đèn tín hiệu giao thông • Sử dụng led 7 đoạn hiển thị thời gian đếm • Sử dụng Arduino Mega 2560 để xử lý tín hiệu • Sử dụng cảm biến âm thanh phát hiện tiếng ồn • ESP32-CAM để thu thập hình và đưa lên web server • Module thời gian thực DS3231 dùng để đếm thời gian • Module hạ áp LM2596 hạ điện áp đầu vào ➢ Sử dụng những phương án trên để thiết kế và thi công đề tài. Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS.
Nguyễn Tấn Hoà 4 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông sử dụng camera giám sát qua web server Chương 2: TỔNG QUAN VỀ IOT VÀ ARDUINO 2. Tổng quan về IoT 2. Khái niệm IoT Hình 2.1 Khái niệm IoT [1] IoT “hình 2.1” là viết tắt của cụm từ tiếng Anh Internet of Things, hay internet vạn vật, dùng để chỉ các thiết bị vật lý được kết nối internet có khả năng thu thập dữ liệu, chia sẻ thông tin với độ bao phủ toàn cầu, nghĩa là bất cứ thiết bị vật lý nào có khả năng kết nối internet, thu thập, lưu giữ và chia sẻ thông tin thì đều là IoT. Bạn hoàn toàn có thể tạo ra các thiết bị IoT nhờ có bộ xử lý thông minh bên trong cùng mạng không dây, giống như các thiết bị trên, biến mọi thứ trở nên thông minh và chủ động hơn bao giờ hết Như vậy có thể thấy xung quanh chúng ta đâu cũng có sự xuất hiện của các thiết bị IoT: máy tính, điện thoại di động cảm biến, ô tô cảm biến nhiệt, các thiết bị gia dụng cảm ứng nhiệt, các hệ thống tự động hóa.
Sự xuất hiện của các thiết bị IoT giúp bổ sung một mức độ thông minh kỹ thuật số tới các thiết bị thụ động khác, cho phép chúng tự động thu thập, trao đổi thông tin tự động mà không cần sự can thiệp của con người, giúp tối ưu hóa giữa hai thế giới vật lý và kỹ thuật số Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Hoà 5 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông sử dụng camera giám sát qua web server 2. Nguồn gốc ra đời của IoT Hình 2.2 Nguồn gốc ra đời của IoT [1] IoT được chỉ các thiết bị có kết nối internet nhưng trên thực tế ý tưởng này đã được ra đời và xuất hiện vào các năm 1980 - 1990, khi mà internet đang bắt đầu vươn dài ra tầm ảnh hưởng của mình tới toàn thế giới. Tuy nhiên lúc này chúng chỉ xuất hiện trong dự án đầu là các máy bán hàng tự động kết nối internet mà thôi.
Trước đây các thiết bị IoT đều phải kết nối dây để có thể kết nối mạng internet, tuy nhiên nhờ sự xuất hiện và thay thế của chip thẻ RFID - chip năng lượng thấp kết nối internet không dây đã giải quyết được vấn đề chi phí đắt đỏ và sự hạn chế phổ biến của mạng có dây. Cùng với đó việc áp dụng IPv6 - cung cấp địa chỉ IP vào các thiết bị càng giúp cho độ phổ biến của IoT lan rộng ra Ban đầu ứng dụng đầu tiên của IoT đó là gắn thẻ RFID vào các thiết bị khác có chi phí khá đắt đỏ để theo dõi vị trí của chúng. Tuy nhiên theo thời gian cùng với sự phổ biến của IoT, các chi phí để thêm cảm biến vào các thiết bị có kết nối internet đang ngày càng giảm, giúp kết nối mọi thứ với internet một cách nhanh chóng. Về sau IoT Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS.
Nguyễn Tấn Hoà 6 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông sử dụng camera giám sát qua web server lan rộng ra lĩnh vực kinh doanh - sản xuất, sau đó là ứng dụng vào nhà cửa, văn phòng một cách thông minh, khiến chúng càng trở nên gần gũi với con người. Vậy là khái niệm Internet Of Things - IoT được ra đời bởi Kevin Ashton - nhà khoa học sáng lập Trung tâm Auto-ID tại đại học MIT vào năm 1999 “hình 2. Cách thức hoạt động của IOT [1] Các thiết bị IoT hoạt động dựa trên sự cảm biến bên trong thiết bị. Chúng được dùng để kết nối các thiết bị riêng với nhau thông qua các chip cảm biến nhằm phát hiện và chuyển đổi các thông tin dữ liệu mình nhận được thành "hành động" tương ứng tiếp theo thông qua điều hướng mạng internet Ví dụ như hệ thống tưới cây của trang trại bạn quản lý, hệ thống tưới nước tự động đó có gắn một bộ cảm biến để tự động thu thập, đánh giá các yếu tố như lượng nước, nhiệt độ, thời gian.
của cây cối và không gian, từ đó chuyển thành dữ liệu và những dữ liệu này sẽ được thiết lập thành các chế độ chăm sóc riêng tùy theo mục đích sử dụng của cây cối, sau đó thông qua internet chúng gửi thông báo tới con người qua thiết bị cũng được kết nối internet. Ưu – nhược điểm của IOT - Ưu điểm: • Giúp cho việc truy cập thông tin mọi lúc, mọi nơi trên mọi thiết bị • Giao tiếp giữa các thiết bị được cải thiện đáng kể • Dữ liệu được chuyển qua mạng internet giúp tiết kiêm thời gian và tiền bạc • Các nhiệm vụ được tự động hóa giúp cải thiện chất lượng dịch vụ của doanh nghiệp - Nhược điểm: • Thông tin dễ bị lấy cắp khi nhiều thiết bị được kết nối và các thông tin được chia sẻ với giữa các thiết bị • Nếu trong hệ thống có lỗi thì mọi thiết bị được kết nối cũng sẽ bị hỏng • Vì không có tiêu chuẩn quốc tế về khả năng tương thích cho IoT, rất khó để các thiết bị từ các nhà sản xuất khác nhau giao tiếp với nhau. • Các doanh nghiệp có thể phải đối phó với số lượng lớn thiết bị IoT và việc thu thập và quản lý dữ liệu từ các thiết bị đó sẽ là một thách thức. Ứng dụng IOT - Thành phố thông minh - Smat Home - Một số ứng dụng khác… - Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS.
Nguyễn Tấn Hoà 7 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com Tên đề tài: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn tín hiệu giao thông sử dụng camera giám sát qua web server 2. Giới thiệu về Arduino 2. Giới thiệu chung Mạch Arduino được sử dụng để cảm nhận và điều khiển nhiều đối tượng khác nhau. Nó có thể thực hiện nhiều nhiệm vụ 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 Mega Hình 2.3 Arduino Mega [2] Arduino Mega “ hình 2.3” được thiết kế đặc biệt cho các dự án đòi hỏi mạch phức tạp và cần nhiều không gian bộ nhớ hơn. Hầu hết các dự án điện tử có thể được thực hiện khá tốt bởi các Arduino khác có sẵn trên thị trường như Arduino Uno R3, Arduino Nano, Arduino Pro Mini khiến Arduino Mega không được dùng phổ biến cho các dự án thông thường.
Tuy nhiên, có một số dự án chỉ được thực hiện bởi Arduino Mega như chế tạo máy in 3D hoặc điều khiển nhiều động cơ DC, nhiều Sinh viên thực hiện: Hồ Văn Quốc Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Tấn Hoà 8 Nguyễn Đình Tân Nguyên TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.