Chương 1. Phân tích và thiết kế hệ thống. Thiết kế phần mềm. Kết quả thử nghiệm và đánh giá.
Kết luận và hướng phát triển. v do an MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN. ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. iii LỜI CẢM ƠN .iv TÓM TẮT KHÓA LUẬN .vi DANH MỤC HÌNH ẢNH .ix DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT .xi DANH MỤC BẢNG.
xii TỔNG QUAN. Mục tiêu đề tài. Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu .2 Mục đích nghiên cứu .2 Đối tượng nghiên cứu .3 Phạm vi nghiên cứu.
Phương pháp nghiên cứu .3 Phương pháp nghiên cứu trực tiếp .3 Phương pháp nghiên cứu gián tiếp .4 vi do an 1. Ý nghĩa lý luận và thực tiễn của đề tài. Thuận lợi và khó khăn. Tai nạn xe máy.6 Các loại tai nạn xe máy .6 Phương pháp xác định.
Bluetooth Low Energy. Bộ lọc Kalman .10 Khái niệm bộ lọc số .10 Lý thuyết bộ lọc Kalman .10 Trạng thái của hệ thống .10 Hoạt động của bộ lọc Kalman. Chuẩn giao tiếp UART. Chuẩn giao tiếp TWI .13 PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG.
Mô hình tổng quát của hệ thống .15 Yêu cầu của hệ thống .15 Sơ đồ khối của hệ thống .15 Hoạt động của hệ thống .16 vii do an 3. Thiết kế hệ thống .17 Khối truyền thông .17 Khối định vị GPS .21 Khối cảm biến .23 Khối xử lý trung tâm. Thuật toán điều khiển .28 Lưu đồ toàn hệ thống.29 Lưu đồ xử lý GPS NEO-6M.30 Mô hình máy trạng thái hữu hạn .31 THIẾT KẾ PHẦN MỀM. Xây dựng ứng dụng di động .32 KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ.
Quy trình thử nghiệm. Các kết quả thử nghiệm .35 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .43 Các kết quả đã đạt được .43 Chưa đạt được. Hướng phát triển .44 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .46 viii do an DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2. Các thành phần của GPS.
Mô hình truyền thông TWI. START condition, STOP condition, Repeated condition. Sơ đồ khối của hệ thống. Sơ đồ kết nối module SIM808 và vi điều khiển.
Sơ đồ kết nối module Bluetooth với vi điều khiển. Module GPS NEO-6M. Sơ đồ kết nối module GPS NEO-6M và vi điều khiển. Cảm biến gia tốc MPU6050.
Sơ đồ kết nối cảm biến gia tốc MPU6050 với vi điều khiển. Sơ đồ chân vi điều khiển ATmega2560. Sơ đồ kết nối toàn hệ thống. Sơ đồ mạch in một lớp của hệ thống.
Mạch điều khiển trung tâm. Lưu đồ toàn hệ thống. Lưu đồ xử lý điều khiển SIM808. Lưu đồ xử lý GPS NEO-6M.
Mô hình máy trạng thái, xác định các trạng thái của xe máy .31 ix do an Hình 4. Giao diện chọn kết nối với hệ thống. Giao diện sau khi đã chọn kết nối với hệ thống. Giao diện thay đổi mật khẩu của hệ thống.
Mô hình thử nghiệm hệ thống. Hệ thống được khởi động. Mật khẩu không đúng. Mật khẩu đúng.
Chuyển đổi trạng thái từ trạng thái đứng yên. Trạng thái kiểm tra xe máy có đang dừng. Phát hiện xe dừng lại. Phát hiện tai nạn.
Hệ thống gửi tin nhắn khi phát hiện tai nạn. Ứng dụng google map được mở. Phát hiện xe bị cướp .42 x do an DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT RAM Random Access Memory RX Receive Data In TX Transmit Data Out SDA Serial Data SCL Serial Clock I2C Inter-Integrated Circuit UART Universal Asynchronous serial Reciever and Transmitter SMS Short Message Service GPS Global Positioning System xi do an DANH MỤC BẢNG Bảng 3-1. Các lệnh AT phục vụ việc nhận gửi tin nhắn .18 xii do an TỔNG QUAN 1.
Giới thiệu Việt Nam là một 'cường quốc xe máy' khi sở hữu số lượng loại phương tiện này xếp thứ 2 toàn thế giới. Năm 2016, thống kê đã ghi nhận con số có hơn 45 triệu môtô, xe máy các loại đang chạy trên khắp các nẻo đường Việt Nam. Hiện, 85% dân số Việt Nam đang sử dụng xe máy như là phương tiện đi lại cũng như để mưu sinh mỗi ngày. Ở Việt Nam, xe máy cũng chính là loại phương tiện giao thông phổ biến nhất.
Cũng chính vì vậy mà số vụ tai nạn giao thông liên quan đến xe máy chiếm phần lớn trong tổng số các vụ tai nạn giao thông đường bộ. Ngay cả với các chiến dịch tuyên truyền nâng cao nhận thức thì vấn đề này vẫn tăng do hành vi kém của người tham gia giao thông như: lái xe quá tốc độ, không đội mũ bảo hiểm, lái xe trong tình trạng say xỉn,…Lý do này gây ra những gánh nặng kinh tế và xã hội rất lớn cho những người liên quan. Do đó, rất nhiều các nhóm nghiên cứu đã phát triển các thiết bị an toàn để hỗ trợ cho người đi xe máy. Tuy nhiên, một hệ thống hỗ trợ tốt cho xe máy lại rất khó thực hiện và rất tốn kém, không phù hợp cho các lao động phổ thông ở Việt Nam.
Vì những lý do trên, nhóm muốn thiết kế một hệ thống hỗ trợ cho người đi xe máy. Ý tưởng của đề tài là sử dụng module GPS để theo dõi vị trí của người đi xe máy, đồng thời tích hợp các cảm biến gia tốc và góc nghiêng để phát hiện tai nạn. Khi tai nạn xảy ra, sẽ thông báo vị trí xảy ra tai nạn cho người thân của người bị nạn. Lợi ích của hệ thống này sẽ giúp người bị nạn được cứu sống nhờ được đưa đi cấp cứu kịp thời.
Ngoài các tình huống tai nạn xảy ra bất ngờ, người đi sẽ máy còn gặp phải tình trạng trộm cướp. Để giúp bảo vệ tài sản cho người đi xe máy, hệ thống được tích hợp thêm tính năng bảo mật cho xe máy. Chi tiết các tính năng của toàn hệ thống sẽ được nêu rõ trong các chương tiếp theo. Từ các số liệu nêu ở trên, nhóm muốn phát triển một hệ thống hỗ trợ cho những người sử dụng xe máy làm phương tiện đi lại hàng ngày bằng việc thực hiện đề tài: “Thiết kế và thi công hệ thống phát hiện tai nạn, định vị và bảo mật cho xe máy ”.
Mục tiêu đề tài Đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống phát hiện tai nạn, định vị và bảo mật cho xe máy ”được thực hiện nhằm thiết kế thi công hệ thống có chức năng: • Giám sát vị trí của xe máy. • Xác định được tai nạn xảy ra đối với xe máy. • Gửi vị trí của xe máy đến điện thoại di động khi có yêu cầu hoặc tai nạn. • Chống trộm, cướp cho xe máy.
Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước Trong nước Có rất nhiều công trình nghiên cứu ở các công ty, tổ chức trong nước về thiết bị chống trộm xe máy: Công ty khởi nghiệp Việt Pitech với hệ thống chống trộm “Fox” [2], Công ty cổ phần công nghệ tiện ích thông minh với hệ thống chống trộm “iKY Bike” [3]. Ngoài Nước Các hãng sản xuất xe máy nổi tiếng như Honda, Yamaha cũng đang có những sản phẩm khóa thông minh để góp phần làm cho người sử dụng cảm thấy an toàn hơn trong việc bảo vệ xe máy của mình khỏi trộm, cướp. Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu Khóa luận tập trung nghiên cứu và chế tạo một hệ thống có thể phát hiện tai nạn, định vị và bảo mật cho xe máy. Cụ thể: Khóa luận nghiên cứu hoàn toàn dựa trên board mạch tự thiết kế bao gồm: • Chip xử lý chính: Atmega2560.
• Cảm biến gia tốc, góc nghiêng: MPU6050. • Module Sim: Module Sim808. • Định vị GPS: GPS NEO 6M. • Kết nối Bluetooth: Bluetooth 4.
Tìm hiểu và ứng dụng bộ lọc số trong việc lọc nhiễu tín hiệu đọc về từ cảm biến gia tốc, góc nghiêng. 2 do an Đối tượng nghiên cứu • Các thiết bị lắp ráp để cấu thành hệ thống. • Hệ thống xử lý tín hiệu từ cảm biến gia tốc, góc nghiêng để xác định được trạng thái khi xe máy gặp tai nạn. • Module GPS NEO-6M.0 UART CC2541 AT-09.
Phạm vi nghiên cứu Trong giới hạn của đề tài nhóm giới hạn nghiên cứu như sau: • Áp dụng mô hình máy trạng thái để thực hiện việc xác định trạng thái khi xe máy xảy ra tai nạn. • Lập trình xử lý việc nhận/gửi tin nhắn thông qua module SIM808 và lấy dữ liệu GPS thông qua module GPS NEO-6M. • Lập trình ứng dụng di động Android để thực hiện chức năng bảo mật cho xe máy. • Lậy trình xử lý việc giao tiếp giữa ứng dụng di động Android và hệ thống thông qua module Bluetooth 4.0 UART CC2541 AT-09.
Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu trực tiếp Đặc điểm của phương pháp này chính là xác định trực tiếp được lời giải qua một thủ tục tính toán (công thức, hệ luật, định luật…) hoặc qua các bước căn bản để có được lời giải. Ngoài ra, việc giải quyết vấn đề trên máy tính chỉ là thao tác lập trình hay là sự chuyển đổi lời giải từ ngôn ngữ bên ngoài sang các ngôn ngữ được sử dụng trong máy tính. Ở đây, nhóm đã sử dụng ngôn ngữ lập trình C để hiện thực các chức năng cần có. 3 do an Các nguyên lý được áp dụng trong phương pháp này được kể ra như sau: • Nguyên lý chuyển đổi dữ liệu bài toán thành dữ liệu của chương trình: Dữ liệu của bài toán sẽ được biểu diễn lại dưới dạng các biến của chương trình thông qua các quy tắc xác định của ngôn ngữ lập trình cụ thể.
• Nguyên lý chuyển đổi quá trình tính toán của bài toán thành các cấu trúc của chương trình: Mọi quá trình tính toán đều có thể mô tả và thực hiện dựa trên ba cấu trúc cơ bản đó là cấu trúc tuần tự, cấu trúc rẽ nhánh và cấu trúc lặp. • Nguyên lý phân chia bài toán ban đầu thành các bài toán nhỏ hơn: Mọi vấn đề bài toán đều có thể giải quyết bằng các phân chia thành những vấn đề bài toán nhỏ hơn. Phương pháp nghiên cứu gián tiếp Phương pháp thử - sai được sử dụng để tìm ra kết quả của bài toán. Các nguyên lý áp dụng trong phương pháp này bao gồm: • Nguyên lý vét cạn toàn bộ: Đây là phương pháp đơn giản nhất, liệt kê tất cả các trường hợp có thể xảy ra.
• Nguyên lý mắt lưới: Vận dụng nguyên lý này để sàn lọc ra những trường hợp nào phù hợp với các điều kiện đưa ra, giống như lưới bắt cá chỉ bắt được những con các có kích thước lớn hơn kích thước của mắt lưới.