Chương 1: Tổng Quan Giới thiệu sơ lược vấn đề, các lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn của đề tài và bố cục của đồ án. • Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết Giới thiệu về các các linh kiện chính, chuẩn giao tiếp truyền/nhận dữ liệu, tổng quan công nghệ RFID, tổng quan về xử lý ảnh dùng C# và các thuật toán nhận diện biển số xe, tổng quan về cơ sở dữ liệu SQL. • Chương 3: Thiết Kế và xây dựng mô hình Vẽ sơ đồ khối và chức năng của từng khối và toàn mạch. Giải thích nguyên lý hoạt động.
Tính toán các linh kiện sử dụng cho đề tài. Chương 4: Thi Công Hệ Thống Vẽ mạch PCB. Thi công mạch in. Xây dựng mô hình cho hệ thống.
Vẽ lưu đồ giải thuật và giải thích lưu đồ. • Chương 5: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá Đưa ra kết quả thực nghiệm. Nhận xét và đánh giá chung cho để tài về và tìm hướng khắc phục các lỗi còn mắc phải. • Chương 6: Kết Luận và Hướng Phát Triển Kết luận về những thành quả thực hiện được, đưa ra hướng phát triển đề tài để áp dụng vào thực tế trong tương lai.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.1 ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE Ở hai đề tài “Vũ Tiến Trình, Lê Vũ Khanh, Hệ thống bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID kết hợp nhận diện biển số, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018” và đề tài “Nguyễn Đăng Việt, Trần Trí Đạt, Thiết kế và thi công bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID và xử lý ảnh, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.” đã sử dụng công nghệ như xử lí ảnh, nhận diện biển số xe và công nghệ RFID để tối ưu được quá trình gửi và lấy xe, gia tăng an ninh trong việc quản lí bãi xe. Thẻ RFID rất bền hoạt động tốt trong điều kiện môi trường không thuận lợi như trời mưa, bụi bẩn, hay có sự va chạm… Khả năng đọc và ghi lại dữ liệu được nhiều lần của hệ thống. Ngoài ra, giải quyết được vấn đề đánh tráo thẻ xe trong bãi xe truyền thống trước đó.
Tuy nhiên, cũng còn nhiều hạn chế của hai đề tài trên ở mô hình bãi xe như: hệ thống vận hành chưa ổn định, nhận diện biển số còn khá nhiều lỗi cũng như hệ thống RFID có thời gian trễ cao, chưa áp dụng được các hệ thông IOT trong hệ thống, chưa có hệ thống cảnh báo khi có sự cố cháy nổ cũng như các sự cố khác. Từ những ưu nhược điểm đó thì em đã tối ưu hệ thống và phát triển hệ thống báo cháy đi cùng với cũng như hệ thống đèn tự động giúp mô hình hoàn thiện thêm. Để tiến hành thực hiện phần cứng cũng như phần mềm của đề tài thì em đã nghiên cứu một số kiến thức sau: 2.2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.1 Arduino Uno R3 Arduino Uno R3 là một bo mạch vi điều khiển được phát triển dựa trên vi điều khiển ATmega328P. Arduino là bộ não cho nhiều dự án điện tử lớn và nhỏ, được sử dụng nhiều trong các đề tài khoa học từ dễ cho đến phức tạp.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. 1: Arduino Uno R3 Arduino UNO được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V. Sử dụng nguồn bằng pin 9V là thích hợp nhất.
Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên, sẽ làm hỏng Arduino UNO. 2: Sơ đồ chân Arduino R3 Arduino Uno R3 có 14 chân dùng để ghi hoặc xuất tín hiệu. Nó chỉ có 2 mức điện áp là 5V và 0V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Mỗi chân đều có các điện trở pull-up được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở không được kết nối).
Arduino Uno có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thông số kỹ thuật: Bảng 2. Thông số kỹ thuật Arduino Uno R3 Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động 16 MHz Dòng tiêu thụ khoảng 30mA 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 10bit) Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA Dòng ra tối đa (5V) 500 mA Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA 32 KB (ATmega328) với 0.5KB Bộ nhớ flash dùng bởi bootloader SRAM 2 KB (ATmega328) EEPROM 1 KB (ATmega328) 2.2 Module RFID RC522 Là mạch dùng IC MFRC522 để đọc các loại thẻ không dây như NFC, thẻ từ (loại thẻ như thẻ thành viên, thẻ thư viện…).
Hoạt động ở dải tần 13.56 MHz dựa trên bộ điều khiển MFRC522 từ chất bán dẫn NXP bao gồm một đầu đọc RFID và thẻ RFID. 3: Module RFID- RC522 Dùng giao tiếp SPI kết nối với ARDUINO, kết nối qua 4 chân: SCK, MISO, MOSI, SS BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thông số kỹ thuật: Bảng 2. Thông số kỹ thuật của module RFID-RC522 Điện áp hoạt động 3.3 VDC Dòng điện 13~26 mA Tần số hoạt động 13.56 MHz Khoảng cách hoạt động 0~6 mm Chuẩn giao tiếp SPI Tốc độ tối đa 10 Mbps Kích thước 4x6 cm ➢ Thẻ RFID: Thẻ RFID có kích thước 85.87 mm (dài x rộng x dày), tương thích với module RFID RC522, có bộ nhớ 8 Kbits và được phân ra 16 vùng hoạt động với tần số 13.3 Camera USB Hiện nay, trong các bãi giữ xe thông minh, camera đóng vai trò quan trọng và không thể thiếu trong quá trình hoạt động.
Hệ thống camera giám sát bãi giữ xe, hình ảnh xe vào và ra, giúp người gửi xe yên tâm hơn về vấn đề an toàn xe.0 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thông số kỹ thuật: Bảng 2. Thông số kỹ thuật Webcam USB 2.0 Độ phân giải tối đa 1280x720 Tốc độ khung hình 30 fps Cổng USB USB 2.0 Loại cảm biến CMOS Kích thước 2.4 Động cơ Servo SG90 Thông số kỹ thuật: • Loại: SG90 – 360 • Kích thước: 23mmX12.5mm • Trọng lượng: 9 gram • Tốc độ không tải: 0,12 giây / 60 độ (4,8V) • Mô-men xoắn chặn: 1,2-1,4 kg / cm (4,8V) • Nhiệt độ hoạt động: -30 độ C ~ + 60 độ C • Điện áp làm việc: 4,8V-6V Hình 2. 6: Động cơ Servo SG90 2.5 Màn hình LCD 16x2 Màn hình LCD1602 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, nó có độ bền cao, được sử dụng nhiều.
7: Màn hình LCD 16x2 Thông số kỹ thuật • Điện áp hoạt động: 5 V. • Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT • Chữ đen, nền xanh lá • Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1 inch tiện dụng khi kết nối với board. • Có tên chân được ghi ở LCD hổ trợ việc đi dây và kết nối.
• Có đèn led nền, dùng biến trở hoặc PWM có thể điều chình độ sáng thích hợp. • Có thể được điều khiển với 6 dây tín hiệu 2.6 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK Đây là cảm biến dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định vật cản với thời gian xử lý nhanh và độ nhiễu rất ít do dùng tần số riêng biệt để phát và nhận tia hồng ngoại. Có thể điều chỉnh phạm vi phát hiện vật thông qua biến trở. 8: Cảm biến E18-D80NK Cấu tạo bên trong của cảm biến này là một công tắc đóng hoặc mở phụ thuộc vào tín hiệu phát hiện vật cản.
9: Sơ đồ cấu tạo cảm biến Khi vật cản nằm trong khoảng cách phát hiện thì đèn LED của cảm biến sẽ sáng, tín hiệu ngõ ra bằng 0. Khi vật cản nằm ngoài khoảng cách phát hiện thì đèn LED của cảm biến sẽ tắt, tín hiệu ngõ ra bằng 1. Thông số kỹ thuật: BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.
Thông số kỹ thuật của cảm biến E18-D80NK Điện áp hoạt động 5 VDC Khoảng cách phát hiện 3 ~ 80 cm Dòng ngõ ra 300 mA Thời gian đáp ứng Gần 2 ms Nhiệt độ hoạt động -25C ~ 55C Kích thước 1.3 TỔNG QUAN CÁC CHUẨN TRUYỀN 2.1 Tổng quan về chuẩn UART UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter) là một bộ truyền/nhận dữ liệu nối tiếp bất đồng bộ được sử dụng trong nhiều thiết bị giao tiếp như Wifi, Bluetooth, RFID Reader. Trong chuẩn UART, các cổng UART được kết nối trực tiếp với nhau. Cổng UART truyền chuyển đổi dữ liệu từ dạng song song thành dạng nối tiếp để truyền đến cổng UART nhận. Cuối cùng, cổng UART nhận sẽ chuyển đổi dữ liệu từ dạng nối tiếp thành dạng song song để thiết bị nhận có thể xử lý.
UART là một trong những chuẩn giao tiếp thông dụng trong vi điều khiển vì tính tiện lợi và hiệu quả của nó. 10: Giao tiếp giữa các UART Chuẩn UART dùng 2 chân để truyền và nhận dữ liệu: • TX – Chân truyền dữ liệu. • RX – Chân nhận dữ liệu. Phương thức hoạt động của chuẩn UART: UART truyền nhận dữ liệu thông qua một data bus.
CPU, vi điều khiển sử dụng data bus để gửi dữ liệu tới UART. Dữ liệu được truyền từ data bus đến UART dưới BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 10 CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT dạng song song. Khi UART truyền dữ liệu, nó sẽ thêm một bit bắt đầu, một bit chẵn lẻ và một bit kết thúc vào dữ liệu để tạo thành một gói dữ liệu.
Gói dữ liệu sau đó được xuất qua chân TX dưới dạng nối tiếp. Khi UART nhận dữ liệu, nó sẽ nhận từng bit của gói dữ liệu qua chân RX, sau đó chuyển đổi dữ liệu từ dạng nối tiếp thành dạng song song và bỏ đi bit bắt đầu, bit chẵn lẻ và bit kết thúc. Cuối cùng, UART nhận sẽ truyền dữ liệu dạng song song đến data bus để hướng tới chân nhận. 11: Giao tiếp giữa các UART Trong UART, dữ liệu truyền sắp xếp tạo thành các gói dữ liệu.
Mỗi gói sẽ có chứa một bit bắt đầu, 5 - 9 bit dữ liệu, một bit chẵn lẻ và 1 - 2 bit kết thúc. 12: Gói dữ liệu của UART Start bit (bit bắt đầu): Hình 2. 13: Bit bắt đầu Đường giao tiếp UART, khi không làm việc thì dữ liệu thường ở mức điện áp cao.