Chương 1: Tổng quan. Trong chương này, nhóm đề cập đến đề tài một cách tổng quát thông qua việc trình bày lí do chọn đề tài, những điều sẽ mang lại cho xã hội và phạm vi nghiên cứu Chương 2: Cơ sở lý thuyết liên quan. Trong chương này, nhóm sẽ giới thiệu sơ lược về kit Raspberry Pi 3, app Android, Firebase, thiết bị quét mã, cách điều khiển step motor, … Chương 3: Thiết kế hệ thống. Trong chương này, nhóm sẽ liệt kê ra các phương án thiết kế về phần cứng và phần mềm và sẽ chọn lọc ra dựa theo ưu, khuyết điểm.
Chương 4: Kết quả thi công: Trong chương này, nhóm thực hiện đề tài sẽ đưa ra kết quả mà nhóm đạt được, video, số liệu, hình ảnh hệ thống sau khi thi công. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trong chương này, nhóm sẽ đưa ra kết luận, những hạn chế và hướng phát triển của đề tài. 2 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2. Kit Raspberry Pi 3 Model B1 Raspberry Pi là một thiết bị trong đó sử dụng chip điều khiển Broadcom là một SoC (System on Chip).
SoC này có bộ vi xử lý ARM11 chạy trên lõi 700 MHz. Raspberry Pi có các thiết bị ngoại vi như timer, bộ điều khiển ngắt, GPIO, PCM/I2S, bộ điều khiển DMA, I2C, SPI slave, PWM, UART, USB. Raspberry Pi là một máy tính mini được thiết kế với tất cả các thành phần thiết yếu cần thiết để chạy một hệ điều hành. Raspberry Pi đủ mạnh để chạy các hệ điều hành lớn như Linux, Mac và Windows.
Các hệ điều hành như Archlinux ARM, OpenELEC, Pidora, Raspbmc, RISC OS và Raspbian cũng như các phiên bản Ubuntu đều có sẵn cho bảng Raspberry Pi. Các hệ điều hành Linux đặc biệt là Ubuntu được ưu tiên cho tất cả các loại lập trình. Hệ điều hành đa nhiệm có thể chạy các câu lệnh cùng lúc tạo ra và hiệu quả xử lý song song với sự trợ giúp của bộ xử lý tốc độ cao. Để truy cập các thiết bị ngoại vi của bộ điều khiển Broadcom của Raspberry Pi có thể sử dụng ngôn ngữ C, một thư viện C có tên là "bcm2835" có thể được tải về và cài đặt trên hệ điều hành Linux.
Hoặc người dùng có thể sử dụng ngôn ngữ Python. Raspberry Pi là một board phù hợp để học tập và nghiên cứu về Iot và lập trình nhúng. 1: Các thông số kĩ thuật của Raspberry Pi3: Thông số kĩ thuật Giá trị Vi xử lí Broadcom BCM2837B0, Cortex-A53 64bit Soc @ 1.4GHz Bộ nhớ trong LLPDDR2 SDRAM 2.b/g/n/ac wireless LAN, Bluetooth 4.2, Cổng kết nối BLE, Enthernet 300 Mbps, 4 cổng USB 2.0 40 chân mở rộng (26 chân I/O từ GPIO2 đến GPIO27, 2 chân GPIO nguồn 5V, 1 chân nguồn 3.3V ) Cổng âm thanh và hình 1 HDMI, MIPI DSI display port, MIPI CSI camera port, ảnh cổng Audio 3.5 Xử lí hình ảnh MPEG-decode (1080p30), OpenGL ES 1.1 Bộ nhớ ngoài Hỗ trợ thẻ nhớ Micro SD tối đa 64Gb Năng lượng hoạt động 5V/2.5A qua cổng Micro USB Nhiệt độ hoạt động 0-50 độ C Sơ đồ chân và sự bố trí các linh kiện của Raspberry Pi3: 1 Tài liệu tham khảo [7] 3 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Hình 2. 1: Mặt trước Raspberry Pi 3 Hình 2.
2: Mặt sau Raspberry Pi 3 GPIO của Raspberry Pi được tích hợp sẵn 2 SPI, 1 UART và một I2C. Raspberry không có bộ chuyển đổi ADC nên không có chân analog. Raspberry có 26 chân digital, 3 chân cấp xung PWM. Tất cả được bố trí như hình 2.
4 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Hình 2. 3: Raspberry Pi 3 Pinout. Máy quét mã2 Hiện nay có hai loại mã được sử dụng phổ biến nhất là “Bar code” và “QR code”. Hai loại mã này đều có một mục đích chung là dùng để xác nhận và tùy vào nhu cầu, trường hợp cụ thể mà được sử dụng.
Barcode: Về mặt trực quan, mã Barcode có kích thước là một hình chữ nhật với các module được mã hóa thành các vạch và mã số, chỉ có máy quét, thiết bị quét chuyện dụng mới đọc được. Hình dáng này có quy chuẩn về kích thước và không thể thiết kế những mẫu khác nhau mà chỉ 1 mẫu duy nhất – đen trắng. Về nội dung, số lượng thông tin và ký tự mà Barcode có thể dung chứa chỉ là 20 ký tự ở định dạng Aphabet và số. Một khi nội dung được gắn vào Barcode khi in ra sẽ vĩnh viễn không thể thay đổi được.
Về công nghệ, Barcode hoàn toàn không thể thống kê được các thông số về lượt quét, vị trí quét và số điện thoại quét. Hình ảnh minh họa cho mã barcode xem ở hình 2. 2 Tài liệu tham khảo [8] 5 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN QR code: QR Code bản chất cũng là một loại Mã số mã vạch với hình dạng hình vuông có các modun mã hóa 3 mắt ở các góc của hình vuông. Vì ra đời sau, QR Code có những ưu điểm vượt trội mà Barcode không thể có được như: - Kích thước của QR Code có thể thay đổi tùy chỉnh dựa vào từng loại sản phẩm, tiết kiệm chi phí in ấn.
- QR Code có thể được thiết kế nhiều phong cách màu sắc khác nhau, gắn được logo, giúp khách hàng nhận diện thương hiệu dễ dàng hơn. - Lượng thông tin chứa được trong mã QR Code có thể lên tới hơn 7000 ký tự bao gồm cả các chữ tượng hình, số và các ký tự đặc biệt, ngoài ra có thể tạo mã QR Code để gắn được website, facebook, slide, PDF, video, ảnh… giúp đa thông tin đến khách hàng đa dạng, thu hút hơn. - Thông tin gắn đến mã QR Code dù đã in và phân phối hoàn toàn có thể thay đổi được bất kỳ lúc nào tùy theo từng mục đích, chiến dịch truyền thông của doanh nghiệp. - Hệ thống phần mềm QR Code có thể thống kê được số lượt quét, vị trí quét và số điện thoại quét mã, giúp doanh nghiệp nắm bắt tâm lý, hành vi mua sắm của khách hàng theo từng khu vực, đánh giá chính xác hiệu quả của việc tạo mã QR và sử dụng.
- Hình ảnh minh họa cho mã QR xem ở hình 2. Sau khi xem xét nhu cầu và điều kiện kinh tế, nhóm đã quyết định sử dụng mã QR code và chọn mua thiết bị DM 8050 Cognex. Nhóm chọn sử dụng QR code vì đó đang là xu hướng của thế giới với lợi thế có thể lưu trữ nhiều thông tin hơn, tiện cho việc phát triển dự án sau này. Hình ảnh minh họa cho cho thiết bị quét mã DM 8050 Cognex xem ở hình 2.
6: Máy quét mã vạch DM 8050 Cognex. 6 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2. Module điều khiển động cơ bước DRV88253 Động cơ bước là một loại động cơ biến đổi các tín hiệu xung ngõ vào thành chuyển động góc quay. Động bước hoạt động theo từng bước nên có độ chính xác rất cao.
Vì vậy động cơ bước thường được sử dụng trong các máy móc đòi hỏi sự chính xác cao như máy CNC, máy in… Động cơ bước sử dụng có một bước bằng một 1. Do đó để quay một vòng cần thực hiện 360/1. Để điều khiển động cơ bước, ta cần sử dụng các driver chuyên dụng để việc điều khiển trở nên chính xác hơn. DRV8825 là một driver điều khiển động cơ bước của hãng Texas Instrument.
Driver bao gồm hai cầu H có thể điều khiển động cơ lương cực. DRV8825 có ba chân mode để điều khiển bước của động cơ. Các thông số cơ bản của module DRV8825 được cho theo bảng 2. 2: Thông số của DRV8825 Thông số Giá trị Điện áp ngõ vào mức cao 2.25V Điện áp ngõ vào mức thấp 0 – 0.7V Dòng vào mức cao 100uA Dòng vào mức thấp -20 – 20uA Điện áp cho động cơ 8.2-45V Dòng ra tối đa 2.5A Dưới đây là sơ đồ nguyên lí của module DRV8825: 3 Tài liệu tham khảo [6] 7 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN Hình 2.
Chức năng các chân của DRV8825 được chú thích ở bảng 2. 3: Chức năng các chân của DRV8825. Các chân I/O4 Mô tả Tên Stt Các chân năng lượng CP1 1 I/O Kết nối với tụ nạp 0.001uF – 50V Cp2 2 I/O Kết nối với tụ nạp 0.001uF – 50V GND 14, 28 - Ground VCP 3 I/O Cấp nguồn dương cho động cơ VMA 4 - Cấp nguồn cho cầu A VMB 11 - Cấp nguồn cho cầu B V3P3OUT 15 O Cấp nguồn 3.3V cho ngõ ra Các chân điều khiển AVREF 12 I Điện áp tham chiếu ngõ vào ở cầu A BVREF 13 I Điện áp tham chiếu ngõ vào ở cầu B Chế độ giảm dòng hồi tiếp từ động cơ, mức thấp là DECAY 19 I slow decay, mức cao là fast decay 4 I – Input, O – Output, OD – Open-drain Output, I/O – Input/Output 8 do an Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LIÊN QUAN DIR 20 I Chọn chiều cho động cơ MODE0 24 I MODE1 25 I Chọn bước5 MODE2 26 I NC 23 - Chân trống, không kế nối nENBL 21 I Chân cho phép xuất ngõ ra, cấp mức thấp6 nRESET 16 I Chế độ reset, cấp mức thấp sẽ ngắt cầu H nSLEEP 17 I Chế độ ngủ, cấp mức cao để mạch có thể hoạt động Bước ngõ vào, khi có cạnh lên động cơ sẽ thực hiện STEP 22 I một bước Các chân trạng thái nFAULT 18 OD Xuất ra mức thấp khi chip bị quá dòng hoặc quá nhiệt nHOME 27 OD Báo mode step, mức thấp khi thiết lập full step Các chân ngõ ra AOUT1 5 O Ngõ ra 1 của cầu A AOUT2 7 O Ngõ ra 2 của cầu A BOUT1 10 O Ngõ ra 1 của cầu B BOUT2 8 O Ngõ ra 2 của cầu B ISENA 6 I/O Chân ground của cầu A ISENB 9 I/O Chân ground của cầu B Bảng 2. 4: Điều khiển bước cho động cơ.
M2 M1 M0 Step Ghi chú 0 0 0 Full Cấp 1 xung động cơ quay một bước 0 0 1 Half Cấp 1 xung động cơ quay nửa bước 0 1 0 1/4 Cấp 1 xung động cơ quay 1/4 bước 0 1 1 1/8 Cấp 1 xung động cơ quay 1/8 bước 1 0 0 1/16 Cấp 1 xung động cơ quay 1/16 bước 1 0 1 1/32 Cấp 1 xung động cơ quay 1/32 bước 1 1 0 1/32 Cấp 1 xung động cơ quay 1/32 bước 5 Cách chọn bước dựa theo bảng 2.