Chương 1: Tổng quan: Ở chương này, nhóm sẽ trình bày tổng quan về tình hình nghiên cứu nhận diện giọng nói trên thế giới và nước ta từ đó đưa ra lý do chọn đề tài, các mục tiêu khi nghiên cứu và giới hạn đề tài. Cuối cùng nhóm thực hiện sẽ trình bày sơ lược về bố cục đề tài. Chương 2: Cơ sơ lý thuyết: Chương này trình bày tất cả các lý thuyết và thông số kỹ thuật của các thiết bị, linh kiện được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp. Chương 3: Hệ thống điều khiển thiết bị thông minh: Chương này trình bày về sơ đồ khối của hệ thống, sơ đồ mạch nguyên lý của hệ thống, sơ đồ mạch nguyên lý của từng thiết bị.
Bên cạnh đó là lưu đồ giải thuật từng khối của hệ thống. 2 do an Chương 4: Kết quả: Chương này trình bày về mô hình hệ thống điều khiển thiết bị thông minh và hướng dẫn sử dụng hệ thống. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trong chương này nhóm sẽ đưa ra kết luận về đề tài dựa trên mục tiêu ban đầu đặt ra và kết quả thực tế. Bên cạnh đó là đưa ra hướng phát triển của đề tài.
3 do an CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. Raspberry Pi Là thuật ngữ để chỉ các máy tính chỉ có một board mạch (hay còn gọi là máy tính nhúng) có kích thước nhỏ gọn, được phát triển tại Anh bởi Raspberry Pi Foundation với hướng đối tượng ban đầu là sinh viên, học sinh nhưng sau khi phát hành lại được đông đảo đối tượng đồng lĩnh vực hưởng ứng tích cực. Nhóm chọn phiên bản Raspberry Pi Zero W được phát triển từ bản Zero gần nhất. Mục đích chế tạo ra bản Pi Zero W nhắm đến chi phí thấp cho tất cả mọi người, đồng thời tạo ra một thiết bị thật nhỏ gọn nhưng đầy đủ tính năng.
Bản Zero W vẫn hoạt động trên Linux hỗ trợ 1080p, nhưng lại rất nhỏ so với các bản khác, giúp người sử dụng dễ dàng mang đi, sử dụng đưa người dùng đến sát với thế giới mạng lưới mọi vật kết nối internet (Internet of Things). Giờ đây bản Zero W còn được tích hợp thêm 2 điểm đặc biệt là Wifi và Bluetooth. Mạch Wifi và Bluetooth được sử dụng giống hệt trong phiên bản Raspberry Pi 3, chỉ khác ở phần ăng-ten. Ăng-ten trên Pi 3 là chip SMD còn Ăng- ten trên Zero W là loại rời được hàn trên board.
Rapsberry Pi Zero W có kích thước 65 mm x 30 mm x 5 mm với 40 chân GPIO, có chuẩn đầu ra là Micro USB, sử dụng chip Broadcom BCM 2835 (giống Bản Pi 1) nhưng nâng cấp lên 1GHz, nhanh hơn 40%, với ARM11, CPU lõi đơn, dung lượng RAM là 512MB, với khả năng lữu trữ bằng thẻ MicroSD, xuất video dưới dạng 1080P HD và âm thanh kết nổi qua đầu mini HDMI. Raspberry Pi Zero W sử dụng nguồn 5V, được cung cấp qua đầu MicroUSB, có mạng LAN không dây 2. 4 do an Hình 2.1: Kích thước và sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi Zero W Hơn nữa, Rapsberry Pi Zero W còn có rất nhiều các chuẩn giao tiếp sau: Bảng 2.1 Các giao tiếp của mô-đun Raspberry Pi Zero W Cổng nguồn Micro USB (chỉ cấp nguồn 5V, dòng tối thiểu là 700 mA) Cổng dữ liệu Micro USB hỗ trợ OTG (Hỗ trợ cổng USB để kết nối các ngoại vi như chuột, bàn phím) Cổng mini-HDMI Kết nối cổng HDMI với hỗ trợ full HD 1080p30, 1080P 250MHz) Khe cắm thể nhớ Micro SD 2. Cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814 Thiết bị thu tín hiệu âm thanh ở đây là dùng cảm biến âm thanh MAX9814 (Microphone Amplifier Module) tích hợp bộ tự động điều chỉnh độ khuếch đại AGC với khả năng tự động điều chỉnh độ khuếch đại.
Nhờ công nghệ mới này các âm thanh lớn khi đi qua mạch sẽ tự động giảm tới mức được cài đặt mặc định, tương tự các âm thanh nhỏ sẽ tự động tăng tới mức ấn định mà không cần điều chỉnh thủ công nào. 5 do an Hình 2.2: Cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814 Phần trên của bo mạch có hàn 1 micro điện tử 20-20kHz giúp người dùng dễ dàng thu tín hiệu âm thanh. Ta cũng có thể thấy mô-đun có 5 ngõ ra bao gồm: Chân AR không được dùng tới , GND là chân nối đất, Vdd là chân nối nguồn, Gain là lựa chọn mức âm thanh xác lập cho bộ tự động điều chỉnh độ khuếch đại và chân Out là ngõ tín hiệu đầu ra. Theo trên thông số ghi trên mô-đun ta có 3 trạng thái khi không cấp điện thì mặc định mức xác lập là 60dB, khi cấp vào là đất (GND) thì mức xác lập là 50dB và nếu cấp vào là nguồn (Vdd) thì mức xác lập sẽ rơi vào 40dB.
LCD Thiết bị hiển thị LCD 16x2 (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của vi điều khiển. LCD 16x2 có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (chữ, số, kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tiêu tốn rất ít tài nguyên hệ thống mà giá thành lại phải chăng. 6 do an Hình 2.3: Hình ảnh mô phỏng của LCD 16x2 Bảng 2.2 Chức năng chân của LCD 16x2 Mô tả Chân Ký hiệu Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với 1 Vss GND của mạch điều khiển Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này 2 VDD với VCC=5V của mạch điều khiển 3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD. Chân chọn thanh ghi (Register select).
Nối chân RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi. + Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của 4 RS LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD. Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với 5 R/W logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.
7 do an Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E. + Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển 6 E vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E. + Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.
Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này : 7- DB0 - + Chế độ 8 bit : Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit 14 DB7 MSB là bit DB7. + Chế độ 4 bit : Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB là DB7 Nguồn dương cho đèn nền 15 - 16 - GND cho đèn nền Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của LCD 16x2 Điện áp hoạt động 2.5V – 6V DC Hồ trợ màn hình LCD16x2, 16x6, 20x4 (driver HD44780) Giao tiếp I2C Địa chỉ mặc định 0x27 (có thể điều chỉnh ngắn mạch chân A0/A1/A2 Kích thước 41.3(H) Trọng lượng 5 Gram 8 do an Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD 2. Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card) Cáp USB Sound Adapter 7.1 Chanel (có thể làm việc với Raspberry Pi) có kích thước nhỏ gọn, dễ dàng kết nối và sử dụng giúp máy tính có thêm cổng tai nghe (Headphone) và cổng vi âm (Microphone) đặc biệt là các loại máy tính nhúng nhỏ thường bị thiếu hai cổng này: Raspberry Pi, Beaglebone,.4: Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card) Một số thông số kỹ thuật của USB Sound Card: Tốc độ tối đa 12Mbps, tích hợp USB Audio Device Class Specifiaction 1.0, có lớp USB HID 1.1, có chế độ chạy bằng bus USB không cần nguồn ngoài, có đèn LED báo hiệu.
Ngoài ra có hiệu ứng âm thành ảo 7.1, Xear 3D, không có trình điều khiển và không cần trình điều khiển cho Windows. Linux, Macos,… Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB bao gồm đầu ra 3.5mm, jack cắm đầu vào 3.5mm, cổng S / PDIF đồng trục, đầu cắm quang S / PDIF. Máy tính sử dụng các bit để giao tiếp. Các bit này khi kết hợp lại với nhau có thể mang số lượng thông tin khổng lồ.
Nhưng các bit này cần một đường dẫn để 9 do an chúng có thể truyền đến các bộ phận khác nhau bên trong máy tính. Và bộ chuyển đổi âm thanh sang USB giúp dẫn truyền các bit âm thanh từ máy tính đến các thiết bị phát nhạc bên ngoài. Chẳng hạn như dàn loa ngoài và âm ly sẽ cần bộ chuyển đổi âm thanh sang USB để có thể đọc được tín hiệu từ máy tính truyền sang. Máy tính không tương thích với những thiết bị loại này, chính vì vậy chúng ta cần bộ chuyển đổi âm thanh sang USB để làm trung gian kết nối.
Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB sẽ biến đổi các bit máy tính thành dạng sóng âm thanh truyền dẫn, sau đó được đầu thu của loa ngoài hoặc amply tiếp nhận thông qua các jack cắm. Từ đó, các vi mạch bên trong bộ âm ly sẽ giải mã các bit này và biến chúng thành các tín hiệu âm thanh tương thích. Từ đó, loa ngoài sẽ có thể phát nhạc đồng bộ với bài hát đang được mở trên laptop hoặc máy tính. Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403 Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403 6W Hifi 2.0 Class D (không volume) với tổng công suất 6W, được thiết kế nhỏ gọn phù hợp với các mô hình âm thanh quy mô nhỏ.
Điện thế hoạt động từ 2.5 đến 5VDC, mạch vô cùng dễ hỏng khi điện thế vượt quá 5.5V hoặc đấu ngược. Tuy nhỏ gọn nhưng hiệu suất của mạch lên đến 90%, chuẩn khuếch đại Class D mang lại âm thanh chất lượng cao và hiệu suất vượt trội.5: Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403 10 do an Phía dưới mạch có 2 ngõ ra với 2 cặp nguồn, đất kết nối với loa được sử dụng từ nguồn 5VDC cấp từ phía trên của mạch. Tín hiệu vào được kết nối vào 2 chân L và Đất (┴).