Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế và xây dựng mô hình điều khiển xe thông minh ngành công nghệ kỹ thuật điện tử viễn thông

• Tác giả: Võ Phước Tiến
• Người hướng dẫn: ThS. Nguyễn Ngô Lâm
• Trường học: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Công nghệ kỹ thuật điện tử - viễn thông
• Đề tài: Thiết kế và xây dựng mô hình điều khiển xe thông minh
• Loại tài liệu: đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Thủ Đức

• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. GIỚI THIỆU
• 1.2. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
• 1.3. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU
• 1.4. ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
• 1.5. PHẠM VI NGHIÊN CỨU
• 1.6. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 1.7. BỐ CỤC ĐỒ ÁN
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 2.1. GIỚI THIỆU VỀ DEEP LEARNING
• 2.1.1. Kiến trúc mạng nơ ron
• 2.1.2. Huấn Luyện Mạng Nơ-ron
• 2.1.3. Ứng Dụng trong Xử Lý Ảnh
• 2.2. XỬ LÍ ẢNH VÀ THỊ GIÁC MÁY TÍNH
• 2.2.1. Thị giác máy tính
• 2.2.2. Công Nghệ và Thư Viện
• 2.3. ỨNG DỤNG XỬ LÍ ẢNH TRONG XE TỰ HÀNH
• 2.3.1. Nhận Diện Biển Báo Giao Thông
• 2.3.2. Phát Hiện và Theo Dõi Đối Tượng
• 2.3.3. Dự Đoán Hành Vi
• 2.3.4. Tăng Cường An Toàn và Hiệu Suất
• 2.4. TỔNG QUAN VỀ CÁC PHẦN CỨNG TRONG HỆ THỐNG
• 2.4.1. Module giao tiếp wifi ESP32-CAM AI Thinker
• 2.4.2. Vi điều khiển ESP32 Dev Module
• 2.4.3. Module điều khiển động cơ L298N
• 2.4.4. Cảm Biến Siêu Âm UltraSonic HY-SRF05
• 2.4.6. Module GPS Neo 6m V2
• 2.4.10. Mạch giảm áp DC-DC 12V XL4015
• 2.4.11. Mạch giảm áp DC-DC 5V-5A MP2482 SY8205
• 2.4.12. Động cơ DC giảm tốc vàng 2 trục
• 2.4.13. Nút nhấn SW15 đề nhả 2 chân R13-507
• 2.4.14. Mạch hiển thị mức dung lượng Pin Lithium 18650
• 2.5. CÁC CHUẨN GIAO TIẾP
• 2.5.1. Chuẩn giao tiếp UART
• 2.5.2. Chuẩn giao tiếp I2C
• 2.5.3. Chuẩn giao tiếp không dây Wifi
• 2.5.4. Chuẩn giao tiếp ESP-NOW
• 2.6. TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ IOT
• 2.7. TỔNG QUAN VỀ GOOGLE FIREBASE
• 2.8. TỔNG QUAN CÁC CÔNG CỤ XÂY DỰNG VÀ LẬP TRÌNH NÊN HỆ THỐNG
• 2.8.1. Giới thiệu về nền tảng Roboflow
• 2.8.2. Giới thiệu về Google Colab
• 2.8.3. Giới thiệu về Yolo v8
• 2.8.4. Giới thiệu về phần mềm lập trình Visual Studio Code
• 2.8.5. Phần mềm lập trình Ardunio IDE
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
• 3.1. YÊU CẦU VÀ SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG
• 3.1.1. Yêu cầu của hệ thống
• 3.1.2. Sơ đồ khối và chức năng của từng khối
• 3.1.3. Hoạt động của hệ thống
• 3.2. THIẾT KẾ HỆ THỐNG
• 3.2.3. Khối hiển thị
• 3.2.5. Khối điều khiển động cơ
• 3.2.6. Khối gửi tin nhắn
• 3.2.7. Khối định vị GPS
• 3.2.8. Khối chuyển đổi chế độ
• 3.2.9. Khối thông báo kết nối
• 3.2.10. Khối đo khoảng cách
• 3.2.11. Khối xử lý trung tâm 1
• 3.2.12. Khối xử lý trung tâm 2
• 4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG – TÍNH TOÁN – LẬP TRÌNH CHO HỆ THỐNG
• 4.1. THI CÔNG HỆ THỐNG THỰC TẾ
• 4.2. TẠO TỆP DATASET VỚI ROBOFLOW
• 4.3. TRAIN MODEL VỚI GOOGLE COLAB
• 4.4. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA HỆ THỐNG
• 4.4.1. Lưu đồ giải thuật khối xử lí trung tâm 1
• 4.4.2. Lưu đồ giải thuật chế độ Manual
• 4.4.3. Lưu đồ giải thuật chế độ Auto
• 4.4.4. Lưu đồ giải thuật ESP Camera
• 4.4.5. Lưu đồ giải thuật khối xử lí trung tâm 2
• 4.4.6. Lưu đồ giải thuật khối xử lí ảnh và gửi dữ liệu đến Firebase
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ - KIỂM TRA – ĐÁNH GIÁ
• 5.1. KẾT QUẢ CỦA QUÁ TRÌNH HUẤN LUYỆN
• 5.2. KẾT QUẢ TIN NHẮN GỬI TỌA ĐỘ VỀ CHO NGƯỜI DÙNG
• 5.3. KẾT QUẢ HỆ THỐNG Ở CHẾ ĐỘ MANUAL
• 5.4. KẾT QUẢ HỆ THỐNG Ở CHẾ ĐỘ AUTO
• 5.5. KIỂM TRA KHẢ NĂNG NHẬN DIỆN CÁC BIỂN BÁO VÀ ĐÈN TÍN HIỆU GIAO THÔNG KHI XE HOẠT ĐỘNG Ở CHẾ ĐỘ AUTO
• 5.6. ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG TOÀN HỆ THỐNG
• 6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Thiết kế xe thông minh

Phần này tập trung vào việc thiết kế xe thông minh với mục tiêu tạo ra một hệ thống tự động hóa có khả năng nhận diện và phản ứng với môi trường xung quanh. Đồ án sử dụng các công nghệ hiện đại như IoT, cảm biến xe thông minh, và hệ thống điều khiển tự động để xây dựng mô hình. Các linh kiện phần cứng như ESP32-CAM, module GPS GY-NEO 6M, và cảm biến siêu âm được tích hợp để đảm bảo tính năng và hiệu suất của hệ thống.

1.1. Công nghệ IoT trong xe

Ứng dụng IoT trong xe được nhấn mạnh như một yếu tố quan trọng giúp kết nối và điều khiển hệ thống từ xa. Công nghệ này cho phép xe thông minh giao tiếp với các thiết bị khác, thu thập dữ liệu, và đưa ra quyết định dựa trên thông tin thời gian thực.

1.2. Cảm biến xe thông minh

Các cảm biến xe thông minh như cảm biến siêu âm và camera ESP32-CAM được sử dụng để thu thập dữ liệu môi trường. Những cảm biến này giúp hệ thống nhận diện vật cản, biển báo giao thông, và các đối tượng khác trên đường.

II. Mô hình điều khiển xe

Phần này trình bày chi tiết về mô hình điều khiển xe được xây dựng trong đồ án. Hệ thống bao gồm các khối chức năng như khối hiển thị, khối điều khiển động cơ, và khối định vị GPS. Mô hình được thiết kế để hoạt động ở hai chế độ: Manual và Auto, với khả năng chuyển đổi linh hoạt giữa hai chế độ.

2.1. Khối điều khiển động cơ

Khối điều khiển động cơ sử dụng module L298N để điều khiển các động cơ DC giảm tốc. Khối này đảm bảo xe di chuyển mượt mà và phản ứng nhanh với các lệnh điều khiển từ hệ thống trung tâm.

2.2. Khối định vị GPS

Module GPS GY-NEO 6M được tích hợp để cung cấp thông tin vị trí chính xác của xe. Dữ liệu từ GPS được sử dụng để định vị và điều hướng xe trong chế độ tự động.

III. Đồ án tốt nghiệp điện tử viễn thông

Đồ án này là một phần của chương trình đồ án tốt nghiệp điện tử viễn thông, tập trung vào việc áp dụng kiến thức lý thuyết vào thực tiễn. Sinh viên sử dụng các công cụ lập trình như Arduino IDE, Visual Studio Code, và Google Colab để phát triển phần mềm điều khiển và xử lý dữ liệu.

3.1. Phát triển phần mềm điều khiển xe

Phần mềm điều khiển được phát triển bằng ngôn ngữ C và Python, với sự hỗ trợ của các thư viện như YOLO v8 để nhận diện đối tượng. Quá trình huấn luyện mô hình được thực hiện trên Google Colab để tối ưu hóa hiệu suất.

3.2. Kiểm tra và đánh giá hệ thống

Hệ thống được kiểm tra và đánh giá thông qua các bài thử nghiệm thực tế. Kết quả cho thấy khả năng nhận diện biển báo và đèn tín hiệu giao thông của hệ thống đạt độ chính xác cao, đáp ứng được yêu cầu của đề tài.

IV. Ứng dụng thực tế và hướng phát triển

Đồ án không chỉ dừng lại ở việc xây dựng mô hình mà còn hướng đến các ứng dụng thực tế trong đời sống và công nghiệp. Hệ thống có tiềm năng được áp dụng trong các phương tiện giao thông thông minh, giúp giảm thiểu tai nạn và tối ưu hóa lộ trình di chuyển.

4.1. Phát triển công nghệ xe tự lái

Công nghệ xe tự lái là một trong những hướng phát triển chính của đồ án. Việc tích hợp thêm các cảm biến và cải thiện thuật toán xử lý dữ liệu sẽ giúp hệ thống trở nên thông minh và đáng tin cậy hơn.

4.2. Mở rộng ứng dụng IoT

Việc mở rộng ứng dụng IoT trong xe thông minh sẽ giúp kết nối hệ thống với các dịch vụ đám mây, từ đó nâng cao khả năng quản lý và điều khiển từ xa.