Đặt vấn đề Mục tiêu của đề tài Nhiệm vụ của đề tài Giới hạn Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết Giới thiệu hệ điều hành Raspberry Pi Giới thiệu Board mạch Raspberry Pi Giới thiệu mạch công suất L298N Giới thiệu về module camera Chƣơng 3: Tính toán và thiết kế Giới thiệu phần mềm lập trình Viết chƣơng trình giao tiếp Kết quả lập trình Chƣơng 4: Thi công hệ thống Thiết kế phần cứng Giới thiệu linh kiện sử dụng trong thiết kế Mô hình xe robot Giao tiếp các thiết bị và điều khiển mô hình Chƣơng 5: Kết luận Những mục tiêu đạt đƣợc Hạn chế của đề tài Hƣớng phát triển đề tài BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3 do an CHƢƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chƣơng 2.1 TỔNG QUAN VỀ XE ĐIỀU KHIỂN LIVE STREAM CAMERA 2.1 Giới thiệu sơ lƣợc về điều khiển từ xa Dựa vào các ứng dụng thực tiễn của điều khiển từ xa, ta có thể chia làm 2 dạng: Điều khiển từ xa vô tuyến và điều khiển từ xa hữu tuyến. Điều khiển từ xa hữu tuyến: Có thể điều khiển từ xa bằng tia sáng hồng ngoại hay sóng siêu âm. Môi trƣờng truyền là không khí.
Với tia hồng ngoại ta chỉ có thể điều khiển các thiết bị ở khoảng cách gần. Vì vậy, nó đƣợc ứng dụng nhiều cho các thiết bị dân dụng. Điều khiển từ xa hữu tuyến: Đối với hệ thống điều khiển xa bằng mạng không dây thì giới hạn về khoảng cách là yếu điểm của kỹ thuật này, ngƣợc lại với mạng internet đã đƣợc mở rộng với quy mô toàn thế giới thì giới hạn xa không phụ thuộc vào khoảng cách đã mở ra một lối thoát mới trong lĩnh vực tự động điều khiển. Hiện nay, do nhu cầu trao đổi thông tin của ngƣời dân ngày càng tang, đồng thời việc gắn các thiết bị internet ngày càng phổ biến rộng rãi, do đó việc sử dụng mạng internet để truyền tín hiệu điều khiển là phƣơng thức thuận tiện nhất, tiết kiệm nhiều thời gian cho công việc, vừa đảm bảo các tính năng an toàn cho các thiết bị điện gia dụng vừa tiết kiệm đƣợc chi phí sử dụng và đảm bảo an toàn cho tính mạng và tài sản của mỗi ngƣời dân.2 Giới thiệu và stream video lên trang web Streaming video là một kỹ thuật đƣợc sử dụng khá phổ biến trong các ứng dụng mạng.
Rất nhiều các địa chỉ ứng dụng rộng rãi trong thực tế nhƣ: các phần mềm (media player, web browser, .) trên các máy khách truy cập và xem video từ các máy chủ theo mô hình server/client; các ứng dụng hội họp trực tuyến, đào tạo từ xa; giám sát, điều khiển từ xa qua hình ảnh thời gian thực, v. Trong đó có nhiều ứng dụng sử dụng hệ thống nhúng triển khai kỹ thuật này. Streaming video sử dụng cách thức phát lại các đoạn video đƣợc lƣu trữ trên các máy tính trên mạng tới ngƣời dùng đầu cuối muốn xem đoạn video mà không cần tải đoạn video đó về trên máy tính. Về bản chất, streaming video là quá trình BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4 do an CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT chia nhỏ file video thành các frame, rồi lần lƣợt gửi từng frame tới một bộ đệm trên máy tính của ngƣời xem và hiển thị nội dung frame đó. Và quá trình này tuân thủ chặt chẽ về ràng buộc theo thời gian, nói khác là tuân thủ chặt chẽ theo giao thức RTSP, RTP và RTCP. Với đặc tính nhƣ vậy thì streaming video là kỹ thuật cũng khá phức tạp để triển khai. Nhƣng với những lợi ích mà kỹ thuật streaming video đem lại, chúng ta hoàn toàn có thể triển khai đƣợc kỹ thuật này trên thực tế.3 Định nghĩa Điều khiển xe robot từ xa có live stream camera với camera đƣợc tích hợp vào xe sẽ truyền hình ảnh trực tiếp lên hệ thống mạng internet.
Từ hệ thống mạng internet xem đƣợc hình ảnh trực tiếp từ xe robot truyền lên đồng thời có thể điều khiển xe di chuyển qua động cơ DC đƣợc gắn trên xe trong phạm vi nhất định. Một xe robot điều khiển từ xa có live stream camera gồm các tính năng: Xe có thể chay tới, lui, quay trái, quay phải, dừng. Điều khiển đƣợc camera quay trái, quay phải. Hình ảnh điều khiển từ xa xe robot live stream camera BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5 do an CHƢƠNG 2.
Ƣu điểm Với mọi thiết bị kết nối vào mạng internet thì chúng ta có thể điều khiển cũng nhƣ xem hình ảnh trực tiếp từ xe trong phạm vi nhất định khi chúng ta ở bất cứ đâu. GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG 2. Giới thiệu Raspberry Pi 1. Sự ra đời Raspberry Pi là một máy tính đơn khối có kích thƣớc nhỏ nhƣ chiếc thẻ ATM đƣợc phát triển bởi Quỹ Raspberry (nƣớc Anh) với mục tiêu khuyến khích học tập khoa học máy tính trong trƣờng học.2 Raspberry Pi Mode B Raspberry Pi đƣợc bắt đầu phát triển từ năm 2006, phiên bản đầu tiên dựa trên vi điều khiển AVR Atmel ATmega644.
Ngày 16 tháng 6 năm 2012, những chiếc Raspberry Pi đầu tiên đƣợc gửi đến tay ngƣời nhận.000 chiếc đã đƣợc bán ra. Ngày 16/7/2012, Quỹ Raspberry Pi thông báo có 4000 sản phẩm đƣợc phân phối mỗi ngày và bắt đầu cho phép ngƣời dùng mua “máy tính nhỏ” này với số lƣợng lớn. Trong vòng 3 năm kể từ khi đƣợc bán ra, đã có hơn 5 triệu chiếc Pi đã đƣợc bán ra thị trƣờng (theo số liệu thống kê của trang chủ Raspberry Pi). Vậy điều gì làm nên thành công ngoài sức tƣởng tƣợng của Raspberry Pi ? BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 6 do an CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT Raspberry Pi có mức giá quá hấp dẫn: chỉ từ 25$ cho một chiếc bo mạch có thể làm hầu nhƣ mọi ứng dụng hằng ngày nhƣ lƣớt web, lập trình, xem phim HD đến những ý tƣởng mà bạn không ngờ đến nhƣ điều khiển robot, nhà thông minh,. Một điều quan trọng là nó tiết kiệm điện và khả năng chạy liên tục 24/24. Raspberry Pi chạy hệ điều hành Linux: 99% những thứ mà bạn có thể làm trên máy tính đều có thể làm trên Window và quan trọng là tất cả đều miễn phí. Raspberry Pi có kích thƣớc tí hon: chỉ tƣơng đƣơng nhƣ một chiếc thẻ ATM và nặng chƣa đầy 50 gram.
Gắn với chiếc tivi bạn có thể biến nó thành một thiết bị giải trí thông minh trong phòng khách. Gắn với màn hình và bàn phím, chuột bạn có thể biến nó thành một chiếc máy tính đúng nghĩa. Nhỏ gọn và tiện lợi. Cộng đồng Raspberry Pi phát triển rất nhanh trên thế giới: Hầu hết những thắc mắc của bạn đều đƣợc giải đáp rất nhanh va còn hơn thế nữa: bạn có thể tìm thấy hàng ngàn dự án đã thực hiện và vố số ý tƣởng độc đáo.
Với những ƣu điểm độc đáo trên, Raspberry đã vƣợt khỏi biên giới vủa trƣờng học và trở thành thiết bị ƣa thích của rất nhiều ngƣời đam mê điện tử và lập trình. Sự thành công của nó đã mở đã một bƣớc phát triển mới cho tin học: đem máy tính và cảm hứng lập trình đến gần mọi ngƣời hơn bao giờ hết. Raspbery Pi sử dụng chip Broadcom BCM2835 SoC (System on Chip) có chứa bộ xử lý ARM1176JZF-S 700 Mhz (có thể ép xung lên 1Ghz), GPU Video Core IV, và bộ nhớ RAM 256 sau nâng cấp lên 512MB. Nó không có ổ cứng hay SSD đi kèm mà sử dụng thẻ SD để lƣu trữ dữ và khởi động hệ điều hành.
Raspbery Pi sử dụng chip Broadcom BCM2835 SoC (System on Chip) có chứa bộ xử lý ARM1176JZF-S 700 Mhz (có thể ép xung lên 1Ghz), GPU Video Core IV, và bộ nhớ RAM 256 sau nâng cấp lên 512MB. Nó không có ổ cứng hay SSD đi kèm mà sử dụng thẻ SD để lƣu trữ dữ và khởi động hệ điều hành. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7 do an CHƢƠNG 2. Phần cứng Bảng 2.1 Tổng quan về thông số của Raspberry Pi Video outputs Composite RCA hoặc HDMI Audio outputs 3.5 mm jack , HDMI Lƣu trữ SD/MMC/SDIO Card Slot Mạng 802.11 b/g/n Wireless LAN Xuất nhập 40 GPIO pins Nguồn 5v , 2.5A Kích thƣớc 85 x 56 x 17 mm Trọng lƣợng 45g Hệ điều hành Debian GNU/Linux, Raspian OS, Arch Linux ARM, RIC OS, Free BSD, Plan 9… Thông số Module B CPU 1.2Ghz, lõi ARM Cortex-A53 Chip (Soc)Broadcom BCM2837 GPU Dual core Videocore IV Multimedia co- processor Bộ nhớ (SDRAM) 1GB USB 2.0 ports 4x USP port Hình 2.3 Cấu tạo của Raspberry Pi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 8 do an CHƢƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT - CPU: “Trái tim “ của Raspberry Pi. Chip của Raspberry Pi là 32 bit, 700 Mhz System on Chip, đƣợc xây dựng trên kiến trúc ARM11. Model B có 512MB RAM. - SD Card Slot: Raspberry không có ổ cứng.
Vì thế mọi thứ đều đƣợc lƣu trữ trên SD Card từ hệ điều hành đến dữ liệu. - Cổng USB: Model B có 2 cổng USB 2.0, có thể sử dụng để cắm các thiết bị ngoại vi nhƣ bàn phím, con chuột. - Cổng Ethernet: Model B có cổng Ethernet chuẩn RJ45. - Cổng HDMI: Cổng HDMI cung cấp âm thanh và video số.
Có 14 chuẩn video khác nhau đƣợc hỗ trợ, và tín hiệu HDMI có thể chuyển đổi về DVI (Digital Video Interface – Cổng truyền trực tiếp từ video số tới màn hình), cáp Composite (là loại 3 đầu dây ra 2 cho âm thanh và 1 cho hình ảnh) hoặc SCART (chuẩn giao tiếp châu Âu) với bộ chuyển đổi bên ngoài.2 Trạng thái của kit khi hoạt động Led Màu Trạng thái ACT Xanh Sáng khi SD card đƣợc truy cập PWR Đỏ Đèn nguồn ( luôn sáng khi có nguồn) FDX Xanh Sáng nếu mạng truyền song công LNK Xanh Hoạt động của mạng 100 Vàng Sáng nếu kết nối mạng 100Mps - Ngõ ra Audio analog: thiết kế cắm giắc audio chuẩn 3.5mm, hƣớng tới lái tải có trở kháng cao, tuy nhiên chất lƣợng nhõ ra kém hơn so với cổng HDMI khi bạn kết nối tới TiVi thông qua HDMI. - Ngõ ra Composite video: Cổng chuẩn loại RCA cung cấp tín hiệu video NTSC hoặc PAL. Định dạng video qua cổng này độ phân giải thấp hơn so với cổng HDMI. - Nguồn ngõ vào: Điều đầu tiên bạn nhận ra là không có cổng chuyển đổi nguồn trên Pi.
Cổng micro USB chỉ đƣợc sử dụng là nguồn cho Pi. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9 do an CHƢƠNG 2.2 Module camera Hình 2.4 Module Camera Thông số kĩ thuật: - Ống kính tiêu cự cố định. - Cảm biến độ phân giải 8megapixel cho khả năng chụp ảnh kích thƣớc 3280x2464. - Hỗ trợ video 1080p30, 720p60 , 640x480p90.
- Kích thƣớc 25mm x 23mm x 9mm.