Chương 1:TỔNG QUAN 1. GIỚI THIỆU: Trong những năm qua, khoa học máy tính và xử lý thông tin có những bƣớc tiến vƣợt bậc và ngày càng phát triểnmạnh, đặcbiệtsựra đời và pháttriển nhanhchóngcủakỹthuậtsốđãlàm cho ngành điện tửtrởnên phong phú và đadạnghơn đã gópphầnrấtlớntrongviệc đƣa kỹthuật hiện đại vào mọi lĩnh vực của hoạt động sản xuất, kinh tếvà đời sống xã hội.Từnhững hệthống máy tính lớn đến những hệ thống máy tính cá nhân, từnhững việc điều khiển các máy công nghiệp đến các thiết bịphục vụđời sống hằng ngày của con ngƣời. Công nghệ số thực sự là bƣớc tiến lớn cho công nghệ hiện nay. Một trong những xu hƣớng đang đƣợc sự quan tâm rất lớn từ các nhà phát triển trong những năm gần đây đó là ―Trí tuệ nhân tạo‖, trong đó có thể kể đến các trợ lí ảo đã đƣợc các hãng điện thoại smartphone nổi tiếng cho ra đời nhƣ Siri, Cortana… Đó thật sự là những đột phá trong công nghệ khi mà giờ đây máy móc không những răm rắp nghe lệnh của còn ngƣời mà còn có thể hồi đáp lại.
Bên cạnh đó, các sản phẩm đồ chơi cho trẻ em đƣợc sản xuất tràn lan nhƣng chỉ sử dụng trong mục đích giải trí. Để thay đổi thì chúng ta cần có những sản phẩm kết hợp giữa việc giải trí và học tập để đem lại những giá trí tốt nhất, đặc biệt là với trẻ nhỏ Từ những cơ sở đó kết hợp với mong muốn áp dụng công nghệ số vào thực tiễn nên nhóm đã quyết định lựa chọn đề tài “Xe điều khiển bằng giọng nói và hỗ trợ trẻ em học qua trò chơi trên điện thoại Android”. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI: Trên thị trƣờng hiện nay đã có rất nhiều sản phẩm công nghệ đƣợc chế tạo ra nhằm mục đích chăm sóc sức khỏe cho con ngƣời, đặc biệt là các thiết bị theo dõi,cảnh báo sức khỏe dành cho ngƣời già và đồ chơi dành cho trẻ nhỏ.Trẻ em trong độ tuổi ―mầm non‖(tức là từ 3 đến 6 tuổi) có những đặc điểm riêng về phát triển thể chất và vận động não bộ, có khả năng và nhu cầu lớn về tìm hiểu và nâng cao kiến thức về cuộc sống xung quanh.Vì vậy ở độ tuổi này môi trƣờng sống xung quanh ảnh hƣởng rất nhiều đến việc hình thành nhân cách và tƣ duy của trẻ sau này. Việc lựa chọn các phƣơng pháp nuôi dạy trẻ độ tuổi ―mầm non‖ là hết sức quan trọng, cha mẹ cần lựa 1 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP chọn không gian phù hợp cũng nhƣ những đồ chơi, trò chơi mà thông qua đó tạo kích thích cho trí não của trẻ.
Lấy mô hình là chiếc xe đồ chơi, là loại hình đồ chơi mà hầu hết các trẻ em đều ƣa thích kết hợp với chiếc điện thoại smartphone hiện nay đang là thiết bị phổ biến và thân thuộc nhất của con ngƣờiđể thiết kế ra một chiếc xe đồ chơi không chỉ giúp trẻ giải trí mà còn có thể tƣơng tác lại với trẻ thông qua một số trò chơi bằng giọng nói và sử dụng ngôn ngữ Tiếng Việt, qua đó giúp kích thích hơn sự sáng tạo và vui thích của trẻ. Mô hình xe với thiết kế nhỏ gọn mang đến sự thích thú và thân thiện khi chơi cùng trẻ, đồng thời việc sử dụng công nghệ nhận dạng và giao tiếp qua giọng nói giúp những trò chơi trở nên sự sinh động, kích thích hơn việc duy trì sự chú ý, vui thích của trẻ khi tham gia các trò chơi mà không cần nhiều sự dẫn dắt và hƣớng dẫn của cha mẹ. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU: Mục đích nghiên cứu của đề tài này đó là nghiên cứu lập trình ra mộtphần mềm giúp cho một chiếc điện thoại sử dụng hệ điều hành android trở thành một công cụ hỗ trợ việc giáo dục nhận thức cho trẻ em trong độ tuổi ―mầm non‖(từ 3 đến 6 tuổi) dựa trên nền tảng phƣơng pháp ―Học mà chơi, Chơi mà học‖. Phần mềm có khả năng kết nối Bluetooth để điều khiển xe và thực hiện các tƣơng tác với trẻ qua một số trò chơi thông qua giọng nói Tiếng Việt.
Đề tài đƣợc xây dựng bằng việc sử dụng môi trƣờng lập trìnhAndroidStudio kết hợp lập trình Arduino, nhận diện giọng nói,giao tiếp không giây Bluetooth, cảm biến khoảng cách HC-SR04, shield điều khiển động cơ L293D… 1. ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU: - Phần cứng và cách lập trình board Arduino uno r3. - Viết app andriod để phục vụ cho việc điều khiển xe và thực hiện tƣơng tác với ngƣời sử dụng. - Module bluetooth HC-05.
- Module điều khiển động cơ L293-D. - Module cảm biến khoảng cách HC-SR04. 2 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 1. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: Tìm hiểu phần cứng của Board Arduino và cách sử dụng phần mềm Arduino IDE, lập trình một số chƣơng trình điều khiển led cơ bản để quen với thao tác lập trình code và nạp code.
Sau đó tiếp cận cách lập trình để giao tiếp và nhận dữ liệu qua module HC-05 và xuất tín hiệu điều khiển ra module L293D Làm quen với phần mềm lập trình Adroid Studio bằng cách viết các app cơ bản nhƣ xuất chữ ra màn hình, bấm nút hiển thị chuỗi kí tự, tính tổng 2 số,. để nắm rõ các file chƣơng trình chính, file giao diện, file layout,. cũng nhƣ các bƣớc để lập trình ra một app hoàn chỉnh. Sau đó nghiên cứu lập trình android giao tiếp bluetooth, speech to text android, cách lƣu và xuất file âm thanh, hình ảnh,… 1.
BỐ CỤC ĐỒ ÁN: Đồ án đƣợc trình bày bao gồm 5 chƣơng: Chƣơng 1: Tổng quan. Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết. Chƣơng 3: Thiết kế. Chƣơng 4: Thi công.
Chƣơng 5: Kết quả thực tế. Chƣơng 6: Kết luận và hƣớng phát triển. 3 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2. CÔNG NGHỆ NHẬN DẠNG GIỌNG NÓI: Trong những bộ phim khoa học viễn tƣởng, chúng ta rất thƣờng hay thấy cảnh con ngƣời tƣơng tác với các thiết bị điện tử bằng giọng nói.
Giấc mơ này đã có từ khá lâu và bây giờ nó đang dần trở thành hiện thực.Những chiếc smartphone, tablet giờ đây đều có tính năng điều khiển bằng giọng nói, một số sản phẩm thậm chí còn trả lời lại ngƣời dùng nhƣ thể hai ngƣời đang nói chuyện với nhau.Sự ra đời của công nghệ này đã trở thành một xu hƣớng mới mẻ trong thị trƣờng ứng dụng di động, đặc biệt là những app trƣớc đây đòi hỏi ngƣời dùng phải gõ và nhập liệu nhiều. Vì sao lại là giọng nói? Có cả trăm, cả nghìn ứng dụng cho phép ngƣời dùng tìm kiếm, viết email, ghi chú và đặt lịch hẹn trên smartphone.Thế nhƣng, với một số ngƣời, việc sử dụng bàn phím nhỏ xíu trên điện thoại là không tiện lợi, thậm chí là rất khó chịu. Tốc độ gõ của bạn có thể rất nhanh và chính xác, nhƣng cũng có những ngƣời nhƣ nổi điên lên khi phải xóa đi viết lại chỉ một chữ duy nhất chỉ vì họ bấm nhầm sang những phím bên cạnh. Giọng nói là giải pháp hợp lý nhất tính đến thời điểm hiện tại.Ngƣời dùng không chỉ xài giọng nói của mình nhƣ một phƣơng thức nhập liệu mà chính bản thân thiết bị cũng có thể xài giọng nói để đọc ra những thông tin cần thiết.Đó là chƣa kể đến lợi ích to lớn mà những phần mềm dựa trên giọng nói có thể mang lại cho những ngƣời khiếm thị.
Họ có thể tận hƣởng những tiến bộ công nghệ tƣơng tự nhƣ những gì mà một ngƣời bình thƣờng có thể làm, không còn khoảng cách xuất hiện do những khiếm khuyết về giác quan. Tất nhiên, hiện nay công nghệ giọng nói vẫn chỉ mới ở giai đoạn đầu chứ chƣa thể nào thay thế hoàn toàn bàn phím ảo/vật lý hoặc các nút trên màn hình.Tuy nhiên, chúng ta đang dần tiến đến một kỉ nguyên hiện đại hơn, các ứng dụng giọng nói cũng dần dần đƣợc hoàn thiện. Hãy nhìn vào Google Voice Input, Apple Siri hay mới đây là Microsoft Cortana là bạn sẽ dễ dàng thấy đƣợc xu hƣớng này. 4 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 2.
Một số ví dụ trong thế giới công nghệ: Đã có nhiều nghiên cứu về việc triển khai hoặc giới thiệu thành công những ứng dụng giọng nói. Chúng có thể nhắc đến Ask.com, một dịch vụ cho phép ngƣời dùng hỏi và nhận câu trả lời, đã tích hợp công nghệ nhận dạng giọng nói do Nuance phát triển vào ứng dụng iOS và Android của mình. Sự liên kết này cho phép ngƣời dùng hỏi, trả lời cũng nhƣ đăng tải các lời bình luận. Amazon cũng cập nhật app Kindle trên iOS để hỗ trợ tính năng VoiceOver trong iOS.
VoiceOver sẽ tự động đọc nội dung trên màn hình để giúp cho việc xem sách của những ngƣời bị khiếm thị đƣợc dễ dàng và thuận tiện hơn. Hãng cho biết có khoảng 1,8 triệu đầu sách e-book tƣơng thích với tính năng này. Bản thân Amazon cũng từng mua lại công ty IVONA Software vốn cung cấp giải pháp chuyển đổi từ chữ sang giọng nói cho các sách mua từ Amazon.1: Ứng dụng nhận dạng giọng nói Cortana của Microsoft. Và rồi chúng ta có Siri, Google Voice hay Cortana.
Đây đều là những ứng dụng đƣợc phát triển bởi các tập đoàn công nghệ lớn với tiềm lực mạnh mẽ và quy tụ nhiều nhân tài. Bộ ba phần mềm này đã giúp ngƣời dùng thiết bị di động tƣơng tác với thiết bị của mình một cách thông minh hơn, từ việc đặt câu hỏi, nhận câu trả lời cho đến điều chỉnh các thông số máy và khởi chạy app. Một việc đơn giản có thể kể đến là đặt lịch hẹn hoặc báo thức. Trƣớc đây chúng ta phải mất cả chục thao tác chạm mới đặt xong một sự kiện, còn với Siri, Google Voice hay Cortana, bạn chỉ cần ra lệnh một cái 5 do an ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP là xong.
Mọi thao tác, từ việc ghi nội dung cho đến thiết lập giờ giấc, đều đƣợc thực hiện một cách tự động. Mô hình triển khai: Vậy ngƣời ta áp dụng công nghệ giọng nói vào phần mềm nhƣ thế nào?Thông thƣờng một bộ máy giọng nói sẽ có hai phần.Phần thứ nhất gọi là speech synthesizer (còn gọi là Text to Speech hay TTS). Đây là một trình tổng hợp giọng nói và thiết bị hoặc ứng dụng xài để tƣơng tác với ngƣời dùng, ví dụ: đọc văn bản trên màn hình, thông báo về tiến độ chạy một tác vụ nào đó. Phần thứ hai là một công nghệ nhận dạng cho phép app biết đƣợc ngƣời dùng đang nói gì, từ đó chuyển thể thành lệnh để thiết bị thực thi hoặc chuyển đổi thành các kí tự nhập liệu.Nói cách khác, đây là thứ thay thế cho bàn phím của chúng ta.