Đồ Án HCMUTE: Chế Tạo Xe Tự Vận Hành Bằng Kit Raspberry

Đồ án nghiên cứu hcmute sử dụng kit raspberry chế tạo xe tự vận hành, thiết kế chi tiết, tính toán kỹ thuật theo tiêu chuẩn, đánh giá tính khả thi dự án.

Người đăng

Ẩn danh

Thể loại

đồ án tốt nghiệp

2016

71
10
0

Phí lưu trữ

30 Point

Mục lục chi tiết

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CẢM ƠN

1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

1.2. MỤC TIÊU

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.4. GIỚI HẠN

1.5. BỐ CỤC

2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1. Giới thiệu về board Raspberry Pi

2.2. Cấu hình của Raspberry Pi

2.3. Kết nối của Raspberry Pi B+

2.4. Giới thiệu hệ điều hành cho kit Raspberry

2.5. NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON

2.5.1. Khái niệm Python

2.5.2. Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Python

3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN

4. CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG

5. CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ

6. CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới Thiệu

Tài liệu này phân tích đồ án tốt nghiệp của sinh viên HCMUTE với đề tài 'Sử dụng kit Raspberry chế tạo xe tự vận hành'. Đồ án tập trung vào việc ứng dụng kit Raspberry Pi để xây dựng một xe tự lái đơn giản, có khả năng tránh vật cản cơ bản.

1.1. Bối Cảnh

Xe tự hành đang là một lĩnh vực nghiên cứu và phát triển sôi động, thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học và công nghiệp. Việc ứng dụng robot tự hành vào thực tế mang lại nhiều lợi ích thiết thực, đặc biệt trong lĩnh vực tự động hóa.

1.2. Mục Tiêu

Đồ án đặt mục tiêu ứng dụng kiến thức về Raspberry Pi, lập trình Python, cảm biến, và động cơ để tạo ra một xe tự vận hành đơn giản. Sinh viên HCMUTE thực hiện đồ án cần nắm vững kiến thức về kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, và robot.

II. Phân Tích Nội Dung

Đồ án bao gồm các nội dung chính sau: nghiên cứu kit Raspberry Pi, cảm biến SRF05, kết nối hệ thống, lập trình, thi công và cân chỉnh mạch, thử nghiệm hệ thống, và đánh giá kết quả.

2.1. Raspberry Pi

Raspberry Pi là một máy tính nhúng nhỏ gọn, có khả năng kết nối với các thiết bị ngoại vi và thực thi các chương trình phức tạp. Kit Raspberry Pi cung cấp đầy đủ các thành phần cần thiết để xây dựng một xe tự lái.

2.2. Cảm Biến

Cảm biến SRF05 là một loại cảm biến siêu âm, được sử dụng để đo khoảng cách từ xe đến vật cản. Dựa vào thông tin khoảng cách, xe có thể tránh vật cản và di chuyển an toàn.

2.3. Lập Trình

Đồ án sử dụng ngôn ngữ lập trình Python để điều khiển xe tự hành. Python là một ngôn ngữ lập trình bậc cao, dễ học và dễ sử dụng, phù hợp cho các ứng dụng IoTrobot.

III. Đánh Giá

Đồ án 'Sử dụng kit Raspberry chế tạo xe tự vận hành' của sinh viên HCMUTE là một ví dụ thực tế cho thấy sự kết hợp giữa khoa học máy tínhkỹ thuật điện tử.

3.1. Ưu Điểm

Đồ án có tính ứng dụng cao, mang lại kiến thức thực tiễn cho sinh viên về robot tự hành, IoT, và lập trình nhúng. Việc sử dụng kit Raspberry Pi giúp giảm thiểu chi phí và thời gian phát triển.

3.2. Hạn Chế

Xe tự hành trong đồ án còn đơn giản, chưa được trang bị các tính năng phức tạp như học máy hay trí tuệ nhân tạo.

3.3. Ứng Dụng

Kết quả của đồ án có thể ứng dụng vào việc phát triển các robot tự hành phức tạp hơn, phục vụ cho các lĩnh vực như tự động hóa sản xuất, vận chuyển, và dịch vụ.

01/02/2025

Trích đoạn nội dung tài liệu

đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nôi dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Nội dung chương này trình bày giới thiệu nội dung chính của các linh kiện, module, phần mềm được sử dụng trong đề tài. Chương 3: THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN Chương này trình bày thiết kế phần cứng, yêu cầu phần mềm, thiết kế sơ đồ khối và sơ đồ nguyên lý của đề tài. Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG Chương này trình bày việc lập trình hệ nội dung của đề tài bao gồm lưu đồ giải thuật, chương trình, phần mềm và ngôn ngữ lập trình của đề tài.

Chương 5: KẾT QUẢ, NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ Chương này trình bày kết quả thi công đề tài và đưa ra nhận xét và đánh giá. Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Nội dung trình bày kết luận và hướng phát triển của đề tài. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 2 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Vấn đề đặt ra của đề tài là xe tự hành sử dụng kit Raspberry, ngôn ngữ lập trình thông dụng dễ dàng sử dụng và hỗ trợ đầy đủ trên kit là ngôn ngữ Python.1 Giới thiệu về board Raspberry Pi Raspberry Pi là một chiếc máy tính tí hon chạy hệ điều hành Linux ra mắt vào tháng 2 năm 2012.

Ban đầu Raspberry Pi được phát triển dựa trên ý tưởng tiến sĩ Eben Upton tại đại học Cambridge muốn tạo ra một chiếc máy tính giá rẻ để học sinh có thể dễ dàng tiếp cận và khám phá thế giới tin học. Raspberry Pi (RPi) là một máy tính siêu nhỏ, chỉ có kích thước như 1 chiếc thẻ ATM rút tiền. Người dùng chỉ cần 1 bàn phím, 1 màn hình có cổng HDMI/DVI, 1 nguồn USB 5V và 1 dây micro USB là đã có thể sử dụng RPi như 1 máy tính bình thường. Rpi có thể chạy các ứng dụng văn phòng, nghe nhạc, xem phim độ nét cao.

Board Raspberry Pi B+ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 3 do an CHƯƠNG 2.2 Cấu hình của Raspberry Pi [1] Trái tim của Pi là vi xử lý Broadcom BCM2835 chạy ở tốc độ 700mHz. Đây là vi xử lý SoC (system-on-chip) tức là hầu hết mọi thành phần của hệ thống gồm CPU, GPU cũng như audio, communication chip đều được tích hợp trong một. Chip SoC này nằm ngay bên dưới chip memory Hynix 512 MB màu đen ở giữa board. Tùy theo model mà Raspberry sử dụng chip khác nhau:  Raspberry Pi model A: Broadcom BCM2835 với 256MB RAM.

 Raspberry Pi model B v1: Broadcom BCM2835 với 256MB RAM.  Raspberry Pi model B v2: Broadcom BCM2835 với 512MB RAM. RAM được tích hợp sẵn trong đế chip nên bạn không thể nâng cấp RAM cho Pi. CPU BMC2835 sử dụng nhân ARM1176JZFS (ARM11) cho hiệu năng cao và giá thành thấp.

SoC này khác với CPU ở trong PC thông thường ở chỗ nó được chế tạo dựa trên kiến trúc tập lệnh (Instruction Set Architect – ISA) là ARM chứ không phải kiến trúc x86 như của Intel. ARM có ISA dạng rút gọn RISC và tiêu thụ điện năng rất thấp nên phù hợp với thiết bị di động. Cắm RPi vào cổng USB của máy tính có thể cấp nguồn cho pi hoạt động ở mức bình thường, không sử dụng các kết nối internet như LAN và wifi. Rpi có nhiều ứng dụng từ đơn giản đến phức tạp có thể kể đến như: dùng RPI làm trung tâm giải trí đa phương tiện, internet tv, ổ đĩa sao lưu dự phòng trên mạng nội bộ, kết hợp với webcam làm hệ thống phát hiện chuyển động, nhận diện khuôn mặt, điều khiển robot, nhận và gửi tin nhắn gsm với usb 3g, điều khiển tắt/mở đèn trong nhà, và còn rất nhiều ứng dụng khác.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 4 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Những thông số sơ lược về Raspberry Pi B v2 2.3 Kết nối của Raspberry Pi B+ Khe cắm thẻ nhớ: sử dụng loại thẻ SD Card, đây là nơi lưu trữ hệ điều hành và tất cả các dữ liệu hoạt động của Raspberry Pi. Dung lượng của thẻ nhớ phải từ 2GB trở lên để đảm bảo cho hệ thống hoạt động tốt.

Micro USB Power: RPi có thể sử dụng đến 700mA tại mức áp 5V khi bạn sử dụng nhiều thiết bị USB và cổng LAN. Do đó để RPi hoạt động ổn định, chúng tôi khuyến cáo bạn sử dụng bộ nguồn USB 5V 1A. Ngoài việc cấp nguồn cho Pi thông qua cổng micro USB, bạn có thể cấp nguồn trực tiếp vào cổng GPIO (5V và Gnd). Nếu bạn không am hiểu về điện tử thì cách này không được khuyến cáo.

Điện áp quá mức 5V cấp trực tiếp vào GPIO có thể gây hư hỏng các thiết bị cắm vào cổng USB, chip quản lý USB và LAN. Tốt nhất nên sử dụng 1 nguồn switching chuyển về 5V hoặc sử dụng IC LM7805. TFT Touch Screen: nơi đây sẽ giúp cho bạn có thể kết nối Raspberry Pi với màn hình cảm ứng để hiển thị và sử dụng Raspberry một cách trực quan nhất. Chúng ta có thể thực hiện các tác vụ tương đương như khi sử dụng chuột và bàn phím.

Camera expansion: khe cắm này là để cắm modem camera vào Raspberry Pi. Khi sản xuất Raspberry Pi thì nhà sản xuất còn sản xuất thêm một modem camera 5MP nhưng người mua không được hỗ trợ mà phải mua thêm. Chúng ta có thể chụp hình, quay phim,. làm việc tất cả các tác vụ như trên một camera bình thường.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Cổng HDMI: cổng này dùng để kết nối với các thiết bị có hổ trợ chuẩn kết nối HDMI, nếu thiết bị của chúng ta không hổ trợ HDMI mà chỉ hổ trợ VGA thì chúng ta phải sử dụng một dây cáp chuyển đổi từ HDMI sang VGA. Thường thì cổng này dùng để kết nối ra màn hình, tivi, máy chiếu,. để hiển thị giao diện của hệ điều hành.

Cổng kết nối Ethenet: dùng để kết nối internet, mạng Lan, truy cập SSH. 4 cổng USB: dùng để kết nối với chuột, bàn phím, usb, usb 3g, usb wifi và các thiết bị có hổ trợ cổng USB. STEREO AUDIO: dùng để kết nối với tai nghe, loa, và các thiết bị ân thanh có cổng Jack 3. TV: dùng để kết nối và phát tín hiệu hình ảnh lên Tivi.

GPIO: Raspberry Pi cung cấp nhiều cổng GPIO, giao tiếp SPI, I2C, Serial.Các cổng GPIO được sử dụng để xuất/nhận giá trị 0/1 ra/vào từ bên ngoài. Giao tiếp SPI, I2C, Serial có thể được dùng để kết nối trực tiếp với các vi điều khiển khác. Đặc biệt phù hợp cho những ai cần điều khiển các thiết bị điện tử ngoại vi. Sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi Model B+ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an CHƯƠNG 2.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2. Raspberry Pi và các thiết bị kết nối với nó.4 Giới thiệu hệ điều hành cho kit Raspberry Sau phần giới thiệu Raspberry Pi và cấu tạo kế đến là phần thực hành với Pi. Khác với vi điều khiển có thể chạy ngay sau khi load chương trình điều khiển, Pi cần có hệ điều hành để hoạt động. Các hệ điều hành hiện tại mà Raspberry Pi hổ trợ: - NOOBS (New Out Of Box Software): đây là hệ điều hành cơ bản nhất của R-Pi, không hổ trợ giao diện mà chỉ dùng giao diện dòng lệnh.

- Raspbian: được tạo nên từ hệ điều hành Debian của linux chuyên dùng cho các dòng máy tính, có giao diện như 1 máy tính, hổ trợ cả về mạng, và giao tiếp vào ra. - Pidora: tạo nên từ phiên bản hệ điều hành Fedora của linux, cũng hổ trợ tốt về giao diện, mạng và giao tiếp vào ra. - RaspBMC: tạo ra để chuyên dùng giải trí, sử dụng giao diện XBMC media center, giao diện thường thấy trong các TIVI internet hiện nay. - OpenELEC: một phiên bản dùng giao diện XBMC Mediacenter khác, hổ trợ nhanh và thân thiện cho người sử dụng.

- RISC OS: phiên bản hệ điều hành rút gọn với tính năng hoạt động nhanh nhất trong các hệ điều hành. - Arch: phiên bản hệ điều hành phát triển riêng cho các dòng kít dùng chip ARM. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON 2.1 Khái niệm Python [4] Python là một ngôn ngữ lập trình thông dịch do guido van Rossum tạo ra năm 1990.python hoàn toàn tạo kiểu động và dung cơ chế cấp phát bộ nhớ tự động; do vậy nó tự tự như perl, ruby, scheme, smalltalk, và tcl.

Python được phát triển trong một dự án mở, do tổ chức phi lợi nhuận python software foundation quản lý Theo đánh giá của Eric S. Raymond Python là ngôn ngữ có hình thức rất sáng sủa, cấu trúc rõ ràng, thuận tiện cho người mới học lập trình. Cấu trúc của Python còn cho phép người sử dụng viết mã lệnh với số lần gõ phím tối thiểu, như nhận định của chính Guido van Rossum trong một bài phỏng vấn ông. Ban đầu, Python được phát triển để chạy trên nền unix.

Nhưng rồi theo thời gian, nó đã “bành trướng” sang mọi hệ điều hành từ MS-DOS đến Mac OS, OS/2, Windows Linux và các hệ điều hành khác thuộc họ Unix. Mặc dù sự phát triển của Python có sự đóng góp của rất nhiều cá nhân, nhưng Guido van Rossum hiện nay vẫn là tác giả chủ yếu của Python. Ông giữ vai trò chủ chốt trong việc quyết định hướng phát triển của Python.2 Đặc điểm của ngôn ngữ lập trình Python Python được thiết kế để trở thành một ngôn ngữ dễ học, mã nguồn dễ đọc, bố cục trực quan, dễ hiểu, thể hiện qua các điểm sau: Từ khóa: Python tăng cường sử dụng từ khóa tiếng Anh, hạn chế các kí hiệu và cấu trúc cú pháp so với các ngôn ngữ khác. Python là một ngôn ngữ phân biệt kiểu chữ HOA, chữ thường.

Như C/C++, các từ khóa của Python đều ở dạng chữ thường. Khối lệnh: Trong các ngôn ngữ khác, khối lệnh thường được đánh dấu bằng cặp kí hiệu hoặc từ khóa. Ví dụ, trong C/C++, cặp ngoặc nhọn {} được dùng để bao bọc một khối lệnh. Python, trái lại, có một cách rất đặc biệt để tạo khối lệnh, đó là thụt các câu lệnh trong khối vào sâu hơn (về bên phải) so với các câu lệnh của khối lệnh cha chứa nó và có thể sử dụng dấu tab hoặc khoảng trống để thụt các câu lệnh vào.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khả năng mở rộng: Python có thể được mở rộng: nếu biết sử dụng C, người dùng có thể dễ dàng viết và tích hợp vào Python nhiều hàm tùy theo nhu cầu. Các hàm này sẽ trở thành hàm xây dựng sẵn (built-in) của Python.

Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ

Bài viết "Xe Tự Vận Hành Sử Dụng Kit Raspberry Từ Đồ Án HCMUTE" giới thiệu về một dự án nghiên cứu và phát triển xe tự vận hành sử dụng kit Raspberry Pi, mang lại nhiều lợi ích cho sinh viên và những người đam mê công nghệ. Bài viết không chỉ trình bày chi tiết về cấu trúc và nguyên lý hoạt động của xe mà còn nhấn mạnh tầm quan trọng của việc ứng dụng công nghệ tự động hóa trong thực tiễn. Độc giả sẽ tìm thấy những thông tin hữu ích về cách thức lập trình và điều khiển xe, từ đó mở rộng kiến thức về tự động hóa và robot.

Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các ứng dụng và nghiên cứu liên quan đến tự động hóa, hãy tham khảo các tài liệu như Luận văn thạc sĩ tự động hóa điều khiển và truyền thông sử dụng modbus tcp và gsm, nơi bạn có thể khám phá các phương pháp điều khiển hiện đại. Ngoài ra, bài viết Giáo trình phần tử tự động và cảm biến sẽ cung cấp cho bạn cái nhìn sâu sắc về các thành phần thiết yếu trong hệ thống tự động. Cuối cùng, đừng bỏ lỡ Luận văn thạc sĩ tự động hóa nghiên cứu thiết kế bộ điều khiển neuralplc trong công nghiệp, một tài liệu thú vị về công nghệ điều khiển tiên tiến trong ngành công nghiệp. Những liên kết này sẽ giúp bạn mở rộng kiến thức và khám phá sâu hơn về lĩnh vực tự động hóa.