Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án lập trình hệ thống vi điều khiển Đề tài gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thính Thực tiễn : Ngày nay trên thế giới với sự bùng nổ của các ngành công nghệ thông tin, điện tử, viễn thông v.v… Đã làm cho chất lượng đời sống của con người ngày càng nâng cao và hoàn thiện hơn. Các thiết bị tự động hóa đã ngày càng xâm lấn vào trong quá trình sản xuất và thậm chí là vào cuộc sống sinh hoạt hằng ngày của mỗi con người. Hiện nay ở Việt Nam có khoảng 3 triệu người khiếm thị. Họ gặp rất nhiều khó khăn về việc đi lại trong cuộc sống. Tuy có nhiều sản phẩm trên thị trường dành cho những người này nhưng giá thành cao và cách sử dụng còn phức tạp
ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Tel:(84-511)3736 949 Fax(84-511)3842 771 Website:itf.dut.udn.vn Email:cntt@dut.udn.vn BÁO CÁO ĐỒ ÁN LẬP TRÌNH HỆ THỐNG VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI: “GẬY THƠNG MINH HỖ TRỢ NGƯỜI KHIẾM THỊ” GVHD: TS Trần Thế Vũ SVTH: Ngô Thị Diệu Hằng Trịnh Minh An Bùi Văn Thảo LỚP: 14T2 Đà Nẵng, 12/2016 14N10B 14N10B 14N12A Lời cảm ơn Trên thực tế khơng có thành công mà không gắn liền với hỗ trợ giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian thực đề tài, chúng em nhận nhiều quan tâm q thầy/cơ, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc em xin gửi đến quý thầy cô khoa công nghê thông tin với tri thức tâm huyết truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em Và đặc biệt học kỳ này, khoa giúp cho chúng em tiếp cận với môi trường làm việc thực tế thông qua học phần “Đồ án Vi Điều Khiển” Để hồn thành đồ án mơn học này, chúng em xin chân thành cảm ơn đến TS Trần Thế Vũ tận tình giúp đỡ chúng em suốt thời gian làm đồ án Cảm ơn bạn nhóm làm việc nổ, nhiệt tình, khơng quản ngày đêm hồn thành nhiệm vụ giao Sự thành công môn học nhờ đóng góp cơng sức không nhỏ thầy bạn Trong trình hồn thành cơng việc, chúng em khơng thể tránh sai sót Vậy nên, chúng em mong quý thầy/cơ thơng cảm cho sai sót ghi nhận chúng em làm Một lần nữa, chúng em xin cảm ơn quý thầy/cô bỏ thời gian q báu để thơng qua đồ án Vi Điều Khiển chúng em Chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Gậy thơng minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ MỤC LỤC Lời cảm ơn I Mục tiêu đồ án I.1 Phân tích yêu cầu .3 I.2 Đặc tả yêu cầu II Phân công công việc III Mô tả chi tiết hệ thống .4 IV Giải pháp thực Phần cứng .5 1.1 Nguyên lý hoạt động phần cứng 1.2 Các chân cách nối mạch thiết bị .7 1.3 Sơ đồ mạch điện .9 Nguyên lý hoạt động phần mềm 2.1 Nguyên lý hoạt động 2.2 Các thư viện/framework sử dụng 10 V Kê khai linh kiện chi phí .10 VI Đánh giá hệ thống 11 Độ ổn định xác .11 Tốc độ thực thi 11 Ưu điểm .11 Nhược điểm 11 Tính thực tế 11 Hướng cải tiến .11 VII Kết luận .12 Những việc làm 12 Những việc chưa làm 12 Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ I Mục tiêu đồ án Đề tài : Gậy thông minh dành hỗ trợ cho người khiếm thị Thực tiễn : Ngày giới với bùng nổ ngành công nghệ thông tin, điện tử, viễn thông v.v… Đã làm cho chất lượng đời sống người ngày nâng cao hoàn thiện Các thiết bị tự động hóa ngày xâm lấn vào q trình sản xuất chí vào sống sinh hoạt ngày người Hiện Việt Nam có khoảng triệu người khiếm thị Họ gặp nhiều khó khăn việc lại sống Tuy có nhiều sản phẩm thị trường dành cho người giá thành cao cách sử dụng phức tạp Chính nhóm chúng em quết định tận dụng đồ vật có sẵn, mua linh kiện chế tạo cho đời gậy cầm tay dành cho người khiếm thị để hỗ trợ, giúp đỡ người may mắn I.1 Phân tích u cầu Có hai chức gậy thơng minh giúp người đường phát vật cản phía trước giúp người thân đinh vị vị trí người khiếm thị thơng qua app cần thiết I.2 Đặc tả yêu cầu - Đối với chức giúp người đường phát vật cản: có cảm biến siêu âm giúp nhận biết có vật cản phía trước hay khơng thông báo qua loa tiếng kêu với tần suất khác nhau, vật cản gần âm phát to tần suất nhanh - Đối với chức giúp người thân đinh vị vị trí người khiếm thị thơng qua app: mở app có button, nhấn button u cầu định vị vị trí người khiếm thị đâu, nhận thông tin hiển thị lên app thông qua map, người thân biết vị trí người khiếm thị đâu Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ II Phân công công việc Bảng Phân công công việc ST HỌ VÀ TÊN T Ngơ Thị Diệu Hằng PHÂN CƠNG CƠNG VIỆC - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động module GPS NEO - Xử lý code sử dụng module GPS để định vị vị trí - Tìm hiểu code App Android hỗ trợ định vị Bùi Văn Thảo - Đề xuất giải pháp phần cứng - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động cảm biến siêu âm còi buzzer - Xử lý code sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách báo tín hiệu còi buzzer - Thực lắp ráp linh kiện kết nối với phần cứng Trịnh Minh An - Viết báo cáo - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động module SIM800A -Xử lý code sử dụng Module SIM gọi điện nhắn tin - Kết nối linh kiện với nguồn với arduino xử lý code linh kiện - Xử lý giải thuật chương trình III Mơ tả chi tiết hệ thống Sử dụng cảm biến khoảng cách HC-SR04 loa buzzer để cảnh báo người sử dụng có vật cản phía trước với nhiều tần suất khác Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ Sử dụng App thiết kế sẵn với Module SIM800A Module GPS NEO để định vị vị trí người sử dụng thiết bị tin nhắn SMS Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ IV Giải pháp thực Phần cứng 1.1 Nguyên lý hoạt động phần cứng Bảng Nguyên lý hoạt động phần cứng Tên cảm biến Hình ảnh Nguyên lý hoạt động Cảm biến siêu âm SRF05 hoạt động theo Cảm biến siêu nguyên tắc trên, thiết âm bị gồm có loa - thu phát - với chân để kết nối với Arduino Theo tài liệu nhà sản xuất tầm hoạt động tối đa cảm biến nằm khoảng 5m Module SIM800A Những dự án xây dựng hệ thống điều khiển từ xa, gửi nhận liệu thu thập từ cảm biến nơi khơng có internet sử dụng sóng điện thoại giải pháp chi phí rẻ, bất chấp khoảng cách độ ổn định cao Với Modul sim 800A kết hợp với mạch xử lý arduino uno mega bạn làm nhiều hệ thống tương đối tốt ứng dụng vào thực tế định vị, hệ thống điều khiển thiết bị từ xa qua điện thoại, sms makerting, Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị Module GPS NEO6 Buzzer( còi chip) Nguồn TS Trần Thế Vũ Xác định tọa độ (kinh tuyến, vĩ tuyến) module bề mặt trái đất với sai số nhỏ < 1m Xác định thời gian quốc tế cấp đồng hồ nguyên tử vệ tinh gửi Từ bạn suy thời gian đồng hồ nơi bạn theo tắc trừ múi Khỏi cần module RTC.Có thể tính tốn tốc độ di chuyển, hướng di chuyển vật thể gắn module GPS Điện hoạt hoạt động 3V - Kích thước: 9.5x12mm - Màu sắc: Đen - Chân âm dương chân dài chân dương chân ngắn chân âm 3.7V qua cấp nguồn 5V Công dụng: Cung cấp tồn lượng cho thiết bị Có thể sạc thông qua mạch sạc Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ Arduino Board Arduino Nano phiên nhỏ gọn board Arduino Arduino Nano có đầy đủ chức chương trình có Arduino Uno sử dụng MCU ATmega328P Nhờ việc sử dụng IC dán ATmega328P thay IC chân cắm nên Arduino Nano có thêm chân Analog so với Arduino Uno 1.2 1.2.1 Các chân cách nối mạch thiết bị Cảm biến siêu âm HC-SR04 Bảng Cách nối mạch HC-SR04 Arduino HC-SR04 1.2.2 Arduino Nguồn(5V) GND GND(-) 5V 5V(+) Trigger 10 Echo 11 Còi Buzzer Bảng Cách nối còi buzzer Arduino Còi buzzer Arduino Nguồn Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ GND GND(-) 5V 1.2.3 12 Module SIM800A Bảng Cách nối mạch module SIM800A Arduino SIM800A 1.2.4 Arduino Nguồn GND GND(-) Battery 5V(+) TX RX Module GPS NEO Bảng Cách nối mạch module GPS Arduino 1.2.5 GPS Arduino GND GND 5V 3.3V TX RX Arduino Nano Bảng Cách nối mạch relay Arduino Arduino Nguồn GND GND 5V 5V 10 Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ 11 Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị 1.3 TS Trần Thế Vũ Sơ đồ mạch điện Hình 1.Sơ đồ mạch điện Nguyên lý hoạt động phần mềm 2.1 Nguyên lý hoạt động 1/ Khi bật công tắc khởi động, công việc thực import thư viện khai báo biến cần thiết, sau khởi động Module GPS cảm biến siêu âm thông qua hàm setup() chương trình 2/ Tiếp theo xác định xem module GPS có trả toạ độ hay khơng, có lưu toạ độ vào biến mes khởi động module SIM, kiểm tra tin nhắn chứa SIM, khơng tiếp tục việc lấy toạ độ từ module GPS Các công việc thực vòng lặp loop() chương trình 3/ Hàm setupSIM() khởi động module SIM sau thực lặp 20 lần cơng việc có tin nhắn với cú pháp số điện thoại 12 Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ lưu hay không ? Nếu có trả lời lại toạ độ lưu biến mes, khơng thực bước 4/ Song song với tiến trình 2: hàm loop() Arduino lại thực tính thời gian phản hồi cảm biến siêu âm, từ tính tốn khoảng cách theo cơng thức khoang_cach = (thoi_gian / / 29.412) Sau thực kiểm tra khoang_cach để chọn tần số phát âm phù hợp Sơ đồ giải thuật bên Arduino Nano điều khiển SIM GPS 2.2 Các thư viện/framework sử dụng - Thư viện SoftwareSerial.h dùng để giả lập chân RX, TX cho arduino - Thư viện TinyGPS++.h sử dụng cho module GPS - Thư viện SIM900.h sử dụng cho module SIM800A - Thư viện EEPROM.h sử dụng cho cảm biến siêu âm V Kê khai linh kiện chi phí 13 Gậy thơng minh hỗ trợ người khiếm thị Stt Tên thiết bị SL Đơn giá Arduino Nano 75 Module SIM800A 250 Module GPS NEO 350 Cảm biến siêu âm 25 Còi buzzer Tổng tiền: Bảng Kê khai linh kiện TS Trần Thế Vũ Thành tiền 150k 250k 300k 25k 5k 630k VI Đánh giá hệ thống Độ ổn định xác - Tùy thuộc vào nhiều yếu tố để định độ ổn định, tính xác thiết bị mà yếu tố tác động xác cảm biến siêu chế độ tự động dựa hoạt động cảm biến Cảm biến HC-SR04 loại giá thành rẻ nên hoạt động không ổn định, chập chờn - Yếu tố lớn thứ hai để định độ ổn định, tính xác hệ thống cài đặt thuật tốn Vì module GPS khó để lấy toạ độ nên phải cài đặt thuật toán hợp lý để module GPS khơng hoạt động tự động lấy toạ độ cũ trước để gửi điện thoại Tốc độ thực thi - Hệ thống xử lý cảm biến siêu âm hoạt động nhanh, ổn định - Hệ thống xử lý SMS module SIM GPS hoạt động chậm module thường khởi động lâu dễ bị xung đột Ưu điểm - Sử dụng arduino Nano nên mạch nhỏ gọn phù hợp với việc học tập nghiên cứu vi điều khiển ứng dụng vào đời sống ngày - Linh kiện phổ biến, dễ dàng thực việc mơ - Sử dụng pin sạc lại ngày sau sử dụng 14 Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ Nhược điểm - Mạch đồ án thực sử dụng cảm biến siêu âm giá rẻ nên ko ổn định, module GPS phải chọn nơi thoáng đãng để lấy đc toạ độ Tính thực tế - Sử dụng để hỗ trợ cho người khiếm thị dò đường, đỡ vất vả sống - Giúp cho người thân họ dễ dàng định vị vị trí họ để đưa giúp đỡ đến sớm Hướng cải tiến - Sử dụng GPRS thay cho việc nhắn tin qua SMS - Nâng cấp App Android để dễ dàng thao tác VII Kết luận Những việc làm - Định vị vị trí người khiếm thị với module SIM GPS - Tính khoảng cách lấy từ cảm biến siêu âm để từ phát tín hiệu báo động cảnh báo người dùng Những việc chưa làm - Chức đường app chưa hoàn thành - Chưa sử dụng GPRS để thay cho gửi tin nhắn SMS 15 Gậy thông minh hỗ trợ người khiếm thị TS Trần Thế Vũ 16