Tháp giữ xe ô tô tự động :Khóa luận tốt nghiệp Đại học khoa Công nghệ Điện

BỘ CÔNG THƯƠNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM

KHOA CÔNG NGHỆ ĐIỆN

BÁO CÁO

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI: THÁP GIỮ XE Ô TÔ TỰ ĐỘNG

SVTH: Nguyễn Thành Trung

MSSV: 15034471

Lớp: DHDKTD11B

GVHD: Th.S Hà Chí Kiên

Tp.HCM, Ngày … tháng … năm 2019

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

2

MỤC LỤC

MỤC LỤC ....................................................................................................................................... 2

DANH SÁCH CÁC HÌNH ............................................................................................................ 4

NHẬN XÉT CỦA GVHD VÀ GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN. ........................................................ 7

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................. 8

CHƯƠNG 0: MỞ ĐẦU ................................................................................................................. 9

0.1 . Sự cần thiết của đề tài: ......................................................................................................... 9

0.2 . Các giải pháp nhà giữ xe: ................................................................................................... 10

0.2.1.Bãi xe nhiều tầng: ................................................................................................................. 10

0.2.2.Bãi xe nhiều tầng có tự động hóa: ........................................................................................ 10

0.2.3.Bãi xe dạng tháp xếp chồng: ................................................................................................ 12

0.3 . Lựa chọn giải pháp: ............................................................................................................ 13

0.4. Phạm vi nghiên cứu: ............................................................................................................. 13

CHƯƠNG 1: SƠ LƯỢC VỀ LINH KIỆN, MODULE SỬ DỤNG VÀ MỘT SỐ CHUẨN

GIAO TIẾP. .................................................................................................................................. 15

1.1. Tìm hiểu về Arduino, động cơ bước, IC TB6600 và encoder ........................................... 15

1.1.1 Tổng Quan Về Arduino ........................................................................................................ 15

A.  Phân loại Arduino: ............................................................................................................. 15 

B.  Tổng quan về Arduino UNO: .............................................................................................. 16

1.1.2.Tổng quan về động cơ bước: ................................................................................................ 20

A.  Phân loại động cơ bước: .................................................................................................... 20 

B.  Phương pháp điều khiển động cơ bước: ........................................................................... 22 

1.1.3.Tìm hiểu IC TB6600: ........................................................................................................... 23

1.1.4.Tìm hiểu về Encoder............................................................................................................. 27

A.  Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Encoder. .................................................................. 27 

B.  Phân loại và kết nối vơi Arduino ........................................................................................ 28 

1.2. Công nghệ RFID, module RFID READER và giao tiếp SPI. ........................................... 30

1.2.2.Khái niệm công nghệ RFID: ................................................................................................. 30

1.2.3.Cấu tạo của mốt hệ thống rfid cơ bản: .................................................................................. 30

1.2.4.Cách làm việc của RFID reader:........................................................................................... 31

1.2.5.Ứng dụng của công nghệ RFID: ........................................................................................... 32

1.2.6.Module RFID reader RC522 và giao tiếp SPI: ..................................................................... 32

1.3. Tìm hiểu về LCD 16x2, cảm biến chuyển động PIR HC-SR501, giao tiếp I2C. ............. 35

1.3.1 Giới thiệu về LCD 16x2. ...................................................................................................... 35

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

3

2.1.1 Mạch chuyển đổi I2C cho LCD. .......................................................................................... 36

1.3.2.CẢM BIẾN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG PIR HC-SR501. ........................................ 37

1.3.3.Giao tiếp I2C. ....................................................................................................................... 39

A.  Giới thiệu ........................................................................................................................... 39 

B.  Đặc điểm giao tiếp I2C. ..................................................................................................... 40 

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ ESP8266 VÀ ỨNG DỤNG GIÁM SÁT TRÊN ĐIỆN

THOẠI SỬ DỤNG MIT APP INVENTOR. ............................................................................. 43

2.1 TÌM HIỂU về ESP8266. ....................................................................................................... 43

2.1.1.Mạch phát triển NodeMCU. ................................................................................................. 44

2.2 Giới Thiệu Về Phần Mềm Lập Trình MIT-App Inventor. ............................................... 46

2.2.1.Các Bước Thiết Kế Ứng Dụng. ............................................................................................ 49

CHƯƠNG 3: PHẦN MỀM VISUAL BASIC 6.0, TRUYỀN THÔNG GIAO TIẾP UART

VÀ LẬP TRÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU. .......................................................................................... 55

3.1. Giới thiệu về Visual basic 6.0. .............................................................................................. 55

3.2. TRUYỀN THÔNG GIAO TIẾP UART VÀ LẬP TRÌNH CƠ SỞ DỮ LIỆU. ............... 57

CHƯƠNG 4: GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN ...................................... 65

4.1. Lưu đồ giải thuật Arduino. .................................................................................................. 65

4.2. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VISUAL BASIC: ........................................................................ 68

4.3. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ESP8266: ..................................................................................... 69

CHƯƠNG 5: XÂY DỰNG MÔ HÌNH MẪU TƯỢNG TRƯNG. ........................................... 70

CHƯƠNG 6: KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI .................................... 74

6.1. Kết quả đạt được: ................................................................................................................. 74

6.2. Hướng phát triển của đề tài ................................................................................................. 79

PHỤ LỤC ..................................................................................................................................... 80

TÀI LIỆU KHAM THẢO: ......................................................................................................... 82

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

4

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 0.1: Vấn nạn kẹt xe và ô tô đậu thành hàng dài dưới lòng đường các độ thị lớn ở

Việt Nam. ........................................................................................................................................ 9

Hình 0.2: Một bãi xe nhiều tầng với con dốc dẫn đến các tầng ............................................... 10

Hình 0.3: Hệ thống bãi xe nhiều tầng có tự động hóa. .............................................................. 11

Hình 0.4: bãi xe tự động hóa nhiều tầng dạng ngầm. ............................................................... 12

Hình 0.5: Tháp đỗ xe tự động dạng xếp chồng. ......................................................................... 12

Hình 1.1: Một số loại Arduino. ................................................................................................... 16

Hình 1.2: Arduino UNO. ............................................................................................................. 16

Hình 1.3: Thông số kĩ thuật Arduino Uno. ................................................................................ 17

Hình 1.4: các chân năng lượng của UNO ................................................................................... 18

Hình 1.5: Các chân IN/OUT của Arduino. ................................................................................ 19

Hình 1.6: cấu tạo của động cơ bước nam châm vĩnh cửu. ....................................................... 20

Hình 1.7: Động cơ bước đơn cực. ............................................................................................... 21

Hình 1.8: Động cơ bước lưỡng cực. ............................................................................................ 21

Hình 1.9: Động cơ bước loại nhiều pha. ..................................................................................... 21

Hình 1.10: Động cơ bước loại biến từ trở. ................................................................................. 22

Hình 1.11: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển 1 pha. ................................ 22

Hình 1.12: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển 2 pha. ................................ 23

Hình 1.13: Chuyển động của roto theo phương pháp điều khiển nửa bước. ......................... 23

Hình 1.14: IC TB6600 của hãng Toshiba. .................................................................................. 24

Hình 1.15: sơ đồ nguyên lý của mạch TB6600. ......................................................................... 24

Hình 1.16: Bên trong IC 74HC14 ............................................................................................... 25

Hình 1.17: Bên trong IC 6N137 (trái) và IC PC817 (phải) ..................................................... 25

Hình 1.18: Sơ đồ kết nối module TB6600 với Arduino và động cơ bước 2 pha. .................... 26

Hình 1.19: Encoder của hãng OMRON. .................................................................................... 27

Hình 1.20: cấu tạo của Encoder. ................................................................................................. 27

Hình 1.21: encoder tương đối. ..................................................................................................... 28

Hình 1.22: xách định chiều quay của encoder tương đối dựa vào xung A và B. .................... 29

Hình 1.23: đĩa của encoder tuyệt đối. ......................................................................................... 29

Hình 1.24: sơ đồ kết nối Arduino với Encoder. ......................................................................... 30

Hình 1.25: Hệ thống RFID. ......................................................................................................... 30

Hình 1.26: truyền dữ liệu giữa RFID reader và RFID tag ....................................................... 31

Hình 1.27: Ảnh thực tế của module RFID RC522. ................................................................... 32

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

5

Hình 1.28: Kết nối SPI giữa 1 Master và 3 slave. ..................................................................... 33

Hình 1.29: Truyền dữ liệu qua giao tiếp SPI. ........................................................................... 34

Hình 1.30: Các chế độ và khung dữ liệu của giao tiếp SPI. ..................................................... 34

Hình 1.31: Sơ đồ chân LCD. ....................................................................................................... 35

Hình 1.32: Chức năng của các chân LCD. ................................................................................ 35

Hình 1.33: Module chuyển đổi I2C cho LCD. ........................................................................... 36

Hình 1.34: Sơ đồ kết nối LCD với Arduino thông qua Module I2C. ...................................... 37

Hình 1.35: cấu trúc của cảm biến PIR. ...................................................................................... 37

Hình 1.36: cách hoạt động của cảm biến PIR. .......................................................................... 38

Hình 1.37: sơ đồ kết nối PIR với Arduino. ................................................................................ 39

Hình 1.38: Bus I2C với các thiết bị ngoại vi. ............................................................................. 39

Hình 1.39: Kết nối thiết bị vào bus I2C ở chế độ chuẩn (Standard mode) và chế độ

nhanh (Fast mode) ....................................................................................................................... 40

Hình 1.40: Quá trình truyền dữ liệu giữa các thiết bị. ............................................................. 41

Hình 1.41: Quá trình truyền dữ liệu. ......................................................................................... 42

Hình 2.1 :sơ đồ chân chip wifi ESP8266EX .............................................................................. 43

Hình 2.2: sơ đồ chân NodeMcu. ................................................................................................. 45

Hình 2.3: Giao diện quản lí project. .......................................................................................... 48

Hình 2.4: Giao diện thiết kế (design). ........................................................................................ 48

Hình 2.5: Giao diện lập trình ( khối block). .............................................................................. 48

Hình 2.6: Tạo và đặt tên project. ............................................................................................... 49

Hình 2.7: cửa sổ thiết kế của App Inventor. ............................................................................. 49

Hình 2.8: cửa sổ lặp trình của App Inventor. ........................................................................... 50

Hình 2.9: các hàm toán học và logic. ......................................................................................... 51

Hình 2.10: các hàm xử lý Text và list. ........................................................................................ 51

Hình 2.11: các hàm phương thức. .............................................................................................. 52

Hình 2.12: các hàm thuộc tính. ................................................................................................... 52

Hình 2.12: các hàm sự kiện. ........................................................................................................ 52

Hình 2.13: biên dịch phần mềm. ................................................................................................ 53

Hình 2.14: kết quả thiết kế giao diện. ........................................................................................ 53

Hình 3.1: Khung truyền dữ liệu của UART. ............................................................................. 57

Hình 3.2: UART_SR – Status register. ...................................................................................... 58

Hình 3.3: UART_DR – Data register. ........................................................................................ 59

Hình 3.4: UART_BRR – Baud rate register. ............................................................................ 59

Hình 3.5: Bảng quy đổi giá trị Baud .......................................................................................... 59

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

6

Hình 3.6: UART_CRx – Control register: ................................................................................. 59

Hình 3.7: Nhập dữ liệu cho bảng CSDL. ................................................................................... 60

Hình 3.8.1: Cửa sổ thiết lập thông số cho ADO Data Control. ................................................ 60

Hình 3.8.2: Lựa chọn trình điều khiển truy cập CSDL. ........................................................... 61

Hình 3.8.3: Chọn tệp CSDL Access cần kết nối. ....................................................................... 61

Hình 3.8.4: Chọn tệp CSDL cần kết nối đến. ............................................................................ 62

Hình 3.8.5: Liên kết bảng với ADO Data Control. ................................................................... 62

Hình 3.9.1: Gắn kết DataGrid với ADO Data Control. ............................................................ 63

Hình 3.9.2: Hiển thị bảng dữ liệu trong Data Grid Control .................................................... 63

Hình 3.10.1: Giao diện chương trình. ......................................................................................... 63

Hình 3.10.2: Toàn bộ code chương trình thêm bản ghi vào bảng CSDL. ............................... 64

Hình 4.1: Lưu đồ giải thuật chương trình chính. ...................................................................... 65

Hình 4.2: Lưu đồ giải thuật nhận và xử lí tín hiệu UART gửi từ VB6. .................................. 66

Hình 4.3: Lưu đồ giải thuật ngắt ngoài xử lí xung encoder. .................................................... 67

Hình 4.4: Lưu đồ giải thuật VB. ................................................................................................. 68

Hình 4.5: Lưu đồ giải thuật ESP-App inventor. ....................................................................... 69

Hình 5.1: Sơ đồ khối. ................................................................................................................... 70

Hình 5.2: Phần mềm và phần cứng của mô hình. ..................................................................... 71

Hình 5.3: Mô hình tháp giữ xe. ................................................................................................... 72

Hình 5.4: Tủ điều khiển. .............................................................................................................. 73

Hình 6.1: Màn hình đăng nhập. .................................................................................................. 74

Hình 6.2: Các tính năng trong bảng chọn hệ thống. ................................................................. 74

Hình 6.3: Thông tin tài khoản. .................................................................................................... 75

Hình 6.4: Thông tin khách hàng trong hệ thống. ...................................................................... 75

Hình 6.5: Màn hình giám sát của hệ thống. ............................................................................... 76

Hình 6.6: Thông báo khi quét thẻ không hợp lệ. ....................................................................... 76

Hình 6.7: Thông báo khi quét thẻ không đủ tiền. ..................................................................... 77

Hình 6.8: Lịch sử ra/vào của khách hàng. ................................................................................. 77

Hình 6.9: Mô hình hoàn thiện. .................................................................................................... 78

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

7

NHẬN XÉT CỦA GVHD VÀ GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN.

1. Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

2. Nhận xét của giáo viên phản biện:

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGUYỄN THÀNH TRUNG

8

LỜI CẢM ƠN

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ,

giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác. Trong suốt thời gian

từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự

quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa Công Nghệ Điện

– Trường Đại Học Công Nghiệp Tp. Hồ Chí Minh đã cùng với tri thức và tâm huyết

của mình để truyền đạt vốn kiến thức quý báu cho chúng em trong suốt thời gian học

tập tại trường. Và đặc biệt, trong học kỳ này, Khoa đã tổ chức cho chúng em được tiếp

cận với thực tế của chuyên ngành điều khiển tự động mà theo em là rất hữu ích đối với

sinh viên ngành điện cũng như tất cả các sinh viên thuộc các chuyên ngành Kĩ Thuật

khác. Đó là tạo điều kiện cho chúng em được thực hiện khóa luận tốt nghiệp.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hà Chí Kiên đã tận tâm sát cánh bên chúng em qua

từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vực sáng tạo

trong nghiên cứu khoa học. Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của thầy thì

bài báo cáo này của em rất khó có thể hoàn thiện được. Một lần nữa, em xin chân

thành cảm ơn thầy.

Bài báo cáo này được nghiêm túc thực hiện trong khoảng thời gian học kỳ II của

năm học 2018 - 2019. Bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong

nghiên cứu khoa học, kiến thức của em còn hạn chế và còn nhiều bỡ ngỡ. Do vậy,

không tránh khỏi những thiếu sót là điều chắc chắn, em rất mong nhận được những ý

kiến đóng góp quý báu của quý Thầy Cô để kiến thức của em trong lĩnh vực này được

hoàn thiện hơn.