Đề tài nghiên cứu thiết kế mô hình bãi Đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý Ảnh

Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài: Với các chức năng giống như mọi mô hình thông minh như biết được vị trí trống hay có xe thông qua Web, các chức năng dùn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

ĐẠI HỌC

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Tuấn Linh

2 Lớp: 20D2 Mã SV: 2050512200152

3 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý ảnh

4 Người hướng dẫn: ThS.Ngô Thị Minh Hương Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ

II Nhận xét hướng dẫn đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Đề tài cơ bản đã đạt được mục tiêu yêu cầu của ĐATN

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Nghiên cứu áp dụng kiến thức xử lý ảnh, mô hình giám sát từ xa thông qua web

Tận dụng kỹ năng kiến thức được học áp dụng thực tiễn và đi sâu vào chuyên ngành

Mô hình thực tế, rõ ràng nhận biết đối tượng, giám sát bảo mật cao được theo dõi từ

xa

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Bố cục của đồ án đầy đủ và logic về mặt nội dung Tuy nhiên vẫn còn một số lỗi về

định dạng, cấu trúc

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Với các chức năng giống như mọi mô hình thông minh như biết được vị trí trống hay

có xe thông qua Web, các chức năng dùng thẻ RFID và có cơ cấu nâng hạ xe tự động đưa

xe vào vị trí đã được định vị

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

Liên lạc thường xuyên GVHD và báo cáo định kỳ theo quy định Có ý chí học tập,

nghiên cứu, khám phá, phát triển kỹ năng tự học, tự nghiên cứu

IV Điểm đánh giá của người hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp:

tối đa

Điểm đánh giá

TP1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài 1,0

I

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người hướng dẫn)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trương Văn Quang Linh

2 Lớp: 20D2 Mã SV: 2050512200153

3 Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý ảnh

4 Người hướng dẫn: ThS.Ngô Thị Minh Hương Học hàm/ học vị: Thạc Sĩ

II Nhận xét hướng dẫn đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Đề tài cơ bản đã đạt được mục tiêu yêu cầu của ĐATN

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Nghiên cứu áp dụng kiến thức xử lý ảnh, mô hình giám sát từ xa thông qua web

Tận dụng kỹ năng kiến thức được học áp dụng thực tiễn và đi sâu vào chuyên ngành

Mô hình thực tế, rõ ràng nhận biết đối tượng, giám sát bảo mật cao được theo dõi từ

xa

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Bố cục của đồ án đầy đủ và logic về mặt nội dung Tuy nhiên vẫn còn một số lỗi về

định dạng, cấu trúc

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Với các chức năng giống như mọi mô hình thông minh như biết được vị trí trống hay

có xe thông qua Web, các chức năng dùng thẻ RFID và có cơ cấu nâng hạ xe tự động đưa

xe vào vị trí đã được định vị

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

III Tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên:

Liên lạc thường xuyên GVHD và báo cáo định kỳ theo quy định Có ý chí học tập,

nghiên cứu, khám phá, phát triển kỹ năng tự học, tự nghiên cứu

IV Điểm đánh giá của người hướng dẫn Đồ án tốt nghiệp:

tối đa

Điểm đánh giá

TP1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài 1,0

TP2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ 4,0

III

TP2.1 - Năng lực vận dụng kiên thức chuyên ngành 1,0

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

(Dành cho người phản biện)

I Thông tin chung:

1 Họ và tên sinh viên: Trần Tuấn Linh(1), Trương Văn Quang Linh(2)

2 Lớp: 20D2(1),(2) Mã SV: 2050512200152(1), 2050512200153(2)

3 Tên đề tài: Bãi đỗ xe thông minh

4 Người phản biện: ThS Phạm Văn Phát Học hàm/ học vị: Thạc sĩ

II Nhận xét của người phản biện đồ án tốt nghiệp:

1 Về tính cấp thiết, tính mới, mục tiêu của đề tài:

Tìm hiểu, nghiên cứu bài đỗ xe thông minh phù hợp yêu cầu chuyên môn ngànhhọc, ứng dụng thực tiễn Tuy nhiên, cần xác định rõ mục tiêu đề tài là nghiên cứu, thiết

kế, thử nghiệm mô hình bài đỗ xe ứng dụng xử lý ảnh, RFFID

2 Về kết quả giải quyết các nội dung nhiệm vụ yêu cầu của đồ án:

Đề tài đã xây dựng được mô hình bãi đỗ xe sử dụng thử RFID và xử lý ảnh đểgiám sát trạng thái bãi đỗ từ xa Mô hình kết hợp cơ cấu tự động di chuyển xe vào bãi.Tuy nhiên, kết quả cho thấy quy mô, phạm vi của sản phẩm chưa phù hợp như tên đềtài là Hệ thống bãi đỗ xem giám sát thông minh

3 Về hình thức, cấu trúc, bố cục của đồ án tốt nghiệp:

Đồ án bố cục gồm 4 chương, 50 trang Cần điều chỉnh phụ lục, tài liệu tham khảophù hợp đúng quy định chung ĐATN

4 Kết quả đạt được, giá trị khoa học, khả năng ứng dụng của đề tài:

Đề tài đã thiết kế được mô hình bãi đỗ xe thông minh với các chức năng giám sát

từ xa, ứng dụng xử lý ảnh, phát hiện chướng ngại vật bãi đỗ đã kết hợp được nhiềukiến thức, công nghệ phù hợp, có tính ứng dụng

5 Các tồn tại, thiếu sót cần bổ sung, chỉnh sửa:

Xem lại bố cục ĐATN, vị trí phụ lục và tài liệu tham khảo Xem lại Tên đề tài phùhợp phạm vị, giới hạn NC của SV

V

khi đề tài chỉ tập trung nghiên cứu, thiết kế Mô hình bãi đỗ xe thông minh.

Nhiều hình ảnh đưa vào báo cáo nhưng rất cơ bản, không cần thiết, phù hợp vớiyêu cầu, hàm lượng của ĐATN, ví dụ hình 2.7; 2.8; 2.10 lại giới thiệu giao diện, menutương tác của Arduino IDE

Xem lại trình bày báo cáo, Hình 4.1; 4.10 không có, phụ lục chụp màn hình, đưavào trang 51 là không đúng quy định ĐATN 70 trang

6 Câu hỏi đề nghị sinh viên trả lời trong buổi bảo vệ:

Câu 1: Theo em, thế nào là Bãi đỗ xe thông minh, đâu là kỹ thuật, công

nghệ được ứng dụng trong các hệ thống bãi đỗ thông minh?

Câu 2: Trong các ứng dụng thực tế, bãi đỗ nhiều tầng, diện tích rộng thì

đâu là thách thức và giải pháp Bãi đỗ thông minh? So sánh đánh giá mô

hình, sản phẩm của đề tài so với Bãi đỗ xe trong thực tiễn?

III Đánh giá của người phản biện đồ án tốt nghiệp: Theo kết quả tổng h

Tên đề tài: Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý ảnh

Sinh viên thực hiện:

Trần Tuấn Linh MSV: 2050512200152 Lớp: 20D2Trương Văn Quang Linh MSV: 2050512200153 Lớp: 20D2Nhóm thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe sử dụng công nghệ xử lýảnh thông qua giao diện website” Sau khi xác định được có xe vào bến thông qua thẻ đọcRFID thì Arduio Mega sẽ đóng vai trò là một trung tâm xử lý được nhận dữ liệu từ cảmbiến và đồng thời cập nhật dữ liệu về vùng điều khiển để xử lý ảnh nhận diện đồng thời

cơ cấu nâng hạ xe sẽ đem xe vào vị trí chính xác

Sau khi hoàn thành mô hình sẽ có những ưu điểm nổi bật như xử lý ảnh sẽ phát hiện vàtránh được chướng ngại vật trong chỗ đỗ, báo động khi hết chỗ, phát hiện khi có thẻ lạ,giám sát được từ xa cũng như giảm thiểu công việc thủ công và nâng cao hiệu quả vậnhành

Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chuong 3: Thiết kế phần cứng và chế tạo mô hình

Chương 4: Lập trình,thử nghiệm,phân tích,đánh giá

VII

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP1.Họ và tên sinh viên: Trần Tuấn Linh

Trương Văn Quang Linh

Tên đề tài: “Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý ảnh”

Thời gian thực hiện: Từ ngày: 27/9/2024 đến ngày: 25/12/2024

5 Mục tiêu

Hoàn thành được hệ thống điều khiển và giám sát thông qua các cảm biến

Hoàn thành ứng dụng được nhận diện qua Camera và thẻ RFID

Thiết kế được lên Web thông qua phát triển trên visual studio

Lắp rắp, vận hành được sản phẩm theo yêu cầu đề ra

6 Nội dung chính

Nghiên cứu, khảo sát chọn linh kiện phù hợp với hệ thống

Thiết kế mạch điện, và lập trình cho Atmega328P thông qua visual studio

Nghiên cứu thiết lập định vị, và hệ thống nhận thông tin bằng CameraNghiên cứu kết nối qua Xử lý ảnh nhận biết các vị trí chính xác trong bãi đậu

Thiết kế giao diện và lập trình Web phát triển trên Atmega328P và sẽ được hiển thịlên Website các thông số cảm biến nhận được

7 Kết quả dự kiến đạt được

Hoàn thành mô hình giám sát bãi đỗ xe thông mnh thông qua Camera xử lý và trungtâm xử lý dựa trên Atmega328P

Viết báo cáo và phân tích các vấn đề của dự án

Hoàn thành lập trình vàtải được tài liệu Web.

Báo cáo GVHD, chỉnh sửa lỗi,

tiến hành in Chỉnh sửa và in báo cáo.

Đà Nẵng, ngày 25 tháng 12 năm 2024

IX

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Giảng viên hướng dẫn: Th.S Ngô Thị Minh Hương

Sinh viên thực hiện: Trần Tuấn Linh Mã SV: 2050512200152

Trương Văn Quang Linh Mã SV: 2050512200153

1 Tên đề tài:

“Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý ảnh”

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu:

Trung tâm xử lý ATmega328P,RFID, và ngôn ngữ lập trình

3 Nội dung chính của đồ án:

Nghiên cứu tổng quan về đề tài

Nghiên cứu thiết kế mô hình hệ thống giám sát của bãi

Lập trình cho Atmega328P

Nghiên cứu các cảm biến nhận biết xe,các vị trí xe đã đỗ

Thiết kế giao diện và lập trình Website thông qua Visual studio

Chạy thử nghiệm, đánh giá và điều chỉnh độ chính xác của hệ thống

4 Các sản phẩm dự kiến

Mô hình hệ thống giám sát các xe trong bãi

Hoàn thành báo cáo và phân tích sản phẩm làm ra

Ngày nay, cùng với sự phát triển và gia tăng phương tiện cá nhân, yêu cầu về hiệuquả và độ chính xác cao trong vận hành và quản lý ngày càng đặt lên hàng đầu.Trong bốicảnh đó các công nghệ tiên tiến tự động mang tính chất quan trọng giúp người dân dễdàng kiểm soát phương tiện cũng như đảm bảo chất lượng và tăng tính cạnh tranh của thịtrường doanh nghiệp hiện nay.

Đề tài “ Nghiên cứu thiết kế mô hình bãi đỗ xe kết hợp công nghệ xử lý ảnh” đượcthực hiện mong muốn mang lại lợi ích thiết thực về mặt kinh tế, xã hội Hệ thống khôngchỉ mang lại giải pháp tối ưu hóa quy trình mà còn góp phần vào quá trình hiện đại hóa hạtầng giao thông đô thị của thời đại 4.0

Báo cáo tốt nghiệp này được thực hiện dưới sự hướng dẫn tận tình của cô ThS.NgôThị Minh Hương Chúng em xin chân thành cảm ơn cô đã nhiệt tình hướng dẫn và giúp

đỡ bọn em trong suốt quá trình thực hiện đồ án này

Mặc dù đã cố gắng nhưng do kinh nghiệm và kiến thức bị hạn chế, báo cáo chắcchắn sẽ không tránh khỏi sự sai sót Chúng em rất mong được sự phê bình và góp ý củathầy cô và các bạn để hoàn thiện tốt hơn

Xin chân thành cảm ơn!

XI

Em xin cam đoan rằng đồ án này là kết quả của quá trình và làm việc nghiêm túccủa nhóm do cô Th.S Ngô Thị Minh Hương hướng dẫn Tất cả các số liệu và dữ liệutrong báo cáo được nêu rõ nguồn gốc và tuân thủ đúng quy định Nếu có hành vi sao chéphay vi phạm bọn em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm.

Đã chỉnh sửa, cập nhật các nội dung theo yêu cầu của Hội đồng chấm ĐATN

Sinh viên thực hiện

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP I NHẬN XÉT PHẢN BIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP V TÓM TẮT VII

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP VIII NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP X LỜI NÓI ĐẦU XI LỜI CAM ĐOAN XII DANH SÁCH CÁC BẢNG, HÌNH VẼ XV

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 2

1.1 Tính cấp thiết của đề tài 2

1.2 Tổng quan về bãi đỗ xe tự động 3

1.2.1 Tổng quan về các phương pháp 3

1.2.2 Tiêu chí của đề tài 3

1.2.3 Lựa chọn giải pháp cho đề tài 4

1.3 Mục tiêu nghiên cứu 12

1.4 Đối tượng nghiên cứu 12

1.5 Phương pháp nghiên cứu 12

1.6 Giới hạn đề tài 12

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 13

2.1 Tổng quan ARDUINO UNO 13

2.1.1 Giới thiệu Arduino Uno 13

2.1.2 Các chân năng lượng 14

2.1.3 Các cổng vào/ra 14

2.2 Lập trình cho Arduino 15

2.3 Tổng quan về xử lý ảnh 19

2.4 OpenCV 21

XIII

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 27

3.1 Cấu tạo chi tiết mô hình bãi đỗ xe tự động dạng cart 27

3.1.1 Cấu trúc và Phần cứng 28

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 29

3.1.3 Ứng dụng 29

3.1.4 Ưu điểm 29

3.1.5 Thách thức 29

3.2 Chế tạo mô hình 30

3.2.1 Khối xử lý trung tâm: Arduino Mega 2560 R3 30

3.2.2 Động cơ bước 32

3.2.3 Mạch điều khiển động cơ bước TB66005A 33

3.2.4 Nguồn tổ ong 24V-5A 35

3.2.5 Camera logitech c270 36

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH THỬ NGHIỆM PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ 37

4.1 Sơ đồ đấu nối dây 37

4.2 Lưu đồ giải thuật 39

4.3 Giao diện điều khiển website 41

4.4 Các thành phần chính của giao diện website 42

4.5 Đối tượng thử nghiệm 43

4.6 Điều kiện thử nghiệm 43

4.7 Quy trình thử nghiệm 44

4.8 Thống kê kết quả 45

4.9 Hướng phát triển của hệ thống: 46

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC 50

Hình 1.1: Thực trạng giao thông ở một số thành phố Việt Nam hiện nay 1

Hình 1.2: Bãi đỗ xe tự động dùng thang máy 3

Hình 1.3: Bãi đỗ xe tự động xếp hình 4

Hình 1.4: Một số kiểu bãi đỗ Puzzle theo số tảng 5

Hình 1.5: Bãi đỗ xe tự động di chuyên từng tầng 6

Hình 1.6: Loại ngang và loại dọc của hệ thống bãi đỗ xe di chuyển từng tần 6

Hình 1.7: Bãi đỗ xe tự động dạng thấp cột đứng 7

Hình 1.8: Bãi đỗ xe tự động dạng thấp tròn 9

Hình 1.9: Bãi đỗ xe tự động quay vòng kiều đứng 10

Hình 2.1: Các chân năng lượng của Arduino Uno 13

Hình 2.2: Sơ đồ chân và cổng kết nối trong Arduino Uno 13

Hình 2.3: Arduino IDE - Phần mềm lập trình mã nguồn mở 14

Hình 2.4: Code C/C++ 15

Hình 2.5:Tương thích với bo mạch Arduino 16

Hình 2.6: Giao diện đơn giản, dễ sử dụng 16

Hình 2.7: Hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau 17

Hình 2.8: Cấu trúc của một chương trình Arduino 18

Hình 2.9: Giao điện phần mềm IDE 18

Hình 2.10: Open CV 20

Hình 2.11: Công nghệ RFID 22

Hình 2.12: Cách thức hoạt động RFID 23

Hình 2.13: Module RFID MFRC522 24

Hình 3.1: Cấu tạo chi tiết của một hệ thống bãi đỗ xe tự động 26

Hình 3.2: Sơ đồ khối hệ thống 27

Hình 3.3: Arduino Mega 2560 R3 29

Hình 3.4: Sơ đồ chân Arduino Mega 30

XV

Hình 3.6: Động cơ bước 32

Hình 3.7: Mạch điều khiển động cơ bước TB6600 33

Hình 3.8: Cấu hình nối dây của TB6600 34

Hình 3.9: Nguồn tổ ong 24V - 5A 35

Hình 3.10: camera logitech c270 35

Hình 4.1: Sơ đồ tổng quan 36

Hình 4.2: Nguồn hệ thống 24VDC 5VDC 37

Hình 4.3: Khối điều khiển 37

Hình 4.4: Lưu đồ giải thuật xe vào 38

Hình 4.5: Lưu đồ giải thuật xe ra 39

Hình 4.6: Giao diện website 40

Hình 4.7: Căn chỉnh để tiến hành thử nghiệm 42

Hình 4.8: Hình thử nghiệm thực tế 43

MỞ ĐẦU

Trong những năm gần đây, hệ thống bãi đỗ xe thông minh đã trở thành một trongnhững xu hướng phát triển mạnh mẽ tại các thành phố lớn trên thế giới Việc áp dụngcông nghệ tiên tiến như RFID (Radio Frequency Identification) không chỉ giúp quản lýbãi đỗ xe trở nên dễ dàng và hiệu quả mà còn góp phần tối ưu hóa không gian, giảm thiểutắc nghẽn giao thông và nâng cao chất lượng dịch vụ cho người sử dụng

Hệ thống bãi đỗ xe thông minh giúp tự động nhận diện và quản lý xe vào/ra, đồngthời cập nhật tình trạng chỗ đỗ trong thời gian thực, từ đó giúp người lái xe tìm được chỗ

đỗ nhanh chóng và dễ dàng hơn Hơn nữa, việc giám sát và điều khiển từ xa thông quagiao diện website giúp các nhà quản lý dễ dàng theo dõi và điều chỉnh hoạt động của hệthống mà không cần phải có mặt tại hiện trường

Tuy nhiên, sự phát triển mạnh mẽ của các công nghệ này cũng đặt ra yêu cầu ngàycàng cao về tính hiệu quả và khả năng bảo mật Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các

hệ thống bãi đỗ xe thông minh sử dụng RFID kết hợp với giám sát qua website sẽ là mộtbước tiến lớn trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến quản lý bãi đỗ xe hiện nay.Bài viết này sẽ đi vào phân tích chi tiết về nguyên lý hoạt động, các thành phần của

hệ thống bãi đỗ xe thông minh sử dụng RFID, và cách mà giao diện website giúp ngườiquản lý dễ dàng giám sát, điều khiển và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI1.1 Tính cấp thiết của đề tài

Hình 1.1: Thực trạng giao thông ở một số thành phố Việt Nam hiện nay

Hiện nay, với sự gia tăng không ngừng của phương tiện giao thông cá nhân, đặcbiệt là ô tô, vấn đề thiếu hụt bãi đỗ xe tại các đô thị lớn trở nên ngày càng nghiêm trọng.Tình trạng này không chỉ gây ùn tắc giao thông, ảnh hưởng đến mỹ quan đô thị mà cònlàm giảm chất lượng cuộc sống của người dân Việc tìm kiếm giải pháp tối ưu để giảiquyết bài toán bãi đỗ xe trở thành một trong những yêu cầu cấp thiết trong quá trình pháttriển đô thị bền vững

Một trong những giải pháp được đề xuất là sử dụng bãi đỗ xe thông minh dạngđứng, một mô hình tận dụng không gian theo chiều cao để tăng khả năng lưu trữ xe, giảmdiện tích chiếm dụng mặt đất và tối ưu hóa quy trình vận hành Mô hình này không chỉgiúp giải quyết vấn đề không gian mà còn ứng dụng công nghệ hiện đại nhằm đảm bảohiệu quả quản lý và an toàn trong quá trình sử dụng

Ngoài ra, với xu hướng phát triển các thành phố thông minh (Smart Cities) trêntoàn thế giới, việc ứng dụng công nghệ thông minh vào quản lý bãi đỗ xe không chỉ đápứng nhu cầu hiện tại mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng cơ sở hạ tầnggiao thông tiên tiến, thân thiện với môi trường và hướng đến sự phát triển bền vững.Tóm lại, nghiên cứu và triển khai mô hình bãi đỗ xe dạng đứng kết hợp công nghệ

xử lý ảnh không chỉ mang lại lợi ích thiết thực về mặt kinh tế, xã hội mà còn góp phầnvào quá trình hiện đại hóa hạ tầng giao thông đô thị, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của

1.2 Tổng quan về bãi đỗ xe tự động

Hệ thống bãi đỗ xe tự động là một trong những giải pháp thiết kế bãi đỗ xe ô tôthông minh đang rất được quan tâm hiện nay, đặc biệt là tại các thành phố lớn có lượngphương tiện giao thông đang tăng nhanh một cách chóng mặt, trong khi đất sử dụng thìlại quá đắt đỏ

Lịch sử hình thành

Hệ thống bãi đỗ xe dùng thang máy đưa xe lên cao và người lái tự lái xe ra bãi đỗ làphương án kết hợp đỗ xe nhiều tầng với hệ thống cơ khí đơn giản nhất xuất hiện từ Mỹnăm 1918 sau đó lan truyền nhanh chóng sang châu Âu Mãi đến năm 1982, hệ thống bãi

đỗ xe ô tô tự động hoàn toàn không người lái xe được phát minh đầu tiên ở Đức, sau đóđược Nhật Bản phát triển công nghệ này và ứng dụng rộng rãi từ năm 1985 Hiện naynhiều nước trên thế giới đã bắt đầu ứng dụng công nghệ này, trong đó có Việt Nam, tuynhiên Nhật Bản và Hàn Quốc là hai quốc gia có số lượng bãi đỗ xe ô tô tự động nhiềunhất trên thế giới

Với những lợi ích mà bãi đỗ xe ô tô tự động mang lại như giải quyết được vấn đềtiếng ồn và ô nhiễm trong bãi đỗ xe, tiết kiệm không gian, khắc phục được tình trạng mấtcắp phụ tùng hay đồ đạc trong xe, tiết kiệm thời gian gửi xe nhờ hệ thống hoàn toàn tựđộng từ khâu gửi xe đến lấy xe, bãi đỗ xe ô tô tự động là một phương án giải quyết tối ưunhất cho tình trạng thiểu bãi đỗ xe trên thế giới hiện nay

1.2.1 Tổng quan về các phương pháp

Hiện nay cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, thêm vào đó với kiến thứchọc tập trên giảng đường, chúng em sử dụng phương pháp điều khiển hệ thông bằngArduino

Nghiên cứu, khảo sát các hệ thống bãi đỗ xe thông minh hiện nay đặt vấn để phântích và đưa ra giải pháp Tìm hiểu về mô hình bãi đỗ xe tự động dạng đứng đưa ra phươngpháp tính toán, bản vẽ thiết kế mô hình Tìm hiểu các hệ thống điều khiển, đưa ra phươngpháp điều khiển và giám sát quá trình vận hành Thiết kế mô hình, mạch điều khiển bãi

đỗ xe tự động dạng đứng

1.2.2 Tiêu chí của đề tài

- Tính khả thi: Hệ thống phải đảm bảo có thể thiết kế và chế tạo mô hình hoạt độngđúng chức năng trong phạm vi đề tài

- Tính tự động hóa: Hệ thống cần tự động hóa tối đa quá trình đỗ và lấy xe, bao gồmnhận diện xe, điều khiển xe vào vị trí

- Tính an toàn: Đảm bảo mô hình vận hành an toàn, tránh va chạm giữa các xe vàcác phần của hệ thống

- Khả năng mở rộng: Hệ thống cần có khả năng mở rộng quy mô, có thể điều chỉnh

để chứa nhiều xe hơn hoặc áp dụng trong thực tế

- Thiết kế cơ khí: Hệ thống cơ khí cần chắc chắn, bền bỉ và đáp ứng được yêu cầu

về chuyển động X,Y,Z

1.2.3 Lựa chọn giải pháp cho đề tài

Trên thế giới có rất nhiều bãi giữ xe tự động, có thể phân loại chúng theo hệ thốngtruyền động: bằng thanh răng bảnh răng, bằng thủy lực, bằng cáp, bằng xích Phân loạichúng theo cách bố trí nhà xe ở trên mặt đất hay ngầm dưới đất; hoặc phân loại theo quy

mô cỡ nhỏ hay cỡ lớn Trong thực tế hệ thống 1 bãi giữ xe có thể kết hợp nhiều phương

án do đó việc phân loại chúng là rất phức tạp Sau đây chúng em xin giới thiệu 1 số loại

đề xe ô tô tự động mà trên thế giới đã làm

Hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy (CAR LIFT SYTEM)

Với hệ thống đỗ xe tự động dùng thang máy, lái xe sẽ đưa xe vào buồng thang máy,thang nâng xe đến tầng đỗ xe, lái xe đưa xe ra khỏi thang máy và lái xe vào vị trí đỗ xe

Hình 1.2: Bãi đỗ xe tự động dùng thang máy

 Đặc điểm bãi đỗ xe tự động dùng thang máy:

Tốc độ nâng hạ chậm do có xe và người với hệ thống 1 thang máy thì thời gian lấy

xe ra vào rất lâu

Hệ thống bãi đỗ xe tự động xếp hình (PUZZLE PARKING)

Bãi đỗ xe xếp hình hay còn gọi là bãi đỗ xe cao tầng là mô hình đỗ xe thông minhđược ưa chuộng và cảng ngày càng được sử dụng nhiều ở các đô thị lớn trên thế giới Môhình bãi đỗ xe tự động này khá đa dạng về kích thước và chủng loại cho nhà riêng, chung

cư, nhà hàng, khách sạn, các dự án thương mại có khả năng phù hợp với nhiều địa hìnhnhư mặt đất, tầng hầm

Hình 1.3: Bãi đỗ xe tự động xếp hình

 Đặc điểm bãi đỗ xe tự động xếp hình:

Mỗi xe được để trên một sàn pallet

Các sàn pallet được tích hợp cơ cấu chuyển động độc lập (chuyển động nâng hạ đốivới những pallet không ở tầng dưới cùng, chuyển động di chuyển ngang đối với nhữngpallet không ở tầng trên cùng)

Hệ thống đỗ xe tự động này hoạt động theo nguyên lý xếp hình, trong một hệ thốngphải có (n-1) vị trí trống (trong đó n là số tầng để xe)

Số tầng để xe tối ưu: Từ 2 – 5 tầng

Số dãy để xe tối ưu cho mỗi block: 3-7 dãy

Hình 1.4: Một số kiểu bãi đỗ Puzzle theo số tảng

Hệ thống đỗ xe tự động xếp hình được trang bị hệ thống chống rơi, dừng khẩn cấpnên rất an toàn cho người và phương tiện

Dễ dàng lắp đặt và tháo dỡ (khi cần chuyển sang vị trí khác)

Nguyên lý vận hành đơn giản, dễ dàng bảo trì, bảo dưỡng

 Nhược điểm:

Thời gian lấy xe/gửi xe có thể lâu hơn so với đề xe tại các bãi đỗ xe thông thưởng

Hệ thống vận hành theo kiểu bán tự động nên lái xe vẫn phải tự lái xe vào dúng vịtrí pallet đỗ xe

Một số chi phí bảo trì có thể phát sinh thêm sau khi hết thời gian bảo hành; Cần sửdụng diện tích xây dựng, lắp đặt thiết bị quy mô lớn

Hệ thống đỗ xe tự động di chuyển từng tầng (CART PARKING)

Hệ thống đỗ xe tự động di chuyển từng tầng là hệ thống đỗ xe thông minh hoàn toàn

tự động thường được dùng trong các khu vực có diện tích lớn với sức chứa xe từ 50-500

xe Hệ thống đỗ xe thông minh này rất thích hợp với tầng hầm của những khu chung cưcao cấp, các bệnh viện lớn, các đơn vị kinh doanh điểm đỗ xe

Hình 1.5: Bãi đỗ xe tự động di chuyên từng tầng

 Đặc điểm bãi đỗ xe tự động di chuyển từng tầng:

Hệ thống đỗ xe tự động robot là sự kết hợp của thang nâng và bàn dịch chuyển vớirobot vận chuyển xe

Hệ thống gồm một hoặc nhiều thang nâng tùy theo số tầng và khu vực lắp đặt.Mỗi tầng để xe có một bàn dịch chuyển làm nhiệm vụ vận chuyển xe tại tầng đó.Các bàn dịch chuyển hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau, ngay cả trong trườnghợp xảy ra sự cổ tại một bàn dịch chuyển hay trong thời gian kiểm tra định kỳ, những hệthống khác vẫn hoạt động bình thường

Sức chứa tối ưu cho mỗi thang nâng: 40-60 xe

Các xe được vận chuyển từ bàn dịch chuyển đến thang nâng và các vị trí để xe bởirobot, robot nâng bánh xe và di chuyển xe

Hình 1.6: Loại ngang và loại dọc của hệ thống bãi đỗ xe di chuyển từng tầng

Điều khiển hệ thống khá phức tạp, chỉ phí đầu tư lớn.

Cần sử dụng diện tích xây dựng, lắp đặt thiết bị quy mô lớn

Quy mô lớn thích hợp với tầng hầm của những khu chung cư cao cấp, các bệnh việnlớn, trong lúc gửi xe thường hay gây ùn tắc cục bộ

Cần tăng thêm chi phí lắp đặt hệ thống báo cháy, chữa cháy đối với khu vực để xe

Hệ thống bãi đỗ xe tự động dạng tháp (TOWER PARKING)

Hệ thống đỗ bãi đỗ xe tự động dạng tháp với rất nhiều tên gọi khác nhau như:Speedy Tower, Stacker packing System, Sky parking System, Tower Packing

Để dễ hiểu về hệ thống bãi đỗ xe tự động này ta chia ra làm 2 kiểu bãi đỗ phổ thôngnhất nằm trong mô hình này (còn có thể còn có các tên gọi khác nhau do cách phân chiacủa từng người)

Hệ thống bãi đỗ xe tự động dạng tháp cột đứng

Đây là hệ thống đỗ xe dạng tháp nhiều tầng thường từ 20-35 tầng và được xây dựngbên cạnh các khu chung cư, khối lượng xe có thể chứa lên đến 70 xe tùy vào số tầng củatháp xe

Hình 1.1: Bãi đỗ xe tự động dạng thấp cột đứng

Đặc điểm:

Hệ thống đỗ xe tự động dạng tháp cột đứng truyền thống là có 2 cột xe đối xứng,nhưng tùy theo diện tích đất, để tăng số lượng xe chúng ta có thể có 3-5- 6 cột xe Nhưngthời gian lấy xe trung bình sẽ tăng lên theo số lượng xe Số lượng xe tối ưu là 70 xe Hệthống bãi đậu xe với hai hoặc nhiều hơn các hàng ô tô xếp thành từng tầng thành tháp đậu

xe Ở giữa tháp được bố trí thang máy chuyên dụng với sàn nâng là khung thép thẳngđứng có cơ cấu quay trên sàn nâng Khi lấy xe ra vào, có một cơ cấu đặc biệt kéo Palletnằm ngang để Pallet ăn khớp với khung nâng của thang máy để di chuyển xe lên xuống

Hệ thống đỗ xe cao tầng kiểu tháp cột đứng sử dụng kỹ thuật thang máy nhận và đưa xevào vị trí hoàn toàn tự động Tài xế sau khi chạy xe vào trong tháp, chỉ cần đóng cửa xe

và có thể ra ngoài, mâm xoay tự động quay đầu xe vào một hưởng nhất định

Chi phí xây dựng cao hơn so với những hệ thống đỗ xe tự động khác

Thường phải xây dựng đi liền với công trình cao tầng, nếu không phải xây dựngmột bộ khung chắc chắn

Hệ thống bãi đỗ xe tự động dạng tháp tròn

Có thể nói hệ thống bãi đỗ xe tự động dạng tháp tròn là một sản phẩm đỉnh cao vềcông nghệ chế tạo cũng như thẩm mỹ của một hệ thống đỗ xe thông minh Tuy nhiên dochi phí đầu tư lớn nên hệ thống này mới chỉ xuất hiện ở một số quốc gia phát triển Mộttrong những mô hình tháp đỗ xe nổi tiếng là bãi đỗ xe hình trụ cao 20 tầng, được thiết kếvới sức chứa 800 xe nằm trong công viên Autostadt

Hình 1.2: Bãi đỗ xe tự động dạng thấp tròn

 Đặc điểm:

Về cách thức hoạt động cũng tương tự như hệ thống kiều tháp cột Tuy nhiên tốc độđược cải thiện đáng kể do sử dụng cánh tay robot và không gian rộng bên trong tháp giúpviệc lấy xe dễ dàng hơn

Hệ thống tháp xe được xây dựng trên một diện tích đất nhỏ khoảng 55 – 60m vuông

là có thể triển khai được;

Có sức chứa xe lớn so với những loại bãi đỗ khác cùng diện tích xây dựng

Hình ảnh bãi xe rất chuyên nghiệp và bắt mắt, phù hợp với những thành phố hiệnđại

 Nhược điểm:

Chi phí lắp đặt cao, diện tích cần tương đối lớn Vì thể chúng ta chỉ bắt gặp tạinhững thành phố lớn tại những nước phát triển trên thế giới

Chi phí xây dựng cao hơn so với những hệ thống đỗ xe tự động khác

Thường phải xây dựng đi liền với công trình cao tầng, nếu không phải xây dựngmột bộ khung và nền móng chắc chắn

Cần tăng thêm chi phí lắp đặt hệ thống báo cháy, chữa cháy đối với khu vực để xe

Hệ thống bãi đỗ xe tự động xoay vòng kiểu đứng (Rotaty Parking)

Hệ thống bãi đỗ xe tự động quay vòng kiểu đứng là một trong những hệ thống tiếtkiệm không gian nhất cho phép bạn đổ tới 16 chiếc SUV hoặc 20 chiếc sedan chỉ trong 2chỗ đỗ thông thường

Hình 1.3: Bãi đỗ xe tự động quay vòng kiều đứng

 Đặc điểm:

Hệ thống hoạt động độc lập, không cần nhân viên giữ xe Bằng cách nhập mã dấucách hoặc vuốt thẻ được chỉ định trước, hệ thống có thể tự động nhận dạng xe của bạn vàtìm đường nhanh hơn để đưa xe của bạn xuống mặt đất theo chiều kim đồng hồ hoặcngược chiều kim đồng hồ

 Ưu điểm:

Phù hợp với mọi loại xe

Thiết kế bãi đỗ xe tự động xe quay vòng đứng có thể lắp đặt được tại những nơi cókhông gian nhỏ có diện tích khoảng 30m, thích hợp với hầu hết các công sở, bãi đỗ xetruyền thống, các công ty khai thác điểm đỗ

Tiết kiệm không gian gấp 10 lần so với bãi đậu xe truyền thống

Thời gian lấy xe nhanh chóng, dễ dàng hoạt động

Hoạt động êm ái, ít gây tiếng ồn cho hàng xóm, có thể di dời & cài đặt lại

 Nhược điểm:

Chi phí lắp đặt khá cao so với nhu cầu sử dụng thực tế tại Việt Nam

Chỗ đỗ xe còn hạn chế chỉ để được từ 8-16 xe hệ thống, riêng đối với những xeSUV lớn thì số lượng chỉ khoảng 6-8 xe để đảm bảo an toàn cho cả hệ thống

Trong trường hợp nhu cầu xe lớn hơn 16 thi phải lắp thêm các hệ thống bãi đỗ xekhác

Khi cất hoặc lấy xe cơ cấu quay vòng sẽ biến đổi vị trí xe theo vòng quay.

1.3 Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng những tính năng của các thiết bị tự động như cảm biến, rơ le trung gian,động cơ, để thực hiện một mô hình bãi giữ xe ô tô mang tính tự động cao, có khả năng

tự động cất xe và trà xe

1.4 Đối tượng nghiên cứu

Nghiên cứu về thiết kế dạng cart, cách vận hành trơn tru và an toàn khi di chuyển xevào và ra khỏi bãi đỗ

Nghiên cứu vật liệu phù hợp để chế tạo mô hình, đảm bảo độ bền và chính xác trongvận hành

Nghiên cứu về xử lý ảnh vị trí trống, cảm biến vị trí, và hệ thống điều khiển tựđộng

Nghiên cứu về vi điều khiển hoặc các hệ thống xử lý trung tâm (như PLC, vi xử lý)

để điều khiển các bộ phận cơ khí

1.5 Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp tìm kiếm tài liệu

- Phương pháp phân tích cơ cấu

- Phương pháp nghiên cứu thiết kế và chế tạo mô hình

Mô hình sử dụng vi điều khiển hoặc hệ thống tự động đơn giản

Do thời gian nghiên cứu và phát triển có hạn, một số tính năng như giao diện ngườidùng nâng cao, tích hợp hệ thống quản lý xe thông minh sẽ được đơn giản hóa hoặckhông thực hiện

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.1 Giới thiệu Arduino Uno

Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển

Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc Bảng mạch được trang bị các bộchân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khácnhau Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử,lập trình…Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng chomình một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…)

Điện áp đầu vào(khuyên dùng) 7-12V

Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V

Số chân Digital 14 (of which 6 provide PWM output)

Dòng điện DC trên mỗi chân I/O 20mA

Dòng điện DC trên chân 3.3V 50mA

Bảng 2.1: Thông số của Board Arduino Uno

2.1.2 Các chân năng lượng

Hình 2.1: Các chân năng lượng của Arduino Uno

LED: Có 1 LED được tích hợp trên bảng mạch và được nối vào chân D13 Khichân có giá trị mức cao (HIGH) thì LED sẽ sáng và LED tắt khi ở mức thấp (LOW).VIN: Chân này dùng để cấp nguồn ngoài (điện áp cấp từ 7-12VDC)

5V: Điện áp ra 5V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 500mA)

3V3: Điện áp ra 3.3V (dòng điện trên mỗi chân này tối đa là 50mA)

GND: Là chân mang điện cực âm trên board

IOREF: Điệp áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO và có thể đọc điện

áp trên chân IOREF Chân IOREF không dùng để làm chân cấp nguồn

Bộ nhớ

Vi điều khiển ATmega328:

32 KB bộ nhớ Plash: trong đó bootloader chiếm 0.5KB

KB cho SRAM: (Static Random Access Menory): giá trị các biến khai báo sẽ đượclưu ở đây Khai báo càng nhiều biến thì càng tốn nhiều bộ nhớ RAM Khi mất nguồn dữliệu trên SRAM sẽ bị mất

1 KB cho EEPROM: (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):

Là nơi có thể đọc và ghi dữ liệu vào đây và không bị mất dữ liệu khi mất nguồn

2.1.3 Các cổng vào/ra

Hình 2.2: Sơ đồ chân và cổng kết nối trong Arduino Uno

Bo mạch Arduino Uno có 5 chân analog và 14 chân kỹ thuật số (digital), các chânnày có thể là GPIO hoặc được sử dụng cho các tín hiệu cụ thể.

Chân nguồn Vin: Sử dụng chân vin cho 7-12VDC áp dụng cho bo mạch như mộtnguồn điện bên ngoài

Chân A0-A5 được sử dụng làm chân đầu vào tương tự (giá trị đầu vào từ 0-5V)hoặc sử dụng làm đầu ra tương tự Nó chưa 6ADC (bộ chuyển đổi tương tự - kỹ thuật số)với độ phân giải 10 bit Các chân này có chức năng của các chân vào/ra kỹ thuật số đanăng

SDA/SCL: Dùng cho giao tiếp I2C (liên mạch tích hợp)/TWI (giao diện 2 dây) Thưviện Wire có sẵn để giao tiếp với các thiết bị khác nhau bằng mạch Arduino

Serial -UART(giao tiếp SPI): chân 0 được sử dụng làm RX và 1TX (trong hình làD0 và D1) được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp TTL

Serial-UART (Giao tiếp SPI) :chân 0 được sử dụng làm RX và 1 TX (trong hìnhtrên là D0 & D1) được sử dụng cho giao tiếp nối tiếp TTL RX là để nhận dữ liệu và TX

Pin AREF: Chúng ta sử dụng một chân tham chiếu tương tự cho chức năng thamchiếu tương tự AREF được sử dụng để đặt điện áp đầu vào tương tự bên ngoài Chúng takhông thể sử dụng ít hơn 0 và trên 5V cho Pin AREF

2.2 Lập trình cho Arduino

Hình 2.3: Arduino IDE - Phần mềm lập trình mã nguồn mở

Thông tin của Arduino IDE

Nền tảng: Windows, MacOS, Linux

Tuy là phần mềm mã nguồn mở nhưng khả năng bảo mật thông tin của ArduinoIDE là vô cùng tuyệt vời, khi phát hiện lỗi nhà phát hành sẽ vá nó và cập nhật rất nhanhkhiến thông tin của người dùng không bị mất hoặc rò rỉ ra bên ngoài

Sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ thân thiện với các lập trình viên

Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ rất phổ biến trong giới lập trình.Bất kỳ đoạn code nào của C/C++ thì Arduino IDE đều có thể nhận dạng, giúp các lậptrình viên thuận tiện trong việc thiết kế chương trình lập cho các bo mạch Arduino

Hình 2.4: Code C/C++

Arduino có một module quản lý bo mạch, nơi người dùng có thể chọn bo mạch mà

họ muốn làm việc cùng và có thể thay đổi bo mạch thông qua Menu Quá trình sửa đổilựa chọn cũng liên tục tự động cập nhật để các dữ liệu có sẵn trong bo mạch và dữ liệusửa đổi đồng nhất với nhau Bên cạnh đó, Arduino IDE cũng giúp bạn tìm ra lỗi từ code

mà bạn biết giúp bạn sửa lỗi kịp thời tránh tình trạng bo mạch Arduino làm việc với codelỗi quá lâu dẫn đến hư hỏng hoặc tốc độ xử lý bị giảm sút

Hình 2.5:Tương thích với bo mạch Arduino

Arduino IDE tích hợp với hơn 700 thư viện, được viết và chia sẻ bởi nhà phát hànhArduino Software và thành viên trong cộng đồng Arduino Mọi người có thể tận dụngchúng cho dự án của riêng mình mà không cần phải bỏ ra bất kỳ chi phí nào

Hình 2.6: Giao diện đơn giản, dễ sử dụng

Arduino IDE có một giao diện đơn giản, dễ sử dụng giúp người dùng thuận tiện hơntrong thao tác Dưới đây là một số tính năng nổi bật chúng ta thường sử dụng:

Nút kiểm tra chương trình (Verify): giúp dò lỗi phần code định truyền xuống bomạch Arduino

Nút tải đoạn code vào bo mạch Arduino (Upload): giúp nhập đoạn code vào bomạch Arduino.

Vùng lập trình: người dùng sẽ viết chương trình tại khu vực này

Thanh Menu: gồm những thẻ chức năng nằm trên cùng như File, Edit, Sketch,Tools, Help rất thông dụng có ở hầu hết các chương trình nhập code khác

Hỗ trợ đa nền tảng như Windows, MacOS, Linux

Arduino IDE hoạt động trên 3 hệ điều hành phổ biến nhất là Windows, Mac OS vàLinux giúp người dùng có thể truy cập vào phần mềm ở bất cứ đâu, bất cứ khi nào miễn

là họ có một cái máy tính Ngoài ra, người dùng có thể truy cập vào công cụ từ đám mây.Điều này cho phép các nhà lập trình lựa chọn tạo và lưu dự án của mình trên đám mâyhoặc xây dựng chương trình trên máy tính và upload nó lên bo mạch Arduino

Hình 2.7: Hỗ trợ nhiều nền tảng khác nhau

Tóm lại, Arduino IDE là một phần mềm được phân phối chính hãng, tải miễn phí

và giao diện thân thiện với người dùng Phần mềm liên tục được nhà phát hành cập nhậtdưới sự giúp đỡ của Cộng đồng người dùng Arduino đông đảo nên độ bảo mật là rất cao.Arduino IDE là phần mềm nên sử dụng nhất để tải code vào bo mạch Arduino

Cấu trúc một chương trình Arduino

Cấu trúc một chương trình Arduino gồm 2 hàm: hàm setup() và hàm loop().Những lệnh trong hàm setup() sẽ được chạy khi Arduino khởi động (chỉ chạy một lần duy nhất).Sau khi hàm setup() chạy xong, những lệnh trong hàm loop() sẽ

Hình 2.8: Cấu trúc của một chương trình Arduino

Các bước lập trình và chạy chương trình với Arduino

+ Bước 1: Thiết kế mạch theo yêu cầu

+ Bước 2: Lập trình điều khiển và nạp code

Để lập trình điều khiển và nạp code thì chúng ta sử dụng phần mềm IntegratedDevelopment Environment (viết tắt là IDE), phần mêm IDE hỗ trợ người lập trình viếtcode và nạp code cho vi điều khiển

+ Bước 3: Chạy thử và sửa lỗi nếu có

Hình 2.9: Giao điện phần mềm IDE

2.3 Tổng quan về xử lý ảnh

Xử lý ảnh là quá trình xử lý số tín hiệu ở đây là tín hiệu hình ảnh Hiện nay xử lýảnh đang phát triển rất mạnh mẽ, vì ứng dụng của nó rất rộng và hữu ích bao gồm ở rấtnhiều lĩnh vực: sản xuất, kinh tế, đời sống, y tế, quân sự… Chúng ta có thể chia xử lý ảnhthành bốn nhóm ứng với bốn lĩnh vực chính: xử lý nâng cao chất lượng ảnh, nhận dạngảnh, truy vấn ảnh và nén ảnh Trong đề tài này sẽ tìm hiểu về lĩnh vực nhận dạng ảnh Cácbước cơ bản của xử lý ảnh.

Ảnh số là tập hợp các điểm ảnh (Pixel) có giá trị mức xám xác định dùng để mô tảảnh gần với ảnh thật, trong đề tài này chỉ xét đến ảnh 2 chiều, một ảnh sau khi được sốhóa có thể được mô tả như một ma trận điểm A[M, N] trong không gian hai chiều trong

đó M và N là số cột và số hàng của các điểm ảnh Một điểm ảnh bất kì lúc này sẽ có tọa

độ A(x, y) với 0=<x<=M-1 và 0=<y<=N-1 Số điểm ảnh xác định độ phân giải của ảnh.Ảnh có độ phân giải càng cao thì ảnh càng trở nên chân thực và sắc nét hơn Giá trị củamỗi điểm ảnh sẽ quyết định màu sắc của ảnh ta gọi là mức xám của điểm ảnh, giá trị này

có thể là một số (ảnh nhị phân, ảnh xám) hoặc một tập hợp các giá trị (ảnh màu) Xử lýảnh là ta xử lý các giá trị này trong ma trận ảnh để được một kết quả mong muốn Số bit của một bức ảnh chính là số các giá trị mức xám có thể có, ví dụ một ảnh 8bit sẽ có 28=2

56 giá trị mức xám từ 0 đến 255 tương tự ảnh 16bit thì sẽ có 216 giá trị

Tùy theo giá trị dùng để biểu diễn điểm ảnh mà ta có thể phân ra 3 loại ảnh chínhthông dụng:

+ Ảnh nhị phân: giá trị mỗi điểm ảnh là 0 hoặc 1, nghĩa là trắng hoặc đen Chính vìvậy mà còn gọi là ảnh đen trắng

+ Ảnh xám: giá trị mỗi điểm ảnh nằm trong giải giá trị từ 0 đến 255, nghĩa là cần 8bits hay 1 byte để biểu diễn mỗi điểm ảnh này

+ Ảnh màu RGB: mỗi điểm ảnh có giá trị gồm 3 màu đỏ (Red) + xanh lục (Green)+ xanh dương (Blue) Mỗi màu có giá trị từ 0 đến 255, nghĩa là mỗi điểm ảnh cần 24bits hay 3bytes để biểu diễn Ngoài hệ màu RGB còn có nhiều hệ màu khác phù hợpvới những mục đích khác nhau như hệ CMYK, hệ HSV…

Phương pháp thu nhận ảnh

Trong xử lý ảnh, phương pháp thu nhận ảnh là quá trình chuyển đổi tín hiệu từ thếgiới thực vào dạng kỹ thuật số để xử lý và phân tích Quá trình này thường bắt đầu vớiviệc sử dụng các thiết bị cảm biến hình ảnh như máy ảnh kỹ thuật số, máy quét, hoặc cảmbiến CCD/CMOS để chụp và thu thập dữ liệu hình ảnh Các thiết bị này chuyển đổi ánhsáng từ cảnh quan thành tín hiệu điện Tín hiệu điện sau đó được số hóa thành các điểmảnh (pixels) và lưu trữ dưới dạng tập tin ảnh số

Khi dữ liệu hình ảnh đã được số hóa, nó sẽ trải qua nhiều bước xử lý để cải thiệnchất lượng ảnh và trích xuất thông tin hữu ích Một số bước xử lý phổ biến bao gồm làmmịn ảnh để giảm nhiễu, tăng cường độ tương phản để làm nổi bật các chi tiết, và pháthiện cạnh để xác định biên giới của các đối tượng trong ảnh Các kỹ thuật phân đoạn ảnhđược sử dụng để chia ảnh thành các vùng có ý nghĩa, giúp dễ dàng nhận diện và phân tíchcác đối tượng.

Ngoài ra, các thuật toán xử lý ảnh phức tạp hơn như nhận diện đối tượng, theo dõichuyển động, và phân loại hình ảnh có thể được áp dụng để tự động phân tích và nhậndiện các đặc điểm trong ảnh Các ứng dụng của xử lý ảnh rất đa dạng, từ y tế (chẳng hạnnhư chẩn đoán hình ảnh) đến an ninh (như giám sát video), và công nghiệp (như kiểm trachất lượng sản phẩm)

Nhờ vào sự phát triển của công nghệ máy tính và trí tuệ nhân tạo, khả năng xử lý vàphân tích ảnh ngày càng trở nên mạnh mẽ và chính xác, mở ra nhiều cơ hội và ứng dụngmới trong nhiều lĩnh vực khác nhau Việc thu nhận ảnh chính xác và hiệu quả là bước nềntảng quan trọng để đảm bảo các bước xử lý tiếp theo mang lại kết quả chính xác và tincậy

2.4 OpenCV

Hình 2.10: Open CV

OpenCV (Open Source Computer Vision Library) là một thư viện mã nguồn mởnổi tiếng được phát triển để hỗ trợ các ứng dụng xử lý hình ảnh và video trong lĩnh vựcmáy tính thị giác Thư viện này cung cấp một tập hợp phong phú các công cụ và hàm tiệních cho các tác vụ như phát hiện khuôn mặt, nhận diện vật thể, theo dõi chuyển động, xử

lý video, phân tích hình ảnh, và nhiều hơn nữa Với OpenCV, các nhà phát triển có thể dễdàng xây dựng các ứng dụng từ cơ bản đến nâng cao, từ việc đơn giản như lọc và biến đổiảnh, đến những tác vụ phức tạp hơn như sử dụng mạng neuron để nhận diện và phân loạiđối tượng.

OpenCV không chỉ hỗ trợ các ngôn ngữ lập trình phổ biến như C++, Python, Java

mà còn tích hợp với các thư viện và công nghệ tiên tiến khác như TensorFlow, PyTorch,

và Keras, giúp mở rộng khả năng ứng dụng trong học máy và trí tuệ nhân tạo Được sửdụng rộng rãi trong cả môi trường học thuật và công nghiệp, OpenCV là công cụ quantrọng cho các nhà nghiên cứu và phát triển phần mềm trong các lĩnh vực như nhận diệnkhuôn mặt, kiểm tra chất lượng sản phẩm, hệ thống giám sát an ninh, và nhiều ứng dụngkhác

Độ sáng của ảnh phụ thuộc vào giá trị của mỗi pixel tạo nên ảnh Vì vậy để thay đổi

độ sáng ảnh ta thay đổi giá trị mức sáng các pixel Với g và f là ảnh trước và sau khi biếnđổi ta có công thức điều chỉnh độ sáng như sau:

a, b: hằng số tự chọn

g(x,y) = a*f(x,y)+b

f(x,y): mức sáng của pixel trong ảnh tại điểm có tọa độ (x,y)

g(x,y): mức sáng của pixel trong ảnh tại điểm có toạ độ (x,y) sau khi biến đổi

Ngoài việc thay đổi bằng phần mềm ta có thể tăng độ sáng ảnh bằng phần cứng như lắp thêm đèn rọi, dùng tấm nền màu sáng…

2.5 Giới thiệu công nghệ RFID

Công nghệ RFID (Radio Frequency Identification) là một hệ thống sử dụng sóngradio để giao tiếp và nhận diện các thẻ RFID Hệ thống này bao gồm ba thành phầnchính: thẻ RFID, đầu đọc RFID và hệ thống quản lý dữ liệu Thẻ RFID chứa một conchip và ăng-ten, có thể được gắn vào hoặc tích hợp trong các sản phẩm để lưu trữ thôngtin Khi thẻ RFID đi vào phạm vi hoạt động của đầu đọc, nó sẽ gửi tín hiệu tới đầu đọc,cho phép đầu đọc nhận diện và truy xuất thông tin từ thẻ đó