i


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y
SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:
Chuyên ngành:
Hệ đào tạo:
Khóa:

Nguyễn Tiến Hòa
Ngô Minh Hiệp
Kỹ thuật Điện - Điện tử
Đại học chính quy
2014

MSSV: 14141117
MSSV: 14141105
Mã ngành: 41
Mã hệ:
1
Lớp:

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y
SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o---Tp. HCM, ngày 7 tháng 10 năm 2018

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Ngô Minh Hiệp
Lớp:14141DT1B
MSSV: 14141105
Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Tiến Hòa
Lớp: 14141DT1C
MSSV: 14141117
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE THĂM DÒ MÔI
TRƯỜNG

Tuần

Tuần/ngày

Nội dung

1

(01-07/10/2018)


Kết nối và hoàn thiện xe

13

(24/12 -30/12/2018)

14

01/01/2018

Xác nhận
GVHD

Nhận đồ án, tìm hiểu đề tài, viết
đề cương chi tiết cho đề tài.
Tìm hiểu thông tin về thiết bị
điều khiển lập trình, cơ cấu chấp
hành..
Kết nối và viết code đẩy video
lên web server
Kết nối và viết code đẩy dữ liệu
từ raspberry sang arduino uno.
Kết nối và viết code đẩy dữ liệu
cảm biến DHT11, mpu6050 từ
arduino qua raspberry
Thiết kế giao diện web server

Viết báo cáo, kiểm tra các phần
cứng .
GVHD kiểm duyệt lại đề tài.

Nhóm sinh viên thực hiện đề tài
Ngô Minh Hiệp – Nguyễn Tiến Hòa

v


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .......................................................................... ii
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................... iii
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... iv
LỜI CẢM ƠN .............................................................................................................v
MỤC LỤC ................................................................................................................. vi
DANH MỤC HÌNH ................................................................................................ viii
DANH MỤC BẢNG ...................................................................................................x
TÓM TẮT ................................................................................................................. xi
Chương 1. TỔNG QUAN ...........................................................................................1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ...............................................................................................1
1.2. MỤC TIÊU ....................................................................................................3
1.3. NỘi DUNG NGHIÊN CỨU ..........................................................................4
1.4. GIỚI HẠN .....................................................................................................4
1.5. BỐ CỤC ........................................................................................................4
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................6
2.1 CÁC CHUẨN TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY ..........................................6
2.1.1 Một số công nghệ kết nối trong truyền thông không dây ..........................6
2.1.3 Tìm hiểu về chuẩn IEEE 208.16 ................................................................8
2.2 GIỚI THIỆU VỀ WEB SERVER VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH HTML .....9
2.2.1 Khái niệm web server.................................................................................9
2.2.2 Nguyên lí hoạt động của web server ..........................................................9
2.2.3 Các giao thức sử dụng của web server .....................................................10
2.2.4 Khái niệm ngôn ngữ lập trình HTML ......................................................11

3.2.2

Tính toán và thiết kế mạch ....................................................................26

3.2.3

Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch ............................................................32

Chương 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ........................................................................33
4.1

GIỚI THIỆU ................................................................................................33

4.2

THI CÔNG HỆ THỐNG .............................................................................33

4.2.1
4.3

Thi công phần cứng ..............................................................................33

LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ...........................................................................37

4.3.1

Lưu đồ giải thuật ...................................................................................37

4.3.2


Hình 2.9: động cơ servo sg90 ................................................................................... 21
Hình 2.10: động cơ giảm tốc .................................................................................... 21
Hình 2.11: Module cảm biến DHT11 ...................................................................... 22
Hình 2.12: module cảm biến mpu-6050 ................................................................... 22
Hình 3.1: Sơ đồ khối toàn mạch ............................................................................... 25
Hình 3.2: Sơ đồ kết nối raspberry với các thiết bị ................................................... 26
Hình 3.3: Sơ đồ kết nối Arduino .............................................................................. 27
Hình 3.4: camera logitech ........................................................................................ 28
Hình 3.5: Servo sg90 ................................................................................................ 28
Hình 3.6: sơ đồ kết nối servo và camera .................................................................. 28
Hình 3.7: sơ đồ kết nối động cơ giảm tốc ................................................................ 29
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối cảm biến DHT11 và MPU-6050 ........................................ 29
Hình 3.9: Mạch 3D khối đèn led .............................................................................. 30
Hình 3.10: sơ đồ kết nối đèn .................................................................................... 31
Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch .................................................................... 32
Hình 4.1. Mô hình xe nhìn từ trên ………………………………………………...34
Hình 4.2: Mô hình xe nhìn từ trước .........................................................................35
Hình 4.3: Pin dự phòng cấp cho toàn mạch .............................................................35
Hình 4.4: Nguồn pin cấp cho động cơ .....................................................................36
Hình 4.5: Kích thước thực tế của xe ........................................................................36
Hình 4.6: Lưu đồ chính ............................................................................................37
Hình 4.7: Lưu đồ chương trình con xe chạy. ...........................................................38
Hình 4.8: Lưu đồ chương trình con camera quay ....................................................39
Hình 4.9: Lưu đồ chương trinh con bật tắt đèn ........................................................40
Hình 4.10: Giao diện web server ..............................................................................41
Hình 4.11: Remote Desktop Connection .................................................................42
Hình 4.12: màn hình đăng nhập raspi ......................................................................42
Hình 4.13: Giao diện hệ điều hành raspi ..................................................................43
Hình 4.14: Giao diên phần mềm python. .................................................................43
Hình 4.15 : Giao diện phần mềm arduino. ...............................................................44

truyền nhận thông tin giữa người điều khiển và robot giúp cho robot hoạt động có
hiệu quả hơn. Robot được điều khiển trực tiếp từ con người trong những tình huống
bất ngờ mà bản thân nó không thể xử lý được, ngoài ra nó cũng mang đến sự an toàn
cho người điều khiển trong các môi trường công việc nguy hiểm.
Robot ngày càng đa dạng và phức tạp hơn, do từng mục đích sử dụng khác nhau
mà có nhiều loại robot như: robot tự hành, robot canh nhà, robot leo cầu thang, robot
vận chuyển hàng hóa… Và ngày nay robot còn được sử dụng nhiều cho mục đích
thám hiểm, thăm dò địa hình và môi trường. Để thực hiện mục đích trên robot được
đòi hỏi phải có khả năng di chuyển ở địa hình phức tạp, quan sát hình ảnh và thu thập
thông số các môi trường. Robot thám hiểm có thể thay thế con người tham dò, khám
phá những môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm mà con người chỉ cần điều khiển từ
xa.
Đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường” được trình bày
về lý thuyết robot và thi công mô hình xe robot được điều khiển từ xa qua web server
kết nối với wifi nhằm phục vụ công việc thay thế cho con người ở địa hình bị giới
hạn. Do kiến thức và thời gian có hạn nên nhóm sinh viên thực hiện đề tài rất mong
nhận được sự góp ý của quý Thầy Cô và các bạn sinh viên.

xi


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN
1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Cùng với sự phát triển không ngừng của các ngành khoa học kỹ thuật, các ngành

công nghiệp tự động hóa cũng phát triển nhanh chóng. Việc áp dụng máy móc hiện

tiên phong nhằm tìm kiếm, phát họa địa hình, đo đạc một số thông số như nhiệt độ
độ ẩm, gửi hình ảnh về trung tâm điều khiển... Nhờ những tính năng đó con người có
thể đánh giá và kiểm soát được mức độ nguy hiểm của môi trường và đưa ra những
phương án tiếp cận hợp lí.
Nhật Bản và Hoa Kỳ là những nước đi tiên phong trong việc ứng dụng robot
vào đời sống hàng ngày. Công ty I-robot là công ty sản xuất robot lớn hàng đầu Hoa
Kỳ, chuyên nghiên cứu và cung cấp các loại robot thám hiểm, vượt địa hình phục vụ
nhu cầu khác nhau của con người. Đây là mẫu robot chuyên làm nhiệm vụ xâm nhập,
dò thám vào những vùng nguy hiểm [3].

Hình 1.1: iRobot 210 negotiator
Nhiệm vụ của nó chẳng hạn như vào một tòa nhà đang cháy tìm người bị nạn
thay cho lực lượng chữa cháy hoặc được dùng trong nhiệm vụ giải cứu con tin của
cảnh sát với camera truyền hình ảnh trực tiếp về người điều khiển từ đó có thể biết
được vị trí cụ thể của tội phạm cũng như con tin.

Hình 1.2: iRobot 710 Warrior

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
Robot này được sử dụng trong quân đội, nó như một chiến binh, mang tải các
vũ khí trong quân sự cũng như vận chuyển các robot khác phục phục cho tác chiến.

Hình 1.3: iRobot 510 Packbot
Robot này ngoài nhiệm vụ vượt địa hình để thâm nhập do thám những nơi nguy
hiểm, chúng còn được trang bị những cánh tay máy để gắp được các vật, đặc biệt để

 NỘI DUNG 2: Các giải pháp thiết kế hệ thống, mô hình xe robot.
 NỘI DUNG 3: Thiết kế hệ thống điều khiển xe.
 NỘI DUNG 4: Thiết kế mô hình.
 NỘI DUNG 5: Đánh giá kết quả thực hiện

1.4.

GIỚI HẠN
Mô hình xe robot được thiết kế chạy trên địa hình bằng phẳng, không thể chạy

trên địa hình đầm lầy và dưới nước. Bên cạnh đó mô hình xe được cấp nguồn dưới
dạng nguồn pin dự phòng nên có hạn chế về thời gian sử dụng.

1.5.

BỐ CỤC

Chương 1: Tổng quan.
Trong chương này, đồ án được trình bày tổng quan về xe robot cũng như robot
thám hiểm, vượt địa hình và một số ứng dụng xe robot vào thực tế. Từ đó, đi đến làm
rõ mục tiêu, giới hạn và bố cục đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
Trong chương này đề cập đến một số khái niệm về phân loại xe robot, một số
dạng điều khiển xe robot, các loại chuyển động của xe robot. Bên cạnh đó tổng quan
về web server, các chuẩn giao tiếp truyền thông không dây và ngôn ngữ lập trình
HTML.
Chương 3: Thiết kế mô hình xe thăm dò môi trường.
Trong chương này mô hình xe robot thám hiểm được nêu rõ các yêu cầu chi tiết
về kỹ thuật. Từ đó người thực hiện sơ đồ khối hóa hệ thống, chọn lựa thiết kế và chọn
lựa phần cứng phù hợp cũng như thiết kế phần mềm.

Bluetooth là công nghệ mạng không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao
tiếp với nhau trong khoảng cách ngắn bằng sóng vô tuyến qua băng tần chung ISM
trong dãy tần 2.40–2.48 GHz [6]. Công nghệ này được thiết kế nhằm mục đích thay
thế dây cáp giữa máy tính và các thiết bị truyền thông cá nhân, kết nối các thiết bị
điện tử lại với nhau một các thuận lợi.
Khi được kích hoạt bluetooth có thế tự động định vị các thiết bị khác có chung
công nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nối với chúng.
 Công nghệ Wifi
Đây là hệ thống mạng không dây sử dụng sóng vô tuyến giống như điện thoại
di động, truyền hình và radio [6]. Hệ thống cho phép truy cập internet tại những khu
vực có sóng của hệ thống mà không cần đến cáp nối. Các sóng vô tuyến sử dụng cho
wifi gần giống các sóng vô tuyến sử dụng cho thiết bị cầm tay, điện thoại di động và
các thiết bị khác. Wifi có thể chuyển và nhận sóng vô tuyến, chuyển đổi các mã nhị
phân sang sóng vô tuyến và ngược lại.
 Công nghệ Wimax
Wimax là công nghệ cho phép các dịch vụ truy nhập không dây mọi lúc mọi
nơi [6]. Công nghệ này cung cấp việc truyền dẫn không dây ở khoẳng cách lớn bằng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

6


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
nhiều cách khác nhau từ kiểu kết nối điểm điểm cho đến kiểu truy nhập tế bào. Wimax
cho phép sử dụng trình duyệt internet trên laptop mà không cần kết nối vật lý bằng
cổng Ethernet tới router hay switch.
2.1.2 Tìm hiểu chuẩn IEEE 802.11
Chuẩn mạng LAN IEEE 802.11 dựa vào kiến thức tế bào, là kiến trúc trong đó
hệ thống được chia nhỏ thành các cell, mỗi cell được kiểm soát bởi một trạm cơ sở
[6]. Chuẩn IEEE 802.11 có các họ sau:

Cơ chế riêng của dữ liệu hỗ trợ hai sơ đồ được đề xướng: TKIP và AES. TKIP
là một giải pháp ngắn hạn mà định nghĩa phần mềm và cho WEP để cung cấp một
mức riêng tư dữ liệu tối thiểu. AES hay AES-OCB là một sơ đồ riêng tư dữ liệu mạnh
mẽ và một giải pháp thời hạn lâu dài.

2.1.3 Tìm hiểu về chuẩn IEEE 208.16
IEEE 208.16 là hệ thống tiêu chuẩn truy nhập không dây băng rộng cung cấp
đặc tả chính thức cho mạng MAN không dây băng rộng [6]. Chuẩn này cho phép kết
nối bang rộng vô tuyến cố định, mang xách được, di động mà không cần ở trong tầm
nhìn thẳng trực tiếp tới một trạm gốc. Chuẩn IEEE 208.16 có các họ sau:
 Chuẩn IEEE 208.16-2001
Chuẩn này xác định giao diện vô tuyến gồm lớp MAC và PHY của hệ thống
truy nhập vô tuyến cố định điểm điểm, đa điểm với mục đích cho phép triển khai
nhanh chóng, rộng rãi các hệ thống truy nhập vô tuyến bang rộng. Đảm bảo khả năng
tương thích giữa các thiết bị truy nhập vô tuyến băng rộng.
 Chuẩn IEEE 208.16a-2003
Chuẩn này quy định các giao diện không cố định điểm tới đa điểm truy cập
không dây băng thông rộng hệ thống cung cấp nhiều dịch vụ. Các lớp kiểm soát truy
cập trung bình có khả năng hỗ trợ nhiều lớp vật chất kỹ thuật tối ưu hóa cho các dải
tần số của ứng dụng.
 Chuẩn IEEE 208.16c-2002
Đây là bản sửa lỗi chuẩn của bản 802.16-11, có thêm định nghĩa các hồ sơ mới
cho dải băng tần từ 10-66 GHz với mục đích cải tiến thao tác giữa các phần.
 Chuẩn IEEE 802.16-2004

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8



BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
tới máy chủ web, yêu cầu một trang web và nhận lại. Sau đây là thứ tự từng bước cơ
bản xảy đến đằng sau màn hình. Trình duyệt web tách địa chỉ website làm 3 phần:
 Phần giao thức: (“http”)
 Máy chủ tên miền: (www.abc.com)
 Tên tệp: (“index.htm”)
Trình duyệt liên hệ với máy chủ tên miền để chuyển đổi tên miền
"www.abc.com" ra địa chỉ IP. Sau đó, trình duyệt sẽ gửi tiếp một kết nối tới máy chủ
có địa chỉ IP tương ứng qua cổng 80. Tiếp đến, máy chủ sẽ gửi đoạn text dạng HTML
đến trình duyệt web máy đã gởi yêu cầu. Trình duyệt web đọc các thẻ HTML, định
dạng trang web và kết xuất ra màn hình.

2.2.3 Các giao thức sử dụng của web server
 Giao thức HTTP
HTTP là giao thức cơ bản mà World Wide Web sử dụng để xác định cách các
thông điệp được định dạng và truyền tải ra sao, những hành động nào mà các web
server và các trình duyệt web phải làm để đáp ứng các lệnh rất đa dạng [4]. Chẳng
hạn, khi gõ một địa chỉ web URL vào trình duyệt web, một lệnh HTTP sẽ được gửi
tới web server để ra lệnh và hướng dẫn tìm đúng trang web được yêu cầu và kéo về
mở trên trình duyệt web. Nói cách khác, HTTP là giao thức truyền tải các file từ một
web server vào một trình duyệt web để có thể xem một trang web đang hiện diện trên
internet. HTTP là một giao thức ứng dụng của bộ giao thức TCP/IP.
Có một tiêu chuẩn chính khác cũng điều khiển cách thức World Wide Web làm
việc là HTML, có chức năng quản lý cách thức mà các trang web được định dạng và
hiển thị.

tạo ra và phát triển bởi tổ chức World Wide Web Consortium.
Một tập tin HTML bao gồm các đoạn văn bản HTML được tạo lên bởi các thẻ
HTML. Có 2 loại thẻ cơ bản là thẻ có khai báo mở rồi kết thúc bằng cách đóng thẻ
và loại thẻ không cần khai báo mở và đóng.

2.2.5 Cấu trúc cơ bản của HTML
Cấu trúc của HTML với bố cục từ trên xuống dưới và từ trái qua phải với 2
phần chính là head và body. Các website viết bằng HTML đều tuân theo cấu trúc cơ
bản như sau:


Mọi trang HTML đều phải khai báo doctype (định nghĩa chuẩn văn bản) ngay
từ dòng đầu tiên.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

11


CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT



Thẻ <HTML> cho trình duyệt biết mở đầu và kết thúc của trang HTML.



Thẻ <head> chứa tiêu đề và các thông tin khai báo, các thông tin ẩn khác.



CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
 Mỗi thuộc tính có tên thuộc tính và giá trị thuộc tính, giá trịnh đặt trong dấu
“thuộc tính”.
 Cú pháp: <tên_thẻ thuộc_tính_1="giá_trị_thuộc_tính_1"/>
Thuộc tính align được sử dụng để canh lề cho các phần tử văn bản, các đối
tượng, hình ảnh, các đoạn và các phân đoạn. Thuộc tính align gồm các giá trị sau:
Canh lề được mặc định dựa vào hướng của văn bản. Nếu hướng văn bản là từ
trái sang phải thì mặc định là trái.
 Thẻ đề mục: Có 6 loại đề mục tất cả với mức độ nhấn mạnh giảm dần từ
đến .
 Thẻ danh sách
Có hai loại là danh sách có đánh số thứ tự <ol> và danh sách
khôngđánh số thứ tự <ul>. Bên trong các thẻ danh sách này các phần
tử được đánh dấu với thẻ <li>.

2.3 ROBOT THĂM DÒ MÔI TRƯỜNG
2.3.1 Phân loại robot
 Robot có thể phân loại theo môi trường để di chuyển:
 Robot ngoài trời và robot trong nhà. Thông thường được lắp đặt
bánh xe nhưng cũng có loại robot có chân như robot hình người,
hình dạng động vật hoặc côn trùng.
 Robot trên không thường dùng cho các phương tiện trên không,
phương tiện không người lái.
 Robot dưới nước dùng cho các phương tiện hoặc động dưới nước,
chúng hoạt động độc lập.
 Robot phân loại theo phương pháp di chuyển:
 Robot có chân
 Robot có bánh xe
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


tục. Đồng thời bằng cáh thay đổi chiều dài hiệu dụng của các chân cho phù hợp với
môi trường nên robot di chuyển rất êm. Tùy thuộc vào số chân mà phân thành các
loại robot một chân, hai chân, bốn chân, sáu chân hoặc nhiều hơn. Tuy có ưu điểm
trên nhưng loại robot này khó điều khiển và khó chế tạo.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

14