Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện tử: Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường

Chia sẻ: Xylitol Extra | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:82

Thêm vào BST

Báo xấu

132
lượt xem 24
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường”nhóm sinh viên thiết kế mô hình xe robot có bánh xe được bao bằng đai cao su, điều khiển bằng arduino thông qua cổng serial kết nối với raspberry pi 3 với vai trò là server kết nối internet. Đượctrang bịcamera Logitech độ phân giải 720p truyền video cần quan sát về web server khi cần thiết. Người sử dụng có thể quan sát, điều khiển xe robot, quan sát video, và biểu đồ độ ẩm nhiệt độ từ web server, có cảm biến để chống lật xe.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đồ án tốt nghiệp Kỹ thuật điện tử: Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường

i
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC SINH ----o0o---- Tp. HCM, ngày 05 tháng 01 năm 2019 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Tiến Hòa MSSV: 14141117 Ngô Minh Hiệp MSSV: 14141105 Chuyên ngành: Kỹ thuật Điện - Điện tử Mã ngành: 41 Hệ đào tạo: Đại học chính quy Mã hệ: 1 Khóa: 2014 Lớp: 14141DT2A I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH XE THĂM DÒ MÔI TRƯỜNG II. NHIỆM VỤ 1. Các số liệu ban đầu:  kit RASPBERRY PI 3  ARDUINO UNO R3  MODULE L298N  SERVO SG90  MODULE DHT11  MODULE MPU-6050  CAMERA LOGITECH 2. Nội dung thực hiện:  Thiết kế giao diện web server điều khiển xe  Live camera trên webserver  Điều khiển camera  Gửi dữ liệu cảm biến lên web III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 07/10/2018 IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 18/01/2019 V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS. Nguyễn Trường Duy CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH ii
TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC SINH ----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 Xác nhận Tuần Tuần/ngày Nội dung GVHD 1 (01-07/10/2018) Nhận đồ án, tìm hiểu đề tài, viết đề cương chi tiết cho đề tài. Tìm hiểu thông tin về thiết bị 2 (08-14/10/2018) điều khiển lập trình, cơ cấu chấp hành.. Kết nối và viết code đẩy video 3 (15-21/10/2018) lên web server 4 (22/4 - 28/10/2018) Kết nối và viết code đẩy dữ liệu từ raspberry sang arduino uno. Kết nối và viết code đẩy dữ liệu 5, 6 (29/10 -11/11/2018) cảm biến DHT11, mpu6050 từ arduino qua raspberry 7,8,9 (12/11 -02/12/2018) Thiết kế giao diện web server 10 (03 -09/12/2018) Lắp đặt phần cứng của xe 11,12 (10-23/12/2018) Kết nối và hoàn thiện xe 13 (24/12 -30/12/2018) Viết báo cáo, kiểm tra các phần cứng . 14 01/01/2018 GVHD kiểm duyệt lại đề tài. GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ và tên) iii
LỜI CAM ĐOAN Đề tài này là do tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó. Nhóm sinh viên thực hiện đề tài Ngô Minh Hiệp – Nguyễn Tiến Hòa iv
LỜI CẢM ƠN Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Trường Duy _ Giảng viên bộ môn Điện tử công nghiệp – y sinh đã trực tiếp hướng dẫn và tận tình giúp đỡ tạo điều kiện để hoàn thành tốt đề tài. Em chân thành cảm ơn quý thầy cô, Giảng viên bộ môn điện tử công nghiệp – y sinh đã góp ý và chia sẻ nhiều kinh nghiệm quý báu cho em thực hiện tốt đề tài. Em xin gởi lời chân thành cảm ơn các thầy cô trong Khoa Điện-Điện Tử đã tạo những điều kiện tốt nhất cho em hoàn thành đề tài. Em cũng gửi lời đồng cảm ơn đến các bạn lớp 14141DT2A đã chia sẻ trao đổi kiến thức cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài. Cảm ơn đến gia đình đã luôn bên cạnh và ủng hộ tinh thần Xin chân thành cảm ơn! 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 2.2.5 Cấu trúc cơ bản của HTML .....................................................................11 2.3 ROBOT THĂM DÒ MÔI TRƯỜNG .............................................................13 2.3.1 Phân loại robot .........................................................................................13 2.3.2 Một số dạng điều khiển robot ..................................................................14 2.3.3 Các loại chuyển động của robot ...............................................................14 2.4 GIỚI THIỆU PHẦN CỨNG ...........................................................................17 2.4.1 RASPBERRY PI 3 ...................................................................................17 2.4.2 ARDUINO UNO R3 ................................................................................18 2.4.3 MODULE L298N ....................................................................................19 2.4.4 CAMERA LOGITECH ............................................................................20 vi
2.4.5 ĐỘNG CƠ SERVO SG90 .......................................................................20 2.4.6 ĐỘNG CƠ GIẢM TỐC ...........................................................................21 2.4.7 MODULE CẢM BIẾN DHT11 ...............................................................22 2.4.8 MODULE CẢM BIẾN MPU-6050 .........................................................22 Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ .................................................................24 3.1 GIỚI THIỆU ................................................................................................24 3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ................................................24 3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ................................................................24 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 Thi công phần cứng ..............................................................................33 4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ...........................................................................37 4.3.1 Lưu đồ giải thuật ...................................................................................37 4.3.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ..................................................41 Chương 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ .............................................44 5.1 KẾT QUẢ ......................................................................................................46 5.2 NHẬN XÉT VÀ ĐÁNH GIÁ ........................................................................49 Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..............................................50 6.1. KẾT LUẬN ....................................................................................................50 6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................................................50 TÀI LIỆU THAM KHẢO .........................................................................................51 CÁC TỪ VIẾT TẮT .................................................................................................52 PHỤ LỤC ..................................................................................................................53 vii
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: iRobot 210 negotiator .................................................................................2 Hình 1.2: iRobot 710 Warrior ....................................................................................2 Hình 1. 3: iRobot 510 Packbot ...................................................................................3 Hình 2.1: Robot hai chân BRAT .............................................................................. 15 Hình 2.2: Robot MANOI AT01 và MANOI PF01 .................................................. 15 Hình 2.3: Robot irobot chuyển động bằng xích ....................................................... 16 Hình 2.4: Robot NASA chuyển động bánh xe ......................................................... 16 Hình 2.5. Raspberry pi 3........................................................................................... 17 Hình 2.6: Arduino Uno R3 ....................................................................................... 18 Hình 2.7: Module L298n .......................................................................................... 19 Hình 2.8: Camera Logitech C270 ............................................................................ 20 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 Hình 4.16: Giao diện phần mềm LogMeIn Hamachi ...............................................45 Hình 5.1 : Giao diện web………………………………………………………….46 Hình 5.2: Biểu đồ nhiệt độ và độ ẩm .......................................................................47 Hình 5.3: Nhiệt độ và độ ẩm thực tế ........................................................................47 viii
Hình 5.4: Xe hoạt động khi trời tối có đèn...............................................................48 Hình 5.5: Xe chạy trên vật cản 3-5cm......................................................................48 ix
DANH MỤC BẢNG Bảng 4.1: Danh sách các linh kiện. .......................................................................... 33 Bảng 5.1: Thông số kỹ thuật mô hình xe robot thăm dò………………………..…49 x
TÓM TẮT Từ xa xưa khác vọng chinh phục tự nhiên luôn thúc đẩy con người tìm tòi, nghiên cứu khoa học và không ngừng phát triển kỹ thuật. Đến nay con người đã đạt được các thành tựu khoa học to lớn trong nhiều lĩnh vực bằng cách tạo ra robot thông minh có thể hoạt động một cách độc lập và linh hoạt trong các môi trường khắc nghiệt, nguy hiểm nhất. Có thể nói robot là một thành tựu đã xuất hiện từ sớm và đang có những thay đổi mạnh mẽ, robot ngày càng thông minh hơn, linh hoạt hơn và chính xác hơn. Robot có thể di chuyển với tốc độ và độ chính xác cao để thực hiện những động tác lặp đi lặp lại như hàn hay sơn. Bên cạnh đó việc ứng dụng công nghệ không dây vào việc 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 đại vào sản xuất là một yêu cầu không thể thiếu trong các nhà máy nhằm tăng năng suất, tăng chất lượng và giảm giá thành sẩn phẩm [1]. Song song với sự phát triển đó, công nghệ chế tạo robot cũng phát triển nhanh chóng, đặc biệt là ở các nước phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu về sản xuất, sinh hoạt và an ninh quốc phòng [2]. Chủng loại robot ngày nay khá đa dạng về bề ngoài cũng như có thể thực hiện được rất nhiều chức năng như thăm dò chinh phục vũ trụ, hỗ trợ giúp đỡ người khuyết tật, vận chuyển đồ vật và giám sát an ninh cho ngôi nhà [2],[10]... Thế giới đã chứng kiến rất nhiều thảm họa từ thiên nhiên cũng như từ con người. Mức độ thiệt hại để lại do sự hủy hoại từ các thảm họa này càng nặng nề hơn khi xảy ra. Những thảm họa đến từ phía thiên nhiên như động đất, cháy rừng, sóng thần, bão lũ... Từ phía con người có thể kể đến là chiến tranh, hỏa hoạn, khủng bố, sập hầm mỏ... Những thảm họa đều mang đến sự thiệt to lớn về người và vật chất. Việc tìm kiếm, cứu hộ người bị thương mất tích luôn gặp nhiều khó khăn và nguy hiểm. Tại Việt Nam, hàng năm cũng nhiều vụ gây thiệt hại lớn, đặc biệt là những vụ sập hầm mỏ, cháy nhà, cháy chung cư... Tuy nhiên công tác cứu hộ còn nhiều khó khăn do phụ thuộc sức người là chính. Vấn đề an toàn cho người tham gia cứu hộ không được đảm bảo vì phải hoạt động trong môi trường tiềm ẩn nhiều nguy hiểm, nhiều chất gây cháy nổ và chất khí độc hại. Xuất phát từ những điểm nêu trên, cùng với sự phát triển của nhiều loại robot phục vụ cho nhu cầu khác nhau của con người, robot thám hiểm được rất nhiều nước nghiên cứu và sản xuất nhờ ứng dụng của nó vào thực tế. Với sự phát triển vượt bậc của nền kinh tế, khoa học kỹ thuật, sức khỏe và tính mạng của con người ngày càng được coi trọng. Chính vì thế, trong những điều kiện làm việc độc hại, robot thám hiểm điều khiển từ xa sẽ được thay thế cho con người. Robot thám hiểm với nhiệm vụ đi BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 1
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN 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 phục vụ cho công tác gỡ bom mìn. Ngày nay, robot thám hiểm điều khiển từ xa ngày càng được đầu tư và phát triển mạnh mẽ, sử dụng trong các mục đích dò tìm bom mìn, thám hiểm hầm mỏ, kiểm tra các đường ống ngầm, hoạt động trong các môi trường nhiều chất độc hại, có nồng độ phóng xạ cao... Nguy hiểm đối với con người. Nhận thấy việc nghiên cứu xe robot thám hiểm là vấn đề cần thiết cho thực tế, nhóm thực hiện chọn đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường” 1.2. MỤC TIÊU Đề tài “Thiết kế và thi công mô hình xe thăm dò môi trường” nhóm sinh viên thiết kế mô hình xe robot có bánh xe được bao bằng đai cao su, điều khiển bằng arduino thông qua cổng serial kết nối với raspberry pi 3 với vai trò là server kết nối internet. Được trang bị camera Logitech độ phân giải 720p truyền video cần quan sát BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 3
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN về web server khi cần thiết. Người sử dụng có thể quan sát, điều khiển xe robot, quan sát video, và biểu đồ độ ẩm nhiệt độ từ web server, có cảm biến để chống lật xe. 1.3. NỘi DUNG NGHIÊN CỨU  NỘI DUNG 1: Thu thập dữ liệu , quy trình của xe robot  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. Chương 4: Kết quả thi công mô hình xe robot. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN Chương này trình bày về kết quả mô hình robot thám hiểm sau khi thực hiện, các thử nghiệm xe robot theo các mục tiêu đã đặt ra. Chương 5: Kết luận và hướng phát triển đề tài. Chương này đưa ra những kết luận về quá trình nghiên cứu và khả năng phát triển cho xe robot trong tương lai. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 5
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 CÁC CHUẨN TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY 2.1.1 Một số công nghệ kết nối trong truyền thông không dây Việc kết nối mạng không dây có thể được thực hiện bằng cách sử dụng một số chuẩn kết nối sau:  Công nghệ IrDA Đây là công nghệ giao tiếp dữ liệu hồng ngoại IR được sử dụng nhiều trong điều khiển từ xa của vô tuyến, điều hòa nhiệt độ, trong máy tính, máy in... với khoảng cách ngắn và chi phí thấp [7].  Công nghệ Bluetooth 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:  Chuẩn IEEE 802.11a Là một chỉ tiêu kỹ thuật IEEE cho mạng không dây hoạt động trong dải tần số 5 GHz với tốc độ truyền dữ liệu cực đại 54Mbps. Dải tần số 5 GHz không nhiều như tần với chuẩn IEEE 208.11b. Sự bổ sung kênh này giúp tránh giao thoa vô tuyến và viba.  Chuẩn IEEE 208.11b Là chuẩn quốc tế cho mạng không dây doạt động trong dải tần 2.4 GHZ và cung cấp một lưu lượng trên 11Mbps. Đây là một tần số thường được sử dụng, các lò vi ba, điện thoại không dây, thiết bị y khoa, y học, cũng như thiết bị Bluetooth đều làm việc bên trong dải tần 2.4 GHz.  Chuẩn IEEE 208.11d Là chuẩn IEEE bổ sung lớp điều khiển truy cập MAC vào chuẩn IEEE 208.11 để đẩy mạnh khả năng sử dụng rộng mạng WLAN chuẩn IEEE 208.11. Chuẩn này cho phép các điểm truy cập truyền thông thông tin trên các kênh vô tuyến được dùng với mức công suất chấp nhận được cho các thiết bị khách hàng. Các thiết bị sẽ tự động điều chỉnh dựa vào yêu cầu vật lý.  Chuẩn IEEE 208.11g Tương tự chuẩn IEEE 208.11b, chuẩn này cung cấp một lưu lượng lên đến 54 Mbps, hoạt động ở dải tần số 2.4 GHz nhưng sử dụng một công nghệ vô tuyến khác để tăng dải thông toàn bộ.  Chuẩn IEEE 208.11i BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 7
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Đây là chuẩn dành cho việc chuẩn hóa bảo mật mạng WLAN. Bảo mật chuẩn IEEE 208.11i có một khung làm việc dựa vào cơ chế bảo mật tăng cường gồm 2 phần: cơ chế riêng của dữ liệu và quản lý liên kết bảo mật. 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
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chuẩn này sử dụng băng tần từ 2-11 GHz, là băng tần được thu hút nhiều sự quan tâm nhất vì tín hiệu truyền có thể vượt được các chướng ngại vật trên đường truyền. 2.2 GIỚI THIỆU VỀ WEB SERVER VÀ NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH HTML 2.2.1 Khái niệm web server Web server là máy chủ có dung lượng lớn, tốc độ cao, được dùng để lưu trữ thông tin như một ngân hàng dữ liệu, chứa những website đã được thiết kế cùng với những thông tin liên quan khác (các mã Script, các chương trình và các file Multimedia) [4]. Web server có khả năng gửi đến máy khách những trang web thông qua môi trường internet qua giao thức HTTP, giao thức được thiết kế để gửi các file đến trình duyệt web browser và các giao thức khác. Tất cả các web server đều có một địa chỉ IP hoặc cũng có thể có một tên miền. Giả sử khi người sử dụng đánh vào thanh địa chỉ trên trình duyệt của máy một dòng http://www.abc.com sau đó gõ phím enter khi đó người sử dụng đã gửi một yêu cầu đến một server có tên miền là www.abc.com. Server này sẽ tìm trang web có tên là index.htm rồi gửi nó đến trình duyệt của người sử dụng. Bất kỳ một máy tính nào cũng có thể trở thành một web server bởi việc cài đặt lên nó một chương trình phần mềm server software và sau đó kết nối vào internet. Khi máy tính kết nối đến một web server và gửi đến yêu cầu truy cập các thông tin từ một trang web nào đó, web server software sẽ nhận yêu cầu và gửi lại những thông tin mà người sử dụng mong muốn. 2.2.2 Nguyên lí hoạt động của web server Khi gõ địa chỉ trang web http://www.abc.com vào trình duyệt web và nhấn Enter, trang web hiển thị ngay trên màn hình. Trình duyệt web thực hiện một kết nối BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH 9