THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH

BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
---------------------------------

KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG
ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT BÃI ĐỖ XE
THƠNG MINH
GVHD: GV. Hà A Thồi
SVTH: Nguyễn Đình Khang
Trần Thế Vinh
MSSV:

18161234
18161304

Tp. Hồ Chí Minh – 08/2022


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
NAM
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
SINH
Tp. HCM, ngày 26 tháng 06 năm 2022

NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Nguyễn Đình Khang
MSSV: 18161234
Trần Thế Vinh
MSSV: 18161304
Chuyên ngành:
Điện Tử Công Nghiệp
Mã ngành: 01
Hệ đào tạo:
Đại học chính quy
Mã hệ:
61
Khóa:
2018
Lớp:
18161DT
I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM
SÁT BÃI ĐỖ XE THƠNG MINH
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Giáo trình “Lập trình Android trong ứng dụng điều khiển – Nguyễn Văn
Hiệp” – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Giáo trình “Xử lý ảnh – Nguyễn
Thanh Hải” – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. Giáo trình “Đo lường cảm
biến – Lê Chí Kiên” – Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM.
2. Nội dung thực hiện:
Tìm hiểu cách lập trình cho ESP32/Arduino Uno R3, cách thiết kế phần mềm điều
khiển bằng C# trên Visual Studio và cách thiết kế mạch in trên EasyEDA.

Thiết kế ứng dụng giám sát và điều khiển cho Android/Ios bằng phần mềm
Thunkable.
Xây dựng mơ hình hồn chỉnh.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
25/02/2022
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 26/06/2022
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:
GV. Hà A Thồi
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
2


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
Tp. HCM, ngày 26 tháng 06 năm 2022

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Đình Khang
Lớp:…………….18161DT3........................................MSSV:….18161234...................
Họ tên sinh viên 2: Trần Thế Vinh...................................................................................
Lớp:…………….18161DT2........................................MSSV:….18161304...................
Tên đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN VÀ GIÁM SÁT
BÃI ĐỖ XE THÔNG MINH

Tuần/ngày

Tuần 1

Nội dung

Xác nhận GVHD

Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án,
tiến hành chọn đồ án.
Viết đề cương hướng dẫn

Tuần 2

Tuần 3

Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình C#
Cài đặt trình lập trình Visual Studio
Thực hiện tìm hiểu chương trình hệ thống

Tuần 4

Tìm hiểu và kết nối đối với các thiết bị ngoại vi

Tuần 5

Tiếng hành lập trình nhận diện biển số

Tuần 6

Phân tích hình ảnh nhận diện biển số và tách lấy dữ
liệu biển số từ hình ảnh

Tuần 7- 8
Tuần 9

Tiến hành thiết kế thi cơng mạch in
Viết chương trình cho Adruino và Esp32

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
3


Viết ứng dụng điện thoại điều khiển giám sát hệ
thống

Tuần 10-11-12

Tiến hành thực hiện kiểm tra và chạy phần cứng của
hệ thống
Chỉnh sửa ứng dụng điều khiển trên điện thoại cho
hồn thiện

Tuần 13

Thiết kế mơ hình tồn bộ hệ thống

Tuần 14

Thực hiện lắp ráp mơ hình

Tuần 15

Chỉnh sửa cho hệ thống hoạt động ổn định về phần
cứng và phần mềm

Tuần 16

Viết báo cáo luận văn

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
4


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và khơng sao chép
từ tài liệu hay cơng trình đã có trước đó.
Nhóm thực hiện đề tài
Nguyễn Đình Khang
Trần Thế Vinh

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
5


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài “Thiết kế và thi công hệ thống điều khiển và giám sát bãi đỗ xe

thông minh” em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy Hà A Thồi –
Giảng viên khoa Điện – Điện Tử, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TpHCM. Cùng với
sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô bộ môn và các bạn trong lớp đã giúp đỡ em hồn
thành tốt khóa luận này.
Trong quá trình tìm hiểu, nghiên cứu về đề tài và thi cơng mạch khơng tránh khỏi
những sai sót. Chúng em mong thầy cơ góp ý để đề tài này của chúng em được hồn thiện
hơn và có thể ứng dụng được trong thực tế.

Nhóm thực hiện đề tài
Trần Thế Vinh
Nguyễn Đình Khang

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
6


MỤC LỤC
Trang bìa........................................................................................................................... i
Nhiệm vụ khóa luận.........................................................................................................ii
Lịch trình .......................................................................................................................iii
Cam đoan ........................................................................................................................ v
Lời cảm ơn...................................................................................................................... vi
Mục lục.......................................................................................................................... vii
Mục lục hình vẽ..............................................................................................................ix
Liệt kê bảng ….…………………………………………………………………….....…xii
Danh sách viết tắt ………………………………………………………………..………xii
Tóm tắt ………………………………………………………………………...…...…...xiv
Chương 1. TỔNG QUAN....................................................................................................1
1.1.

Đặt vấn đề:............................................................................................................1

1.2. Nghiên cứu tình hình trong nước và nước ngồi:..................................................2
1.2.1. Tình hình trong nước:.....................................................................................2
1.2.2. Tình hình nước ngồi:.....................................................................................2
1.2.3. Tính cấp thiết của đề tài:.................................................................................3
1.2.4. Mục đích của đề tài:........................................................................................3
1.2.5. Phương hướng nghiên cứu thực hiện:.............................................................3
1.2.6. Đối tượng nghiên cứu:....................................................................................4
1.2.7. Giới hạn đề tài:...............................................................................................4
1.2.8. Bố cục luận văn:.............................................................................................4
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................................5
2.1. Tổng quan về chuẩn truyền dữ liệu:......................................................................5
2.1.1. Tổng quan về UART:......................................................................................5
2.1.1.1. Tổng quan về giao thức:..............................................................................5
2.1.1.2. Cách thức truyền của giao tiếp UART:........................................................6
2.1.1.3. Các bước truyền UART:..............................................................................8
2.1.1.4. Ưu và nhược điểm của giao tiếp UART.....................................................10
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
7


2.1.1.5. Các ứng dụng của giao tiếp UART............................................................10
2.1.2. Tổng quan về chuẩn giao tiếp SPI.................................................................10
2.1.2.1. Tổng quan về giao thức:............................................................................10
2.1.2.2. Cách thức truyền của giao tiếp SPI:...........................................................11
2.1.2.3. Các bước truyền dữ liệu SPI:.....................................................................12
2.1.2.4. Ưu và nhược điểm của giao tiếp SPI.........................................................12
2.1.2.5. Các ứng dụng của giao tiếp SPI.................................................................13
2.1.3. Tổng quan về chuẩn giao tiếp I2C:...............................................................13

2.1.3.1. Tổng quan về giao thức:............................................................................13
2.1.3.2. Cách thức truyền của I2C:.........................................................................14
2.1.3.3. Các bước truyền dữ liệu I2C:.....................................................................15
2.1.3.4. Ưu và nhược điểm của giao tiếp I2C:........................................................17
2.1.3.5. Các ứng dụng của giao tiếp I2C.................................................................17
2.2. Tổng quan về công nghệ RFID:...........................................................................17
2.2.1. Nguyên lý hoạt động của công nghệ RFID:..................................................18
2.2.2. Ứng dụng công nghệ RFID:..........................................................................18
2.3. Tổng quan về thư viện xử lý hình ảnh:................................................................18
2.3.1. Open CV:......................................................................................................18
2.3.2. EmguCV:......................................................................................................19
2.4. Tổng quan về cơ sở dữ liệu (Database):..............................................................19
2.4.1. SQL Server:..................................................................................................19
2.4.2. Firebase:.......................................................................................................20
2.5. Tổng quan về thuật toán xử lý nhận diện ảnh.......................................................21
2.5.1. Thuật toán ORC:...........................................................................................21
2.5.2. Thuật tốn Canny:.........................................................................................22
2.5.3. Quy trình xử lý nhận diện ảnh:......................................................................23
2.6. Tổng quan về ứng dụng lập trình:........................................................................26
2.6.1 Visual Studio....................................................................................................26
2.6.2. Arduino IDE.................................................................................................27
2.6.3. Thunkable.....................................................................................................30
2.6.4. Kết nối Thunkable với Firebase....................................................................31
Chương 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ..................................................................................37
3.1. Yêu cầu và phương án thiết kế:...........................................................................37
3.1.1. Yêu cầu của hệ thống:...................................................................................37
3.1.2. Phương án thiết kế:.......................................................................................37
3.2.

Sơ đồ khối:..........................................................................................................38

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
8


3.3. Thiết kế phần cứng hệ thống:..............................................................................39
3.3.1. Khối cảm biến tiệm cận:...............................................................................39
3.3.2. Khối cảm biến nhiệt độ, cảm biến khói và cảm biến ánh sáng......................41
3.3.3. Khối nút nhấn điều khiển:.............................................................................43
3.3.4. Khối động cơ Servo:.....................................................................................44
3.3.5. Khối hiển thị LCD:.......................................................................................45
3.3.6. Khối RFID:...................................................................................................47
3.3.7. Khối xử lý trung tâm:....................................................................................49
3.3.8. Khối nguồn:..................................................................................................49
3.3.9. Sơ đồ nguyên lý tồn mạch:..........................................................................51
3.3.10. Giải thích sơ đồ ngun lý tồn mạch:..........................................................52
Chương 4. THI CƠNG HỆ THỐNG.................................................................................54
4.1. Phần cứng............................................................................................................54
4.1.1. Các cơng cụ sử dụng:....................................................................................54
4.1.2. Mạch in đã thiết kế........................................................................................54
4.1.3. Board mạch đã hồn thiện.............................................................................54
4.1.4. Thi cơng mơ hình bãi giữ xe.........................................................................57
4.2. Phần mềm............................................................................................................58
4.2.1. Phần mềm quản lý bãi giữ xe trên PC...........................................................58
4.2.2. App đặt chỗ:..................................................................................................61
Chương 5. KẾT QUẢ - NHẬN XÉT- ĐÁNH GIÁ..............................................................64
Chương 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN..........................................................72
6.1.

Kết luận:..............................................................................................................72

6.2.

Hướng phát triển:.................................................................................................72

6.3.

Ứng dụng trong hiện thực tế:...............................................................................73

TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................................................................74
PHỤ LỤC......................................................................................................................... 75

MỤC LỤC HÌNH Ả
Hình 1. Tổng quan hệ thống................................................................................................1
Y

Hình 2.1. Giao tiếp giữa 2 UART.......................................................................................5
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
9


Hình 2.2. Cách thức truyền dữ liệu của giao tiếp UART....................................................6
Hình 2.3. Gói dữ liệu..........................................................................................................7
Hình 2.4. Bit bắt đầu...........................................................................................................7
Hình 2.5. Khung dữ liệu.....................................................................................................7
Hình 2.6. Bit chẵn lẻ...........................................................................................................8
Hình 2.7. Truyền và nhận dữ liệu theo dạng song song từ bus............................................8
Hình 2.8. Truyền các bit vào khung dữ liệu........................................................................8
Hình 2.9. Gửi gói dữ liệu từ UART truyền đến UART nhận...............................................9
Hình 2.10. Bỏ các bit khỏi khung dữ liệu...........................................................................9
Hình 2.11. Chuyển dữ liệu đến bus dữ liệu ở đầu nhận.......................................................9

Hình 2.12. Tổng quan giao thức SPI.................................................................................10
Hình 2.13. Trường hợp nhiều chấp hành và nhiều chân SS...............................................11
Hình 2.14. Trường hợp nhiều chấp hành và 1 chân SS.....................................................12
Hình 2.15. Tổng quan về giao thức I2C............................................................................13
Hình 2.16. Cách thức truyền của I2C................................................................................14
Hình 2.17. Trường hợp một điều khiển và nhiều chấp hành.............................................16
Hình 2.18. Trường hợp nhiều điều khiển và nhiều chấp hành...........................................16
Hình 2.19. Tổng quan về cơng nghệ RFID.......................................................................17
Hình 2.20. Ngun lý hoạt của cơng nghệ RFID..............................................................18
Hình 2.21. Các thành phần của một SQL Server...............................................................19
Hình 2.22. Cơng nghệ OCR..............................................................................................21
Hình 2.23. Cách thức hoạt động của OCR........................................................................22
Hình 2.24. Ảnh chụp biển số xe sau khi trải qua q trình tìm sườn và tạo biên..............26
Hình 2.25. Mơ hình dạng cây của đường biên..................................................................26
Hình 2.26. Ngơn ngữ C#...................................................................................................27
Hình 2.27. Phần mềm Arduino IDE..................................................................................28
Hình 2.28. Bo mạch Arduino Uno R3...............................................................................28
Hình 2.29. Thư viện của phần mềm Arduino IDE.............................................................29
Hình 2.30. Giao diện phần mềm Arduino IDE..................................................................29
Hình 2.31. Ứng dụng Thunkable.......................................................................................30
Hình 2.32. Đăng ký tài khoản Firebase.............................................................................31
Hình 2.33. Chọn web app khi tạo project mới..................................................................32
Hình 2.34. API key của Firebase.......................................................................................32
Hình 2.35. Tạo database mới............................................................................................33
Hình 2.36. Chế độ test......................................................................................................33
Hình 2.37. Database url của Firebase................................................................................34
Hình 2.38. Tạo project mới Thunkable.............................................................................34
Hình 2.39. Enable đăng nhập bằng email ở Firebase........................................................35
Hình 2.40. Module sign-in................................................................................................35
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

10


Hình 2.41. Khối Sign-up...................................................................................................35
Hình 2.42. Khối Sign-in....................................................................................................36
Hình 2.43. Khối Sign-out..................................................................................................36
Hình 2.44. Khối Reset-password......................................................................................36

Hình 3.1. Sơ đồ khối.........................................................................................................38
Hình 3.2. Sơ đồ cảm biến tiệm cận...................................................................................40
Hình 3.3. Sơ đồ cảm biến ánh sáng...................................................................................41
Hình 3.4. Sơ đồ cảm biến nhiệt độ và cảm biến khói........................................................42
Hình 3.5. Sơ đồ kết nối nút nhấn......................................................................................43
Hình 3.6. Sơ đồ kết nối servo với vi điều khiển 2.............................................................44
Hình 3.7. Sơ đồ kết nối I2C với LCD...............................................................................46
Hình 3.8: Sơ đồ kết nối I2C với ESP_1............................................................................46
Hình 3.9. Sơ đồ kết nối I2C với ESP_2............................................................................47
Hình 3.10. Sơ đồ kết nối RFID với Arduino.....................................................................48
Hình 3.11. Sơ đồ nguyên lý của mạch đọc thẻ RFID........................................................51
Hình 3.12. Sơ đồ nguyên lý của ESP_1............................................................................52
Hình 3.13. Sơ đồ nguyên lý của ESP_2............................................................................52

Hình 4.1. Mạch in 1,2,3 theo thứ tự từ trái qua phải.........................................................54
Hình 4.2. Bo mạch hồn thiện 1........................................................................................54
Hình 4.3. Lưu đồ giải thuật qt thẻ RFID.......................................................................55
Hình 4.4. Bo mạch hồn thiện 2........................................................................................55
Hình 4.5. Lưu đồ giải thuật của ESP_1.............................................................................56
Hình 4.6. Bo mạch hồn thiện 3........................................................................................56
Hình 4.7. Lưu đồ giải thuật của ESP_2.............................................................................57
Hình 4.8. Mơ hình bãi giữ xe............................................................................................58

Hình 4.9. Giao diện chính của phần mềm quản lý bãi giữ xe............................................59
Hình 4.10. Giao diện quản lý thẻ trong phần mềm...........................................................59
Hình 4.11. Giao diện của danh sách booking....................................................................60
Hình 4.12. Lưu đồ giải thuật của hệ thống........................................................................60
Hình 4.16. Trang chọn chỗ................................................................................................61
Hình 4.17. Trang booking.................................................................................................61
Hình 4.18. Trang lưu dữ liệu.............................................................................................62
Hình 4.19. Trang đăng nhập..............................................................................................62
Hình 4.20. Trang đăng ký.................................................................................................63
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
11


Hình 5.1. Trang chọn chỗ..................................................................................................64
Hình 5.2. Trang booking...................................................................................................65
Hình 5.3. Trang giao diện nhận biết người đặt chỗ đỗ ở PC.............................................66
Hình 5.4. Giao diện cơ sở dữ liệu Firebase.......................................................................67
Hình 5.5. Nhập mật khẩu admin.......................................................................................67
Hình 5.6. Trang điều khiển...............................................................................................68
Hình 5.7. Bật/tắt đèn ở bãi giữ xe.....................................................................................68
Hình 5.8. Giao diện Đăng nhập.........................................................................................69
Hình 5.9. Giao diện quản lý thẻ........................................................................................69
Hình 5.10. Xử lý ảnh nhận diện biển số............................................................................70

MỤC LỤC BẢ
Bảng 2.1. Tổng quan về giao thức truyền dữ liệu UART....................................................5
Bảng 2.2. Quy trình xử lý nhận diện hình ảnh..................................................................23
Bảng 2.3. Ưu và nhược điểm của Thunkable....................................................................31
Y

Bảng 3.1. Sơ đồ kết nối I2C với ESP................................................................................46
Bảng 3.2. Sơ đồ kết nối RC522 với Arduino.....................................................................47
Bảng 3.3. Dòng và áp quy định các thiết bị trong đồ án....................................................49

DANH SÁCH VIẾT TẮT
Từ Viết Tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

AI

Artifical Intelligence

Trí tuệ nhân tạo

IoTs

Internet of Things

Internet vạn vật

SQL Server

Structured Query Language

Ngơn ngữ truy vấn
có cấu trúc

UART

Universal Asynchronous Receiver /
Transmitter

Bộ truyền nhận nối
tiếp bất đồng bộ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
12


RFID

Radio Frequecy Identification

Nhận dạng qua tần
số vơ tuyến

PC

Personal Computer

Máy tính cá nhân

CPU

Central Processing Unit

Bộ xử lý trung tâm

SPI

Serial Periphenal Interface

Giao diện ngoại vi
nối tiếp

SD

Secure Digital

Thẻ nhớ số

MOSI/ MISO

Master Out Slave In/ Master In Slave
Out

SLCK/ SCL

Serial Clock

CS/SS

Chip/Slave Select

I2C

Inter-Integrated Circuit

Giao tiếp nối tiếp
đồng bộ

SDA

Serial Data

Dây truyền tín hiệu

ACK/NACK

Acknowledge/No-Acknowlegde

Bit xác nhận

OCR

Optical Character Recognition

Nhận dạng ký tự
quang học

Open CV

Open Computer Vision

Xử lý thị giác máy
tính

Emgu CV

Emgu Computer Vision

Thị giác máy tính

CSDL

Database

Cơ sở dữ liệu

IDE

Integrated Development Environment

Mơi trường viết code

VS

Visual Studio

Trình lập trình C#

NNLT

Programming language

Ngơn ngữ lập trình

Xung Clock

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
13


TĨM TẮT
Đồ án tốt nghiệp này trình bày một cách tiếp cận trong việc xây dựng hệ thống đỗ
xe tự động ứng dụng xác định và nhận dạng biển số với dữ liệu đầu vào là ảnh chụp từ
camera. Để giải quyết vấn đề này, nghiên cứu phải giải quyết những bài tốn riêng rẽ là:
xây dựng mơ hình bãi đỗ xe tự động, công nghệ RFID, Arduino, thư viện xử lý ảnh
EmguCV với việc xác định vị trí biển số xe, tách ký tự và nhận dạng các ký tự, tạo phần
mềm giao tiếp máy tính và điều khiển trong môi trường C# sử dụng phần mềm Visual
Studio 2015. Qua quá trình làm đồ án, chúng em đã cải thiện và rèn luyện được rất nhiều
kiến thức, kỹ năng về thiết kế mơ hình, điện tử và lập trình.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
14


Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề:
Nền công nghiệp 4.0 đang tác động rất mạnh mẽ đến đời sống của con người, các
công nghiệp mới đang dần thay thế cho nền công nghệ cũ của thế giới như: AI, IoTs, ...
trở thành chìa khóa quan trong mở ra cánh cửa phát triển mạnh mẽ, lớn mạnh của mọi
quốc gia.
Việt Nam là quốc gia đang phát triển với nền kinh tế thăng tiến nhanh, đời sống của
mọi người được nâng cao, nhu cầu sử dụng phương tiện ngày càng nhiều, nên sản lượng
sản xuất ô tô cung cấp cho thị trường được tăng cao đáp ứng cung cầu cho người tiêu
dùng.Cùng với sự phát triển ồ ạt của số lượng xe hàng năm thì bãi đỗ xe đang là vấn đề

nan giải cần được giải quyết để đảm bảo sự thuận tiện cũng như chất lượng bãi đỗ.

Hình 1. Tổng quan hệ thống
Vấn đề đặt ra làm làm thế nào để ứng dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật vào các bãi
giữ xe cho tối ưu hiện đại và thông minh. Các công nghệ mới liên tiếp ra đời như RFID,
IoTs, các cơ sở dữ liệu như SQL server, Firebase,… đã và đang áp dụng vào các hệ thống
hiện đại và ứng dụng cho các bãi đỗ thông minh là một bước ngoặt thành công mới.
Việc quản lý và giám sát theo cách thơng thường làm một số bãi đỗ cịn rộng
nhưng không tận dụng triệt để mặt bằng. Một số nơi có các bãi đỗ xe tư nhân với chi phí
đắt đỏ khó có thể làm chỗ đỗ lâu dài với chi phí bỏ ra quá lớn nên tạo ra sự lấn chiếm lề
đường không phép gây nên sự ách tắt giao thông và tăng nguy cơ xảy ra tai nạn.


Chúng ta có thể nhìn thấy nhiều vấn đề trong các bãi đỗ xe thông thường như vé
giấy sử dụng một lần, không tái chế, dễ bị hư hỏng khi bỏ trong túi quần, bị viết nhầm
biển số hay bị ướt làm nhòe hay rách ko nhận diện được chữ viết trên vé giấy.
Khó nhận biết được bãi đỗ cịn chỗ để xe nữa hay không gây tốn thời gian và công
sức vào ra xe. Ở hệ thống bãi giữ xe sử dụng công nghệ hiện đại ta giải quyết được các
vấn đề nêu trên một các triệt để, sử dụng thẻ từ chống thấm nước mưa, tiện lợi cho khách
hàng và tiếp kiệm cho chủ đầu tư khi có thể tái chế nhiều lần, ít hư hại an tồn và bảo mật
thông tin thẻ hạn chế các hành vi giả mạo để trục lợi cho bản thân. Việc đi tìm bãi đỗ xe
ngày càn cảm thấy khó khăn hơn. Nhiều phương tiện phải đi nhiều lần để tìm kiếm các
điểm đỗ xe làm lãng phí nhiên liệu, ùn tắt giao thông và tác động tiêu cực đến môi trường.
Bãi đỗ xe thông minh đem các công nghệ mới với sự điều khiển của con người,
đem lại sự hiệu quả cao nhưng ít tốn sức người. Sử dụng cơng nghệ hiện đại hiện nay như
cảm biến, camera để xác định vị trí trống trong bãi đỗ hiển thị lên màng hình để tiện việc
xác định vị trí trong một bãi đỗ xe.

1.2.

Nghiên cứu tình hình trong nước và nước ngồi:
1.2.1. Tình hình trong nước:

Hiện nay các bãi xe tự phát không đảm bảo về chất và lượng trong việc bảo vệ và
quản lý, cũng như việc thay đổi giá tiền đội giá đã vấy lên nhiều điều cần được quan tâm
là trong những ngày lễ tết hay các dịp lễ hội trong nước. Tình hình trộm cắp xe trong các
bãi đỗ này phổ biến và khó kiểm sốt.
Vấn đề quy hoạch giao thông đô thị trở nên cấp bách ở các thành phố lớn vì khơng
theo kịp tốc độ phát triển kinh tế. Dù đã có hạn chế nhưng ơ tô cá nhân đã và đang tăng
ngày càn nhiều hơn so với các năm trước.

1.2.2. Tình hình nước ngồi:
Trên thế giới hiện nay nhiều thành phố lớn đang đối mặt với sự tắc nghẽn giao
thông thời gian dài, ùn tắc giao thơng do tìm kiếm bãi đỗ lên đến 30%. Mức độ ơ nhiễm
khơng khí tăng, mất thời gian tìm kiếm đang đem lại sự phiền hà cho người dân tại các
thành phố đó.
Ở các nước phát triển các cơng nghệ mới như RFID và IoT đã và đang được ứng
dụng rộng rãi trong hầu hết các lĩnh vực. Việc ứng dụng các cơng nghệ mới đã góp phần
phát triển kinh tế và bảo vệ mơi trường.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
2


Nạn kẹt xe hay thiếu chỗ và vấn đề về bảo mật, an ninh, sự khơng hài lịng về chất
lượng quản lý ở các bãi giữ xe đã khơng cịn nữa vì các bãi giữ xe truyền thống đã dần
biến mất.

1.2.3.Tính cấp thiết của đề tài:
Như vấn đề đã được đặt ra thì nhu cầu sử dụng bãi đỗ xe thơng minh tích hợp IoTs
ở Việt Nam ta ngày càng cần thiết, vì vậy nhiều nhà sản xuất thiết bị và các ứng dụng

về bãi đỗ thông minh đã được thực hiện và đưa vào sử dụng ngày càng nhiều và đạt
được hiệu quả nhất định.
Bãi đỗ thông minh sẽ giúp hạn chế và khắc phục nhiều vấn đề mà ở bãi đỗ thông
thường mắc phải. khắc phục các vấn đề phát sinh trong việc sử dụng nhanh chóng và
dễ dàng.
So với các đề tài bãi giữ xe nhóm đã tham khảo thì đề tài nhóm đang nghiên cứu
được phát triển hơn bởi công nghệ nhận dạng biển số và thiết kế web đặt chỗ giúp cho
công việc được thuận tiện và ngày càng đa dạng, tiết kiệm công sức và thời gian cho
con người.

1.2.4. Mục đích của đề tài:
Bãi đỗ xe thông minh là hệ thống dùng công nghệ mới giúp nhà đầu tư, doanh
nghiệp hay các công ty có lượng nhân viên lớn tiết kiệm phần nào chi phí khi đầu tư. Sử
dụng quản lý đám mây để lưu trữ thông tin thuận tiện cho người sữ dụng và cả người
quản lý hệ thống.
Thơng qua đó nhóm muốn thực hiện thiết kế thi công bãi đỗ xe thông minh giải
quyết các vấn đề đã nêu và giám sát bằng phần mềm quản lý hệ thống trên PC và trên ứng
dụng điện thoại kết hợp đặt chỗ cho một số xe cần thiết thông qua ứng dụng.

1.2.5.Phương hướng nghiên cứu thực hiện:
-

Ứng dụng xử lý ảnh để xác định và nhận diện biển số xe.
Hệ thống quẹt thẻ bằng thẻ RFID để lưu biển số và thời gian xe ra vào.
Hiển thị tình trạng bãi đỗ trên màng hình biết được tình trạng bãi giữ xe có cịn
sức chứa hay khơng.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH
3

-

Quản lý và giám sát bằng ứng dụng trên PC và ứng dụng trên Smart phone, tích
hợp tính năng đặt chỗ trước trên ứng dụng điện thoại để tiện cho người sử dụng.

1.2.6. Đối tượng nghiên cứu:
-

Thực hiện trên laptop với ứng dụng C# ứng dụng công nghệ xử lý ảnh và
RFID.
Sử dụng ngơn ngữ lập trình C/C#.
Dữ liệu được lưu và truy xuất trên 2 cơ sở dữ liệu là Firebase và SQL Server.
Lập trình ứng dụng trên điện thoại bằng Thunkable.

1.2.7. Giới hạn đề tài:
-

Ứng dụng điện thoại chạy trên hệ điều hành Android.

-

Sử dụng cơ sở dữ liệu SQL Sever và Firebase.

-

Nội dung hiển thị lên LCD bao gồm ký tự số và chữ không dấu các dữ liệu…

-

Ứng dụng hệ thống chạy trên phần mềm Visual Studio 2015.

-

Hệ thống điều khiển sử dụng ESP32 và Arduino Uno R3.

1.2.8. Bố cục luận văn:
Chương 1: TỔNG QUAN
Giới thiệu sơ lược về tình hình nghiên cứu hiện nay cũng như tính cấp thiết của
đề tài.
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYÊT
Nêu các lý thuyết cần thiết để sử dụng trong đề tài.
Chương 3: THIÊT KÊ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG
Trình bày sơ đồ hệ thống và giải thích hoạt động của hệ thống.
Đưa ra các phương pháp lựa chọn phần cứng và xác định lựa chọn phù hợp với
yêu cầu của đề tài.
Chương 4: KÊT QUẢ THI CÔNG MẠCH VÀ ỨNG DỤNG ĐẶT CHỖ.
Tính tốn đưa ra giải thuật, thuật tốn phần mềm.
Trình bày kết quả đã thực hiện về phần cứng và phần mềm.
Chương 5: KÊT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG.
Đưa ra các kết quả thực nghiệm và đánh giá, nhận xét hệ thống.
Chương 6: KÊT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
4


Nêu các ưu điểm và các điểm cần cải thiện của đề tài, hướng khắc phục và
hướng phát triển trong tương lai.

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1.

Tổng quan về chuẩn truyền dữ liệu:
2.1.1. Tổng quan về UART:
2.1.1.1. Tổng quan về giao thức:
Trong các hệ thống nhúng, vi điều khiển và máy tính ngày nay sử dụng UART
như một dạng giao thức để giao tiếp phần cứng giữa hai thiết bị. Sự khác biệt giữa
giao thức UART và các giao thức khác là nó chỉ sử dụng hai đường truyền cho bên
truyền và bên nhận.

Hình 2.1. Giao tiếp giữa 2 UART
Hai đường dây mà thiết bị UART sử dụng để gửi dữ liệu là Tx và Rx.
Vì UART gửi dữ liệu khơng đồng bộ, khơng có tín hiệu đồng hồ để đồng bộ hóa
đầu ra bit từ UART truyền với việc lấy mẫu bit bởi UART nhận. Và thay vì tín hiệu
đồng hồ, UART thêm một bit bắt đầu và một bit kết thúc vào gói dữ liệu. Sau đó,
các bit này xác định điểm bắt đầu và điểm dừng của gói dữ liệu, cho phép UART
biết khi nào bắt đầu đọc các bit.
Khi UART nhận phát hiện bit bắt đầu, nó sẽ đọc bit ở một tần số cụ thể (tốc độ
truyền). Đây là thước đo tốc độ dữ liệu và được hiểu là số bit được truyền trong
một giây. Cả hai UART phải hoạt động ở cùng tốc độ truyền và được cấu hình để
gửi và nhận các gói dữ liệu giống nhau.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
5


Bảng 2.1. Tổng quan về giao thức truyền dữ liệu UART
Tổng đường dây

2

Tốc độ truyền
9600, 19200, 38400, 57600,
115200…

Phương pháp truyền

Bất đồng bộ

Kiểu truyền

Nối tiếp

Số lượng thiết bị điều khiển

1

Số lượng thiết bị chấp hành

1

2.1.1.2. Cách thức truyền của giao tiếp UART:
UART gửi dữ liệu nhận được từ bus dữ liệu, bus dữ liệu này sẽ gửi dữ liệu
đến UART bởi một thiết bị khác như vi điều khiển hoặc bộ nhớ. Dữ liệu được
truyền song song từ bus dữ liệu đến UART. UART gửi và nhận dữ liệu song
song với bus, sau đó thêm bit bắt đầu, bit dừng và bit chẵn lẻ để tạo gói dữ liệu.
Các gói dữ liệu được gửi nối tiếp từng bit trên chân Tx. Sau đó UART nhận sẽ
đọc gói dữ liệu từng bit trên chân Rx và UART nhận tiếp tục dịch dữ liệu song
song, loại bỏ các bit bắt đầu, chẵn lẻ và dừng. UART nhận cuối cùng sẽ chuyển
tiếp gói dữ liệu song song với bus dữ liệu nhận.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
6


Hình 2.2. Cách thức truyền dữ liệu của giao tiếp UART
Dữ liệu truyền qua UART được tập hợp thành từng gói. Mỗi gói chứa 1 bit bắt
đầu, 5 đến 9 bit dữ liệu, 1 bit chẵn lẻ và 1 hoặc 2 bit dừng.

Hình 2.3. Gói dữ liệu
- Bit bắt đầu
Đường truyền UART được giữ ở mức cao khi khơng có dữ liệu nào được gửi đi.
UART truyền kéo đường truyền từ cao xuống thấp trong một chu kỳ đồng hồ để
bắt đầu truyền dữ liệu. Khi UART nhận phát hiện q trình chuyển đổi từ cao
xuống thấp, nó bắt đầu đọc các bit của khung dữ liệu theo tần số của tốc độ
truyền.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
7


Hình 2.4. Bit bắt đầu
- Khung dữ liệu
Khung dữ liệu là nơi chứa dữ liệu truyền có thể dài từ 5 - 8 bit khi sử dụng bit
chẵn lẻ, còn khi không sử dụng bit chẵn lẻ, độ dài là 9 bit. Ở nhiều trường hợp,
dữ liệu sẽ được truyền với bit có trọng số bé nhất đầu tiên.

Hình 2.5. Khung dữ liệu

- Bit chẵn lẻ
Tính chẵn lẻ sẽ thể hiện tính chẵn hay lẻ của một số. Bit chẵn lẻ giúp UART

nhận cho biết có bất kỳ dữ liệu nào đã bị thay đổi trong quá trình truyền. Khi
UART bên nhận đọc khung dữ liệu, nó sẽ đếm các bit có giá trị là 1 và tính tổng
các bit giá trị 1. Tổng bit 1 ở khung dữ liệu bắt buộc là 1 số chẵn khi bit chẳn lẻ
là 0 và ngược lại. Một khi bit chẵn lẻ trùng khớp với dữ liệu thì q trình truyền
khơng có lỗi, nhưng nếu trường hợp bit chẵn lẻ là 1 và tổng là chẵn, hay bit chẵn
lẻ là 0 và tổng lẻ, thì UART biết được các bit ở trong khung dữ liệu đã bị thay
đổi.

Hình 2.6. Bit chẵn lẻ
2.1.1.3. Các bước truyền UART:
- UART truyền và nhận dữ liệu theo dạng song song từ bus dữ liệu.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
8


Hình 2.7. Truyền và nhận dữ liệu theo dạng song song từ bus
-

UART sẽ truyền thêm 3 bit: dừng, bắt đầu và chẳn lẽ vào khung dữ liệu.

Hình 2.8. Truyền các bit vào khung dữ liệu
-

Tồn bộ gói dữ liệu sẽ được gửi theo dạng nối tiếp từ UART truyền đến
UART nhận. Sau đó, UART nhận sẽ bắt đầu lấy mẫu dữ liệu ở tốc độ truyền
được định cấu hình từ trước.

Hình 2.9. Gửi gói dữ liệu từ UART truyền đến UART nhận
-

UART nhận loại bỏ 3 bit: dừng, bắt đầu và chẵn lẻ ra khỏi khung dữ liệu.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
9


Hình 2.10. Bỏ các bit khỏi khung dữ liệu
-

UART nhận sẽ chuyển đổi lại dữ liệu từ nối tiếp sang song song trước khi
chuyển nó sang bus dữ liệu nhận.

Hình 2.11. Chuyển dữ liệu đến bus dữ liệu ở đầu nhận
2.1.1.4. Ưu và nhược điểm của giao tiếp UART
- Ưu điểm

-



Sử dụng hai đường dây để truyền nhận dữ liệu.



Không cần tín hiệu xung đồng hồ.



Có 1 bit chẵn lẻ kiểm tra khi truyền dữ liệu có lỗi hay khơng.



Cách thức truyền dữ liệu đơn giản.

Nhược điểm
 Kích thước của khung dữ liệu bị giới hạn ở 9 bit.

2.1.1.5.

Các ứng dụng của giao tiếp UART

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
10


Giao tiếp UART thường được sử dụng trên các thiết bị u cầu độ chính xác. Nó
cũng có thể được sử dụng với các thiết bị truyền thông khác nhau như thiết bị GPS và
thiết bị Bluetooth.

2.1.2. Tổng quan về chuẩn giao tiếp SPI
2.1.2.1. Tổng quan về giao thức:
Giao thức SPI là một giao thức truyền thông phổ biến được sử dụng trong nhiều
loại thiết bị như mô-đun đầu đọc thẻ RFID và bộ thu phát không dây. Tất cả đều sử
dụng SPI để giao tiếp với vi điều khiển. Điểm đặc biệt của SPI là nó có thể gửi dữ
liệu không bị gián đoạn. Gửi hoặc nhận bit trong một luồng liên tục.
Các thiết bị truyền thơng SPI có mối quan hệ điều khiển - chấp hành. Bộ phận điều
khiển là thiết bị điều khiển (thường là VĐK) và bộ phận chấp hành (thường là cảm
biến hoặc màn hình) nhận lệnh từ bộ điều khiển. Cấu hình đơn giản nhất của SPI là
một hệ thống chỉ bao gồm một bộ phận chấp hành và một bộ phận điều khiển, nhưng

một bộ phận điều khiển có thể điều khiển nhiều bộ phận chấp hành.

Hình 2.12. Tổng quan giao thức SPI
MOSI - đường truyền cho điều khiển gửi dữ liệu đến chấp hành.
MISO - đường cho chấp hành gửi dữ liệu đến điều khiển.
SCLK - đường cho tín hiệu đồng hồ.
SS / CS - đường cho điều khiển chọn chấp hành nào để gửi tín hiệu.
2.1.2.2. Cách thức truyền của giao tiếp SPI:
- Xung đồng hồ:
Tín hiệu đồng hồ đồng bộ hóa đầu ra của các bit dữ liệu từ bộ phận điều khiển
để lấy mẫu các bit của bộ phận chấp hành. Vì một bit dữ liệu được truyền trong
một chu kỳ đồng hồ nên tốc độ truyền được xác định bởi tần số của tín hiệu
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
11