(Đồ án hcmute) điều khiển robot bằng giọng nói

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (8.08 MB, 113 trang )

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THONG

ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI

GVHD: NGUYỄN VĂN HIỆP
SVTH : TRỊNH NGỌC DANH
MSSV: 13141029
SVTH : ĐẶNG VIẾT TÂM
MSSV: 13141292

SKL 0 0 5 3 8 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07/2017

do an

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ TRUYỀN THƠNG
ĐỀ TÀI:

ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG
GIỌNG NĨI
GVHD: Ths.Nguyễn Văn Hiệp
SVTH: Trịnh Ngọc Danh
Đặng Viết Tâm

Tp. Hồ Chí Minh - 7/2017

do an

MSSV: 13141029
MSSV: 13141292

LỜI CAM ĐOAN

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do 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.
Các kết quả cơng bố trong Đồ án tốt nghiệp “ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI”
là trung thực và khơng sao chép từ cơng trình nào khác.

Những người thực hiện đề tài
Trịnh Ngọc Danh
Đặng Viết Tâm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

iv

LỜI CẢM ƠN

LỜI CẢM ƠN
Em xin gởi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp - Giảng viên bộ mơn Điện
Tử Cơng Nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ và hướng dẫn bọn em trong việc thực hiện 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 13141DT đã chia sẻ trao đổi kiến thức
cũng như những kinh nghiệm quý báu trong thời gian thực hiện đề tài.
Cảm ơn đến cha mẹ, anh chị trong gia đình đã chia sẻ và động viên trong lúc khó khăn.
Xin chân thành cảm ơn!

Những người thực hiện đề tài
Trịnh Ngọc Danh
Đặng Viết Tâm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

v

MỤC LỤC

MỤC LỤC

Nhiệm vụ đồ án ................................................................................................................ i
Lịch trình ........................................................................................................................ ii
Cam đoan . ..................................................................................................................... iv
Lời cảm ơn .......................................................................................................................v
Mục lục .......................................................................................................................... vi
Liệt kê hình vẽ ............................................................................................................. viii
Liệt kê bảng vẽ …………………………………………………………………….... xii
Tóm tắt ........................................................................................................................ xiii

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ............................................................................ 1
1.1. Đặt vấn đề .......................................................................................................... 2
1.2. Mục tiêu ............................................................................................................. 2
1.3. Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 3
1.4. Giới hạn .............................................................................................................. 3
1.5. Bố cục ................................................................................................................ 3

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................ 5
2.1 Công nghệ bluetooth .......................................................................................... 6
2.1.1 Khái niệm về bluetooth ................................................................................ 6
2.1.2 Các đặc điểm của bluetooth.......................................................................... 7
2.1.3 Ưu nhược điểm của bluetooth ...................................................................... 7
2.2 Giới thiệu về hệ điều hành Android ................................................................... 8
2.2.1 Android là gì ................................................................................................. 8
2.2.2 Lịch sử phát triển của Android ..................................................................... 8
2.2.3 Các phiên bản của Android .......................................................................... 8
2.2.4 Ưu nhược điểm của Android ...................................................................... 10
2.2.5 Kiến trúc cơ bản của hệ điều hành Android ............................................... 11
2.3 Một số Module sử dụng trong mơ hình ............................................................ 15
2.3.1 Module Arduino Motor Shield ................................................................... 15
2.3.2 Vi điều khiển .............................................................................................. 18

2.3.3 Module bluetooth ....................................................................................... 22

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

vi

MỤC LỤC

CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ. ................................................ 25
3.1 Giới thiệu .......................................................................................................... 26
3.2 Sơ đồ khối hệ thống .......................................................................................... 27
3.3 Tính tốn thiết kế .............................................................................................. 28
3.3.1 Thiết kế App trên điện thoại ....................................................................... 28
3.3.2 Thiết kế mơ hình robot ................................................................................ 29
3.4 Sơ đồ nguyên lý hệ thống ................................................................................. 35

CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG ...................................................... 37
4.1 Giới thiệu. .......................................................................................................... 38
4.2 Thi công hệ thống ............................................................................................... 38
4.2.1 Thi công App trên điện thoại ........................................................................ 36
4.2.2 Thi cơng mơ hình robot ................................................................................ 72

CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ................................. 82
5.1 Kết quả... ............................................................................................................ 83
5.2 Nhận xét .............................................................................................................. 84
5.3 Đánh giá .............................................................................................................. 84

CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. ........................... 85
6.1 Kết luận .............................................................................................................. 86
6.2 Hướng phát triển ................................................................................................. 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………..87
PHỤ LỤC

................................................................................................... 88

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ........................................................................... 101

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

vii

LIỆT KÊ HÌNH VẼ

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình

Trang

Hình 2.1. Biểu tượng bluetooth. .................................................................................... 6
Hình 2.2. Ứng dụng Bluetooth điều khiển các thiết bị ngoại vi. .................................. 7
Hình 2.3. Các phiên bản của Android ........................................................................... 10
Hình 2.4. Kiến trúc ngăn xếp của hệ thớng Android. ................................................... 12
Hình 2.5. Module Arduino Motor Shield L293 ............................................................ 15

Hình 2.6. IC 74HC595 và sơ đồ các chân ..................................................................... 16
Hình 2.7. Nguyên lý hoạt động IC 74HC595 ............................................................... 17
Hình 2.8: Sơ đồ chân của Module Adruino Motor Shield ............................................ 18
Hình 2.9: Hệ thớng vi điều khiển cơ bản ...................................................................... 19
Hình 2.10: Sơ đồ và chức năng chân Arduino Mega 2560 ........................................... 20
Hình 2.11: Giao tiếp 2 hệ thớng dùng chuẩn UART .................................................... 21
Hình 2.12: Ngun lý hoạt động chuẩn UART. ........................................................... 22
Hình 2.13: Module Bluetooth HC-06 ........................................................................... 23
Hình 3.1. Sơ đồ khới hệ thớng ...................................................................................... 27
Hình 3.2: Giao diện ban đầu của App khi chưa kết nối và đã kết nới .......................... 28
Hình 3.3. Màn hình chờ của điện thoại khi đang nhận giọng nói ................................. 29
Hình 3.4. Mơ hình tổng quát ban đầu của xe ................................................................ 30
Hình 3.5. Hình bên trong của xe ................................................................................... 30
Hình 3.6. Động cơ giảm tớc V1 .................................................................................... 31
Hình 3.7. Kết nới giữa ICL293D và động cơ ................................................................ 31
Hình 3.8. Pin sạc 3cell 12V ........................................................................................... 32
Hình 3.9. Sơ đồ nguyên lý của khới module bluetooth ................................................. 32
Hình 3.10. Module Bluetooth HC - 06 thực tế .............................................................. 32
Hình 3.11. Sơ đồ nới dây vi điều khiển trong Broad Arduino Mega ............................ 33
Hình 3.12. Sơ đồ nối dây mạch nạp trong Arduino Mega ............................................ 34
Hình 3.13. Pin sạc dự phịng Xiaomi trên thị trường .................................................... 35
Hình 3.14. Sơ đồ ngun lý của mơ hình ...................................................................... 36
Hình 4.1. Cơng cụ App Inventor ................................................................................... 38
Hình 4.2. Giao diện của trang web đăng ký tài khoản google ...................................... 39
Hình 4.3. Giao diện trang web MIT App Inventor ....................................................... 40
Hình 4.4. Giao diện cơng cụ App Inventor 2 ................................................................ 40
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

viii

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình 4.5. Mục Projects.................................................................................................. 41
Hình 4.6. Mục Connect ................................................................................................. 42
Hình 4.7. Mục Build...................................................................................................... 42
Hình 4.8. Giao diện hộp thoại ....................................................................................... 43
Hình 4.9. Giao diện gồm các cơng cụ thiết kế app ...................................................... 43
Hình 4.10. Mục User Interface ...................................................................................... 44
Hình 4.11. Mục Layout ................................................................................................. 44
Hình 1.12. Mục Media .................................................................................................. 45
Hình 4.13. Mục Sensors ................................................................................................ 45
Hình 4.14. Mục Social. ................................................................................................. 46
Hình 4.15. Mục Storage ................................................................................................ 46
Hình 4.16. Mục Connectivity ........................................................................................ 47
Hình 4.17. Mục Viewer ................................................................................................. 47
Hình 4.18. Mục Components ........................................................................................ 48
Hình 4.19. Mục Properties ............................................................................................ 48
Hình 4.20. Giao diện màn hình chính của app .............................................................. 50
Hình 4.21. HorizontalArrangement1 ............................................................................ 50
Hình 4.22. HorizontalArrangement2 ............................................................................ 51
Hình 4.23. TableArrangement1..................................................................................... 51
Hình 4.24. HorizontalArrangement3. ........................................................................... 52
Hình 4.25. HorizontalArrangement4 ............................................................................ 52
Hình 4.26. HorizontalArrangement5 ............................................................................ 53
Hình 4.27. HorizontalArrangement6 ............................................................................ 54
Hình 4.28. CheckBox1 .................................................................................................. 54
Hình 4.29. Các thành phần ẩn ....................................................................................... 55
Hình 4.30. Lưu đồ chương trình App điện thoại Android ............................................ 57

Hình 4.31. Sự kiện SpeechRecognizer1(1) ................................................................... 58
Hình 4.32. Sự kiện SpeechRecognizer1(2) ................................................................... 59
Hình 4.33. Sự kiện SpeechRecognizer1(3) ................................................................... 59
Hình 4.34. Sự kiện SpeechRecognizer1(4) ................................................................... 59
Hình 4.35. Sự kiện SpeechRecognizer1(5) ................................................................... 60
Hình 4.36. Sự kiện SpeechRecognizer1(6) ................................................................... 60
Hình 4.37. Sự kiện SpeechRecognizer1(7) ................................................................... 60
Hình 4.38. Sự kiện SpeechRecognizer1(8) ................................................................... 60
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

ix

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình 4.39. Sự kiện SpeechRecognizer1(9) ................................................................... 61
Hình 4.40. Sự kiện SpeechRecognizer1(10) ................................................................. 61
Hình 4.41. Sự kiện SpeechRecognizer1(11) ................................................................. 61
Hình 4.42. Sự kiện SpeechRecognizer1(12) ................................................................. 62
Hình 4.43. Sự kiện SpeechRecognizer1(13) ................................................................. 62
Hình 4.44. Sự kiện SpeechRecognizer_Rec ................................................................. 62
Hình 4.45. Sự kiện SpeechRecognizer2.AfterGettingText(1) ...................................... 63
Hình 4.46. Sự kiện SpeechRecognizer2.AfterGettingText(2) ...................................... 63
Hình 4.47. Sự kiện SpeechRecognizer2.AfterGettingText(3) ...................................... 63
Hình 4.48. Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(1) ...................................... 64
Hình 4.49. Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(2) ...................................... 64
Hình 4.50. Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(3) ...................................... 64
Hình 4.51. Sự kiện SpeechRecognizer3.AfterGettingText(4) ...................................... 64
Hình 4.52. Sự kiện Button_Start.Click, Button_Stop.Click và Button_Stop.LongClick.

....................................................................................................................................... 65
Hình 4.53. Sự kiện Button_Disconnect.Click. .............................................................. 65
Hình 4.54. Sự kiện Button_GetText.Click .................................................................... 65
Hình 4.55. Sự kiện Button_Rec.Click ........................................................................... 66
Hình 4.56. Sự kiện Button_StopRec.Click ................................................................... 66
Hình 4.57. Sự kiện Button_PlayRec ............................................................................. 66
Hình 4.58. Sự kiện Button_OnOff.Click ...................................................................... 67
Hình 4.59. Clock_general.Timer ................................................................................... 67
Hình 4.60. Clock_Delay1.Timer ................................................................................... 68
Hình 4.61. Clock_Delay2.Timer ................................................................................... 68
Hình 4.62. Clock_DelayRec.Timer ............................................................................... 68
Hình 4.63. Clock_recording.Timer ............................................................................... 69
Hình 4.64. Clock_Alarm.Timer .................................................................................... 69
Hình 4.65. Sự kiện của các player................................................................................. 70
Hình 4.662. Sự kiện PhoneCall1.PhoneCallEnded ....................................................... 70
Hình 4.67. Sự kiện SoundRecorder.AfterSoundRecorded ........................................... 70
Hình 4.68. Sự kiện của các TimePicker ........................................................................ 71
Hình 4.69. Các sự kiện của ListPicker_Blue ................................................................ 71
Hình 4.70. Các sự kiện của ContactPicker1 .................................................................. 72
Hình 4.71. Các biến sử dụng. ........................................................................................ 72
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

x

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình 4.72. Hình ảnh khi lắp bánh xe và động cơ vào khung ........................................ 74
Hình 4.73. Mặt trên của xe dùng để điện thoại ............................................................. 74

Hình 4.74. Lắp ráp Motor Shield vào Arduino ............................................................. 74
Hình 4.75. Lắp ráp Module bluetooth vào Arduino ...................................................... 75
Hình 4.76. Mơ hình robot hồn chỉnh ........................................................................... 75
Hình 4.77. Lưu đồ chương trình vi điều khiển.............................................................. 76
Hình 4.78. Giao diện phần mềm Arduino IDE ............................................................. 78
Hình 5.1. Kết quả đạt được ........................................................................................... 83

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

xi

LIỆT KÊ BẢNG

LIỆT KÊ BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2.1: Chức năng chân của IC 74HC595..…………………………………….16
Bảng 3.1. Bảng liệt kê điện áp và dòng điện các linh kiện sử dụng trong mạch
……………………………………………………………………………………..34
Bảng 4.1. Danh sách và thơng số các linh kiện …………...………………………73

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

xii

TÓM TẮT

TÓM TẮT
Thời gian gần đây, khoa học kỹ thuật đang có những bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt
trong lĩnh vực điện tử và công nghệ thông tin. Sự phát triển đó đã hỗ trợ rất nhiều cho
con người, ngày càng nhiều các hệ thống và thiết bị thông minh được tạo ra để phục vụ
cuộc sống. Sản phẩm thơng minh gần gũi với con người nhất đó là điện thoại
Smartphone.
Nhận thấy tiềm năng phát triển của điều khiển không dây, đặc biệt là việc sử dụng
SmartPhone để điều khiển thiết bị phục vụ cho việc học tập và giải trí, chúng tơi quyết
định thực hiện đề tài: “Điều khiển robot bằng giọng nói”. Đây là cơ hội để chúng tôi
nghiên cứu kết nối không dây Bluetooth, đồng thời tìm hiểu hệ điều hành Android (hệ
điều hành phổ biến nhất trong thế giới SmartPhone hiện nay). Từ đó có thể tạo ra một
ứng dụng điều khiển thiết bị bằng SmartPhone với nhiều tính năng ứng dụng cơng nghệ
truyền khơng dây Bluetooth.
Mặc dù chúng tơi đã rất cố gắng hồn thành đề tài nhưng chắc chắn sẽ không tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong q Thầy/Cơ và các bạn sinh viên đóng góp ý kiến để chúng
tơi có thể hồn thiện đề tài và tạo ra những sản phẩm tốt hơn. Mọi ý kiến đóng góp xin
gửi về email:
Nhóm thực hiện đề tài
Trịnh Ngọc Danh - Đặng Viết Tâm

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

xiii

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

1.1.

ĐẶT VẤN ĐỀ
Khoảng thời gian từ năm 2001 đến nay là khoảng thời gian mà các công ty,

doanh nghiệp trong và ngoài nước áp dụng nhiều tiến bộ khoa học- kĩ thuật vào các
ngành công nghiệp chủ chốt của Việt Nam, các dây chuyền công nghệ mới lần lượt ra
đời nhằm đơn giản hóa q trình sản xuất, máy móc hiện đại đã bắt đầu thay thế con
người chúng ta. Hàng loạt các sản phẩm tự động hóa tiên tiến được phát minh và bán
rộng rãi trên thị trường như: robot hút bụi trên sàn phẳng do Nhật sản xuất, máy giặt
đa năng, máy rửa chén tự động, thiết bị giám sát nhà qua Internet, … Đối với nước
ngồi thì việc nghiên cứu và ứng dụng giọng nói trong việc chế tạo để ứng dụng vào
đời sống và sản xuất chỉ mới mở ra trong vài năm gần đây. Như ở Mỹ đã được ứng
dụng để điều khiển robotcam trong Y Khoa. Riêng ở nước ta thì lĩnh vực này cịn khá
mới mẻ, do đó chúng ta cần có sự đầu tư nghiên cứu để theo kịp công nghệ mới này,

phục vụ cho việc giảng dạy tại trường nhằm giúp sinh viên hiểu rõ hơn về lý thuyết,
tạo điều kiện cho sinh viên có những ý tưởng mới trên những nền tảng đã có sẵn. Thấy
được khả năng phát triển và nhu cầu tìm hiểu về điều khiển thiết bị bằng giọng nói của
chính bản thân và những người yêu thích mong muốn được sử dụng dịch vụ này,
những người thực hiện đã bắt tay vào thực hiện đồ án: ĐIỀU KHIỂN ROBOT
BẰNG GIỌNG NÓI. Đồ án ĐIỀU KHIỂN ROBOT BẰNG GIỌNG NÓI được
thực hiện nhằm khai thác yếu tố giọng nói trong việc điều khiển thiết bị, vốn thường
được thực hiện bằng tay. Đồ án này giúp cho sinh viên hiểu rõ hơn về ứng dụng nhận
dạng, xử lí giọng nói sẵn có của Google, được sử dụng trong việc điều khiển thiết bị
của mình. Qua q trình tìm hiểu, nhận thấy Arduino thích hợp trong việc thực hiện đề
tài này, nhóm đề tài đã khai thác sử dụng Arduino trong đồ án của mình. Đề tài được
ứng dụng để điều khiển xe, có thể phát nhạc theo ý muốn nhằm đáp ứng nhu cầu giải
trí của con người. Điện thoại di động hiện nay đang được sử dụng rộng rãi, nên việc
tận dụng thiết bị này trong việc điều khiển thiết bị cũng góp phần vào việc khai thác
thêm giá trị sử dụng của điện thoại di động trong đời sống hàng ngày.

1.2 MỤC TIÊU
Mục tiêu của đề tài là thiết kế một mơ hình xe hoạt động bằng cách nhận lệnh từ giọng
nói của con người thơng qua điện thoại Smartphone. Mơ hình có thể ứng dụng trong
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
việc giải trí, thư giãn sau những giờ làm việc hay học tập căng thẳng.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

• Tìm hiều và lựa chọn nguồn, module kết nối Bluetooth, vi điều khiển.
• Viết ứng dụng Android để SmartPhone nhận tín hiệu từ giọng nói con người, xử
lý và đưa tín hiệu đến vi điều khiển
• Thiết kế và thi công các module khối điều khiển: Module Arduino Mega 2560,
Module Motor Shield L293D và Module Bluetooth HC-06.
• Kết nối các module lại với nhau.
• Chạy thử, kiểm tra và cân chỉnh mơ hình.
• Viết sách luận văn tốt nghiệp.
• Báo cáo đồ án tốt nghiệp.

1.4

GIỚI HẠN

• Phạm vi kết nối khơng dây giữa mơ hình và SmartPhone khơng q 10m.
• Ứng dụng chỉ tương thích với hệ điều hành Android.
• Việc nhận diện giọng nói đơi khi chưa chính xác do nói khơng chuẩn giọng.

1.5.

BỐ CỤC

• Chương 1: Tổng quan.
Chương này trình bày đặt vấn đề dẫn nhập lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung
nghiên cứu, các giới hạn thơng số và bố cục đồ án.

• Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này trình bày khái quát về công nghệ Bluetooth, các thông số và ý nghĩa
của các linh kiện chính sử dụng cho thiết kế bộ điều khiển (vi điều khiển Arduino,
module Bluetooth HC-06, module Motor Shield), kiến thức cơ bản về hệ điều hành

Android hỗ trợ cho lập trình phần mềm điều khiển trên điện thoại ở chương sau.

• Chương 3: Thiết Kế và Tính Tốn
Chương này sẽ trình bày sơ đồ khối của bộ điều khiển, đưa ra các phương án
thực hiện và lựa chọn phương án tối ưu nhất để thực hiện. Chương này cũng trình
bày các u cầu cần có đối với phần mềm điều khiển trên điện thoại từ đó làm cơ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

3

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN
sở để viết ứng dụng trên điện thoại. Ngồi ra cịn trình bày phần u cầu đối với
phần mềm điều khiển của vi điều khiển và lưu đồ hoạt động của chương trình.

• Chương 4: Kết Quả, Nhận Xét và Đánh Giá
Chương này sẽ trình bày các kết quả đạt được sau thời gian thực hiện đề tài gồm
có hình ảnh về sản phẩm (bộ điều khiển và ứng dụng trên điện thoại), đánh giá
sai số, tính ổn định của hệ thống, thời gian đáp ứng của hệ thống, tính dễ sử
dụng, …

• Chương 5: Kết Luận và Hướng Phát Triển
Chương này sẽ đưa ra những kết luận sau khi hoàn thành sản phẩm, các hướng
phát triển của đề tài để có thể phát triển sản phẩm tốt hơn trong tương lai.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

4

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

5

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CÔNG NGHỆ BLUETOOTH:
2.1.1 Khái niệm về bluetooth:
Bluetooth là công nghệ không dây cho phép các thiết bị điện, điện tử giao tiếp với nhau
trong khoảng cách ngắn, bằng sóng vơ tuyến qua băng tần chung ISM (Industrial,
Scientific, Medical) trong dãy tầng 2.40 – 2.48 GHz và có khả năng truyền tải giọng nói
và dữ liệu.
Bluetooth được thiết kế nhằm mục đích thay thế dây cable giữa máy tính và các thiết bị
truyền thơng cá nhân, kết nối vô tuyến giữa các thiết bị điện tử lại với nhau một cách
thuận lợi với giá thành rẻ.
Khi được kích hoạt Bluetooth có thể tự động định vị những thiết bị khác có chung cơng
nghệ trong vùng xung quanh và bắt đầu kết nối với chúng. Nó được định hướng sử dụng
cho việc truyền dữ liệu lẫn tiếng nói.

Hình 2.1. Biểu tượng bluetooth.
Cơng nghệ khơng dây Bluetooth là một tiêu chuẩn trong thực tế, dùng cho các thiết bị
cỡ nhỏ, chi phí thấp, sóng ngắn liên kết giữa PC di động, điện thoại di động và giữa các
máy tính với nhau.
Bluetooth ít tiêu hao năng lượng và có giá thành thấp nhưng tốc độ của nó chậm hơn
khá nhiều so với mạng không dây Wi-Fi. Các Smartphone và máy tính bảng đã trang bị
chức năng hỗ trợ Bluetooth vào hệ điều hành của chúng để kích hoạt khả năng hoạt động
vớiđồng bộ hoá dữ liệu với điện thoại di động (ĐTDĐ) và thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA,
in ấn với các máy in hỗ trợ Bluetooth và kết nối đến các thiết bị khác.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

6

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.2. Ứng dụng Bluetooth điều khiển các thiết bị ngoại vi.

2.1.2 Các đặc điểm của Bluetooth
Bluetooth tiêu thụ năng lượng thấp, cho phép ứng dụng được trong nhiều loại thiết
bị, bao gồm cả các thiết bị cầm tay và điện thoại di động.
Bluetooth sử dụng băng tần đăng ký 2.4Ghz trên dãy băng tần ISM. Tốc độ truyền
dữ liệu có thể đạt tới mức tối đa 1Mbps (do sử dụng tần số cao) mà các thiết bị không
cần phải lấy trực tiếp nhau. Dễ dàng trong việc phát triển ứng dụng: Bluetooth kết
nối một ứng dụng này với một ứng dụng khác thông qua các chuẩn “Bluetooth
profiles”, do đó có thể độc lập về phần cứng cũng như hệ điều hành sử dụng.
Bluetooth được dùng trong giao tiếp dữ liệu tiếng nói: có 3 kênh để truyền tiếng nói

là 7 kênh để truyền dữ liệu trong một mạng cá nhân.
Tính an tồn và bảo mật được tích hợp với sự xác nhận và mã hóa. Nó có tính tương
thích cao, được nhiều nhà sản xuất phần cứng cũng như phần mềm hỗ trợ.

2.1.3 Ưu nhược điểm của Bluetooth
Ưu điểm:
- Thay thế hoàn toàn dây nối.
- Bảo mật an tồn với cơng nghệ mã hóa trong. Một khi kết nối được thiết lập thì
khó có một thiết bị nào có thể nghe trộm hoặc lấy cắp dữ liệu.
- Các thiết bị có thể kết nối với nhau trong vịng 20m mà khơng cần trực diện
(hiện nay có loại Bluetooth kết nối lên đến 100m)
- Kết nối điện thoại và tai nghe Bluetooth khiến cho việc nghe máy khi lái xe hoặc
bận việc dễ dàng.
- Giá thành rẻ.
- Tốn ít năng lượng, chờ tốn 0.3mAh, tối đa 30mAh trong chế độ truyền dữ liệu.
- Không gây nhiễu các thiết bị không dây khác.
Nhược Điểm:
- Tốc độ thấp, khoảng 720kbps tối đa.
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

7

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
-

Bắt sóng kém khi có vật cản.
Thời gian thiết lập lâu.

2.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID:
2.2.1 Android là gì?
Android là hệ điều hành trên điện thoại di động (và hiện nay là cả trên một số đầu phát
HD, HD Player, TV) phát triển bởi Google và dựa trên nền tảng Linux. Trước đây,
Android được phát triển bởi công ty liên hợp Android (sau đó được Google mua lại vào
năm 2005).
Các nhà phát triển viết ứng dụng cho Android dựa trên ngôn ngữ Java. Sự ra mắt của
Android vào ngày 5 tháng 11 năm 2007 gắn với sự thành lập của liên minh thiết bị cầm
tay mã nguồn mở, bao gồm 78 công ty phần cứng, phần mềm và viễn thơng nhằm mục
đính tạo nên một chuẩn mở cho điện thoại di động trong tương lai.

2.2.2 Lịch sử phát triển của Android
Tháng 10/2003, Android (inc) ra đời như một hãng phần mềm, với mục tiêu tạo ra những
thiết bị thông minh, đáp ứng nhu cầu của người dùng.
Tháng 8/2005, gã khổng lồ Google mua lại Android với toàn bộ nhân viên.
Tháng 11/2007, Open Handset Alliance – Liên minh thiết bị cầm tay mở rộng ra đời với
các thành viên Texas Instruments, Broadcom, Google, HTC, Intel, LG, Tập đoàn
Marvell Technology, Motorola, Nvidia, Qualcomm, Samsung Electronics, Sprint Nextel
và T-Mobile.
Tháng 10/2008, hệ điều hành Android đã chính thức trở thành phần mềm mã nguồn mở.
Tháng 11/2008, Liên minh OHA ra mắt gói phát triển phần mềm Android SDK cho nhà
lập trình. Theo đó, các cơng ty thứ ba được phép thêm những ứng dụng của riêng của
họ vào Android và bán chúng mà không cần phải hỏi ý kiến Google.
Tháng 12/2008, có thêm 14 thành viên mới gia nhập dự án Android được cơng bố, gồm
có ARM Holdings, Atheros Communications, Asustek Computer Inc, Garmin Ltd,
Softbank, Sony Ericsson, Toshiba Corp, và Vodafone Group Plc.

2.2.3 Các phiên bản của Android
Phiên bản đầu tiên của hệ điều hành Android ra đời vào tháng 9/2008 và tháng 2/2009

khơng có tên gọi chính thức. Sau này, những phiên bản tiếp theo ra đời với tên gọi là
những món tráng miệng với vần đầu của bảng Anphabet C-D-E-F-G-H-I…
Android Cupcake 1.5, tháng 4/2009: Phiên bản này có một số tính năng đáng chú ý
như: khả năng ghi lại và xem video thông qua chế độ máy ghi hình, tải video lên
YouTube và ảnh lên Picasa trực tiếp từ điện thoại, tích hợp bàn phím ảo với khả năng
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

8

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
đoán trước văn bản, tự động kết nối với một thiết bị Bluetooth trong một khoảng cách
nhất định, các widget và thư mục mới có thể cài đặt linh động trên màn hình chủ.
Android Donut 1.6, tháng 9/2009: Phiên bản này giúp nâng cao trải nghiệm trên kho
ứng dụng Android Market, tích hợp giao diện tùy biến cho phép người dùng xóa nhiều
ảnh cùng lúc, nâng cấp Voice Search, nâng cấp khả năng tìm kiếm bookmarks, history,
contacts và web trên màn hình chủ, bước đầu hỗ trợ màn hình độ phân giải WVGA.
Android Eclair 2.0 + 2.1, tháng 10/2009: Phiên bản này có sự cải thiện rõ rệt trong
giao diện người dùng, tối ưu hóa tốc độ phần cứng, hỗ trợ nhiều kích cỡ và độ phân giải
màn hình hơn, thay đổi giao diện duyệt web và hỗ trợ chuẩn HTML5, Exchange
ActiveSync 2.5, nâng cấp Google Maps 3.1.2, camera zoom kĩ thuật số tích hợp đèn
flash, nâng cấp bàn phím ảo và kết nối Bluetooth 2.1.
Android Froyo 2.2, tháng 5/2010: Phiên bản này chú trọng nâng cấp tốc độ xử lí, giới
thiệu engine Chrome V8 JavaScript, hỗ trợ Adobe Flash10.1, thêm tính năng tạo điểm
truy cập Wi-Fi. Một tính năng đáng chú ý khác hỗ trợ chuyển đổi nhanh chóng giữa các
ngơn ngữ và từ điển trên bàn phím đồng thời cho phép cài đặt và cập nhật ứng dụng ở
các thiết bị mở rộng bộ nhớ. Một trong những smartphone đầu tiên chạy phiên bản
Android 2.2 Froyo là LG Optimus One.

Android Gingerbread 2.3, tháng 12/2010: Phiên bản này đã nâng cấp đáng kể giao
diện người dùng, cải thiện bàn phím ảo, thêm tính năng copy/paste, hỗ trợ cơng nghệ
giao tiếp tầm sóng ngắn NFC, hỗ trợ chuẩn video WebM và nâng cao tính năng copy–
paste. Cùng với phiên bản Gingerbread, Google cũng ra mắt điện thoại đầu tiên của hãng
sử dụng nền tảng này là Google Nexus S.
Android Honeycomb 3.0, tháng 2/2011: Đây là phiên bản hệ điều hành dành riêng cho
máy tính bảng tablet với giao diện mới tối ưu hóa cho tablet, từ các thao tác đều phụ
thuộc màn hình cảm ứng (như lướt web, duyệt mail..). Honeycomb hỗ trợ bộ xử lí đa
nhân và xử lý đồ họa đồng thời hỗ trợ nhiều màn hình home khác nhau, cho phép người
dùng dễ dàng tùy biến giao diện nếu muốn.
Android 4.0 Ice Cream Sandwich, cuối năm 2011: Đây cũng là lần đầu tiên Google
hợp nhất hệ điều hành dành cho smartphone và cho máy tính bảng vào làm một. Android
4.0 cũng nhắm đến việc duyệt web nhanh hơn, tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của thiết
bị, kéo dài thời gian dùng pin…
Android Jelly Bean 4.1 +4.2, năm 2012: Quan trọng hơn hết của Jelly Bean không
phải là về giao diện hay ứng dụng mới mà về Project Butter giúp mang lại độ mượt chưa
từng có cho Android. Theo như giải thích của Google, độ mượt này có được là nhờ vào
dự án Butter.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

9

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Android 4.3 Jelly Bean 4.3, 24/4/2013: Đi kèm những tính năng mới như hỗ trợ kết
nối Bluetooth Smart, bộ API OpenGL ES 3.0, bổ sung tính năng sử dụng Wi-Fi để định
vị ngay cả khi người dùng tắt kết nối này đi cùng nhiều thay đổi lớn nhỏ khác.

Android 4.4 KitKat, 15/10/2013: Với các cải tiến mới chế độ toàn màn hình Immersive
Mode, hiệu ứng chuyển cảnh màn hình – Transition Manager, Storage Access
Framework, Chromium WebView, NFC, Cổng hồng ngoại – Infrared Blasters.
Android L (Lolli pop), 26/06/2014: Với những cai tiến về chất lượng pin, giao diện
thanh thoát nhẹ nhàng theo thiết kế Material Design, Android Runtime (ART) đã được
sử dụng mặc định. Về thời lượng pin, Android L cũng bổ sung nhiều chế độ linh hoạt
để người dung có thể kiểm sốt thời gian sử dụng pin dễ dàng hơn.
Các phiên bản Android từ trước đến nay:

Hình 2.3. Các phiên bản của Android.

2.2.4 Ưu nhược điểm của Android
Ưu điểm của android:
Tính linh hoạt: Android kế thừa tính mở từ Linux, hay nói cụ thể hơn là google và
Android mang đến một thế giới hoàn toàn mở. Với Apple, người dùng dường như bị cột
chặt với những gì hãng này cho phép, từ tính năng chuẩn đến ứng dụng – chỉ những ứng
dụng được Apple cơng nhận mới có thể hoạt động trên iPhone một cách hợp pháp. Trong
khi đó, với Android, người dùng được tự do với những gì họ muốn, các nhà phát triển
được tự do hơn để tạo và thương mại các ứng dụng, và các nhà sản xuất có thể tùy biến
lại những trải nghiệm Android cho khách hàng của riêng mình.
Gia tăng về số lượng thiết bị: Một thực tế là, chỉ có iPhone và các sản phẩm mang
nhãn Apple mới sử dụng iOS. Đó có thể là sản phẩm tốt nhất thế giới, nhưng nếu chỉ có
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

10

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

duy nhất một thiết bị như thế thì khách hàng sẽ cảm thấy họ có q ít sự lựa chọn. Với
Android, sự lựa chọn có phần thoải mái hơn.
Nhiều công cụ dành cho người dùng hơn: Với App inventer, Google đã thậm chí đặt
tay vào người dùng nhiều sức mạnh hơn. Với rất nhiều bộ công cụ phát triển dạng tự tay
thực hiện được google và các đối tác cung cấp, chưa bao giờ việc tạo ứng dụng lại dễ
dàng đến thế với người dùng và cả lập trình viên.
Hiệu ứng từ thương hiệu Google: Rõ ràng là Android không hề đơn độc bởi hiện có
vài HĐH trên nền Linux khác cũng đang làm mưa làm gió trên vùng đất di động, diển
hình là Bada của Samsung hay MeeGo của liên doanh Nokia – Intel. Điểm khác biệt
nằm ở chỗ Android được google “chống lưng” và tiền tố Google đi cùng Android là 1
thương hiệu đáng giá.
Nhược điểm của Android:
Thời lượng sử dụng pin thấp: Hầu hết các thiết bị Android đều có thời lượng pin thấp
và đây là một trong những vấn đề quan trọng mà Google và các nhà sản xuất thiết bị
Android đang chú trọng giải quyết.
Anhdroid đa năng nhưng khó kích hoạt: Khi trải nghiệm Android lần đầu, bạn sẽ
thấy nhiều thứ đang hoạt động. Có hàng loạt widget, ứng dụng và lựa chọn mà bạn chưa
hề biết đến.
Nội dung giải trí: google đang không ngừng cải tiến nội dung của Play Store, cung cấp
chương trình giải trí truyền hình và thêm nhiều phim cho thuê trên thiết bị Android….
Nhưng so sánh với iTunes, sự lựa chọn vẫn còn thua xa những gì bạn nhận được trên
iOS. Khi nhắc đến lĩnh vực âm nhạc, Google play còn thiếu vắng nội dung của Warner,
một trong bốn hãng ghi âm lớn nhất hành tinh.
Phụ kiện cho thiết bị Android chưa thật sự tốt: Dễ nhận thấy, giới sản xuất phụ kiện
dường như kém quan tâm đến Android. Trên thị trường có rất nhiều phụ kiện dành cho
iphone mà không dành cho Android.
Dễ nhiễm phần mềm độc hại và virus: Android hoạt động như hệ điều hành mở và
xuất hiện những kho ứng dụng khơng chính thức. Bởi vậy, thiết bị Android dễ nhiễm
malware hoặc ứng dụng giả mạo.

2.2.5 Kiến trúc cơ bản của hệ điều hành Android
Android gồm 5 tầng chính sau được chứa trong 4 lớp:

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

11

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.4. Kiến trúc ngăn xếp của hệ thống Android.
Tầng hạt nhân Linux (Linux Kernel):
Hệ điều hành Android được phát triển dựa trên hạt nhân Linux, cụ thể là hạt nhân Linux
phiên bản 2.6, điều đó được thể hiện ở lớp dưới cùng này. Tất cả mọi hoạt động của điện
thoại muốn thi hành thì đều được thực hiện ở mức cấp thấp ở lớp này bao gồm quản lý
bộ nhớ (memory management), giao tiếp với phần cứng (driver model), thực hiện bảo
mật (security), quản lý tiến trình (process).
Tuy được phát triển dựa vào nhân Linux nhưng thực ra nhân Linux đã được nâng cấp
và sửa đổi rất nhiều để phù hợp với tính chất của những thiết bị cầm tay như hạn chế về
bộ vi xử lý, dung lượng của bộ nhớ, kích thước màn hình, nhu cầu kết nối mạng khơng
dây,…
Tầng này có các thành phần chủ yếu:
• Display Driver: Điều khiển việc hiển thị lên màn hình cũng như thu nhận những
điều khiển của người sử dụng lên màn hình (di chuyển, cảm ứng, ...).
• Camera Driver: Điều khiển hoạt động của camera, nhận dữ liệu từ camera trả về.
• Bluetooth Driver: Điều khiển thiết bị phát và thu Bluetooth.
• USB driver: Quản lý hoạt động của các cổng giao tiếp USB.
• Keypad driver: Điều khiển hoạt động của bàn phím cứng trên máy.

• Wifi Driver: Quan lý thu phát sóng wifi.
• Audio Driver: Điều khiển các bộ thu phát âm thanh, giải mã các tín hiệu dạng
audio thành tín hiệu số và ngược lại.
• Binder IPC Driver: Chịu trách nhiệm về việc kết nối và liên lạc với mạng vô
tuyến như GSM, 3G, 4G để đảm bảo những chức năng truyền thơng được thực hiện.
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP

do an

12

CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• M-System Driver: Quản lý việc đọc ghi… lên các thiết bị nhớ như thẻ SD, flash.
• Power management: Quản lý, giám sát việc tiêu thụ điện năng.
Tầng thư viện (Libraries):
Bao gồm các thư viện C/C++ được sử dụng bởi các thành phần khác nhau trong hệ thống
Android. Một số các thư viện cơ bản:
• System C library: Sử dụng hệ thống C chuẩn, được điều hưởng cho những thiết
bị nền tảng Linux nhúng.
• Media framework: Dựa trên nền tảng PacketVideo’s OpenCore, các thư viện hỗ
trợ phát và ghi cho các định dạng âm thanh, hình ảnh thông dụng bao gồm MPEG4,
H.264, MP3, ACC, MR, JPG, và PNG.
• Surface manager: Quản lý việc truy xuất vào hệ thống hiển thị.
• Webkit: Cung cấp kỹ thuật duyệt wed hiện đại thông qua việc kết hợp sức mạnh
giữa trình duyệt wed của Android với một trang wed nhúng.
• SGL: Cung cấp các cơng cụ đồ họa 2D.
• OpenGL/ES: Thi hành các hàm API dựa trên thư viện đồ họa OpenGL/ES 1.0,
cung cấp công cụ đồ họa 3D đối với phần cứng được hỗ trợ và phần mềm.
• Free Type: Bộ tạo phơng chữ dạng bitmap và vector.

• SQLite: Hệ quản lý cơ sở dữ liệu cho các ứng dụng với đặc điểm chạy nhẹ nhàng
và việc quản lý mạnh.
Android runtime:
Phần này chứa các thư viện mà một chương trình viết bằng ngơn ngữ Java có thể hoạt
động. Phần này có hai bộ phận tương tự như mơ hình chạy Jave trên máy tính thường.
Thứ nhất là các thư viện lõi (Core library), chứa các lớp như JAVA IO, Collections, File
Access. Thứ hai là một máy ảo java (Dalvik Virtual Machine).
Mặc dù cũng được viết từ ngôn ngữ Java nhưng một ứng dụng Java của hệ điều hành
Android không được chạy bằng JRE của Sun (nay là Oracle) mà chạy bằng máy ảo
dalvik do Google phát triển. Các VM Dalvik thực thi các tập tin thực thi Dalvik (dex).
Định dạng được tối ưu hóa cho bộ nhớ tối thiểu. VM là dựa trên nền tảng thanh ghi, và
chạy các lớp đã được biên dịch bởi một trình biên dịch java để chuyển đổi thành các
định dạng dex. Các VM Dalvik dựa vào nhân Linux cho các chức năng cơ bản như luồng
và quản lý bộ nhớ thấp.
Android framework:
Bằng việc phát triển trên nền tảng mã nguồn mở (Open source code), Android cung cấp
cho các nhà phát triển phần mềm khả năng xây dựng các ứng dụng cực kỳ phong phú,
sinh động và sáng tạo. Họ được tận dụng tự do các tài nguyên về thiết bị phần cứng,
thông tin địa điểm truy cập, các dịch vụ chạy, các thiết lập báo cáo, thơng báo trạng
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

do an

13

(Đồ án hcmute) điều khiển robot bằng giọng nói

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về