Thiết kế và thi công mô hình bãi giữ xe ô tô thông minh

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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ
THƠNG MINH

GVHD: THS. VÕ ĐỨC DŨNG
SVTH: LÝ TÂN LỘC
PHAN NHẬT TRƯỜNG

SKL009679

Tp.Hồ Chí Minh, tháng 12/2022

n


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 CƠNG MƠ HÌNH
BÃI GIỮ XE Ơ TÔ THÔNG MINH
GVHD: Ths. Võ Đức Dũng
SVTH: Lý Tân Lộc
MSSV: 18161247
SVTH: Phan Nhật Trường
MSSV: 18161298

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022

n


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 CƠNG MƠ HÌNH
BÃI GIỮ XE Ơ TÔ THÔNG MINH
GVHD: Ths. Võ Đức Dũng
SVTH: Lý Tân Lộc
MSSV: 18161247

SVTH: Phan Nhật Trường
MSSV: 18161298

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2022

n


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. Hồ Chí Minh, ngày

tháng năm 2022

NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Lý Tân Lộc

MSSV: 18161247

Lớp: 18161DT3

Phan Nhật Trường MSSV: 18161298

Lớp: 18161DT2

Chuyên ngành:

Điện tử Công nghiệp

Mã ngành:

161

Hệ đào tạo:

Đại học chính quy

Mã hệ:

1

Khóa:

2018

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH BÃI GIỮ XE Ơ TƠ THÔNG
MINH
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
Một kit Raspberry Pi 4 model B, một USB Camera, một Arduino Mega, một màn hình

TFT LCD, sáu cảm biến hồng ngoại, hai động cơ servo.
Ngơn ngữ lập trình: Python, C.
2. Nội dung thực hiện:
- Nghiên cứu về lập trình điều khiển với Raspberry Pi, ngơn ngữ Python.
- Nghiên cứu thuật tốn xử lý ảnh ứng dụng nhận diện biển số xe ô tô sử dụng Camera.
- Nghiên cứu, làm việc cảm biến hồng ngoại, Servo.
- Nghiên cứu xây dựng giao diện giám sát bằng ngơn ngữ C.
i
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

n


- Thiết kế mơ hình hệ thống.
- Thi cơng phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh hệ thống.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

20/9/2022

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 30/12/2022
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

ThS. Võ Đức Dũng

ii
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n

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. Hồ Chí Minh, ngày

tháng năm 2022

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên thực hiện: Lý Tân Lộc

MSSV: 18161247

Lớp: 18161DT3

Họ tên sinh viên thực hiện: Phan Nhật Trường

MSSV: 18161298

Lớp: 18161DT2

Tên đề tài: Thiết kế và thi cơng mơ hình bãi giữ xe ơ tơ thơng minh.
Tuần/ ngày
Tuần 1

(13/9- 19/9)
Tuần 2
(20/9- 26/9)
Tuần 3
(27/9- 3/10)

Nội Dung

Xác nhận GVHD

Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án,
tiến hành chọn đồ án.
- GVHD tiến hành xét duyệt đề tài KLTN.
- Viết đề cương chi tiết cho đề tài.
- Tìm hiểu đề tài và chọn các thiết bị cho đề tài.
- Tìm và nghiên cứu thơng tin về Kit Raspberry
Pi, cảm biến hồng ngoại, servor.

Tuần 4
(4/10- 10/10)
Tuần 5

Cài đặt, kết nối phần cứng Kit Raspberry Pi với
các thiết bị.
Tìm hiểu cấu tạo biển số xe ơ tơ.
iii

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n

(11/10-17/10)
Tuần 6

Viết chương trình phát hiện và nhận diện biển số.

(18/10- 24/10)
Tuần 7

Tiến hành lập trình chức năng của servor.

(25/10- 31/10)
Tuần 8

Tiến hành lập trình cho các cảm biến.

(1/11- 7/11)
Tuần 9

Tiến hành lập trình hiển thị trên TFT 3.2inch.

(811- 14/11)
Tuần 10

Điều hướng xe vào vị trí trống.

(15/11- 21/11)
Tuần 11

Thiết kế và thi công mạch PCB.

(22/11- 28/11)
Tuần 12
(29/11- 4/12)
Tuần 13
(5/12- 11/12)
Tuần 14

Kết nối toàn bộ phần cứng, chạy thử nghiệm và
hiệu chỉnh các chức năng.
- Thiết kế và thi công mô hình.
- Chạy mơ hình hồn chỉnh.
Quan sát, kiểm tra chi tiết và sửa lỗi hệ thống.

(12/12- 18/12)

iv
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Tuần 15

Viết báo cáo KLTN.

(19/12- 25/12)
Tuần 16

Làm Slide, hoàn thành báo cáo.

(26/12- 30/12)

GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)

v
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài “Thiết kế và thi công mô hình bãi giữ xe ơ tơ thơng minh” là nhóm đề tài tự
thực hiện dựa vào tham khảo một số tài liệu trước đó và khơng sao chép từ tài liệu hay cơng
trình nào khác.
Người thực hiện
Lý Tân Lộc

Phan Nhật Trường

vi
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


LỜI CẢM ƠN
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Võ Đức Dũng – Giảng viên khoa ĐiệnĐiện tử, trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM đã tận tình hướng dẫn và hỗ trợ nhóm

hồn thành Khóa Luận Tốt Nghiệp. Thầy đã tạo điều kiện về trang thiết bị, góp ý hướng phát
triển của đề tài một cách hiệu quả và có tính thực tiễn cao.
Nhóm cũng xin chân thành cảm ơn đến các quý thầy (cô) Bộ môn Điện tử Công nghiệp
– Y sinh đã giải đáp các thắc mắc của nhóm để nhóm có thể hồn thành trọn vẹn KLTN. Bên
cạnh đó nhóm cũng gửi lời cảm ơn đến sự hỗ trợ và chia sẽ kiến thức của các bạn học lớp
Điện tử - Viễn Thơng khóa K18 trong suốt thời gian nhóm thực hiện đề tài.
Cuối cùng nhóm xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Cha Mẹ, anh, chị đã đồng hành, là chổ
dựa tinh thần to lớn cùng với sự hỗ trợ tài chính cho nhóm trong suốt thời gian qua.
Xin chân thành cảm ơn!
Người thực hiện đề tài
Lý Tân Lộc

Phan Nhật Trường

vii
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


MỤC LỤC
NHIỆM VỤ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ........................................................................ I
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP .......................................... III
LỜI CAM ĐOAN ............................................................................................................... VI
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... VII
LIỆT KÊ HÌNH VẼ ........................................................................................................... XI
LIỆT KÊ BẢNG ...............................................................................................................XIV
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ................................................................................................. 1
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................................. 1
1.2. MỤC TIÊU ...................................................................................................................... 2

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU .......................................................................................... 2
1.4. GIỚI HẠN ....................................................................................................................... 3
1.5. BỐ CỤC ........................................................................................................................... 3
CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................... 5
2.1. CƠ SỞ ĐỀ TÀI ............................................................................................................... 5
2.2. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH ................................................................................... 5
2.2.1. Giới thiệu về xử lý ảnh ........................................................................................ 5
2.2.2. Những vấn đề trong xử lý ảnh ............................................................................ 7
2.3. GIỚI THIỆU VỀ NGƠN NGỮ LẬP TRÌNH PYTHON VÀ OPENCV ................. 12
2.3.1. Ngơn ngữ lập trình Python ............................................................................... 12
2.3.2. OpenCV .............................................................................................................. 13
2.4. PHƯƠNG PHÁP NHẬN DIỆN BIỂN SỐ XE ........................................................... 13
2.4.1. Thư viện Pytesseract ......................................................................................... 13
2.5. GIỚI THIỆU PHẦN .................................................................................................... 16
2.5.1. Raspberry Pi 4 Mode B ..................................................................................... 16
2.5.2. Module USB Camera ........................................................................................ 20
2.5.3. Động Cơ Servo SG90 ......................................................................................... 21
2.5.4. Màn hình cảm ứng TFT 3.2 inch ..................................................................... 22
2.5.5. Adruino Mega 2560 ........................................................................................... 24
2.5.6. Cảm biến vật cản hồng ngoại ........................................................................... 25
viii
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


CHƯƠNG 3. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ ...................................................................... 27
3.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................................. 27
3.2. TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG ............................................................... 28
3.2.1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống ............................................................................ 28

3.2.2. Tính tốn và thiết kế các khối trong hệ thống ................................................ 29
CHƯƠNG 4. CHƯƠNG 4. THI CÔNG HỆ THỐNG .................................................... 35
4.1. GIỚI THIỆU ................................................................................................................. 35
4.2. THI CÔNG HỆ THỐNG ............................................................................................. 35
4.2.1. Thi công Board mạch ........................................................................................ 35
4.2.2. Thi công mơ hình ............................................................................................... 37
4.3. LẮP RÁP VÀ KIỂM TRA MƠ HÌNH ....................................................................... 39
4.4. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT ............................................................................................... 40
4.4.1. Giao diện hệ thống ............................................................................................. 43
4.5. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC .................................................................... 45
4.5.1. Hướng dẫn sử dụng ........................................................................................... 45
4.5.2. Thao tác .............................................................................................................. 50
4.6. DỰ TÍNH CHI PHÍ THIẾT BỊ BÃI GIỮ XE THÔNG MINH ............................... 55
CHƯƠNG 5. KẾT QUẢ ̶ NHẬN XÉT ̶ ĐÁNH GIÁ .................................................... 57
5.1. KẾT QUẢ CHẠY MƠ HÌNH ..................................................................................... 57
5.1.1. Giao diện hiển thị .............................................................................................. 57
5.1.2. Kết quả mơ hình thực tế ................................................................................... 59
5.1.3. Q trình hoạt động thực tế ............................................................................. 62
5.1.4. Thống kê kết quả nhận diện biển số của bãi giữ xe thông minh ................... 67
5.2. NHẬN XÉT - ĐÁNH GIÁ ........................................................................................... 68
5.2.1. Nhận xét.............................................................................................................. 68
5.2.2. Đánh giá.............................................................................................................. 68
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .................................................. 70
6.1. KẾT LUẬN ................................................................................................................... 70
6.2. HƯỚNG PHÁT TRIỂN ............................................................................................... 70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................. 71
ix
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n

PHỤ LỤC ............................................................................................................................. 73

x
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


LIỆT KÊ HÌNH VẼ
HÌNH 2.1: GIỚI THIỆU VỀ XỬ LÝ ẢNH. ........................................................................ 6
HÌNH 2.2: CÁC BƯỚC CƠ BẢN TRONG XỬ LÝ ẢNH. ................................................ 6
HÌNH 2.3: CÁC DẠNG LÂN CẬN CƠ BẢN. .................................................................... 8
HÌNH 2.4: CHUYỂN ĐỔI ẢNH SANG ẢNH XÁM........................................................ 10
HÌNH 2.5: ẢNH XÁM VÀ ẢNH NHỊ PHÂN. .................................................................. 10
HÌNH 2.6: PHÉP GIÃN VÀ PHÉP CO. ........................................................................... 11
HÌNH 2.7: CHIA NHỎ CÁC KÝ TỰ TRONG TỪ (FIXED WORD). .......................... 14
HÌNH 2.8: QUY TRÌNH NHẬN DIỆN TỪ CỦA TESSERACT. ................................... 15
HÌNH 2.9: TỔNG QUAN RASPBERRY PI 4. ................................................................. 17
HÌNH 2.10: SƠ ĐỒ PHẦN CỨNG VÀ CHÂN GPIO ..................................................... 18
HÌNH 2.11: MODULE USB CAMERA. ........................................................................... 20
HÌNH 2.12: ĐỘNG CƠ SERVO SG90. ............................................................................. 21
HÌNH 2.13: MÀN HÌNH TFT LCD................................................................................... 22
HÌNH 2.14: ARDUINO MEGA 2560. ............................................................................... 25
HÌNH 2.15: CẢM BIẾN VẬT CẢN HỒNG NGOẠI. ...................................................... 26
HÌNH 3.1: SƠ ĐỒ NỐI DÂY KHỐI CẢM BIẾN. ........................................................... 30
HÌNH 3.2: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA TFT LCD MEGA SHIELD. .......................................... 31
HÌNH 3.3: SƠ ĐỒ KHỐI KẾT NỐI ARDUINO MEGA 2560 VÀ LCD TFT 3.2INCH.
............................................................................................................................................... 31

HÌNH 3.4: KẾT NỐI ARDUINO MEGA 2560 VỚI LCD TFT 3.2INCH SỬ DỤNG
SHIELD TFT. ...................................................................................................................... 32
HÌNH 3.5: KẾT NỐI ARDUINO MEGA 2560 VÀ RASPBERRY PI BẰNG GIAO
THỨC UART. ...................................................................................................................... 32
HÌNH 3.6: SƠ ĐỒ NỐI DÂY KHỐI ĐỘNG CƠ. ............................................................ 33
HÌNH: 3.7: SƠ ĐỒ NỐI DÂY TỒN HỆ THỐNG. ........................................................ 34
HÌNH 4.1. SƠ ĐỒ MẠCH IN PCB. ................................................................................... 36
HÌNH 4.2. CỔNG VÀO. ..................................................................................................... 37
xi
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


HÌNH 4.3. CỔNG RA.......................................................................................................... 38
HÌNH 4.4. BÃI XE. .............................................................................................................. 39
HÌNH 4.5. MƠ HÌNH HỒN CHỈNH. ............................................................................. 39
HÌNH 4.6. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH. .................................. 40
HÌNH 4.7. LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CỔNG VÀO. ................................................... 41
HÌNH 4.8. LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CỔNG RA. ...................................................... 41
HÌNH 4.9. LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU HƯỚNG. ............................................... 42
HÌNH 4.10. LƯU ĐỒ GIAO DIỆN HIỂN THỊ. ............................................................... 42
HÌNH 4.11. GIAO DIỆN MAIN MENU CỦA HỆ THỐNG. ......................................... 44
HÌNH 4.12. GIAO DIỆN HIỂN THỊ BÃI TRỐNG. ........................................................ 44
HÌNH 4.13. GIAO DIỆN SIGN. ........................................................................................ 45
HÌNH 4.14 : CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG. ............................................................... 46
HÌNH 4.15 : CỬA SỔ KẾT NỐI CỦA VNC VIEWER................................................... 47
HÌNH 4.16 : NHẬP ĐỊA CHỈ IP CỦA RASPBERRY PI................................................ 47
HÌNH 4.17 : NHẬP TÊN TÀI KHOẢN VÀ MẬT KHẨU TRUY CẬP RASPBERRY
PI. .......................................................................................................................................... 48

HÌNH 4.18 : GIAO DIỆN DESKTOP CỦA RASPBERRY PI. ...................................... 48
HÌNH 4.19 : TRUY CẬP FILE CHƯƠNG TRÌNH. ........................................................ 49
HÌNH 4.20 : NÚT NHẤN RUN TRÊN GIAO DIỆN TRÌNH BIÊN DỊCH. .................. 49
HÌNH 4.21: MƠ HÌNH Ơ TƠ Ở CỔNG VÀO . ............................................................... 50
HÌNH 4.22 : CỔNG VÀO MỞ VÀ THƠNG TIN XE HIỂN THỊ LÊN TFT LCD. ...... 51
HÌNH 4.23: CỔNG RA MỞ VÀ THÔNG TIN XE RA HIỂN THỊ LÊN TFT LCD. ... 51
HÌNH 4.24 : THƠNG TIN TRẠNG THÁI CÁC VỊ TRÍ TRONG BÃI GIỮ XE . ....... 52
HÌNH 4.25: BÃI GIỮ XE HẾT CHỖ TRỐNG. ............................................................... 52
HÌNH 4.26 : THƠNG TIN LIÊN HỆ CỦA CHỦ BÃI GỬI XE. .................................... 53
HÌNH 4.27 : MƠ HÌNH Ơ TƠ Ở CỔNG RA.................................................................... 54
HÌNH 5.1: GIAO DIỆN TFT LCD KHI KHỞI ĐỘNG CHƯƠNG TRÌNH. ................ 57
HÌNH 5.2: GIAO DIỆN TFT LCD KHI CHỌN CHỨC NĂNG SLOT. ........................ 58
xii
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


HÌNH 5.3: GIAO DIỆN TFT LCD KHI CHỌN CHỨC NĂNG SIGN. ........................ 58
HÌNH 5.4: KHU VỰC CỔNG VÀO. ................................................................................. 59
HÌNH 5.5: KHU VỰC CỔNG RA. .................................................................................... 60
HÌNH 5.6: KHU VỰC BÃI GIỮ XE. ................................................................................ 61
HÌNH 5.7: HỆ THỐNG HỒN THIỆN. .......................................................................... 61
HÌNH 5.8: XE VÀO CỔNG VÀ ĐỢI XỬ LÝ. ................................................................. 62
HÌNH 5.9: MÀN HÌNH HIỂN THỊ BIỂN SỐ XE VÀ VỊ TRÍ XE CẦN ĐỖ. ............... 63
HÌNH 5.10: MÀN HÌNH HIỂN THỊ BIỂN SỐ XE VÀ VỊ TRÍ XE CẦN ĐỖ. ............. 63
HÌNH 5.11: XE VÀO BÃI. ................................................................................................. 64
HÌNH 5.12: MÀN HÌNH HIỂN THỊ TRẠNG THÁI CỦA BÃI GỬI XE. .................... 64
HÌNH 5.13: XE RA CỔNG VÀ ĐỢI XỬ LÝ.................................................................... 65
HÌNH 5.14: THƠNG TIN CỦA QUẢN LÝ BÃI GIỮ XE. ............................................. 66

HÌNH 5.15: THƠNG TIN XE RA VÀO BÃI.................................................................... 66
HÌNH 5.16: THƠNG TIN XE RA KHỎI BÃI................................................................. 67

xiii
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


LIỆT KÊ BẢNG
BẢNG 1: SƠ ĐỒ CHÂN GPIO. ......................................................................................... 19
BẢNG 2: SƠ ĐỒ CHÂN GPIO. ......................................................................................... 23
BẢNG 4.1: THÔNG TIN CÁC THIẾT BỊ LINH KIỆN CHUẨN BỊ CHO BOARD
MẠCH. ................................................................................................................................. 36
BẢNG 4.2 : CHI PHÍ THIẾT BỊ BÃI GIỮ XE THÔNG MINH. ................................... 55
BẢNG 5.1: BẢNG THỐNG KÊ KHOẢNG CÁCH VÀ THỜI GIAN ĐÁP ỨNG
NHẬN DIỆN BIỂN SỐ. ...................................................................................................... 67

xiv
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 1. TỔNG QUAN
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Trong thời buổi toàn cầu phát triển, tất cả các ngành như: kinh tế, khoa học công
nghệ, y tế,.. đều đi lên cùng với xã hội và nhu cầu sống của cả thế giới nói chung và Việt
Nam nói riêng. Trong số đó, đặc biệt lĩnh vực khoa học máy và trí tuệ nhân tạo đã cung

cấp cho lồi người những tiện ích rất to lớn. Ứng dụng của lĩnh vực này có thể được sử
dụng trong giáo dục, kinh tế, an ninh quốc phòng và còn nhiều lĩnh vực khác. Ở các nước
tiên tiến trên thế giới như Nhật Bản, Đức hay Mỹ, tự động hóa đã được áp dụng vào các
cơng xưởng lắp ráp hoặc thậm chí cịn được dùng trong sản xuất nơng nghiệp, nơi mà các
máy móc làm việc một cách bền bỉ, không biết mệt mõi cùng với tốc độ nhanh chóng và
độ chính xác cực cao giúp nâng cao năng suất, chất lượng sản phẩm và tiết kiệm nhân
công [1]. Trở về với Việt Nam, môt đất nước dồi dào nguồn nhân lực, khả năng học hỏi
sáng tạo, thích nghi với những cơng nghệ hàng đầu thế giới, đời sống hiện tại với số lượng
công việc và nhu cầu đi lại cao dẫn tới số lượng phương tiện giao thông tăng cao cùng với
số bãi giữ xe cũng tăng theo [2]. Chúng ta đã học hỏi và áp dụng những tiến bộ của khoa
học kĩ thuật và công nghệ cao để giảm bớt áp lực công việc và tiết kiệm sức lao động tiêu
biểu như việc dùng chính cơng nghệ tự động để thay cho nhân viên kiểm sốt trong các
bãi giữ xe [3].
Nhìn ra những lợi ích từ hệ thống bãi giữ xe thơng minh như: tránh lãng phí nguồn
nhân lực, tiết kiệm chi phí, tránh những sai sót từ khách hàng như mất vé xe bằng giấy
truyền thống thì mơ hình này đã được các doanh nghiệp quan tâm và áp dụng vào cơ quan
của mình [4]. Trên các trang mạng xã hội, các nền tảng thơng tin cũng có rất nhiều các ý
tưởng được chia sẻ về bãi đỗ xe thông minh rất hay, góp phần đa dạng mẫu mã bãi giữ xe
[5].
Xử lý ảnh có vai trị quan trọng trong cơng nghệ AI ứng dụng vào thực tế nhiều như:
nhận diện vật thể, ứng dụng y học, hiệu chỉnh video… [6]

1
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 1. TỔNG QUAN
Trên thị trường công nghệ ngày nay có đa dạng các loại kit xử lý như: Kit Arduino,

các dòng kit họ STM, kit Raspberry bi,… Với ưu thế nhỏ gọn và tốc độ xử lý nhanh, kit
Raspberry Pi hiện đang được sử dụng thịnh hành, làm bộ não trong các đồ án, ứng dụng
thực tế [7].
Từ việc tìm hiểu và chọn lọc các ý kiến, nhóm mong muốn thiết kế một mơ hình hữu
dụng và thơng minh hơn. Nhóm quyết định đưa mong muốn của mình vào đề tài Khóa
luận tốt nghiệp lần này mang tên “Thiết kế và thi cơng mơ hình bãi giữ xe ơ tơ thơng
minh”.

1.2. MỤC TIÊU
Thiết kế và thi cơng mơ hình bãi giữ xe ô tô thông minh nhận diện biển số xe ứng
dụng Kit Raspberry pi 4 Model B, module USB Camera, module cảm biến hồng ngoại,
module sevor. Hơn nữa, sẽ có thêm ứng dụng giám sát và điều khiển trên điện thoại.

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Trong quá trình thực hiện Khóa luận tốt nghiệp với đề tài “Thiết kế và thi cơng mơ
hình bãi giữ xe ơ tơ thơng minh”, nhóm chúng em đã tập trung giải quyết và hoàn thành
được những nội dung sau:
 Nội dung 1: Nghiên cứu tìm hiểu về Raspberry và kết nối các module camera,
module cảm biến.
 Nội dung 2: Thiết kế khối xử lý trung tâm, các khối cảm biến, khối chấp hành,
khối hiển thị.
 Nội dung 3: Thiết kế và thi công phần cứng.
 Nội dung 4: Nghiên cứu và viết code cho khối xử lý trung tâm.
 Nội dung 5: Nghiên cứu xây dựng giao diện giám sát và điều khiển.
 Nội dung 6: Tiến hành lặp đặt hoàn thiện phần cứng, chạy thử nghiệm và hiệu
chỉnh sản phẩm.
 Nội dung 7: Kiểm tra, chỉnh sửa lỗi phần cứng, lỗi lập trình.

2
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 1. TỔNG QUAN
 Nội dung 8: Viết báo cáo thực hiện.
 Nội dung 9: Bảo vệ luận văn.

1.4. GIỚI HẠN
Các thông số giới hạn của đề tài bao gồm:
 Khoảng cách tối đa có thể đọc và nhận diện biển số xe là 10cm đến 30 cm.
 Kích thước của mơ hình nhỏ.
 Chưa có App hoặc Webserver quản lý.
 Chưa có hệ thống chống trộm.
 Tốc độ và thời gian xử lý còn chậm.

1.5. BỐ CỤC
Nội dung đề tài gồm các phần sau:
 Chương 1: Tổng Quan
Chương này tập trung trình bày về vấn đề dẫn nhập, lý do chọn đề tài, mục
tiêu, nội dung nghiên cứu, giới hạn của đề tài và bố cục của luận văn.
 Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết.
Chương này sẽ trình bày về cơ sở lý thuyết về xử lý ảnh, phương pháp nhận
diện biển số xe, sơ lược về ngôn ngữ Python và các thư viện, các linh kiện, thiết
bị được sử dụng trong mơ hình. Giới thiệu các giao thức kết nối giữa các thiết
bị.
 Chương 3: Thiết Kế và Tính Tốn
Chương này sẽ trình bày chi tiết sơ đồ khối, sơ đồ ngun lý, tính tốn thiết
kế kết nối từng khối, kết nối toàn hệ thống.
 Chương 4: Thi cơng hệ thống

3
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 1. TỔNG QUAN
Chương này trình bày về quá trình thi cơng mạch PCB, lắp đặt mơ hình, trình
bày lưu đồ, viết chương trình nhận diện, hiển thị điều khiển hộ thống.

 Chương 5: Kết Quả - Nhận Xét - Đánh Giá
Chương này sẽ trình bày những kết quả đạt được, đưa ra nhận xét và đánh
giá về hệ thống.
 Chương 6: Kết luận và Hướng phát triển
Trong chương cuối, nhóm sẽ trình bày những kết luận rút ra được trong suốt
quá trình thực hiện đề tài cùng với hướng phát triển, cải tiến của đề tài để
thích hợp hơn với thực tiễn.

4
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. CƠ SỞ ĐỀ TÀI
Đề tài của nhóm có tham khảo một số đồ án bãi giữ xe đã được nghiên cứu với mơ
hình nhỏ và có giá thành hợp lý như :Nguyễn Minh Nhật, Điều khiển mơ hình bãi giữ xe
thông minh, Đề tài nghiên cứu khoa học của sinh viên, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2021

[1].Nguyễn Đăng Việt, Trần Trí Đạt, Thiết kế và thi công bãi giữ xe ứng dụng cơng nghệ
RFID và xử lí ảnh, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2019[2].Nguyễn Thanh
Lộc, Mai Văn Thành, Thiết kế và thi cơng mơ hình điều khiển, giám sát bãi giữ xe ô tô tự
động, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2019[3].Phạm Văn Nam, Lê Quang
Nam, Thiết kế và thi công hệ thống gửi xe thông minh, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT,
Tp.HCM, 2019[4].
Nguyễn Minh Thông, Phạm Văn Đạt, Thiết kế và thi cơng hệ thống mơ hình bãi giữ
xe ô tô tự động sử dụng cảm biến vân tay và Kit Arduino Uno R3, Đồ án tốt nghiệp, trường
ĐHSPKT, Tp.HCM, 2021 [5].Lê Đức Thuận, Võ Văn Hoàng, Ứng dụng Kit Raspberry Pi
vào xử lý ảnh, Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2016 [6].Nguyễn Văn Long,
“Ứng dụng xử lý ảnh trong thực tế với thư viện OpenCV”, năm 2010 [7].Vũ Tiến Trình,
Lê Vũ Khanh, Hệ thống bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID kết hợp nhận diện biển số,
Đồ án tốt nghiệp, trường ĐHSPKT, Tp.HCM, 2018 [8].
Từ các đồ án trên, nhóm đề tài học hỏi được cách thức làm việc, điều khiển
Raspberry Pi, giao tiếp giữa Pi với Arduino, phương pháp nhận diện biển số xe ơ tơ. Dựa
trên nền tảng đó, nhóm định hướng được cho đề tài KLTN, đồng thời phát triển thêm hiển
thị thơng tin lên màng hình và điều hướng vị trí xe vào bãi,…

2.2. TỔNG QUAN VỀ XỬ LÝ ẢNH
2.2.1. Giới thiệu về xử lý ảnh
Xử lý ảnh là một phân ngành trong xử lý tín hiệu với tín hiệu xử lý là ảnh. Kết quả
đầu ra có thể là một kết luận hoặc một ảnh có đặc điểm khác với ảnh ban đầu. Đây là một
5
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
phân ngành khoa học mới rất phát triển trong những năm gần đây bao gồm ở nhiều lĩnh

vực y tế, trí tuệ nhân tạo, tự động hóa,… và có nhiều ứng dụng trong cuộc sống như:
photoshop, nén ảnh, nén video, nhận dạng biển số xe,… Xử lý ảnh có 4 khía cạnh chính:
xử lý và nâng cao chất lượng ảnh, nhận dạng ảnh, truy vấn ảnh và nén ảnh. Trong phạm vi
đề tài này sẽ tìm hiểu về mảng nhận dạng ảnh.

Hình 2.1: Giới thiệu về xử lý ảnh.

Các bước cơ bản trong một hệ thống xử lý ảnh:

Hình 2.2: Các bước cơ bản trong xử lý ảnh.

Thu nhận ảnh : Ảnh có thể nhận qua camera màu hoặc đen trắng. Ảnh thường nhận
qua camera là ảnh tương tự (loại camera ống chuẩn CCIR với tần số 1/25, mỗi ảnh 25
dịng), cũng có loại photodiode tạo cường độ sáng tại mỗi điểm ảnh là loại camera đã số
hóa (như loại CCD – Change Coupled Device).

6
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tiền xử lý : Sau bộ thu nhận, cần đưa vào bộ tiền xử lý để nâng cao chất lượng vì
ảnh có thể nhiễu độ tương phản thấp. Chức năng chính của bộ tiền xử lý là lọc nhiễu, nâng
độ tương phản để làm ảnh rõ hơn, nét hơn.
Phân đoạn hay phân vùng ảnh: Tách một ảnh đầu vào thành các vùng thành phần
để biểu diễn phân tích, nhận dạng ảnh gọi là phân vùng ảnh. Đây là phần phức tạp khó
khăn nhất trong xử lý ảnh và cũng dễ gây lỗi, làm mất độ chính xác của ảnh. Kết quả nhận
dạng phụ thuộc rất nhiều vào công đoạn này.

Biểu diễn ảnh : Ảnh sau phân đoạn có đầu ra chứa các điểm ảnh của vùng ảnh cộng
với mã liên kết với các vùng lận cận. Việc biến đổi các số liệu này thành dạng thích hợp là
cần thiết cho xử lý tiếp theo bằng máy tính.
Nhận dạng và nội suy ảnh: Q trình xác định ảnh gọi là nhận dạng ảnh. Quá trình
này thu được bằng cách so sánh với mẫu chuẩn đã được học hoặc lưu từ trước. Nội suy là
phán đoán theo ý nghĩa trên cơ sở nhận dạng.
Cơ sở tri thức: Ảnh là một đối tượng khá phức tạp về đường nét, độ sáng tối, dung
lượng điểm ảnh, môi trường để thu ảnh phong phú kéo theo nhiễu.
Mô tả: Ảnh sau khi số hoá sẽ được lưu vào bộ nhớ hoặc chuyển sang các khâu tiếp
theo để phân tích.

2.2.2. Những vấn đề trong xử lý ảnh
a. Điểm ảnh
Điểm ảnh (Pixel) là một phần tử của ảnh số. Điểm ảnh được xác định bởi cặp tọa độ
(x, y) biễu diễn một màu hoặc mức xám nhất định .
b. Ảnh số
Ảnh số là tập hợp của nhiều điểm ảnh với mức xám phù hợp dùng để mô tả ảnh gần
với ảnh thật. Ảnh được biễu diễn dưới dạng ma trận hai chiều xác định bởi hàm tốn học
f(x, y) .

7
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n


Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT
c. Phân loại ảnh
Có 2 dạng quan trọng trong ảnh số được dùng với nhiều mục đích khác nhau là ảnh
màu và ảnh đen trắng (hay còn gọi là ảnh xám).

d. Độ phân giải
Độ phân giải là mật độ điểm ảnh trong một ảnh. Độ phân giải càng cao thì ảnh càng
chứa nhiều thơng tin, ảnh chụp càng chi tiết.
e. Quan hệ giữa các điểm ảnh
Điểm ảnh lân cận: là tập hợp những điểm ảnh xung quanh điểm ảnh đang xét. Có 2
loại lân cận là lân cận 4 gọi tắt là N4(p) và lân cận 8 gọi tắt là N8(p).
Với một điểm ảnh p tại tọa độ (x, y), N4(p) là tập hợp 4 điểm ảnh xung quanh theo
phương ngang và dọc với tọa độ được xác định cụ thể sau:
(x 1, y), (x 1, y), (x, y 1), (x, y 1)

(2.1)

Ngoài ra, một dạng lân cận nữa là theo đường chéo được gọi tắt là ND(p) với các tọa
độ được cho sau:
(x 1, y 1), (x 1, y 1), (x 1, y 1), (x 1, y 1)

(2.2)

N8(p) là kết hợp của N4(p) và ND(p).
Lưu ý: những khái niệm này không áp dụng cho các đường biên của ảnh.

(a)Lân cận 4 điểm

ngang dọc

(b)Lân cận 4 điểm
chéo

(c)Lân cận 8 điểm
bao quanh

Hình 2.3: Các dạng lân cận cơ bản.

8
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

n