Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế, thi công bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID và xử lý ảnh

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang i

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
----o0o---Tp. HCM, ngày tháng 07 năm 2019

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

Nguyễn Đăng Việt
Trần Trí Đạt
Điện tử công nghiệp
Đại học chính quy
2015

MSSV: 15141327
MSSV: 15141337
Mã ngành: 14
Mã hệ: 1
Lớp: 15141DT1B

I. TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, THI CÔNG BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG
NGHỆ RFID VÀ XỬ LÝ ẢNH.

II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu: (ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…)
Vì đề tài là thiết kế, thi công bãi giữ xe nên nhóm chỉ sưu tầm những tấm hình biển
số xe có sẵn trên mạng để sau này đưa vào sử dụng trong phần xử lý ảnh.
2. Nội dung thực hiện: (ghi những nội dung chính cần thực hiện như trong phần
tổng quan)







Tổng quan về hệ thống quản lý xe ra vào tự động ứng dụng xử lý ảnh.
Nghiên cứu thuật toán xử lý ảnh ứng dụng.
Viết chương trình điều khiển cho Arduino, xử lý trên mô hình thực tế.
Viết chương trình xử lý ảnh.
Giải pháp thiết kế giao diện giám sát hoạt động của hệ thống.
Hoàn thiện hệ thống điều khiển và mô hình, tiến hành chạy mẫu.

III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:

18/02/2019

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 10/06/2019
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN:

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

ThS. Nguyễn Ngô Lâm

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang ii

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH
----o0o---Tp. HCM, ngày tháng 07 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Đăng Việt
Lớp: 15141DT1B

MSSV: 15141327

Họ tên sinh viên 2: Trần Trí Đạt
Lớp: 15141DT1B

MSSV: 15141337

Tên đề tài:

THIẾT KẾ, THI CÔNG BÃI GIỮ XE ỨNG DỤNG CÔNG
NGHỆ RFID VÀ XỬ LÝ ẢNH

Tuần/ngày
Tuần 1

Nội dung
- Chọn đề tài.

(18/2 – 24/2)
Tuần 2

- Viết đề cương chi tiết cho đồ án.

(25/2 – 3/3)
Tuần 3
(4/3 – 10/3)
Tuần 4
(11/3 – 17/3)
Tuần 5
(18/3 – 24/3)

- Trình bày phướng án thực hiện đề tài.
- Phân chia công việc cho từng thành viên.
- Tìm hiểu hoạt động, nguyên lý làm việc và test
thử các module. (Board Arduino, RFID, …)
- Kết nối Board Arduino với module RFID, kiểm
tra độ nhạy của thẻ từ.
- Tìm hiểu các phần mềm và ngôn ngữ để viết
chương trình điều khiển. (Arduino IDE, Matlab).

Tuần 6

- Nghiên cứu về thuật toán xử lý ảnh ứng dụng.

Xác nhận
GVHD


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang iii

(25/3 – 31/3)
Tuần 7

- Nghiên cứu thiết kế cơ bản sơ đồ nguyên lý.

(1/4 - 7/4)

- Nghiên cứu thiết kế cơ bản về phần cứng, mô
hình nhà giữ xe.

Tuần 8

- Viết chương trình điểu khiển cho Arduino, nạp

(8/4 – 14/4)

code, chạy thử riêng phần RFID trên phần cứng
thực tế.

Tuần 9

(15/4 – 21/4)
Tuần 10
(22/4 – 28/4)
Tuần 11
(29/4 – 5/5)
Tuần 12

- Xử lý hình ảnh biển số xe nhận về từ camera
thông qua phần mềm Matlab.
- Tiếp tục xử lý về hình ảnh, khi ảnh bị lệch, chụp
không rõ, hoặc nhận dạng sai,…
- Đưa ra giải pháp thiết kế giao diện cách tối ưu
nhất để giám sát hệ thống.
- Hoàn chỉnh cơ bản phần cứng.

(6/5 – 12/5)

- Vẽ mạch in từng phần cho phù hợp mô hình.

Tuần 13

- Lắp ráp mạch, các linh kiện, mạch in, module

(13/5 – 19/5)
Tuần 14
(20/5 – 26/5)
Tuần 15
(27/5 – 2/6)
Tuần 16

lên mô hình.
- Lập trình hoàn chỉnh.
- Cân chỉnh, tối ưu sản phẩm.
- Viết và chỉnh sửa báo cáo.
- In báo cáo.
- Bảo vệ ĐATN

(18/6 – 22/6)
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang iv

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm chúng tôi tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó
và không sao chép từ tài liệu hay công trình đã có trước đó.

Người thực hiện đề tài
Nguyễn Đăng Việt – Trần Trí Đạt


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang v

LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian thực hiện đề tài này, nhóm em đã nhận được nhiều sự giúp đỡ,

đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô và bạn bè, vậy nên nhóm em
xin chân thành cảm ơn:
 Ban giám hiệu nhà trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM đã tạo điều
kiện tốt nhất cho sinh viên học tập và nghiên cứu.
 Thầy cô trong trường đã tận tình hướng dẫn và thư viện trường đã cung cấp giáo
trình và tài liệu tham khảo trong suốt quá trình học tập của sinh viên.
 Đặc biệt là sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của thầy giáo Nguyễn Ngô Lâm
đã giảng dạy, giúp đỡ và phân tích rõ về những vấn đề sinh viên còn khúc mắc.
Nhóm em đã cố gắng trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài nhưng vì kiến
thức còn hạn chế khiến bài tiểu luận này không được như ý thầy. Nhóm rất mong
được sự góp ý, nhận xét đánh giá về nội dung và hình thức trình bày từ thầy để nhóm
có thể hoàn thiện bài báo cáo tốt hơn.
Xin chân thành cảm ơn!

TP.HCM, Ngày tháng 07 năm 2019
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Đăng Việt – Trần Trí Đạt


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang vi

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP....................................................................................... i
LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ............................................................ii
LỜI CAM ĐOAN ................................................................................................................. iv
LỜI CẢM ƠN ........................................................................................................................ v
MỤC LỤC ............................................................................................................................ vi
LIỆT KÊ HÌNH VẼ .............................................................................................................. ix

LIỆT KÊ BẢNG ................................................................................................................... xi
PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ..........................................................................................xii
TÓM TẮT ...........................................................................................................................xiii
Chương 1: TỔNG QUAN ...................................................................................................... 1
1.1 Giới thiệu ..................................................................................................................... 1
1.2 Tình hình nghiên cứu hiện nay .................................................................................... 1
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước ......................................................................... 1
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước ......................................................................... 3
1.3 Tính cấp thiết của đề tài ............................................................................................... 3
1.4 Mục tiêu đề tài ............................................................................................................. 4
1.5 Phương hướng thực hiện đề tài .................................................................................... 4
1.6 Bố cục đồ án................................................................................................................. 4
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................................... 6
2.1 Giới thiệu linh kiện ...................................................................................................... 6
2.1.1 Borad Arduino Uno R3 ......................................................................................... 6
2.1.2 Module RFID RC522............................................................................................ 9
2.1.3 Màn hình LCD 20x4 ........................................................................................... 10
2.1.4 Động cơ Servo SG90 .......................................................................................... 13
2.1.5 Camera USB 2.0 ................................................................................................. 14
2.2 Phần mềm lập trình điều khiển .................................................................................. 15
2.2.1 Phần mềm lập trình Arduino IDE ....................................................................... 15
2.2.2 Giới thiệu phần mềm Matlab .............................................................................. 21
2.2.3 Cài đặt thư viện Arduino cho Matlab ................................................................. 23
2.3 Sơ lược về công nghệ RFID ...................................................................................... 25
2.4 Sơ lược về UART ...................................................................................................... 27
2.5 Sơ lược về chuẩn giao tiếp SPI .................................................................................. 33
2.6 Sơ lược về I2C ........................................................................................................... 33
2.7 Lý thuyết ảnh số ......................................................................................................... 33

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang vii

2.7.1 Khái niệm ảnh số ................................................................................................ 33
2.7.2 Cấu trúc một file ảnh .......................................................................................... 34
2.7.3 Ảnh RGB ............................................................................................................ 34
2.7.4 Mức xám (Gray level)......................................................................................... 35
2.7.5 Lược đồ mức xám (Histogram) .......................................................................... 35
2.7.6 Ảnh nhị phân ....................................................................................................... 36
2.8 Các Phương pháp xử lý ảnh số .................................................................................. 36
2.8.1 Chuyển ảnh màu RGB thành ảnh mức xám Gray level ...................................... 36
2.8.2 Phương pháp lọc nhiễu ảnh................................................................................. 37
Chương 3: THIẾT KẾ - THI CÔNG HỆ THỐNG .............................................................. 38
3.1 Sơ đồ khối của hệ thống............................................................................................. 38
3.1.1 Yêu cầu hệ thống ................................................................................................ 38
3.1.2 Thiết kế sơ đồ khối ............................................................................................. 38
3.1.3 Hoạt động của hệ thống ...................................................................................... 39
3.2 Thiết kế ...................................................................................................................... 39
3.2.1 Khối động cơ....................................................................................................... 39
3.2.2 Khối hiển thị ....................................................................................................... 40
3.2.3 Khối RFID .......................................................................................................... 41
3.2.4 Khối nguồn ......................................................................................................... 43
3.3 Thiết kế phần mềm..................................................................................................... 44
3.3.1 Thiết kế phần mềm cho PC ................................................................................. 44
3.3.2 Lưu đồ giải thuật chương trình chính ................................................................. 44
3.3.3 Lưu đồ chương trình con khởi tạo, điều khiển LCD – Servo ............................. 45
3.3.4 Lưu đồ chương trình con RFID .......................................................................... 46
3.3.5 Thiết kế giao diện quản lý trên PC ..................................................................... 46
3.4 Thi công ..................................................................................................................... 47

3.4.1 Thiết kế mạch in ................................................................................................. 47
3.4.2 Board mạch đã hoàn thiện .................................................................................. 48
3.4.3 Thi công mô hình bãi xe ..................................................................................... 50
Chương 4 : HỆ THỐNG NHẬN DẠNG BIỂN SỐ XE MÁY ............................................ 52
4.1 Mô hình tổng quát nhận dạng biển số xe máy ........................................................... 52
4.2 Ảnh đầu vào ............................................................................................................... 52
4.3 Tiền xử lý ................................................................................................................... 53
4.3 Phân vùng ảnh và tách biển số ................................................................................... 53
4.3.1 Phân vùng ảnh ..................................................................................................... 53


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang viii

4.3.2 Trích vùng biển số .............................................................................................. 54
4.4 Phân đoạn biển số ...................................................................................................... 55
4.5 Nhận dạng biển số...................................................................................................... 55
4.5.1 Tạo mẫu ký tự ..................................................................................................... 55
4.5.2 Nhận dạng ký tự bằng phương pháp tương quan ................................................ 57
Chương 5: KẾT QUẢ - NHẬN XÉT – ĐÁNH GIÁ ........................................................... 60
5.1 Kết quả thực hiện ....................................................................................................... 60
5.2 Nhận xét – Đánh giá .................................................................................................. 62
Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ......................................................... 63
6.1 Kết luận ...................................................................................................................... 63
6.2 Hướng phát triển ........................................................................................................ 64
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................................... 65
PHỤ LỤC 1: CHƯƠNG TRÌNH ......................................................................................... 66
1.

Code Arduino ............................................................................................................ 66

2.

Code Matlab .............................................................................................................. 66

PHỤ LỤC 2: CÁCH VẬN HÀNH HỆ THỐNG ................................................................. 72


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang ix

LIỆT KÊ HÌNH VẼ
Hình
Trang
Hình 1. 1: Máy tính hiển thị và lưu dữ liệu thông tin xe ra - vào ...............................2
Hình 1. 2: Đầu đọc thẻ xe CR500 ...............................................................................3
Hình 2. 1: Hình ảnh thực tế Arduino Uno R3 .............................................................6
Hình 2. 2: Sơ đồ chân của Arduino Uno R3 ...............................................................7
Hình 2. 3: Hình ảnh thực tế module RFID RC522 .....................................................9
Hình 2. 4: Hình ảnh LCD 20x4 .................................................................................10
Hình 2. 5: Dạng sóng điều khiển LCD......................................................................12
Hình 2. 6: Module chuyển đổi I2C ...........................................................................12
Hình 2. 7: Hình ảnh động cơ Servo SG90 ................................................................13
Hình 2. 8: Hình ảnh Camera .....................................................................................14
Hình 2. 9: Giao diện phần mềm Arduino IDE ..........................................................16
Hình 2. 10: Vùng lập trình code Arduino .................................................................16
Hình 2. 11: Chọn board để biên dịch code ................................................................17
Hình 2. 12: Chọn port của board đang kết nối ..........................................................17

Hình 2. 13: Lưu lại file đã lập trình ..........................................................................18
Hình 2. 14: Biên dịch chương trình...........................................................................18
Hình 2. 15: Biên dịch chương trình...........................................................................19
Hình 2. 16: Nạp chương trình ...................................................................................19
Hình 2. 17: Nạp chương trình ...................................................................................20
Hình 2. 18: Nạp chương trình ...................................................................................20
Hình 2. 19: Kết quả chương trình .............................................................................21
Hình 2. 20: Giao diện phần mềm Matlab ..................................................................22
Hình 2. 21: Nhận gói hỗ trợ phần cứng ....................................................................24
Hình 2. 22: Chọn gói hỗ trợ phần cứng cho Arduino ...............................................24
Hình 2. 23: Chọn hoàn tất cài đặt..............................................................................25
Hình 2. 24: Hệ thống RFID cơ bản ...........................................................................27
Hình 2. 25: Giao tiếp UART .....................................................................................28
Hình 2. 26: Giao tiếp song song ................................................................................29
Hình 2. 27: Sơ đồ khối UART ..................................................................................30
Hình 2. 28: Truyền thông UART ..............................................................................31
Hình 2. 29: Giao diện UART ....................................................................................32
Hình 2. 30: Mảng 2 chiều của một file ảnh ...............................................................34
Hình 2. 31: Mô hình màu RGB .................................................................................35
Hình 2. 32: Ảnh xám và lược đồ mức xám ...............................................................36
Hình 2. 33: Ảnh nhị phân ..........................................................................................36
Hình 3. 1: Sơ đồ khối hệ thống .................................................................................38
Hình 3. 2: Sơ đồ kết nối Arduino với 2 servo ...........................................................40
Hình 3. 3: Sơ đồ kết nối Arduino với LCD ...............................................................41
Hình 3. 4: Sơ đồ kết nối khối RFID với Arduino .....................................................42
Hình 3. 5: Lưu đồ giải thuật chương trình chính ......................................................44
Hình 3. 6: Lưu đồ chương trình khối xử lý trung tâm ..............................................45
Hình 3. 7: Lưu đồ chương trình RFID ......................................................................46

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang x

Hình 3. 8: Giao diện quản lý trên PC ........................................................................47
Hình 3. 9: Mạch in kết nối Arduino với module RFID .............................................47
Hình 3. 10: Mạch in kết nối Arduino với servo và LCD ..........................................48
Hình 3. 11: Board mạch Arduino – RFID .................................................................48
Hình 3. 12: Board mạch đã đóng hộp .......................................................................49
Hình 3. 13: Board mạch Arduino – servo và LCD ...................................................49
Hình 3. 14: Board mạch sau khi đã đóng hộp ...........................................................50
Hình 3. 15: Mặt trước của mô hình ...........................................................................50
Hình 3. 16: Mặt sau của mô hình ..............................................................................51
Hình 4. 1: Sơ đồ hệ thống nhận dạng biển số xe máy...............................................52
Hình 4. 2: Quá trình tiền xử lý ..................................................................................53
Hình 4. 3: Nhị phân biển số xe..................................................................................55
Hình 4. 4: Chuẩn hóa và tìm ký tự ............................................................................55
Hình 4. 5: Mẫu ký tự số 1 .........................................................................................56
Hình 4. 6: Thuật toán tạo mẫu ký tự .........................................................................57
Hình 4. 7: Thuật toán so sánh mẫu và xuất ký tự......................................................58
Hình 4. 8: Mẫu ký tự số 1, 2 (42 hàng, 24 cột) .........................................................59
Hình 5. 1: Giao diện trên PC và mô hình hệ thống ...................................................60
Hình 5. 2: Giao diện khi mới khởi động ...................................................................60
Hình 5. 3: Giao diện khi có xe vào ...........................................................................61
Hình 5. 4: Giao diện khi có xe ra ..............................................................................62
Hình 5. 5: Giao diện khi xe ra không hợp lệ .............................................................62


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang xi

LIỆT KÊ BẢNG
Bảng
Trang
Bảng 2. 1: Thông số kỹ thuật chính của borad Arduino .............................................8
Bảng 2. 2: Chức năng các chân của LCD .................................................................12
Bảng 3. 1: Bảng nối chân giữa LCD và arduino .......................................................41
Bảng 3. 2: Sơ đồ kết nối với RC522 .........................................................................42
Bảng 3. 3: Dòng và áp quy định các link kiện ..........................................................43


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang xii

PHỤ LỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
RFID

Radio Frequency Identification

Nhận dạng qua tần số vô tuyến

Internet of Things

Mạng lưới vạn vật kết nối Internet

Universal Asynchronous Receiver /
Transmitter

Truyền dữ liệu nối tiếp bất đồng
bộ

SPI

Serial Peripheral Interface

Chuẩn truyển thông nối tiếp

I2C

Inter – Intergrated Circuit

Giao tiếp giũa các IC

LCD

Liquid Crystal Display

Màn hình tinh thể lỏng

ROM

Read Only Memory

Bộ nhớ chỉ đọc

RAM

Random Access Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên

SRAM

Static Random Access Memory

Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh

IoT
UART

EPROM Electrically Eraseble Programmable Bộ nhớ không mất dữ liệu khi
Read Only Memory
ngừng cung cấp điện
SCK

Serial Clock

Chân giữ xung nhịp trong giao tiếp
SPI

MISO

Master Input Slave Output

Chân mang dữ liệu từ các thiết bị
SPI về vi điều khiển

MOSI

Master Output Slave Input

Chân mang dữ liệu từ vi điều
khiển đến các thiết bị SPI

SDA

Serial Data Line

Dây truyền dữ liệu

LF

Low Frequencies

Tần số thấp

HF

High Frequencies

Tần số cao

UHF

Ultra High Frequencies

Tần số rất cao

SHF

Super High Frequencies

Tần số siêu cao


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang xiii

TÓM TẮT
Theo sau sự phát triển và biến động như vũ bão của nền kinh tế, cùng đó là tốc
độ phát triển chóng mặt của Khoa học – Kỹ thuật, ngày nay ở các thành phố lớn mật
độ số lượng xe ngày càng đông. Điều này phần nào nói lên sự phát triển của một quốc
gia nhưng ngược lại dẫn đến sự ô nhiễm về môi trường, ùn tắc giao thông và thiếu
bãi đậu, đỗ xe cần được giải quyết.
Điện tử đang trở thành một ngành công nghiệp đa nhiệm, đã và đang đáp ứng
nhu cầu của mọi người về tất cả những lĩnh vực phổ biến trong đời sống. Các thiết bị
điện tử đã, đang và sẽ tiếp tục được ứng dụng rộng rãi và mang lại hiệu quả tối ưu
nhất trong hầu hết các lĩnh vực khoa học kỹ thuật cũng như đời sống xã hội.
Với trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, rất nhiều những vấn đề
đã được giải quyết một cách nhanh gọn với công nghệ điện tử hiện đại. Các bãi giữ
xe truyền thống đã không còn phù hợp với những trung tâm thương mại, siêu thị hay
bệnh viện vì những rắc rối mà nó mang lại. Với hệ thống giữ xe bằng thẻ từ và xử lý
ảnh để nhận dạng biển số xe thì những vấn đề như mất xe, mất vé gửi xe đã được giải
quyết nhanh gọn và triệt để. Xuất phát từ những vấn đề thiết thực đó đề tài “Thiết
kế, thi công bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID và xử lý ảnh” đã được chọn cho
quá trình nghiên cứu.

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 1

Chương 1: TỔNG QUAN
1.1 Giới thiệu
Hiện nay nước ta đang phát triển theo hướng công nghiệp hóa hiện đại hóa,
nhu cầu của con người về sự tiện lợi trong cuộc sống ngày càng tăng, càng ngày mật
độ dân cư và xe cộ càng đông. Đặc biệt là sự gia tăng về số lượng xe máy, điều này
cũng phản ánh sự phát triển của một quốc gia nhưng cũng dẫn đến những vấn đề như
là môi trường, ùn tắc giao thông, thiếu bãi đậu xe, cần được giải quyết cấp thiết.
Trong khi ngành công nghiệp điện tử cũng đang phát triển rất mạnh, đã và
đang dần đáp ứng được nhu cầu từ tất cả các lĩnh vực công, nông, lâm, ngư nghiệp
cho đến những nhu cầu trong đời sống hàng ngày. Với trình độ khoa học kỹ thuật
ngày càng phát triển, nhiều vấn đề từ đó đã được giải quyết nhanh gọn với công nghệ
điện tử và tự động hóa. Vậy nên các bãi xe truyền thống đã không còn phù hợp với
hầu hết các trung tâm thương mai, hội nghị, chung cư hay những bệnh viện lớn, vì
những rắc rối mà nó mang lại như ùn tắc, mất xe, mất vé gửi xe,… Với hệ thống giữ
xe bằng thẻ từ, các vấn đề gần như được giải quyết triệt để. Xuất phát từ các vấn đề
thiết thực đó, đề tài “Bãi giữ xe ứng dụng công nghệ RFID và xử lý ảnh” đã được
chọn để nghiên cứu.
1.2 Tình hình nghiên cứu hiện nay
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay tình trạng bãi giữ xe dần trở nên là một vấn đề nan giải ở các thành
phố lớn trong nước ta vào các dịp lễ Tết và cũng như là ngày thường. Trong khi đó,
cũng xuất hiện thêm rất nhiều các bãi xe tự phát với mục đích là thu lợi nhuận từ tiền
gửi xe của người dân nhưng không đảm bảo về an ninh, chất lượng quản lý và đặc
biệt là lấy giá vé gửi xe rất cao, khiến cho rất nhiều bộ phận người dân bức xúc. Vì
thế có thể thấy nhu cầu về bãi xe thông minh và an toàn ở thời điểm hiện tại là cực

kỳ lớn.
Năm qua, UBND TP.HCM đã có ý kiến về việc đầu tư bãi đậu xe thông minh
cao tầng lắp ghép trên địa bàn TP. Theo đó, UBND TP.HCM chấp thuận về nguyên
tắc đầu tư xây dựng và khai thác tạm các bãi đậu xe thông minh ở các vị trí đất đủ
điều kiện để phục vụ nhu cầu dừng đậu xe tại khu trung tâm TP.HCM theo như đề
xuất của Sở Giao thông Vận tải.
UBND TP.HCM giao Sở Giao thông vận tải chủ trì phối hợp với các sở ngành
nghiên cứu, xác định cụ thể các vị trí đất đủ điều kiện, thời hạn khai thác tương ứng

Chương 1: Tổng Quan


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 2

và hình thức đầu tư phù hợp để hướng dẫn các nhà đầu tư có quan tâm thực hiện theo
quy định. Bãi đậu xe cao tầng lắp ghép tại các khu đất thuộc côn trường Lam Sơn ở
phía sau nhà hát TP.HCM (rộng 1.410 m2) có 9 tầng với tổng mức đầu tư 161 tỉ đồng.
Dự án có tổng diện tích xây dựng hơn 6.000 m2 với sức chứa 168 ôtô. Bãi xe được
trang bị hệ thống đậu xe sử dụng robot tự động xếp xe. Hình thức đầu tư dự án được
đề xuất theo hợp đồng Xây dựng – Sở hữu – Kinh doanh.
Bên cạnh đó còn có kế hoạch xây dựng thêm bãi xe thông minh ở công viên
23/9 (rộng 4.048 m2), công viên Lê Văn Tám (rộng 1.416 m2) và công viên Tao Đàn
(rộng 570 m2) [7]. Và cho tới thời điểm này hầu hết các trung tâm thương mại và
siêu thị lớn đều đã tích hợp các bãi xe sử dụng công nghệ RFID và đạt được thành
công. Tuy nhiên so với thực tế tình hình phát triển của đất nước thì còn cần nhiều bãi
giữ xe hơn là thế nữa.
Đây là hình ảnh bãi giữ xe sử dụng công nghệ RFID ngay tại trường Đại học
Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM:

Hình 1. 1: Máy tính hiển thị và lưu dữ liệu thông tin xe ra - vào

Chương 1: Tổng Quan


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 3

Hình 1. 2: Đầu đọc thẻ xe CR500
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Ngày nay, ở các nước tiên tiến trên thế giới như Hàn Quốc, Nhật Bản,
Australia,… gần như hoàn toàn 100% ở những thành phố lớn và chật hẹp, người ta
đã xây dựng hệ thống bãi giữ xe tự động được trang bị thiết bị để di chuyển xe từ mặt
đất lên điểm đỗ xe trên cao hay xuống dưới lòng đất để tiết kiệm diện tích (hay còn
gọi là hệ thống gửi xe ngầm). Đây là những giải pháp giúp tăng xấp xỉ khoảng 100
lần số lượng xe so với cách giữ xe truyền thống, cho phép giải quyết được vấn đề về
thiếu mặt bằng xây dựng và rất nhiều những vấn đề khác.
Ở các nước phát triển công nghệ RFID và IoT gần như đã được ứng dụng hầu
hết trong mọi lĩnh vực. Việc ứng dụng công nghệ mới đã góp phần phát triển kinh tế,
đất nước và bảo vệ môi trường rất nhiều. Nạn kẹt xe hay thiếu chỗ để xe và vấn đề
về an ninh, bảo mật, sự không hài lòng của các hành khách ở bãi xe về chất lượng
quản lý đã không còn nữa vì các bãi xe theo kiểu truyển thống đã không còn quá
nhiều và dần biến mất.
1.3 Tính cấp thiết của đề tài
Như vấn đề đã đặt ra thì nhu cầu sử dụng bãi xe thông minh ở thị trường Việt
Nam rất cao và thậm chí là đã lên đến đỉnh điểm. Nắm bắt được điểm yếu đó trên thị
trường nên nhiều công ty về công nghệ đã không ngừng phát triển các hệ thống bãi

Chương 1: Tổng Quan


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 4

xe thông minh nhằm đáp ứng nhu cầu của người dân cũng như là thu về lợi nhuận rất
khủng.
Như ở các bãi xe truyền thống trước đó, bộ phận quản lý gặp rất nhiều khó
khăn trong công việc quản lý và cũng không ít trường hợp nhân viên giữ xe bị gây
khó dễ, việc thất thoát tài chính là điều không tránh khỏi, rồi ở một số nới việc ghi
phấn lên xe khiến nhiều người khó chịu, còn nếu ghi vé xe bằng giấy thì một số trường
hợp bị ướt sẽ rất khó xử lý,… gây lãng phí và ô nhiễm môi trường.
Để khắc phục những vấn đề đó thì đề tài này phần nào góp phần giải quyết
được nhu cầu về bãi xe, tích hợp được công nghệ RFID vào để cải thiện tính hiệu quả
và linh hoạt trong các hệ thống hiện có.
1.4 Mục tiêu đề tài
Mục tiêu của đề tài là thiết kế và thi công được một hệ thống bãi giữ xe gồm
mô hình một bãi giữ xe tự động và phần mềm quản lý trên PC ứng dụng công nghệ
RFID và xử lý ảnh.
1.5 Phương hướng thực hiện đề tài
 Phương pháp tham khảo tài liệu: bằng cách thu thập thông tin từ sách, tạp chí
về khoa học điện tử, tham khảo từ nguồn Internet và các đồ án của những
khóa trước.
 Phương pháp quan sát: khảo sát một số bãi xe thông minh hiện hành để đưa
ra phương án thiết kế sau này cách tốt nhất.
 Phương pháp thực nghiệm: từ những ý tưởng và kiến thức của nhóm, kết hợp
với sự hướng dẫn của giảng viên, nhóm đã chọn lọc được cách làm tối ưu
nhất.

1.6 Bố cục đồ án
Chương 1: Tổng quan
Giới thiệu sơ lược, mục tiêu và phương pháp nghiên cứu đề tài.
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Nêu các lý thuyết cần thiết để sử dụng trong đề tài.
Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống trên board Arduino
Chương 4: Hệ thống nhận dạng biển số xe bằng Matlab
Trình bày sơ bộ về hệ thống, nguyên lý hoạt động và giải thích hoạt

Chương 1: Tổng Quan


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 5

động của hệ thống.
Trình bày các thuật toán nhận dạng biển số xe.
Chương 5: Kết quả thực hiện, nhận xét, đánh giá
Trình bày kết quả đã thực hiện, về cả phần cứng lẫn phần mềm.
Nêu ra nhận xét và đánh giá.
Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Nếu ra ưu điểm và nhược điểm của hệ thống.
Đưa ra những điểm cần cải thiện của đề tài, hướng phát triển và phạm
vi sử dụng của đề tài trong tương lai gần.

Chương 1: Tổng Quan


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 6

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Giới thiệu linh kiện
2.1.1 Borad Arduino Uno R3

Hình 2. 1: Hình ảnh thực tế Arduino Uno R3
Arduino Uno R3 là kit Arduino Uno thế hệ thứ 3, tích hợp vi điều khiển
ATmega328P(8bits), với khả năng lập trình cho các ứng dụng điều khiển phức tạp do
được trang bị cấu hình mạnh cho các loại bộ nhớ ROM, RAM và Flash, các ngõ vào
ra digital I/O trong đó có nhiều ngõ có khả năng xuất tín hiệu PWM, các ngõ đọc tín
hiệu analog và các chuẩn giao tiếp đa dạng như UART, SPI, TWI (I2C).
Arduino Uno R3 có 6 chân Analog (A0 ÷ A5) cung cấp độ phân giải 10bit (0 ÷
210 -1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V – 5V. Với chân AREF trên board, ta có
thể đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân Analog. Tức là nếu cấp điện áp
2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân Analog để đo điện áp trong khoảng 0V
÷ 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
Arduino có thế cấp nguồn 5V thông qua cổng USB.
Bộ nhớ của Arduino Uno R3 cung cấp cho người dùng:

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 7

 32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ
Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ

được dùng cho bootloader nhưng rất hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này.
 2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo
khi lập trình sẽ ở đây. Khai báo càng nhiều biến thì cần càng nhiều bộ nhớ
RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM trở thành thứ
đáng để mà phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.
 EPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây
giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi mà bạn có thể đọc và ghi dữ liệu của
mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên
SRAM là 1KB.

Hình 2. 2: Sơ đồ chân của Arduino Uno R3

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 8

Thông sỗ kỹ thuật của board Arduino Uno R3:
STT

Tên thông số

Đặc tính

1.

Vi điều khiển

Atmega 328P

2.

Điện áp hoạt động

1.8 – 5.5V

3.

Digital I/O pin

14

4.

PWM Digital I/O Pins

6

5.

Analog Input Pins

6

6.

Cường độ dòng điện ngõ ra

20 mA

7.

Flash Memory

32 KB (ATmega328P)

8.

SRAM

2 KB (ATmega328P)

9.

EEPROM

1 KB (ATmega328P)

10.

Tốc độ

16 MHz

Bảng 2. 1: Thông số kỹ thuật chính của borad Arduino

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 9

2.1.2 Module RFID RC522

Hình 2. 3: Hình ảnh thực tế module RFID RC522

Dùng giao tiếp SPI kết nối với ARDUINO, kết nối qua 4 chân: SCK, MISO,
MOSI, SS
 SCK: Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền đồng bộ nên
cần 1 đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi.
 MISO – Master Input / Slave Output: nếu là chip Master thì đây là đường Input
còn nếu là chip Slave thì MISO lại là Output. MISO của Master và các Slaves
được nối trực tiếp với nhau.
 MOSI – Master Output / Slave Input: nếu là chip Master thì đây là đường
Output còn nếu là chip Slave thì MOSI là Input. MOSI của Master và các
Slaves được nối trực tiếp với nhau.
 SS – Slave Select: đường chọn Slave cần giap tiếp, tích cực mức thấp.
Thông số kỹ thuật:




Nguồn: 3.3VDC, 13 - 26mA
Dòng ở chế độ chờ: 1013mA
Dòng ở chế độ nghỉ: < 80uA

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp





Trang 10

Tần số sóng mang: 13.56MHz
Khoảng cách hoạt động: 0～60mm（mifare1 card）
Chuẩn giao tiếp: SPI
Tốc độ truyền dữ liệu: tối đa 10Mbit/s

2.1.3 Màn hình LCD 20x4

Hình 2. 4: Hình ảnh LCD 20x4

LCD 20x4 là loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị chữ hoặc số
trong bảng mã ASCII. Mỗi ô của Text LCD bao gồm các chấm tinh thể lỏng, các
chấm này kết hợp với nhau theo trình tự “ẩn” hoặc “hiện” sẽ tạo nên các kí tự cần
hiển thị và mỗi ô chỉ hiển thị được một kí tự duy nhất.
LCD 20x4 nghĩa là loại LCD có 4 dòng và mỗi dòng chỉ hiển thị được 20 kí
tự. Đây là loại màn hình được sử dụng rất phổ biến trong các loại mạch điện.
Thông số kĩ thuật của LCD 20x4:





Điện áp: 5V
Ngõ giao tiếp: 16 chân
Màu sắc: xanh lá hoặc xanh dương
Module hỗ trợ giao tiếp với vi điều khiển: LCD I2C 16x2

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

Trang 11

Chức năng các chân:

Chân

Ký hiệu

1

Vss

2

VDD

3

VEE

4

RS

5

R/W

6

E

7 - 14

DB0 DB7

15

-

Mô tả
Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
GND của mạch điều khiển.
Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này
với VCC=5V của mạch điều khiển.
Điều chỉnh độ tương phản của LCD.
Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với
logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi.
+ Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi lệnh IR của

LCD (ở chế độ “ghi” - write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ
của LCD (ở chế độ “đọc” - read).
+ Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR
bên trong LCD.
Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với
logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic
“1” để LCD ở chế độ đọc.
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên
bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung
cho phép của chân E.
+ Ở chế độ ghi: Dữ liệu ở bus sẽ được LCD chuyển
vào(chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một
xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E.
+ Ở chế độ đọc: Dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi
phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được
LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.
Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với
MPU. Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này:
+ Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit
MSB là bit DB7.
+ Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên 4 đường từ DB4 tới
DB7, bit MSB là DB7.
Nguồn dương cho đèn nền.

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết


Báo Cáo Đồ Án Tốt Nghiệp

16

-

Trang 12

GND cho đèn nền.
Bảng 2. 2: Chức năng các chân của LCD

Cách điều khiển LCD:

Hình 2. 5: Dạng sóng điều khiển LCD








Nhìn vào dạng song ta có thể thấy được trình tự điều khiển như sau:
Điều khiển tín hiệu RS.
Điều khiển tín hiệu R/W xuống mức thấp.
Điều khiển tín hiệu E lên mức cao để cho phép.
Xuất dữ liệu D7 – D0.
Điều khiển tín hiệu E về mức thấp.
Điều khiển tín hiệu R/W lên mức cao trở lại.

Kết nối với Arduino thông qua Module chuyển đổi I2C với địa chỉ giao tiếp
I2C là 0x27.

Hình 2. 6: Module chuyển đổi I2C

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết