Xây dựng mô hình xe trò chơi trẻ em ứng dụng công nghệ OCR

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
----o0o---BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp. HCM, ngày 10 tháng 03 năm 2020

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên:

Nguyễn Minh Dũng
MSSV: 15141122
Đặng Minh Lâm
MSSV: 15141193
Chuyên ngành:
Điện tử công nghiệp
Mã ngành: 41
Hệ đào tạo:
Đại học chính quy
Mã hệ:
1
Khóa:
2015
Lớp: 15141DT1B
I. TÊN ĐỀ TÀI: XÂY DỰNG MƠ HÌNH XE TRỊ CHƠI TRẺ EM ỨNG DỤNG
CƠNG NGHỆ OCR
II. NHIỆM VỤ
1. Các số liệu ban đầu:
- Vi điều khiển: Arduino Uno R3.
- Các loại module: L298N, HC - 06.

- Cảm biến: Thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L.
- Nguồn: Pin 18650.
2. Nội dung thực hiện:
- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L.
- Tìm hiểu các chuẩn truyền thơng như USART, SPI.
- Thiết kế và thi cơng mơ hình xe thơ.
- Thiết kế và thực hiện đi dây các thiết bị trên mơ hình xe.
- Thiết kế và thực hiện mơ hình đường chạy dành cho mơ hình xe.
- Thiết kế và thực hiện mơ hình các biển báo gắn trên mơ hình đường chạy.
- Thiết kế phần mềm thơng báo trên điện thoại Android.
- Viết chương trình điều khiển cho Arduino, nạp code và chạy thử nghiệm sản
phẩm.
- Chỉnh sửa và hoàn thiện hệ thống.
- Thực hiện viết luận văn báo cáo.
- Tiến hành báo cáo đề tài tốt nghiệp.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 10/3/2020
IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 20/7/2020
V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: ThS Nguyễn Văn Hiệp
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ii


TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ
BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP
– Y SINH

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC
----o0o----

Tp. HCM, ngày 14 tháng 05 năm 2020

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Minh Dũng
MSSV: 15141122
Họ tên sinh viên 2: Đặng Minh Lâm
MSSV: 15141193
Tên đề tài: XÂY DỰNG MƠ HÌNH XE TRỊ CHƠI TRẺ EM ỨNG DỤNG
CƠNG NGHỆ OCR

Tuần/ngày

Xác nhận
GVHD

Nội dung

Tuần 3

Tìm hiểu về cảm biến dị line.

Tuần 4

Tìm hiểu Arduino Uno R3 và Module L298N

Tuần 5

Giao tiếp giữa module cảm biến dò line TCRT5000 và
Arduino.
Giao tiếp giữa Module L298N và Arduino.

Tuần 6
Tuần 7
Tuần 8
Tuần 9

Kết nối phần cứng Module cảm biến dò line, Module
L298N, Module Bluetooth với Arduino

Tuần 10

Tìm hiểu về ứng dụng Android Studio
Thiết kế ứng dụng trên điện thoại android.
Hoàn thiện xe dị line

Tuần 11

Viết chương trình cho xe chạy theo line

Tuần 12

Viết chương trình gửi dữ liệu từ app về Arduino thông
qua Bluetooth

Tuần 13
Tuần 14

Tuần 15
Tuần 16
Tuần 17

Thiết kế và thi cơng mơ hình
Tiến hành chạy thử
Kiểm tra lại phần cứng, giao tiếp giữa phần cứng và ứng
dụng trên điện thoại.
Kiểm tra lại toàn bộ hệ thống.
Tiến hành viết báo cáo cho đề tài.
Hoàn thiện đề tài.
GV HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ và tên)
iii


LỜI CAM ĐOAN
Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên ThS
Nguyễn Văn Hiệp. Đề tài dựa vào một số tài liệu trước đó và khơng sao chép từ tài
liệu hay cơng trình đã có trước đó.

Nhóm thực hiện đề tài

Nguyễn Minh Dũng

Đặng Minh Lâm

iv

LỜI CẢM ƠN
Nhóm em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Văn Hiệp, người đã trực
tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tạo điều kiện để nhóm hồn thành tốt đề tài này. Mặc dù
kiến thức của nhóm cịn hạn chế nhưng thầy đã nhiệt tình giúp đỡ, vạch ra hướng đi
sao cho phù hợp.
Xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Giảng viên khoa Điện - Điện Tử, trường Đại
Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã giúp đỡ nhóm trong q trình thực hiện đồ án.
Ngồi ra nhóm cịn nhận sự quan tâm, giúp đỡ của gia đình, bạn bè, các anh chị
trong trường để hồn thành đồ án này. Do kiến thức còn hạn chế nên trong q trình
thực hiện khơng tránh khỏi sai sót mong thầy cơ và các bạn góp ý để nhóm có thể hồn
thành đồ án tốt nhất.
Xin chân thành cảm ơn!

Nhóm thực hiện đề tài

Nguyễn Minh Dũng

Đặng Minh Lâm

v


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

LIỆT KÊ BẢNG........................................................................................................... ix
TĨM TẮT.................................................................................................................... xi
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..........................................................................................................2
1.5 BỐ CỤC.............................................................................................................2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT................................................................................................ 4
2.1 TỔNG QUAN VỀ CÔNG NGHỆ OCR.................………………………………..6
2.2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU....................................................................6
2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART...................................................................................................... 6
2.2.2 Chuẩn truyền thông SPI..................................................................................................... 7
2.3

TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID......................................9

2.3.1 Khái niệm hệ điều hành android...................................................................9
2.3.2 Giao diện......................................................................................................9
2.3.3 Ứng dụng.................................................................................................... 11
2.4 Ưu và nhược điểm của hệ điều hành Android......................... …………………….13
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ............................................................. 14
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ................................................................................................... 14
3.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI............................................. 14
3.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC MƠ HÌNH.................................................. 15
3.3.1 Thiết kế mơ hình xe.................................................................................... 15
3.3.2 Thiết kế mơ hình đường (line) xe chạy....................................................... 17
3.3.3 Thiết kế mơ hình biển báo........................................................................... 19
3.4 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC KHỐI......................................................... 19
3.4.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển xe............................................................. 19

vi


3.4.2 Thiết kế từng khối ..................................................................................... 21
CHƯƠNG 4: THI CÔNG HỆ THỐNG.................................................................. 34
4.1

GIỚI THIỆU.................................................................................................... 34

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG.................................................................................. 34
4.2.1 Sơ đồ nguyên lý ........................................................................................ 34
4.2.2 Thi công Board mạch ................................................................................ 36
4.3 ĐĨNG GĨI VÀ THI CƠNG MƠ HÌNH .......................................................... 38
4.3.1 Đóng gói mơ hình xe ................................................................................. 38
4.3.2 Hồn tất mơ hình đường chạy ..................... ................................................ 41
4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG ................................. ................................................ 42
4.4.1 Lưu đồ giải thuật ....................................................................................... 42
4.4.2 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển ........................................................ 48
4.4.3 Phần mềm lập trình cho điện thoại, máy tính ............................................. 50
4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC............................... 52
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ_NHẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ.................................................. 53
5.1

GIỚI THIỆU.................................................................................................... 53

5.2 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC................................................................................... 53
5.3 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM............................................................................ 53
5.3.1 Thiết kế thi công tủ ................................................................................... 54
5.3.2 Phần cứng, giao diện điều khiển ................................................................ 56
5.3.3 App android .............................................................................................. 57

5.4

NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ................................................................................ 59

5.4.1 Nhận xét .................................................................................................... 59
5.4.2 Đánh giá .................................................................................................... 59
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ........................................ 61
6.1 KẾT LUẬN ............................................................................................................. 61
6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................................................... 61
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 62
PHỤ LỤC................................................................................................................. 63

vii


LIỆT KÊ HÌNH
Hình
Trang
Hình 2.1. Giản đồ truyền dữ liệu UART........................................................................................... 7
Hình 2.2. Giao tiếp SPI............................................................................................................................ 8
Hình 2.3.Logo hệ điều hành Android................................................................................................. 9
Hình 2.4. Giao diện của thiết bị chạy hệ điều hành Android................................................... 10
Hình 2.5. Thanh trạng thái của thiết bị chạy hệ điều hành Android..................................... 11
Hình 2.6. Kho ứng dụng Google Play Store.................................................................................. 12
Hình 3.1. Hình ảnh minh họa cho hệ thống................................................................................... 14
Hình 3.2. Phân bố linh kiện dự kiến mặt trên của xe................................................................. 16
Hình 3.3. Phân bố linh kiện dự kiến mặt dưới của xe................................................................ 17
Hình 3.4. Mơ hình của đường (line) xe chạy................................................................................. 18
Hình 3.5. Sơ đồ khối của xe................................................................................................................. 20
Hình 3.6. Board arduino UNO R3..................................................................................................... 22

Hình 3.7. Sơ đồ chân Arduino Uno................................................................................................... 23
Hình 3.8. Thanh 5 cảm biến dị line.................................................................................................. 27
Hình 3.9. Module Bluetooth HC - 06............................................................................................... 28
Hình 3.10. Module L298N................................................................................................................... 29
Hình 3.11. Động cơ DC giảm tốc...................................................................................................... 30
Hình 3.12. Cịi chíp................................................................................................................................. 31
Hình 3.13. Chiếc điện thoại sử dụng cho hệ thống..................................................................... 32
Hình 4.1. Sơ đồ ngun lý tồn mạch.............................................................................................. 34
Hình 4.2. Sơ đồ mạch làm gọn dây cho xe phần nguồn............................................................ 35
Hình 4.3. Sơ đồ mạch làm gọn dây cho xe phần Bluetooth và Buzzer............................... 35
Hình 4.4. Mạch in theo sơ đồ mạch hình 4.3................................................................................. 36
Hình 4.5. Mạch in đã thi cơng theo sơ đồ mạch hình 4.3......................................................... 36
Hình 4.6. Mạch in theo sơ đồ mạch hình 4.2................................................................................. 37
Hình 4.7. Mạch in đã thi cơng theo sơ đồ mạch hình 4.2......................................................... 37
Hình 4.8. Hình ảnh mặt trên của xe.................................................................................................. 38
Hình 4.9. Hình ảnh mặt dưới của xe................................................................................................. 38
Hình 4.10. Hình ảnh xe đã được đóng hộp..................................................................................... 39
Hình 4.11. Hình ảnh xe đã được đóng hộp..................................................................................... 40
Hình 4.12. Hình ảnh xe đã được đóng hộp..................................................................................... 41
Hình 4.13. Mơ hình đường chaỵ........................................................................................................ 41
Hình 4.14. Lưu đồ chương trình con thực hiện chức năng dị line....................................... 42
Hình 4.15. Sơ đồ bố trí các mắt hồng ngoại trên cảm biến...................................................... 43
Hình 4.16. Lưu đồ chương trình con thực hiện chức năng xử lý dữ liệu gởi về..............44
Hình 4.17. Hình ảnh mô tả cách thức chọn hướng đi của mắt hồng ngoại........................45
Hình 4.18. Lưu đồ chương trình của App Android..................................................................... 47
Hình 4.19. Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE........................................................... 48
Hình 4.20. Giao diện phần mềm Android Studio........................................................................ 50
Hình 4.21. Giao diện phần thiết kế giao diện cho ứng dụng................................................... 51
Hình 5.1. Hình ảnh thực tế mơ hình đường (line) xe chạy....................................................... 54
Hình 5.2. Mơ hình xe bắt gặp lệnh “STOP” và dừng lại hú cịi............................................. 55

Hình 5.3. Các linh kiện được phân bố và kết nối với nhau...................................................... 56
Hình 5.4. Giao diện app trên điện thoại........................................................................................... 57
viii


Hình 5.5. Giao diện app trên điện thoại........................................................................................... 57
Hình 5.6. Giao diện app trên điện thoại........................................................................................... 58

ix


LIỆT KÊ BẢNG
Bảng
Trang
Bảng 2.1: Cấu trúc tổng quát Arduino UNO R3.......................................................................... 26
Bảng 4.1: Tính tốn chọn khối nguồn.............................................................................................. 33
Bảng 4.2: Bảng trạng thái chọn hướng đi cho mơ hình xe....................................................... 43
Bảng 5.1: Số lần thực nghiệm............................................................................................................. 59

x


TĨM TẮT
Trong những năm gần đây, cơng nghệ nhận diện kí tự chữ viết đã và đang được
ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống. Và nhận thấy lĩnh vực đồ chơi
mơ hình cho trẻ em là một lĩnh vực hay và có thể kết hợp với cơng nghệ trên để tăng
tính sáng tạo cũng như giúp cho sản phẩm độc đáo và thu hút được nhiều đối tượng
người dùng . Đề tài này nhằm mục đích thiết kế và thi cơng được mơ hình xe trị chơi
trẻ em với phương pháp nhận diện kí tự hình ảnh thông qua công nghệ OCR.

xi


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thế giới đang trong làn sóng của cuộc cách mạng cơng nghiệp 4.0. Cơng nhận
dạng kí tự quang học ngày càng được nâng cấp và sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng
của đời sống. Đặc biệt, nhận dạng kí tự quang học dù khơng cịn là điều gì đó q mới
mẻ nhưng vẫn là một trong những công nghệ được áp dụng phổ biến để giải quyết các
vấn đề như giảm tải giấy tờ lưu trữ, từ đó giúp tối ưu về mặt kinh phí duy trì giấy tờ
lưu trữ tài liệu cho các doanh nghiệp và cơng ty. Ngồi ra cơng nghệ này cịn được ứng
dụng trong các phần mềm phát hiện và xử lý các tình huống vi phạm luật giao thông
thông qua hệ thống camera giám sát, các hệ thống hỗ trợ cuộc sống cho người già và
người khiếm thị, hỗ trợ cho việc nhập liệu, xử lí hóa đơn và các loại chứng từ. Việc
cơng nghệ ngày càng phát triển giúp cho tính chính xác khi của cơng nghệ nhận dạng
kí tự được tăng đáng kể, các hệ thống dần thông minh hơn và nhận dạng được hầu hết
các phông chữ phổ biến hiện nay. Một số hệ thống cịn có khả năng tái tạo lại các định
dạng của tài liệu gần giống với bản gốc bao gồm: hình ảnh, các cột, bảng biểu… hay
các thành phần khơng phải là văn bản.
Trước đây cũng có khá nhiều đề tài nghiên cứu về các ứng dụng sử dụng cơng
nghệ nhận dạng kí tự quang học như đề tài “Ứng dụng công nghệ OCR điều khiển Led
7 màu sáng theo màu mong muốn”. Ở đây tác giả sử dụng ESP8266 và liên kết ứng
dụng Android với một cơ sở dữ liệu thời gian thực Firebase để truyền nhận dữ liệu và
xử lý chức năng.[3]
Qua những thông tin trên, nhóm em quyết định làm đề tài “Thiết kế và thi cơng mơ
hình xe trị chơi trẻ em ứng dụng công nghệ OCR”. Hệ thống sử dụng vi điều khiển
trung tâm là module Arduino Uno R3, cảm biến hồng ngoại TCRT5000L, module
L298N, động cơ DC giảm tốc, một điện thoại thông minh dùng hệ điều hành Android

dùng để làm camera cho xe và module Bluetooth HC - 06. Người dùng có thể tùy ý
thay đổi vị trí các biến báo trên mơ hình cũng như các lệnh trên biển báo và dữ liệu
nhận được sẽ được gởi về Arduino thông qua ứng dụng cài đặt trên điện thoại sử dụng
hệ điều hành Android [1].

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.2 MỤC TIÊU
Thiết kế và thi công được mơ hình xe trị chơi trẻ em sử dụng cơng nghệ OCR. Giúp
cho mơ hình trị chơi tang thêm tính sáng tạo cũng như hấp dẫn hơn đối với các bé.

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- NỘI DUNG 1: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thanh 5 cảm biến hồng ngoại
TCRT5000L.
- NỘI DUNG 2: Tìm hiểu các chuẩn truyền thơng USART, SPI.
- NỘI DUNG 3: Tìm hiểu và giao tiếp được thanh 5 cảm biến hồng ngoại
TCRT5000L, module điều khiển động cơ L298N, module Bluetooth HC - 06 với

Arduino Uno R3.
- NỘI DUNG 4: Thiết kế app bằng Android Studio.
- NỘI DUNG 5: Thiết kế và thi công mô hình xe trị chơi và mơ hình đường
chạy có biển báo.
- NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện.

1.4 GIỚI HẠN

- Mơ hình xe có kích thước 23.5x16x21, mơ hình đường chạy có kích thước 80x120.
- Dùng một điện thoại thông minh sử dụng hệ điều hành Android để làm camera

cho xe.
- Sử dụng module Hc – 06 để truyện và nhận dữ liệu với điện thoại thông qua

app Android trên điện thoại
- Sử dụng module thanh 5 cảm biến hồng ngoại TCRT5000L.
- Mơ hình đường chạy có cắm các biển báo mà có thể dễ dàng thay đổi vị trí

các biển báo với nhau.

1.5 BỐ CỤC
- Chương 1: Tổng quan
Chương này trình bày đặt vấn đề, lý do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên
cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án.
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương này trình bày lý thuyết về các module, cảm biến và linh kiện sử dụng
trong hệ thống, các chuẩn truyền thơng, giao thức.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
- Chương 3: Thiết kế và tính toán
Chương này thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lí của các khối trong hệ thống
và thực hiện tính tốn thiết kế.
- Chương 4: Thi cơng hệ thống

Chương này trình bày lưu đồ giải thuật, thiết kế app android, viết chương trình
hệ thống, thiết kế sơ đồ mạch in PCB.
- Chương 5: Kết quả, nhận xét và đánh giá
Chương này trình bày kết quả thi cơng phần cứng và kết quả hình ảnh thực tế
của tủ, nhận xét đánh giá chung về sản phẩm.
- Chương 6: Kết luận và hướng phát triển
Trong chương này sẽ đưa ra kết quả đạt được, phân tích những ưu nhược điểm và
đề xuất hướng phát triển đề tài

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

3


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 TỔNG QUAN VỀ CƠNG NGHỆ OCR
OCR được hình thành từ một lĩnh vực nghiên cứu về nhận dạng mẫu, trí tuệ nhận tạo
và machine vision. Mặc dù cơng việc nghiên cứu học thuật vẫn tiếp tục, một phần công việc
của OCR đã chuyển sang ứng dụng trong thực tế với các kỹ thuật đã được chứng minh.
Nhận dạng ký tự quang học (dùng các kỹ thuật quang học chẳng hạn như gương và
ống kính) và nhận dạng ký tự số (sử dụng máy quét và các thuật toán máy tính) lúc đầu được
xem xét như hai lĩnh vực khác nhau. Bởi vì chỉ có rất ít các ứng dụng tồn tại với các kỹ thuật
quang học thực sự, bởi vậy thuật ngữ Nhận dạng ký tự quang học được mở rộng và bao gồm
luôn ý nghĩa nhận dạng ký tự số.
Đầu tiên hệ thống nhận dạng yêu cầu phải được huấn luyện với các mẫu của các ký tự
cụ thể. Các hệ thống "thơng minh" với độ chính xác nhận dạng cao đối với hầu hết các
phông chữ hiện nay đã trở nên phổ biến. Một số hệ thống cịn có khả năng tái tạo lại các
định dạng của tài liệu gần giống với bản gốc bao gồm: hình ảnh, các cột, bảng biểu, các

thành phần không phải là văn bản
Hiện nay, với chữ Việt, phần mềm nhận dạng chữ Việt in VnDOCR 4.0 có khả năng
nhận dạng trực tiếp các loại tài liệu được quét qua máy quét, không cần lưu trữ dưới dạng
tệp ảnh trung gian. Các trang tài liệu có thể được quét và lưu trữ dưới dạng tệp tin nhiều
trang. Kết quả nhận dạng được lưu trữ sang định dạng của Microsoft Word, Excel... phục vụ
rất tốt nhu cầu số hóa dữ liệu.
Ngồi ra, cịn có một dự án OCR Tiếng Việt có tên VietOCR, được phát triển dựa trên
nền tảng mã nguồn mở tesseract-ocr do Google tài trợ. VietOCR có khả năng nhận dạng chữ
Việt rất tốt. Đây là một chương trình nguồn mở Java/.NET, hỗ trợ nhận dạng cho các dạng
ảnh PDF, TIFF, JPEG, GIF, PNG, và BMP.
ABBYY - một hãng công nghệ hàng đầu trên thế giới về lĩnh vực Nhận dạng ký tự quang
học đã tiến hành nghiên cứu và triển khai công nghệ nhận dạng Tiếng Việt vào tháng 4 năm
2009. Với cơng nghệ này độ chính xác trong việc nhận dạng tài liệu chữ in Nhận dạng ký tự
quang học (OCR) 1/3 Tiếng Việt lên tới hơn 99% (cứ nhận dạng 100 ký tự thì có chưa đến 1 ký
tự sai). Công nghệ của ABBYY chấp nhận hầu hết các định dạng ảnh đầu vào như: PDF, TIFF,
JPEG, GIF, PNG, BMP, PCX, DCX, DjVu... Kết quả nhận dạng được lưu trữ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
dưới các định dạng MS Word, MS Excel, HTML, TXT, XML, PDF, PDF 2 lớp, trong đó
định dạng PDF 2 lớp là một định dạng hoàn hảo cho việc lưu trữ và khai thác tài liệu. Với
định dạng này, người đọc có thể đọc trung thực ảnh gốc nhờ lớp ảnh bên trên, các công cụ
tìm kiếm có thể tìm kiểm tồn văn trên văn bản nhờ lớp text nhận dạng được bên dưới.
Người sử dụng có thể thử nghiệm cơng nghệ nhận dạng của ABBYY (miễn phí) tại
trang web: www.sohoa.com.vn
Trạng thái hiện thời của cơng nghệ OCR :

Sự nhận dạng chính xác ký tự Latin đánh máy được xem là vấn đề đã được giải
quyết. Tỷ lệ chính xác thực tế đạt tới 99%, mặc dù một số ứng dụng đòi hỏi tỷ lệ chính xác
cao hơn nữa cần phải con người kiểm tra lại lỗi.
Việc nhận dạng chữ in bằng tay, chữ thảo bằng tay, và thậm chí những phiên bản
đánh máy được in ra của vài chữ (đặc biệt là những chữ có số chữ cái lớn), vẫn cịn là một
đề tài của các nghiên cứu.
Các hệ thống nhận dạng ký tự viết tay đã đạt được những thành công lớn về mặt
thương mại trong những năm gần đây. Trong số đó là thiết bị nhập cho những thiết bị hỗ trợ
cá nhân (PDA) như những phần mềm chạy trên Palm OS. hãng Apple Newton đi tiên phong
trong công nghệ này. Những giải thuật sử dụng trong những thiết bị này sử dụng những ưu
điểm rằng thứ tự, tốc độ, và hướng của những đoạn dòng đơn lẻ đã được biết trước. Tương
tự, người dùng có thể được yêu cầu sử dụng chỉ một vài loại kiểu chữ nhất định. Những
phương pháp này không thể dùng được trong phần mềm scan tài liệu giấy, do đó sự nhận
dạng chính xác văn bản in bằng tay vẫn là một vấn đề lớn đang được bỏ ngỏ. Với mức chính
xác từ 80% đến 90%, những ký tự in bằng tay sạch sẽ có thể được nhận ra, nhưng độ chính
xác đó vẫn tạo ra hàng tá lỗi mỗi trang, khiến cho cơng nghệ đó chỉ hiệu quả trong vài
trường hợp nào đó. Sự đa dạng của OCR hiện nay được biết đến trong công nghiệp là ICR,
(Intelligent Character Recognition - Nhận dạng Ký tự Thông minh).
Nhận dạng chữ viết tay là một lĩnh vực nghiên cứu sôi nổi, với tỷ lệ nhận dạng thậm chí
cịn thấp hơn cả văn bản in bằng tay. Tỷ lệ nhận dạng cao hơn của những bản viết tay chung
chung hầu như là không thể nếu không sử dụng thơng tin về ngữ pháp và văn cảnh. Ví dụ như,
nhận dạng cả một chữ từ một cuốn từ điển thì dễ hơn là việc cố gắng lấy ra những ký tự rời rạc
từ đoạn đó. Đọc dịng Tổng cộng của một tờ séc (luôn luôn được viết bằng số) là

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

5


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

một ví dụ trong đó sử dụng những từ điển nhỏ hơn có thể tăng tỷ lệ nhận dạng rất nhiều.
Kiến thức về ngữ pháp của một ngơn ngữ được scan cũng có thể giúp xác định một từ có thể
là động từ hay danh từ, ví dụ như vậy, sẽ cho phép độ chính Nhận dạng ký tự quang học
(OCR) 2/3 xác cao hơn. Hình dạng của chữ viết tay bản thân nó đã khơng chứa đủ thơng tin
về để nhận dạng chính xác (hơn 98%) tất cả những đoạn chữ viết tay.
Một vấn đề khó khăn của máy tính và con người đó là những bản lưu của những lễ
thánh và đám cưới của những nhà thờ cũ chỉ toàn chứa tên. Những trang đó có thể bị hư hại
do thời gian, nước hay lửa và những tên trên đó có thể đã lỗi thời hoặc chứa những chính tả
hiếm gặp. Lĩnh vực nghiên cứu khác là tiếp cận hợp tác, ở đó máy tính hỗ trợ con người và
ngược lại. Kỹ thuật xử lý hình ảnh của máy tính có thể hỗ trợ con người trong việc đọc
những văn bản cực kỳ khó đọc như Bản viết trên da cừu của Archimede hay những Cuộn
giấy da lấy từ vùng Biển Chết.
Tóm lại, đối với những vấn đề nhận dạng phức tạp hơn mạng nơ-ron được sử dụng
rộng rãi bởi chúng có thể làm làm đơn giản hóa cả biến đổi affine lẫn biến đổi phi tuyến.

2.2 CÁC CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU
2.2.1 Chuẩn giao tiếp UART
UART : Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, là kiểu truyền thông tin
nối tiếp không đồng bộ, UART thường được dùng trong máy tính cơng nghiệp, truyền
thơng, vi điều khiển, hay một số các thiết bị truyền tin khác.
Một số thông số:
Baud rate (tốc độ Baud ) : Khi truyền nhận khơng đồng bộ để hai mơ đun hiểu
được nhau thì cần quy định một khoảng thời gian cho 1 bit truyền nhận , nghĩa là trước
khi truyền thì tốc độ phải được cài đặt đầu tiên . Theo định nghĩa thì tốc độ baud là số
bit truyền trong một giây.
Frame ( khung truyền ) : Do khiểu truyền thông nối tiếp này rất dễ mất dữ liệu
nên ngoài tốc độ , khung truyền cũng được cài đặt từ ban đầu để tránh bớt sự mất mát
dữ liệu này . Khung truyền quy định số bit trong mỗi lần truyền , các bít báo như start ,
stop , các bit kiểm tra như parity, và số bit trong m
Bit Start : Là bit bắt đầu trong khung truyền Bit này nhằm mục đích báo cho 6

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
thiết bị nhận biết quá trình truyền bắt đầu . trên AVR bit Start có trạng thái là 0 .
Data : Dữ liệu cần truyền Data khơng nhất thiết phải 8 bit, có thể là 5, 6, 7, 8, 9
. Trong UART bit LSB được truyền đi trước, Bit MSB được truyền đi sau .
Parity bit : Là bit kiểm tra dữ liệu đúng không . có 2 loại parity : chẵn (even
parity ) , lẻ (old parity ) . Parity chẵn là bit parity thêm vào để số bit 1 trong data + parity

= chẵn, parity lẻ là bit parity thêm vào để số bit 1 trong data + parity = lẻ. Bit Parity
là khơng bắt buộc nên có thể dùng hoặc khơng.
Stop : là bit báo cáo kết thúc khung truyền, thường là mức 5V và có thể có 1
hoặc 2 bit stop . Giản đồ trong hình 2.10 mơ tả dữ liệu truyền đi bằng UART.

Hình 2.1. Giản đồ truyền dữ liệu UART
2.2.2 Chuẩn truyền thông SPI
SPI (Serial Peripheral Interface, SPI bus) là một chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu
ở chế độ song cơng tồn phần.
Khác với cổng nối tiếp chuẩn (standard serial port), SPI là giao diện đồng bộ, trong đó bất cứ
q trình truyền nào cũng được đồng bộ hóa với tín hiệu xung clock, tín hiệu này sinh ra bởi
thiết bị master (thiết bị chủ động). Thiết bị ngoại vi bên phía nhận (bị động) làm đồng bộ q
trình nhận chuỗi bit với tín hiệu xung clock. Có thể kết nối một số vi mạch vào mỗi giao diện
ngoại vi nối tiếp của vi mạch-thiết bị master. Thiết bị master chọn thiết bị động để truyền dữ liệu
bằng cách kích hoạt tín hiệu "chọn chip" (chip select) trên vi mạch bị động. Thiết bị

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
ngoại vi nếu không được chọn bởi bộ vi xử lý sẽ không tham gia vào quá trình truyền
theo giao diện SPI.
Trong giao diện SPI có sử dụng bốn tín hiệu số:
 MOSI (Master Out Slave In) hay SI - cổng ra của bên master, cổng vào của bên bị
động, dành cho việc truyền dữ liệu từ thiết bị master đến thiết bị slave.
 MISO (Master In Slave Out) hay SO - cổng vào của bên master, cổng ra của bên
bị động, dành cho việc truyền dữ liệu từ thiết bị slave đến thiết bị master.
 SCLK (Serial Clock) hay SCK - tín hiệu xung clock nối tiếp, dành cho việc truyền
tín hiệu dành cho thiết bị slave.
 CS hay SS (Chip Select, Slave Select): chọn vi mạch, chọn thiết bị slave.

Hình 2.2. Giao tiếp SPI

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

8


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.3 TỔNG QUAN VỀ HỆ ĐIỀU HÀNH ANDROID
2.3.1 Khái niệm hệ điều hành android
Android là một hệ điều hành dựa trên nền tảng Linux được thiết kế dành cho các thiết
bị di động có màn hình cảm ứng như điện thoại thơng minh và máy tính bảng. Ban đầu,
Android được phát triển bởi Android, Inc. Với sự hỗ trợ tài chính từ Google và sau này
được chính Google mua lại vào năm 2005. Android ra mắt vào năm 2007 cùng với tuyên
bố thành lập liên minh thiết bị cầm tay mở: một hiệp hội gồm các công ty phần cứng,
phần mềm, và viễn thông với mục tiêu đẩy mạnh các tiêu chuẩn mở cho các thiết bị di

động. Chiếc điện thoại đầu tiên chạy Android được bán vào năm 2008.

Hình 2.3. Logo hệ điều hành Android
2.3.2 Giao diện
Giao diện người dùng của Android dựa trên nguyên tắc tác động trực tiếp, sử dụng cảm
ứng chạm tương tự như những động tác ngoài đời thực như vuốt, chạm, kéo giãn và thu
lại để xử lý các đối tượng trên màn hình. Sự phản ứng với tác động của người dùng diễn
ra gần như ngay lập tức, nhằm tạo ra giao diện cảm ứng mượt mà.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

9


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.4. Giao diện của thiết bị chạy hệ điều hành Android
Các thiết bị Android sau khi khởi động sẽ hiển thị màn hình chính, điểm khởi đầu với các
thơng tin chính trên thiết bị, tương tự như khái niệm desktop (bàn làm việc) trên máy tính để
bàn. Màn hính chính Android thường gồm nhiều biểu tượng (icon) và tiện ích (widget); biểu
tượng ứng dụng sẽ mở ứng dụng tương ứng, cịn tiện ích hiển thị những nội dung sống động,
cập nhật tự động như dự báo thời tiết, hộp thư của người dùng, hoặc những mẩu tin thời sự
ngay trên màn hình chính. Màn hình chính có thể gồm nhiều trang xem được bằng cách vuốt
ra trước hoặc sau, mặc dù giao diện màn hình chính của Android có thể tùy chỉnh
ở mức cao, cho phép người dùng tự do sắp đặt hình dáng cũng như hành vi của thiết bị theo

sở thích.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

10


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.5. Thanh trạng thái của thiết bị chạy hệ điều hành Android
Ở phía trên cùng màn hình là thanh trạng thái, hiển thị thơng tin về thiết bị và tình trạng
kết nối. Thanh trạng thái này có thể "kéo" xuống để xem màn hình thông báo gồm thông

tin quan trọng hoặc cập nhật của các ứng dụng, như email hay tin nhắn SMS mới nhận,
mà không làm gián đoạn hoặc khiến người dùng cảm thấy bất tiện.Trong các phiên bản
đời đầu, người dùng có thể nhấn vào thông báo để mở ra ứng dụng tương ứng, về sau này
các thông tin cập nhật được bổ sung thêm tính năng, như có khả năng lập tức gọi ngược
lại khi có cuộc gọi nhỡ mà khơng cần phải mở ứng dụng gọi điện ra. Thông báo sẽ ln
nằm đó cho đến khi người dùng đã đọc hoặc xóa nó đi.
2.3.3 Ứng dụng
Các ứng dụng cho Android được phát triển bằng ngôn ngữ Java sử dụng Bộ phát triển
phần mềm Android (SDK). SDK bao gồm một bộ đầy đủ các cơng cụ dùng để phát triển
gồm có công cụ gỡ lỗi, thư viện phần mềm, bộ giả lập điện thoại dựa trên tài liệu hướng
dẫn, mã nguồn mẫu, và hướng dẫn từng bước. Môi trường phát triển tích hợp (IDE) được
hỗ trợ chính thức là Eclipse sử dụng phần bổ sung Android Development Tools (ADT).
Các công cụ phát triển khác cũng có sẵn, gồm có Bộ phát triển gốc dành cho các ứng
dụng hoặc phần mở rộng viết bằng C hoặc C++, Google App Inventor, một môi trường đồ
họa cho những nhà lập trình mới bắt đầu, và nhiều nền tảng ứng dụng web di động đa nền
tảng phong phú.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

11

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Hình 2.6. Kho ứng dụng Google Play Store
Android có lượng ứng dụng của bên thứ ba ngày càng nhiều, được chọn lọc và đặt trên
một cửa hàng ứng dụng như Google Play hay Amazon Appstore để người dùng lấy về,
hoặc bằng cách tải xuống rồi cài đặt tập tin APK từ trang web khác. Các ứng dụng trên
Play Store cho phép người dùng duyệt, tải về và cập nhật các ứng dụng do Google và các
nhà phát triển thứ ba phát hành. Play Store được cài đặt sẵn trên các thiết bị thỏa mãn
điều kiện tương thích của Google. Ứng dụng sẽ tự động lọc ra một danh sách các ứng
dụng tương thích với thiết bị của người dùng, và nhà phát triển có thể giới hạn ứng dụng
của họ chỉ dành cho những nhà mạng cố định hoặc những quốc gia cố định vì lý do kinh
doanh. Nếu người dùng mua một ứng dụng mà họ cảm thấy khơng thích, họ được hồn
trả tiền sau 15 phút kể từ lúc tải về và một vài nhà mạng cịn có khả năng mua giúp các
ứng dụng trên Google Play, sau đó tính tiền vào trong hóa đơn sử dụng hàng tháng của
người dùng. Đến tháng 9 năm 2012, có hơn 675.000 ứng dụng dành cho Android, và số
lượng ứng dụng tải về từ Play Store ước tính đạt 25 tỷ.

BỘ MƠN ĐIỆN TỬ CƠNG NGHIỆP – Y SINH

12


CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.3.4 Ưu và nhược điểm của hệ điều hành
Ưu điểm:
-

Là hệ điều hành có mã nguồn mở nên khả năng tuỳ biến cao, có thể tùy ý chỉnh sửa.

-

Kho ứng dụng Google Play Store đồ sộ.

-

Thân thiện và dễ sử dụng.

-

Khả năng đa nhiệm, chạy cùng lúc nhiều ứng dụng cao.

Nhược điểm:
-

Màn hình cơ bản hệ điều hành Android cung cấp một giao diện người dùng đẹp và
trực quan.

-

Dễ nhiễm phần mềm độc hại và virus. Do tính chất mã nguồn mở, nhiều phần
mềm khơng được kiểm sốt có chất lượng khơng tốt dễ gây hại cho thiết bị.

-

Khả năng bảo mật không cao qua đó người dùng có thể bị đánh cắp thơng tin qua
các ứng dụng.

-

Kho ứng dụng quá nhiều dẫn đến khó kiểm soát chất lượng các ứng dụng.

-

Hiện tượng giật lag trong quá trình sử dụng diễn ra thường xuyên do đặc trưng
hệ điều hành sản sinh ra nhiều file rác.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

13


CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ
3.1 ĐẶT VẤN ĐỀ
Thiết kế mơ hình đồ chơi cho trẻ em bao gồm một xe chạy tự động dị line trên
một mơ hình đã thiết kế đường line hành trình sẵn. Trên mơ hình line hành trình sẽ đặt
các biển báo chữ như Fast, Low, Stop, Buzz,… Người sử dụng có thể tùy ý thay đổi vị trí
của các biển báo ở trên mơ hình line đường chạy.

3.2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG VÀ SƠ ĐỒ KHỐI
Giới thiệu về Hệ Thống

Hình 3.1. Hình ảnh minh họa dự kiến cho hệ thống
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

14

CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ
Dựa vào hình ảnh minh họa , hệ thống bao gồm có 3 thành phần:
-

Xe chạy trên đường ( line ) : cảm biến dò line giúp cho xe chạy theo đường (line)

và camera của điện thoại trên xe sẽ tác động đến phần điều khiển như : chạy
nhanh hơn, rẽ trái, rẽ phải, dừng và hú còi
-

Biển báo ( biển chỉ dẫn ) : tác động đến việc điều khiển xe như vận tốc, điều
hướng xe và còi hú của xe.

-

Đường ( line ) xe chạy : các line màu để cảm biến có thể quét được. Ở đây
nhóm chọn màu đen làm màu sắc cho đường line.

3.3 THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN CÁC MƠ HÌNH
3.3.1 Thiết kế mơ hình xe
Theo như u cầu đưa ra ở đây là mơ hình xe trị chơi cho các em nhỏ, độ tuổi tầm
ba đến sáu năm tuổi và việc lựa chọn kích thước xe sao cho có đủ khơng gian để bố trí
các linh kiện. Từ đó lựa chọn kích thước xe sao cho phù hợp.
-

Kích thước :
+ Chiều dài : 23.5 (cm)
+ Chiều rộng : 16 (cm)
+ Chiều cao : 21 (cm)

-

Phân bố linh kiện :

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

15