Bãi Giữ Xe Tự Động i LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, nhóm thực xin chân thành gửi lời cảm ơn đến tất quý thầy cô giảng dạy trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, đặc biệt q thầy khoa Điện - Điện Tử giảng dạy cung cấp kiến thức bổ ích tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm thực đồ án Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến giáo viên hướng dẫn thầy Trần Mạnh Sơn tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, cung cấp kiến thức quan trọng thiết bị tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm suốt q trình thực đồ án Cảm ơn bạn bè anh chị khóa trước góp ý kiến, giúp đỡ động viên nhóm hồn thành đề tài Cuối nhóm xin gởi lời cảm ơn chân thành tới nhà trường, thầy cô, gia đình bạn bè động viên giúp đỡ nhóm suốt q trình thực đề tài Nhóm xin chúc gia đình, q thầy bạn bè nhiều sức khỏe thành công công việc sống Chân thành cảm ơn! Bãi Giữ Xe Tự Động ii LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ta thời kỳ cơng nghiệp hóa, đại hóa với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật, mà ln phải khơng ngừng học tập, nâng cao kiến thức chuyên môn, cập nhật liên tục thông tin ứng dụng công nghệ vào đời sống Song song với phát triển khơng ngừng đó, ngành chuyên tự động hóa nói chung ngành cơng nghệ điện tự động nói riêng ln tiên phong lĩnh vực công nghệ không ngừng nghiên cứu ứng dụng công nghệ để đáp ứng xu phát triển lĩnh vực công nghệ nước giới Xuất phát từ thực trạng giao thông thành phố lớn nước ta (như Hà Nội, Tp Hồ Chí Minh) nước giới, với gia tăng ngày lớn phương tiện giao thông (đặc biệt ôtô), nhu cầu bãi đỗ cho phương tiện giao thông yêu cầu cấp bách Không giảm tắc nghẽn giao thơng, đem lại mặt thẩm mỹ cho thành phố lớn đại, Với lý đó, nhóm khảo sát thiết kế mơ hình bãi đỗ xe tự động, qua thời tìm hiểu thực đề tài nhờ hướng dẫn tận tình thầy: Trần Mạnh Sơn thầy mơn tự động hố, chúng em hoàn thành đề tài Bãi Giữ Xe Tự Động iii MỤC LỤC CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Giới hạn đề tài 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài 1.5 Nội dung đề tài CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG BÃI GIỮ XE 2.1 Một số mơ hình bãi xe thực tế số nước 2.1.1 Mơ hình xếp chồng (Auto Stacker) 2.1.2 Mơ hình bãi xe nhiều tầng (Driver in Parking) 2.1.3 Mơ hình bãi giữ xe tự động hoá (Above ground Automated Parking) 2.1.4 Mơ hình bãi xe tự động hố dạng ngầm (Underground Automated Parking) 2.2 Các khâu bãi giữ xe tự động 2.2.1 Khu vực đầu vào 2.2.2 Khu vực cất xe 2.2.3 Khu vực xe 2.3 Ngun lý hoạt động mơ hình bãi giữ xe CHƢƠNG 3: LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHẦN CỨNG 10 3.1 u cầu mơ hình bãi giữ xe 10 3.2 Lựa chọn thiết bị phần cứng 10 3.2.1 Lựa chọn vi điều khiển 11 3.2.2 Lựa chọn động 23 3.2.3 Nút nhấn 25 3.2.4 Đèn báo 25 3.2.5 Cơng Tắc Hành Trình 26 3.2.6 Lựa chọn quạt làm mát 27 3.2.7 Lựa chọn camera 28 3.2.8 Lựa chọn quyét thẻ 29 3.2.9 Thẻ cảm ứng RFID 29 Bãi Giữ Xe Tự Động iv 3.2.10 Cổng USB nối dài 30 3.2.11 Mạch Cầu H 31 3.2.12 Mạch nguồn 33 3.2.13 Module PIC16f877a 35 3.2.14 Cổng usb giao tiếp máy tính PIC16f877a 36 CHƢƠNG 4: THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN 37 4.1 Giới thiệu open CV 37 4.2 Nhận diện khuôn mặt dùng đặc trưng Haar-like 37 4.3 Nhận diện mặt người dùng đặc trưng PCA 40 4.3.2 Khái quát nhận dạng mặt người 40 4.3.2 Đặc trưng PCA toán nhận dạng mặt người 42 4.3.3 Trích chọn đặc trưng PCA huấn luyện 44 4.3.4 Nhận dạng dựa đặc trưng PCA (Face Recoginition) 46 CHƢƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 48 5.1 Hệ thống quản lý bãi giữ xe tự Động 48 5.1.1 Chế độ Auto 48 5.1.2 Chế độ Mannual 48 5.2 Phần cứng mơ hình bãi giữ xe 48 5.2.1 Phần khung bãi giữ xe 48 5.2.2 Tủ điều khiển 49 5.3 Phần mềm giám sát hệ thống 50 5.4 Kết chạy mơ hình 51 CHƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN 55 6.1 Kết luận 55 6.2 Hướng phát triển 55 Bãi Giữ Xe Tự Động v DANH MỤC HÌNH Hình 2.1: Mơ hình xếp chồng Hình 2.2: Mơ hình bãi xe nhiều tầng Hình 2.3: Mơ hình bãi giữ xe tự động hoá Hình 2.4: Mơ hình bãi xe tự động hoá dạng ngầm Hình 2.5: Khu vực đầu vào Hình 2.6: Khu vực cất xe Hình 2.7: Khu vực xe Hình 2.8: Sơ đồ khối thiết bị mơ hình Hình 3.1: Sơ đồ chân PIC16f877a 13 Hình 3.2: Sơ đồ khối PIC16F877A 16 Hình 3.3: Sơ đồ mạch master clear (reset PIC) 21 Hình 3.4: Bộ nhớ chương trình 21 Hình 3.5: Động DC1 23 Hình 3.6: Động DC2 24 Hình 3.7: Nút nhấn 25 Hình 3.8: Đèn báo 25 Hình 3.9: Ký hiệu tiếp điểm cơng tắc hành trình 26 Hình 3.10: Cơng tắc hành trình 27 Hình 3.11: Quạt làm mát dùng mơ hình 27 Hình 3.12: Camera 28 Hình 3.13: Bộ quyét thẻ 29 Hình 3.14: Thẻ cảm ứng RFID 30 Hình 3.15: Cổng nối dài USB 31 Hình 3.16: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H 32 Hinh 3.17: Mạch cầu H thi công 33 Hình 3.18: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn 34 Hình 3.19: Mạch nguồn thi cơng 35 Hình 3.20: Module PIC16f877A 35 Hình 3.21: Cổng USB-UART giao tiếp 36 Hình 4.1: Các nguồn gốc đặc tính sinh trắc người 40 Hình 4.2: Cấu trúc tổng quát hệ thống nhận dạng mặt 41 Hình 4.3: Các ảnh luyện có kích thước mặt tâm ảnh 44 Hình 5.1: Bộ khung mơ hình bãi giữ xe 49 Hình 5.2: Tủ điều khiển 49 Hình 5.3: Cấu tạo bên tủ điều khiển 50 Hình 5.4: Giao diện hệ thống 51 Hình 5.5: Vi trí xe ban đầu 51 Bãi Giữ Xe Tự Động vi Hình 5.6: Giao diện hệ thống máy tính 52 Hình 5.7: Lấy xe khỏi vị trí ban đầu 52 Hình 5.8: Đưa xe vào ô số 53 Hình 5.9: Hình ảnh máy tính 53 Hình 5.11: Đưa xe 54 Bãi Giữ Xe Tự Động vii DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Các ghi liên quan đến Port A 17 Bảng 3.2: Các ghi liên quan đến Port B 17 Bảng 3.3: Các ghi liên quan đến Port C 18 Bảng 3.4: Các ghi liên quan đến Port D 19 Bảng 3.5: Các ghi liên quan đến Port E 19 Bảng 3.6: Lựa chọn Bank Bộ nhớ liệu PIC 22 Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật cơng tắc hành trình 27 Bảng 3.9: Thông số động 28 Bảng 3.10: Thông tin quyét thẻ 29 Bảng 3.11: Thông số kỹ thuật thẻ cảm ứng RFID 30 Bảng 3.12: Thông số kỹ thuật USB-UART 36 Bãi Giữ Xe Tự Động DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT      USB - Universal Serial Bus UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter COM - Communication RFID - Radio Frequency Identification PCA – Principal Component Analysis viii Bãi Giữ Xe Tự Động CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề Hiện đất nước ta hội nhập vào phát triển chung kinh tế giới khu vực Châu Á sản xuất đa dạng đầy tiềm Nền kinh tế phát triển khơng đòi hỏi số lượng lao động khổng lồ mà u cầu trình độ, chất lượng tay nghề, kỹ thuật lao động thiết bị sản xuất Trên đà phát triển đó, vấn đề tự động hóa q trính sản xuất, hoạt động sinh hoạt ngày người trở thành nhu cầu cần thiết Thoạt đầu vấn đề tự động hóa thực riêng lẻ từ khí hóa mạch điện tử Ngày nay, với xuất chíp vi xử lý máy tính với việc sử dụng rộng rãi đẩy vấn đề tự động hóa lên bước cao thời lượng nhanh hơn… Cùng với phát triển đất nước chất lượng sống người dân nâng cao, số thành phố lớn nước ta, việc lại xe bốn bánh lớn nhu cầu phải có bãi để giữ xe cần thiết Tuy nhiên, khu thị lớn khoảng khơng gian trống cần xây dựng bãi để xe giữ xe nhiều tầng mang tính chuyên nghiệp Từ nhu cầu thực tế thực tiễn nước ta, nhóm thực định chọn đề tài: “BÃI GIỮ XE TỰ ĐỘNG” để nghiên cứu phát triển 1.2 Mục tiêu đề tài Mơ hình xây dựng nhỏ gọn, chắn thực số mục tiêu đề ra: - Xây dựng giao diện visual studio 2010 để điều khiển hệ thống bãi giữ xe - Xử lý ảnh để phát mặt người - Sử dụng vi điều khiển để điều khiển động hệ thống 1.3 Giới hạn đề tài - Đề tài thực phát khuôn mặt Đề tài xây dựng lại mô hình hoạt động dây chuyền bãi giữ xe tự động Thực tế bãi giữ xe dùng cho phương tiện ô tô từ 4-7 chỗ ngồi Đối với mô hình nhóm thiết kế gồm tầng để xe ô tô Chƣơng 1: Tổng Quan Bãi Giữ Xe Tự Động 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài Nội dung đề tài "Bãi Giữ Xe Tự Động" cung cấp bước tiến hành cách thức xây dựng, thiết kế hệ thống, từ đưa phương án giúp tiếp cận xây dựng quy trình hay hệ thống tự động thực tế Sau hồn thành hệ thống cơng nghệ hệ thống ứng dụng vào bãi giữ xe nhằm giải vấn đề chỗ đậu xe cho ô tô Sau trình thực đề tài này, nhóm thực học hỏi thêm số kiến thức kỹ quan trọng việc tiếp cận thiết kế xây dựng hệ thống bất kỳ, khả thiết kế, lập trình điều khiển hệ thống visual studio khả kết nối thiết bị 1.5 Nội dung đề tài Các phần lại đề tài tóm tắt sau: Chương 2: Cơ sở lý thuyết điều khiển hệ thống bãi giữ xe Chương trình bày hệ thống bãi giữ xe thực tế, sơ đồ khối nguyên lý hoạt động hệ thống nhằm làm sở lý thuyết cho chương sau Chương 3: Lựa chọn thiết bị phần cứng Chương yêu cầu thiết kế phần cứng, lựa chọn thiết bị cho mơ hình, chi tiết thiết bị sử dụng mơ hình, phương án chọn thiết bị cấu ngõ dây chuyền, phương án kết nối thiết bị cấu dây chuyền trình bày chương Chương 4: Thuật tốn điều khiển Chương trình bày thuật tốn điều khiển giám sát hoạt động hệ thống Chương 5: Kết Chương tổng hợp kết sau thiết kế thi cơng mơ hình, kết mơ hình giao diện điều khiển giám sát Chƣơng 1: Tổng Quan Bãi Giữ Xe Tự Động 43 không gian liệu nhiều chiều (mỗi trục biểu diễn biến) phương pháp PCA cung cấp cho ảnh chiều, bóng vật thể quan sát từ đặc trưng vật thể Ưu điểm phương pháp PCA  Tìm đặc tính tiêu biểu đối tượng cần nhận dạng mà không cần  phải xác định thành phần mối quan hệ thành phần  Thuật tốn thức tốt với ảnh có độ phân giải cao, PCA thu  gọn ảnh thành ảnh có kích thước nhỏ  PCA kết hợp với phương pháp khác mạng Noron, Suppo rt  Vector Machine … để mang lại hiệu nhận dạng cao Nhược điểm PCA PCA phân loại theo chiều phân bố lớn tập vector.Tuy nhiên, chiều phân bố lớn lúc mang lại hiệu tốt cho toán nhận dạng Đây nhược điểm PCA PCA nhạy với nhiễu b) Đặc trƣng PCA Mục tiêu phương pháp PCA “giảm số chiều” tập vector cho đảm bảo “tối đa thông tin quan trọng nhất” Phương pháp PCA giữ lại K thuộc tính “mới” từ M thuộc tính ban đầu (K