Đồ án Điều khiển xe lăn điện bằng giọng nói hoặc smartphone

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

----o0o----

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp. HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Lê Văn Luận

MSSV: 15141206

Mã ngành: 141

Chuyên ngành:

Hệ đào tạo:

Khóa:

Kỹ thuật Điện - Điện tử

Đại học chính quy

Mã hệ:

Lớp:

1

2015

Họ tên sinh viên 2: Phạm Minh Kha

MSSV: 13141132

Mã ngành: 141

Chuyên ngành:

Hệ đào tạo:

Khóa:

Kỹ thuật Điện - Điện tử

Đại học chính quy

Mã hệ:

Lớp:

1

2013

I. TÊN ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN BẰNG GIỌNG NÓI HOẶC

SMARTPHONE

II. NHIỆM VỤ

1. Các số liệu ban đầu:

• Xe lăn điện.

• Xe chạy tiến, chạy lùi, xoay trái, xoay phải, điều chỉnh thay đổi tốc độ di

chuyển.

• Sử dụng các module có sẵn trên thị trường để phục vụ thi công đề tài.

2. Nội dung thực hiện:

• Tìm hiểu về xe lăn điện.

• Tìm hiểu chuẩn truyền thông UART.

• Tìm hiểu về cách điều chế độ rộng xung PWM.

• Tìm hiểu về mạch công suất điều khiển động cơ DC.

i

• Tìm hiểu về module wifi ESP8266, mạch nhận dạng giọng nói Voice

Recognition V3, mạch giảm áp DC LM2596, cầu H BTS7960.

• Tìm hiểu về ứng dụng MIT App Inventor viết phần mềm Android.

• Thiết kế giao diện để điều khiển: App android.

• Viết chương trình điều khiển cho ESP8266, 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:

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 26/12/2019

V. HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: TH. S NGUYỄN THANH NGHĨA

26/08/2019

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

BM. ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

ii

TRƯỜNG ĐH SPKT TP. HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

----o0o----

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

Tp. HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên 1: Lê Văn Luận

Lớp: 15141DT2A

MSSV: 15141206

Họ tên sinh viên 2: Phạm Minh Kha

Lớp: 13141DT1A

MSSV: 13141132

Tên đề tài: ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN BẰNG GIỌNG NÓI HOẶC

SMARTPHONE

Xác nhận

Tuần/ngày

Nội dung

GVHD

- Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án,

tiến hành chọn đồ án.

Tuần 1

(26/8 –1/9)

Tuần 2

- GVHD tiến hành xét duyệt đề tài.

- Viết đề cương

(2/9 – 8/9)

- Viết lịch trình làm đề tài

-Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan với đề tài: xe

lăn điện, mạch nhận dạng giọng nói Voice

Recognition V3,mạch giảm áp DC LM2596 3A,

ESP8266 NodeMCU, mạch cầu H BTS7960, các

chuẩn giao tiếp,...

Tuần 3

(9/9 – 15/9)

-Tìm hiểu cơ sở lý thuyết liên quan với đề tài: xe

lăn điện, mạch nhận dạng giọng nói Voice

Recognition V3, ESP8266 NodeMCU, mạch giảm

áp DC LM2596 3A, động cơ DC giảm tốc, mạch

cầu H BST7960, các chuẩn giao tiếp,...

- Tìm hiểu về giao tiếp giữa các module và thiết bị.

- Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức

năng các khối.

Tuần 4

(16/9 – 22/9)

Tuần 5

(23/9– 29/9)

iii

- Tính toán thiết kế khối nguồn

Tuần 6

- Tìm hiểu về giao tiếp giữa các module và thiết bị.

- Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức

năng các khối.

(30/9 – 6/10)

- Tính toán thiết kế khối nguồn động của mạch.

-Kết nối tất cả các khối lại và thiết kế sơ đồ toàn

Tuần 7

(7/10 – 13/10) mạch, giải thích nguyên lý hoạt động của mạch.

Tuần 8 -Kết nối tất cả các khối lại và thiết kế sơ đồ toàn

(14/10 – 20/10) mạch, giải thích nguyên lý hoạt động của mạch.

Tuần 8

(21/10 – 27/10)

Tuần 9

- Lập trình cho module ESP8266 NodeMCU.

- Lập trình cho module ESP8266 NodeMCU và tiến

(28/10 –3/11) hành test xe.

Tuần 10

- Lập trình cho module ESP8266 NodeMCU và tiến

(4/11 – 10/11) hành test xe.

Tuần 11

- Lập trình module ESP8266 NodeMCU và tiến

(11/11 – 17/11) hành test xe.

Tuần 12

- Lập trình cho module ESP8266 NodeMCU và tiến

(18/11 – 24/11) hành test xe.

- Viết báo cáo những nội dung đã làm.

- Lập trình cho module ESP8266 NodeMCU và tiến

(25/11 – 1/12) hành test xe.

-- Viết báo cáo những nội dung đã làm.

Tuần 13

Tuần 14

(2/12 – 8/12)

Tuần 15

- Viết báo cáo những nội dung đã làm.

- Hoàn thiện báo cáo và gởi cho GVHD để xem xét

(9/12 – 15/12) góp ý lần cuối trước khi in và báo cáo.

Tuần 16

- Nộp quyển báo cáo.

(16/12 – 22/12)

iv

Tuần 17

- Làm slide báo cáo và báo cáo đề tài.

(23/12 – 29/12)

GV HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ và tên)

v

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do 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

Lê Văn Luận

Phạm Minh Kha

vi

LỜI CẢM ƠN

Sau khi đã hoàn thành đề tài, lời nói đầu tiên nhóm em xin gửi lời cảm ơn chân

thành đến các quý Thầy, Cô của Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh

chung và đặc biệt là các Thầy, Cô của Khoa Điện - Điện Tử nói riêng đã dành hết tâm

huyết giảng dạy, truyền đạt những kinh nghiệm và những kiến thức quý báu cho chúng

em trong suốt 4 năm học vừa qua, tạo tiền đề để thực hiện được đề tài này và tạo nền

tảng cho tương lai sau này của chúng em.

Nhóm em xin cảm ơn sâu sắc và chân thành nhất tới Thầy NGUYỄN THANH

NGHĨA đã trực tiếp hướng dẫn chúng em một cách tận tình nhất trong suốt quá trình

làm đề tài, Thầy luôn tạo điều kiện và hỗ trợ chúng em hết sức mình, cung cấp các

thiết bị và đưa ra hướng đi, cách giải quyết phù hợp nhất để chúng em vượt qua khó

khăn. Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy.

Cuối cùng chúng em xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè đã

giúp đỡ về vật chất lẫn tinh thần để nhóm em có thể hoàn thành đề tài này dễ dàng

hơn. Xin cảm ơn mọi người.

Trong quá trình tìm hiểu và thực hiện đề tài, vì thời gian và kiến thức của chúng

em có giới hạn nên không thể có những thiếu sót. Vì vậy, nhóm chúng em mong rằng

sẽ nhận những đóng góp quý báu của các Thầy, Cô để đề tài của chúng em được hoàn

thiện hơn.

Người thực hiện đề tài

Lê Văn Luận

Phạm Minh Kha

vii

MỤC LỤC

NHI Ệ M V Ụ ĐỒ ÁN T Ố T NGHI Ệ P ................................................................................i

L Ị CH TRÌNH TH Ự C HI ỆN ĐỒ ÁN T Ố T NGHI Ệ P.................................................... iii

L ỜI CAM ĐOA N ...........................................................................................................vi

L Ờ I C ẢM ƠN ................................................................................................................vii

M Ụ C L Ụ C ................................................................................................................... viii

DANH M Ụ C HÌNH Ả NH..............................................................................................xi

DANH M Ụ C B Ả NG ....................................................................................................xiv

DANH SÁCH CÁC T Ừ VI Ế T T Ắ T .............................................................................xv

TÓM T Ắ T.....................................................................................................................xvi

Chương 1. TỔ NG QUAN................................................................................................1

1.1. ĐẶ T V ẤN Đ Ề ..........................................................................................................1

1.2. M Ụ C TIÊ U ...............................................................................................................2

1.3. N Ộ I DUNG NGHIÊN C Ứ U ....................................................................................2

1.4. GI Ớ I H Ạ N ................................................................................................................3

1.5. B Ố C Ụ C ...................................................................................................................3

Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUY Ế T ....................................................................................4

2.1. T Ổ NG QUAN V Ề XE LĂN .....................................................................................4

2.1.1. L ị ch s ử phát tri ể n ...................................................................................................4

2.1.2. S ự đa dạ ng c ủa xe lă n ............................................................................................6

2.1.3. Ưu và nhược điể m ...............................................................................................16

2.2. ĐIỀ U KHI Ể N T ỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ SỬ D Ụ NG PWM.........................................16

2.2.1. Gi ớ i thi ệ u .............................................................................................................16

2.2.2. Nguyên lý điề u ch ế độ r ộ ng xung PW M .............................................................16

2.2.3. Phương pháp điề u ch ế độ r ộ ng xung PWM ........................................................18

2.2.4. Ứ ng d ụ ng c ủa điề u ch ế độ r ộng xung PWM trong điề u khi ể n............................18

2.3. CHU Ẩ N GIAO TI Ế P UART..................................................................................18

2.3.1. Khái ni ệ m ............................................................................................................18

2.3.2. Các đặc đ i ể m quan tr ọ ng trong chu ẩ n truy ề n thông UART................................20

2.3.3. Ứ ng d ụ n g .............................................................................................................21

viii

2.3.4. Ưu và nhượ c điề m ...............................................................................................21

2.4. CHU Ẩ N GIAO TI Ế P WI-FI ..................................................................................22

2.4.1. Gi ớ i thi ệ u .............................................................................................................22

2.4.2. Nguyên t ắ c ho ạt độ n g ..........................................................................................22

2.4.3. M ộ t s ố chu ẩ n k ế t n ố i ...........................................................................................23

2.5. GI Ớ I THI Ệ U PH Ầ N C Ứ NG ..................................................................................24

2.5.1. Module Wifi ESP8266 NodeMCU......................................................................24

2.5.2. M ạ ch c ầ u H - BTS796 0 .......................................................................................28

2.5.3. Động cơ DC gi ả m t ố c ..........................................................................................31

2.5.4. M ạ ch h ạ áp LM2596 ...........................................................................................37

2.5.5. M ạ ch nh ậ n d ạ ng gi ọ ng nói Voice Recognition V3 .............................................38

2.5.6. Ngu ồ n pin ............................................................................................................43

Chương 3. TÍNH TOÁN VÀ THIẾ T K Ế ......................................................................45

3.1. GI Ớ I THI Ệ U...........................................................................................................45

3.2. TÍNH TOÁN VÀ THI Ế T K Ế H Ệ TH Ố NG ...........................................................45

3.2.1. Thi ế t k ế sơ đồ kh ố i h ệ th ố ng ...............................................................................45

3.2.2. Tính toán và thi ế t k ế ............................................................................................46

Chương 4. THI CÔNG HỆ TH Ố NG.............................................................................51

4.1. L Ậ P TRÌNH H Ệ TH Ố N G ......................................................................................51

4.2. GIAO DI ỆN ĐIỀ U KHI Ể N....................................................................................54

4.3. GI Ớ I THI Ệ U PH Ầ N L ẬP TRÌNH VI ĐIỀ U KHI Ể N............................................57

4.4. HU Ấ N LUY Ệ N GI Ọ NG NÓI CHO MODULE VR3............................................58

4.5. PH Ầ N M Ề M L ẬP TRÌNH CHO ĐIỆ N THO Ạ I ...................................................62

4.6. VI Ế T TÀI LI ỆU HƯỚ NG D Ẫ N S Ử D Ụ NG, THAO TÁC...................................64

4.6.1. Vi ế t tài li ệu hướ ng d ẫ n s ử d ụ ng ..........................................................................64

4.6.2. Quy trình thao tác ................................................................................................67

Chương 5 . K Ế T QU Ả _NH ẬN XÉT_ĐÁNH GIÁ ........................................................68

5.1. K Ế T QU Ả ĐẠT ĐƯỢ C .........................................................................................68

5.1.1. T ổ ng quát k ế t qu ả đạt đượ c .................................................................................68

5.1.2. K ế t qu ả m ạch điề u khi ể n trung tâm.....................................................................68

5.1.3. K ế t qu ả th ự c nghi ệ m............................................................................................71

ix

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.1. Miêu t ả chi ếc xe lăn thời xưa ở Trung Qu ố c...................................................4

Hình 2.2. Stephan Farffler trên chi ế c gh ế t ự hành đầ u tiên trên th ế gi ớ i ........................5

Hình 2.3. Gh ế g ấ p và gh ế c ứ ng .......................................................................................6

Hình 2.4. Xe lăn hướ ng d ẫ n viên hi ệ n na y ......................................................................9

Hình 2.5. Xe lăn hỗ tr ợ hi ệ n nay ...................................................................................10

Hình 2.6. Xe lăn nghiêng và ngả ...................................................................................12

Hình 2.7. Xe lăn đứ ng ...................................................................................................13

Hình 2.8. Xe lăn thể thao...............................................................................................14

Hình 2.9 . Xe lăn thông minh .........................................................................................15

Hình 2.10. M ộ t s ố d ạng sóng điề u ch ế độ r ộ ng xung....................................................17

Hình 2.11. M ộ t s ố d ạng sóng điề u ch ế độ r ộng xung và điện áp trung bình tương ứ ng

.......................................................................................................................................18

Hình 2.12. K ế t n ố i UART gi ữa hai vi điề u khi ể n .........................................................19

Hình 2.13. Các thành ph ầ n c ủ a m ộ t khung d ữ li ệ u .......................................................20

Hình 2.14. K ế t n ố i wifi gi ữ a các thi ế t b ị .......................................................................22

Hình 2.15. Các chu ẩ n k ế t n ố i Wif i ................................................................................23

Hình 2.16. Sơ đồ chân chip ESP8266EX ......................................................................25

Hình 2.17. Hình ả nh module wifi ESP8266 nodeMCU ngoài th ự c t ế ..........................26

Hình 2.18. Sơ đồ chân c ủ a ESP8266.............................................................................28

Hình 2.19. M ạ ch c ầ u BTS7960 .....................................................................................29

Hình 2.20. Sơ đồ nguyên l ý ...........................................................................................30

Hình 2.21. C ấ u t ạ o c ủ a m ột động cơ giả m t ố c ..............................................................31

Hình 2.22. C ấ u t ạo động cơ DC ....................................................................................32

Hình 2.23. Ả nh th ự c t ế c ủ a stato ...................................................................................33

Hình 2.24. Ả nh th ự c t ế c ủ a roto ....................................................................................34

Hình 2.25. C ấ u t ạ o h ộ p gi ả m t ố c ...................................................................................35

Hình 2.26. Động cơ DC thự c t ế đượ c s ử d ụng trên xe lă n ............................................37

Hình 2.27. Module gi ả m áp LM259 6 ............................................................................38

Hình 2.28. M ạ ch h ạ áp LM2596 ...................................................................................38

xi

Hình 2.29. Module nh ậ n d ạ ng gi ọ ng nó i .......................................................................39

Hình 2.30. Các lo ạ i nh ậ n di ện ngườ i nói.......................................................................40

Hình 2.31. Sơ đồ kh ố i c ủ a h ệ th ố ng nh ậ n d ạ ng gi ọ ng nói ............................................41

Hình 2.32. Sơ đồ c ủ a quá trình hu ấ n luy ệ n ...................................................................41

Hình 2.33. Sơ đồ c ủ a quá trình nh ậ n d ạ ng ....................................................................43

Hình 2.34. Ngu ồ n th ự c t ế dùng cho xe lăn điệ n............................................................43

Hình 3.1. Sơ đồ kh ố i h ệ th ố ng.......................................................................................45

Hình 3.2. Sơ đồ k ế t n ố i..................................................................................................48

Hình 3.3. Ngu ồ n s ử d ụng trên xe lăn .............................................................................49

Hình 4.1. Lưu đồ gi ả i thu ậ t toàn h ệ th ố ng.....................................................................51

Hình 4.2. Lưu đồ gi ả i thu ật toàn điề u khi ể n b ằ ng app ..................................................52

Hình 4.3. Lưu đồ gi ả i thu ật toàn điề u khi ể n b ằ ng gi ọ ng nói.........................................53

Hình 4.4. Giao di ệ n thi ế t k ế giao di ệ n ứ ng d ụ ng...........................................................54

Hình 4.5. Giao di ệ n l ậ p trình cho giao di ệ n ứ ng d ụ ng ..................................................55

Hình 4.6. Bi ểu tượ ng ứ ng d ụ ng và ứ ng d ụng điề u khi ể n mô hìn h ................................55

Hình 4.7. Các đối tượ ng có trong ứ ng d ụng điề u khi ể n ................................................57

Hình 4.8. Code m ẫ u.......................................................................................................57

Hình 4.9. S ố l ệ nh mà module có th ể th ự c hi ệ n .............................................................58

Hình 4.10. C ử a s ổ khi n ạ p code hu ấ n luy ệ n..................................................................59

Hình 4.11. C ử a s ổ khi n ạ p code hu ấ n luy ệ n..................................................................59

Hình 4.12. C ử a s ổ khi n ạ p code hu ấ n luy ệ n xong.........................................................60

Hình 4.13. C ử a s ổ khi nh ậ p l ệ nh hu ấ n luy ệ n ................................................................60

Hình 4.14. C ử a s ổ khi đã huấ n luy ệ n xong ...................................................................61

Hình 4.15. C ử a s ố khi nh ậ p l ệ nh load ...........................................................................61

Hình 4.16. C ử a s ổ khi load thành công .........................................................................62

Hình 4.17. Giao di ệ n qu ả n lý c ủ a projec t ......................................................................63

Hình 4.18. Giao di ệ n thi ế t k ế .........................................................................................63

Hình 4.19. Giao di ệ n l ậ p trìn h .......................................................................................64

Hình 4.20. Công t ắ c b ậ t/t ắ t ngu ồ n s ử d ụng cho xe lăn .................................................65

Hình 4.21. Điể m truy c ậ p wifi.......................................................................................65

Hình 4.22. Bi ểu tượ ng c ủa app điề u khi ể n ....................................................................65

xii

Hình 4.23. Giao di ện app điề u khi ể n .............................................................................67

Hình 4.24. Quy trình thao tác s ử d ụ ng. .........................................................................67

Hình 5.1 C ử a s ổ Serial Monitor ....................................................................................69

Hình 5.2 K ế t n ố i các module th ự c t ế .............................................................................70

Hình 5.3 H ộp điề u khi ể n hoàn ch ỉ nh.............................................................................70

Hình 5.4 Giao di ệ n hoàn ch ỉ nh......................................................................................70

Hình 5.5 Xe lăn hoàn chỉ n h ...........................................................................................70

xiii

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT

1

Từ viết tắt

Từ đầy đủ

Central Processing Unit

Input/Output

CPU

I/O

2

3

IEEE

PWM

Rx

Institute of Electrical and Electronics Engineers

Pulse Width Modulation

Receiver

4

5

6

Tx

Transmitter

7

UART

VR3

Wi-fi

WLAN

Universal Asynchronous Receiver – Transmitter

Voice Recognition V3

8

9

Wireless Fidelity

10

wireless local area network

xv

TÓM TẮT

Có thể thấy thế giới đang trong thời kì thay đổi ngày càng văn minh và hiện đại

hơn một cách không ngừng. Vì vậy, đời sống càng hiện đại càng không thể thiêú sự

hiện diện của các thiết bị điện tử. Các thiết bị này xuất hiện ở khắp mọi nơi phục vụ

cho lợi ích của con người, từ sinh hoạt cho đến sản xuất. Mọi thiết bị điện tử lúc bấy

giờ tập trung vào sự chính xác, tốc độ nhanh là trong những thứ mà người tiêu dùng

cần thiết khi sử dụng. Và trong những số đó nền công nghệ đang được phát triển và ưa

chuổng trong lúc bấy giở đó là công nghệ điều khiển từ xa. Nó đã góp phần rất lớn

trong việc điều khiển các thiết bị mà con người ta chỉ cần ngồi tại chỗ mà không cần

phải đến trực tiếp thiết bị vận hành. Hiện nay ứng dụng lớn nhất của ngành điện tử

điều khiển từ xa này là thiết kế những ngôi nhà thông minh, ứng dụng này dường như

ngày nay đã khá là phổ biến.

Và trong suốt hơn 4 năm học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật, em đã được

học rất nhiều kiến thức về điều khiển tự động, vi xử lý, lập trình C, …em muốn ứng

dụng những kiến thức này để thực hiện một đề tài có ý nghĩa. Vì vậy mà em đã quyết

định chọn đề tài “Điều khiển xe lăn điện bằng giọng nói hoặc smartphone” là đề tài

luận văn tốt nghiệp. Đây là một đề tài có ý nghĩa nhân văn sâu sắc, giúp ích cho những

người tàn tật không có khả năng điều khiển xe lăn bằng tay hoặc chân. Xe lăn điều

khiển thông minh là một phương tiện tuyệt vời dành cho những người già, người

khuyết tật, đặc biệt với những người sức khỏe yếu, chỉ với những câu lệnh đơn giản là

họ có thể yêu cầu xe di chuyển được mà không phải phụ thuộc quá nhiều vào người

khác nữa.

Nội dung chính trong đề tài:

• Sử dụng Module nhận dạng giọng nói Voice Recognition V3, cầu H-

BTS7960, Module giảm áp DC LM2596 3A, Module ESP8266

NodeMCU làm khối điều khiển trung tâm.

• Thiết kế giao diện diện khiển trên điện thoại Android.

• Sử dụng module BTS7960 điều khiển động cơ.

xvi

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Chương 1. TỔNG QUAN

1.1. ĐẶT VẤN ĐỀ

Thế giới đang trong làn sóng của cuộc cách mạng công nghiệp 4.0. Công nghệ

về điều khiển thông minh và điều khiển tự động cũng phát triển theo, chúng được ứng

dụng trong nhiều lĩnh vực trong công nghiệp, đời sống và trong cả y học. Dạo gần đây

khi mà nhu cầu sống con người đang càng ngày được cải thiện thì những công nghệ ấy

càng được quan tâm.

Nhận dạng tiếng nói là đề tài nhận được sự quan tâm, nghiên cứu của khá nhiều

nhà khoa học trong suốt những thập niên vừa qua. Kết quả của những sự nghiên cứu

này đã được ứng dụng vào các phần mềm nhận dạng tiếng anh và gần đây chúng ta đã

có phần mềm nhận dạng tiếng việt. Tiếng nói cùng với chữ viết là hai thành phần cơ

bản nhất của ngôn ngữ, tiếng nói hình thành trước chữ viết và phát triển trong suốt lịch

sử phát triển của loài người. Tiếng nói đã, đang và sẽ luôn là phương tiện giao tiếp chủ

yếu của con người bởi lẽ giao tiếp bằng tiếng nói là cách thức đơn giản, tự nhiên và

đóng vai trò quan trọng trong đời sống con người. Ngày nay, cùng với sự phát triển

của khoa học kỹ thuật, các nhà khoa học đã tạo ra các loại máy móc dần thay thế lao

động chân tay, trí óc của con người nhưng việc giao tiếp giữa người với máy vẫn phổ

biến là những thao tác phức tạp và cần được đào tạo. Chính vì lẽ đó mà việc nghiên

cứu phát triển các loại thiết bị có khả năng giao tiếp với con người qua giọng nói đã và

đang nhận được sự quan tâm của nhiều nhà khoa học trên thế giới, cũng như người

tiêu dùng tuy nhiên mức độ phổ biến vẫn còn rất hạn chế.

Sinh trắc học – hay công nghệ sử dụng các đặc điểm sinh học của con người để

nhận diện là một lĩnh vực rất đa dạng và có nhiều ứng dụng quan trọng trong thực tiễn.

Trong các lĩnh vực của sinh trắc học, tiếng nói nhận được rất nhiều sự quan tâm do

tính tự nhiên của giọng nói, sự dễ dàng trong thu thập và sử dụng giọng nói trong quá

trình nhận diện người nói. Nhiều phương pháp đã được nghiên cứu và đạt được những

hiệu quả nhất định trong quá trình nhận diện người nói.

Nhận dạng tiếng nói của con người đã và đang thu hút sự quan tâm nghiên cứu

của nhiều nhà khoa học khi mà công nghệ tự động hóa ngày càng có nhiều ứng dụng

trong thực tiễn cuộc sống.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

1

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

Tác giả Hoàng Ngọc Giàu đã nghiên cứu đề tài: “Xe lăn điện điều khiển bằng

tay kết hợp bằng giọng nói” từ năm 2012 dựa vào hai nguyên tắc điều khiển chính đó

là điều khiển bằng tay qua Joystick và điều khiển bằng giọng nói qua hệ thống nhận

dạng giọng nói. Sản phẩm được thiết kế và thi công nhằm giúp đỡ những người khuyết

tật có được sự di chuyển thuận tiện và dễ dàng hơn.

Một điều đáng nói nữa, thông qua App Android của Smartphone giờ đây ta có

thể điều khiển xử lý và đưa tín hiệu đến vi điều khiển, điều khiển thiết bị như đề tài mà

tác giả Trần Minh Luân – Lâm Thành Đạt nghiên cứu: “Thiết kế và thi công hệ thống

thiết bị điều khiển nhà thông minh”.

Và trong suốt hơn 4 năm học tại trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật, em đã được

học rất nhiều kiến thức về điều khiển tự động, vi xử lý, lập trình C … em muốn ứng

dụng những kiến thức này để thực hiện một đề tài có ý nghĩa. Vì vậy mà em đã quyết

định chọn đề tài “Điều khiển xe lăn điện bằng giọng nói hoặc smartphone” là đề tài

luận văn tốt nghiệp. Đây là một đề tài có ý nghĩa nhân văn sâu sắc, giúp ích cho những

người tàn tật không có khả năng điều khiển xe lăn bằng tay hoặc chân. Xe lăn điều

khiển thông minh là một phương tiện tuyệt vời dành cho những người già, người

khuyết tật, đặc biệt với những người sức khỏe yếu, chỉ với những câu lệnh đơn giản là

họ có thể yêu cầu xe di chuyển được mà không phải phụ thuộc quá nhiều vào người

khác nữa.

1.2. MỤC TIÊU

Mục tiêu của đề tài này là sử dụng mạch nhận dạng giọng nói đồng thời kết hợp

với việc điều khiển qua smartphone của chúng ta để để ứng dụng vào việc điều khiển

xe lăn. Xe lăn sẽ được người dùng điều khiển tiến, lùi, rẽ trái, rẽ phải và tăng, giảm tốc

độ theo nhu cầu.

1.3. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Nội dung nghiên cứu của nhóm được chia ra các nội dung chính sau:

• NỘI DUNG 1: Tìm hiểu về xe lăn điện: lịch sử phát triển, ứng dụng.

• NỘI DUNG 2: Nghiên cứu về lý thuyết và cách sử dụng các loại mudule

cần thiết.

• NỘI DUNG 3: Đề ra các giải pháp thiết kê mô hình, lựa chọn các thiết bị

linh kiện trong việc thiết kế mô hình.

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

2

CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN

• NỘI DUNG 4: Tìm hiểu, sử dụng và cài đặt các phần mềm lập trình cũng

như phần mềm dùng để thiết kế giao diện điều khiển.

• NỘI DUNG 5: Viết chương trình điều khiển và kiểm tra kết quả.

1.4. GIỚI HẠN

• Xe lăn chạy trên địa hình bằng phẳng dễ chạy.

• Điều khiển thông qua mạng mạng wifi nên chỉ có thể điều khiển ở một

phạm vi nhất định nếu vượt quá thì sẽ không hoạt động được.

• Nguồn hoạt động chính của mạch là pin nên do đó có hạn chế về thời gian

sử dụng

• Tính bảo mật của ứng dụng điều khiển không cao.

1.5. BỐ CỤC

Nội dụng đề tài phần bố các chương sau:

Chương 1: Tổng Quan

Trong chương này trình bày về những tiện ích khi ứng dụng công nghệ vào thực

tiễn cuộc sống, đặc biệt là trong lĩnh vực y học. Từ đó, lý luận dẫn đến việc làm rõ

ràng mục tiêu lựa chọn, nội dung nghiên cứu, giới hạn đề tài và bộ cục của đề tài.

Chương 2: Cơ Sở Lý Thuyết

Chương này trình bày về cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài bao gồm cơ sở lý

thuyết về xe lăn điện, các chuẩn giao tiếp.

Trình bày cơ sở lý thuyết về các thiết bị sử dụng trong mô hình như: Vi điểu

khiển các module, thiết bị và phần mềm thiết kế giao diện.

Chương 3: Tính Toán Và Thiết Kế

Trong chương này trình bày về thiết kế, tính toán những phần như: thiết kế sơ

đồ khối hệ thống, sơ đồ nguyên lí từng khối.

Chương 4: Thi Công Hệ Thống

Trong chương này thiết kế giao diện điều khiển. Vẽ lưu đồ giải thuật, viết

chương trình cho hệ thống. Hướng dẫn quy trình sử dụng cho hệ thống.

Chương 5: Kết Quả Nhận Xét Đánh Giá

Chương này trình bày về các kết quả đạt được, những hạn chế, từ những kết quả

đó đưa ra đánh giá về mô hình và đánh giá quá trình thực hiện.

Chương 6: Kết Luận Và Hướng Phát Triển

Chương này trình bày về những thảnh quả đạt được trong suốt thời gian thực

hiện, rút ra kết luận và hướng phát triển trong tương lai để đề tài hoàn thiện hơn.

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 XE LĂN

2.1.1. Lịch sử phát triển

Một xe lăn là một chiếc ghế với bánh xe, được sử dụng khi đi bộ rất khó hoặc

không thể do bệnh tật, chấn thương, hoặc khuyết tật. Xe lăn có nhiều định dạng khác

nhau để đáp ứng nhu cầu cụ thể của người dùng. Chúng có thể bao gồm sự thích nghi

chỗ ngồi chuyên biệt, điều khiển cá nhân và có thể cụ thể cho các hoạt động cụ thể,

như được thấy với xe lăn thể thao và xe lăn bãi biển. Sự khác biệt được công nhận

rộng rãi nhất là giữa xe lăn có trợ lực (‘xe điện’), trong đó lực đẩy được cung cấp bởi

pin và động cơ điện, và xe lăn đẩy bằng tay, trong đó lực đẩy được cung cấp bởi người

sử dụng, người ngồi xe lăn đẩy xe lăn bằng tay (‘tự hành’), hoặc do một người phục vụ

đẩy từ phía sau (‘tiếp viên đẩy’).

Những ghi chép sớm nhất về đồ nội thất có bánh xe là một dòng chữ được tìm

thấy trên một phiến đá ở Trung Quốc và một chiếc giường trẻ em được vẽ trong một

bức tranh trên chiếc bình Hy Lạp, cả hai có niên đại từ thế kỷ thứ 6 đến thế kỷ thứ 5

trước Công nguyên. Những ghi chép đầu tiên về ghế có bánh xe được sử dụng để vận

chuyển người khuyết tật có niên đại đến ba thế kỷ sau tại Trung Quốc; Người Trung

Quốc đã sử dụng xe cút kít sớm để di chuyển người cũng như các vật nặng. Một sự

khác biệt giữa hai chức năng đã không được thực hiện trong vài trăm năm nữa, cho

đến khoảng năm 525 sau Công nguyên, khi hình ảnh những chiếc ghế có bánh xe được

làm đặc biệt để chở người bắt đầu xuất hiện trong nghệ thuật Trung Quốc.

Hình 2.1. Miêu tả chiếc xe lăn thời xưa ở Trung Quốc

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

4