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

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ THÔNG MINH

GVHD: TS. TRƯƠNG NGỌC SƠN
SVTH: KIỀU MINH TRIẾT
MSSV: 16141086
SVTH: ĐÀO MINH HIẾU
MSSV: 16141029

SKL007198

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08/2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ THƠNG MINH

SVTH1
MSSV
SVTH2

MSSV
Khố
Ngành
GVHD

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, ĐIỀU KHIỂN
THIẾT BỊ THƠNG MINH

SVTH1
MSSV
SVTH2
MSSV
Khố
Ngành
GVHD

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8 năm 2020


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc


Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên 1: Kiều Minh Triết
Họ và tên sinh viên 2: Đào Minh Hiếu
Ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Điện tử, Truyền thông

Giảng viên hướng dẫn: TS. Trương Ngọc Sơn

Ngày nhận đề tài: 17/02/2020
1. Tên đề tài:
THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ THÔNG MINH
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
Kiến thức về nhận diện giọng nói, thuật toán khoảng cách Levenshtein, cách
thức hoạt động của Google Service API.
3. Nội dung thực hiện đề tài:
 Lý thuyết nhận diện giọng nói.
 Lý thuyết thuật tốn khoảng cách Levenshtein
 Lý thuyết Google Service API
 Viết chương sử dụng ngôn ngữ Python.
 Thiết kế mơ hình.
 Cho chạy thiết bị và nhận xét kết quả.
 Viết báo cáo.
TRƯỞNG NGÀNH


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ
NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự
do – Hạnh Phúc
*******


PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên Sinh viên 1:Kiều Minh Triết ............................. MSSV:16141086 ..........
Họ và tên Sinh viên 2:Đào Minh Hiếu .............................. MSSV:16141029 ..........
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông ..............................................
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống giao tiếp, điều khiển thiết bị thông minh
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn:TS. Trương Ngọc Sơn...........................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?
..................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ..................................................................... )
..................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 8 năm 2020


Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ
NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự
do – Hạnh Phúc
*******

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên Sinh viên 1:Kiều Minh Triết ............................. MSSV:16141086 ..........
Họ và tên Sinh viên 2:Đào Minh Hiếu .............................. MSSV:16141029 ..........
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Điện tử - Truyền thông ..............................................
Tên đề tài: Thiết kế hệ thống giao tiếp, điều khiển thiết bị thông minh
Họ và tên Giáo viên phản biện: ................................................................................
..................................................................................................................................
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
..................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không?

..................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
..................................................................................................................................
6. Điểm:……………….(Bằng chữ: ..................................................................... )
..................................................................................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng 8 năm 2020
Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt thời gian học tập và rèn luyện tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật nói chung và Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao nói riêng, em đã nhận được
sự quan tâm, giúp đỡ chỉ bảo và giảng dạy tận tình từ các phịng ban, đồn thể và
quý thầy cô nhà trường. Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Ban Giám Hiệu nhà
trường cũng như Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao đã tạo điều kiện cho chúng em
có được cơ hội tiếp cận với thực tế nghề nghiệp qua các kỳ kiến tập, thực tập.
Em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến các thầy cô Khoa Đào Tạo Chất
Lượng Cao, đặc biệt là TS. Trương Ngọc Sơn – giảng viên hướng dẫn đã truyền
đạt và đóng góp cho em những kiến thức bổ ích để em có thể hồn thành bài báo
cáo một cách tốt nhất.
Em xin chân thành cảm ơn.
TP.HCM, ngày 15 tháng 08 năm 2020
Sinh viên thực hiện

Kiều Minh Triết

Đào Minh Hiếu

i



TÓM TẮT
Trong xã hội thế kỷ 21, con người ngày càng bận rộn hơn với cơng việc,
song song với đó công nghệ cũng ngày càng phát triển để phục vụ cuộc sống của
con người tốt hơn. Con người ngày nay cần những thiết bị mang tính tự động cao
để phục vụ cho cuộc sống, trước tiên là từ chính những thiết bị điện quen thuộc
trong căn nhà của họ. Vì vậy, nhóm quyết định chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống
giao tiếp, điều khiển thiết bị thông minh” với mong muốn cho cuộc sống của con
người ngày một tối ưu, tiện lợi hơn.
Hệ thống được mô phỏng trên mô hình hộp có đáy hình chữ nhật 30x25 cm,
chiều cao của hộp là 15cm. Phần cứng mơ hình được cấu tạo từ bộ xử lý trung
tâm là hệ thống nhúng Rasberry Pi Zero W nhận tín hiệu âm thanh từ mạch cảm
biến âm thanh tích hợp điều khiển độ lợi tự động (AGC MAX9814) thông qua bộ
chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card) và dữ liệu nhiệt độ từ mô-đun
cảm biến nhiệt độ DS18B20. Rasberry Pi sau khi xử lý dữ liệu sẽ tiến hành điều
khiển các thiết bị điện gồm 2 đèn và 2 quạt thông qua mạch relay. Ngồi ra cịn
có LCD hiển thị nhiệt độ và thời gian thật được lắp bên hơng mơ hình. Bộ mã
nguồn hệ thống được lập trình và phát triển trên hệ thống nhúng Raspberry.
Nhóm đã sử dụng thư viện mã nguồn mở Google Speech trên nền tảng Python để
chuyển đổi từ lời nói sang văn bản.
Sau q trình nghiên cứu, mơ phỏng, xây dựng hệ thống, nhóm đã hồn
thành mơ hình hệ thống giao tiếp, điều khiển thiết bị thơng minh. Hệ thống có
chức năng nhận diện giọng nói của người sử dụng, hỏi và trả lời người dùng, điều
khiển các thiết bị đèn, quạt. Hệ thống cịn có thể đo nhiệt độ và xác định thời gian
thật hiển thị trên LCD.

ii



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................i
TĨM TẮT.............................................................................................................ii
MỤC LỤC...........................................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH....................................................................................v
DANH MỤC BẢNG...........................................................................................vii
DANH MỤC VIẾT TẮT...................................................................................viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.................................................................................1
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU.....................................................................1
1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI..................................................................................1
1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI...................................................................................2
1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU...........................................2
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu.........................................................................2
1.4.2. Phạm vi nghiên cứu............................................................................2
1.5. BỐ CỤC ĐỀ TÀI.......................................................................................2
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT......................................................................4
2.1. PHẦN CỨNG............................................................................................4
2.1.1. Raspberry Pi.......................................................................................4
2.1.2. Cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814....................................5
2.1.3. LCD....................................................................................................6
2.1.4. Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card).....................9
2.1.5. Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403.............................................. 10
2.1.6. Mô-đun cảm biến nhiệt độ DS18B20............................................... 11
2.2. PHẦN MỀM............................................................................................ 11
iii


2.2.1. Hệ điều hành Raspbian..................................................................... 11
2.2.2. Ngơn ngữ lập trình Python................................................................ 12
2.2.3. Nhận diện giọng nói và chuyển lời nói thành văn bản......................14

2.2.4. Nhận diện lời nói sang văn bản sử dụng các thư viện mã nguồn mở 18

2.2.5. Thuật tốn khoảng cách Levenshtein................................................ 22
2.2.6. Chuẩn tích hợp I2C........................................................................... 23
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ
BẰNG GIỌNG NÓI…………………………………………………………….25
3.1. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG............................................................. 25
3.2. SƠ ĐỒ MẠCH NGUYÊN LÝ CỦA HỆ THỐNG...................................26
3.3. THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIAO TIẾP, ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG
GIỌNG NÓI........................................................................................................ 27
3.3.1. Khối thu thiết bị âm thanh................................................................ 27
3.3.2. Khối xử lý trung tâm......................................................................... 28
3.3.3. Khối điều khiển thiết bị.................................................................... 29
3.3.4. Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403.............................................. 33
3.3.5. Mô-đun cảm biến nhiệt độ DS18B20............................................... 34
3.4. LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CỦA HỆ THỐNG............................................. 35
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THỰC HIỆN........................................................ 40
4.1. HỆ THỐNG CHÍNH................................................................................ 40
4.2. HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG............................................................ 44
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI.......................49
5.1. Kết luận.................................................................................................... 49
5.2. Hướng phát triển...................................................................................... 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................... 51
iv


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Kích thước và sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi Zero W...................5
Hình 2.2: Cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814....................................... 6
Hình 2.3: Hình ảnh mơ phỏng của LCD 16x2....................................................... 7

Hình 2.4: Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card)........................9
Hình 2.5: Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403................................................ 10
Hình 2.6: Module cảm biến nhiệt độ DS18B20.................................................. 11
Hình 2.7: Các phiên bản của hệ điều hành Raspbian.......................................... 12
Hình 2.8: Mơ hình một hệ thống chuyển đổi lời nói sang văn bản......................15
Hình 2.9: Sơ đồ khối q trình tính MFCC của lời nói.......................................16
Hình 2.10: Các bộ lọc trong thang Mel............................................................... 17
Hình 2.11: API.................................................................................................... 22
Hình 2.12: Sơ đồ giao tiếp chuẩn I2C................................................................. 24
Hình 3.1: Sơ đồ hệ thống giao tiếp, điều khiển thiết bị bằng giọng nói...............25
Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814..........27
Hình 3.3: Sơ đồ mạch nguyên lý của module điều khiển thiết bị........................29
Hình 3.4: Sơ đồ nguyên lý của 1 mạch relay....................................................... 29
Hình 3.5: Relay................................................................................................... 31
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý relay......................................................................... 32
Hình 3.7: Sơ đồ nguyên lý mạch khuếch đại âm thanh PAM8403......................33
Hình 3.8: Lưu đồ tổng quát................................................................................. 35
Hình 3.9: Lưu đồ giải thuật của khối chào người dùng...................................... 36
Hình 3.10: Lưu đồ giải thuật của khối nhận diện tiếng nói và thực hiện lệnh....37
Hình 3.11: Lưu đồ giải thuật của khối hiển thị LCD và khối đo nhiệt độ............39
Hình 4.1: Mơ hình hệ thống 2 tầng..................................................................... 40
Hình 4.2: Tầng trên của hệ thống........................................................................ 41
Hình 4.3: Tầng dưới của hệ thống....................................................................... 42
Hình 4.4: Các nguồn cấp dùng trong hệ thống.................................................... 43
Hình 4.5: Điều khiển đèn/quạt thứ nhất.............................................................. 45
v


Hình 4.6: Điều khiển đèn/quạt thứ hai................................................................ 46
Hình 4.7: Trường hợp điều khiển 2 đèn/2 quạt.................................................... 47

Hình 4.8: Trường hợp hiển thị nhiệt độ và thời gian thực trên LCD...................47

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Các giao tiếp của mô-đun Raspberry Pi Zero W.................................... 5
Bảng 2.2 Chức năng chân của LCD 16x2............................................................. 7
Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của LCD 16x2.......................................................... 8
Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật của cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814 . 27

Bảng 3.2 Thơng số của Raspberry Pi Zero W..................................................... 28
Bảng 3.3 Các chuẩn kết nối của Rapsberry Pi Zero W........................................ 28
Bảng 3.4 Thông số ngõ vào của opto PC817...................................................... 30
Bảng 3.5 Thông số ngõ ra của opto PC817......................................................... 30
Bảng 3.6 Thông số kỹ thuật của transistor C1815............................................... 30
Bảng 3.7 Thông số kỹ thuật của diode................................................................ 31
Bảng 3.8 Thông số kỹ thuật của mạch PAM8403............................................... 33
Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật của mô-đun DS18B20............................................ 34

vii


BLE
MAX
AGC
MFCC
I2C
API
GPIO

HDMI
OTG

viii


CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN
1.1. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Cùng với sự phát triển của công nghệ ngày càng cao, nhu cầu về đời sống của
con người cũng trở nên đa dạng hơn. Từ những thế kỉ trước, con người đã mơ mộng
về những ngơi nhà có đầy đủ tiện nghi, tự do điều khiển từ xa hoặc dùng giọng nói
ra lệnh mà không cần phải bật, tắt một công tắt nào. Từ đầu những năm 2000, công
nghệ Smart home đã khơng cịn là thuật ngữ mới lạ với các nước tiên tiến trên thế
giới và một trong những ngôi nhà thông minh đầu tiên trên thế giới được thiết kế có
thể được kể đến là biệt thự Thái Bình Dương của tỉ phú Bill Gate.
Vào đầu những năm 2010, với sự bùng nổ của Deep Learning con người đã mở
sang một trang sử hồn tồn mới. “Chiếc chìa khố vạn năng” này đã giúp giải đáp
rất nhiều nút thắt trong nghiên cứu từ lâu về trước và trong đó phải kể đến cơng nghệ
nhận diện giọng nói. Cơng nghệ nhận diện giọng nói sớm nhất là hệ thơng Audrey,
do Bell Labs chế tạo vào năm 1952, vì là cơng nghệ đầu tiên nên vẫn còn rất nhiều
hạn chế như chỉ có thể nhận diện được chữ số. Nhờ có sự ra đời Deep learning đã
giúp nhận diện giọng nói trở nên chính xác đến kinh ngạc.

Những năm gần đây, các nước tiên tiến đã dần chế tạo và ứng dụng các
phương pháp nhận diện giọng nói điều khiển thiết bị nhầm phục vụ vào đời sống,
sản xuất, y tế… Như là Google Assigtant của Google phát triển trên các ứng dụng
Android vào tháng 2 năm 2017 đã tạo tiếng vang lớn. Riêng ở nước ta cần có sự
đầu tư để nghiên cứu theo kịp công nghệ mới này để phục vụ trực tiếp cho công
việc giảng dạy tại trường nhằm giúp sinh viên hiểu rõ hơn về lý thuyết, tạo điều
kiện cho sinh viên có những ý tưởng mới trên nền tảng đã có sẵn.

Giới thiệu đề tài: Nhận thấy khả năng phát triển và nhu cầu về giao tiếp,
điều khiển thiết bị bằng chính giọng nói của bản thân và những người u thích
sử dụng dịch vụ này, nhóm đã thực hiện đề tài : “ Thiết kế hệ thống giao tiếp,
điều khiển thiết bị thông minh”.

1.2. MỤC TIÊU ĐỀ TÀI
Đề tài: “Thiết kế hệ thống giao tiếp, điều khiển thiết bị thơng minh” sẽ tìm hiểu
kỹ thuật nhận diện giọng nói, mã nguồn mở Google Speech API, thuật toán 1


khoảng cách Levenstein, ngơn ngữ lập trình Python. Dựa trên các lý thuyết trên,
nhóm thực hiện thiết kế một mơ hình nhận diện giọng nói tiếng Việt có thể trực
tiếp giao tiếp và điều khiển thiết bị.

1.3. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI
Đề tài sử dụng một số thư viện và các tải như sau:






Thư viện mã nguồn mở Google Speech.
Nghiên cứu và ứng dụng thuật toán khoảng cách Levenstein.
Điều khiện 2 đèn, 2 quạt.
Hiển thị trên LCD 16x2.

1.4. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.4.1. Đối tượng nghiên cứu
Đề tài nghiên cứu những đối tượng sau:






Hệ thống nhúng Raspberry Pi Zero.
Thuật toán khoảng cách Levenstein.
Google Service API

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu
Lập trình ứng dụng sử dụng ngơn ngữ Python phát triển trên nền tảng
Raspberry.

1.5. BỐ CỤC ĐỀ TÀI
Chương 1: Tổng quan: Ở chương này, nhóm sẽ trình bày tổng quan về tình
hình nghiên cứu nhận diện giọng nói trên thế giới và nước ta từ đó đưa ra lý do
chọn đề tài, các mục tiêu khi nghiên cứu và giới hạn đề tài. Cuối cùng nhóm thực
hiện sẽ trình bày sơ lược về bố cục đề tài.
Chương 2: Cơ sơ lý thuyết: Chương này trình bày tất cả các lý thuyết và
thông số kỹ thuật của các thiết bị, linh kiện được sử dụng trong đồ án tốt nghiệp.
Chương 3: Hệ thống điều khiển thiết bị thơng minh: Chương này trình bày
về sơ đồ khối của hệ thống, sơ đồ mạch nguyên lý của hệ thống, sơ đồ mạch nguyên
lý của từng thiết bị. Bên cạnh đó là lưu đồ giải thuật từng khối của hệ thống.

2


Chương 4: Kết quả: Chương này trình bày về mơ hình hệ thống điều khiển
thiết bị thơng minh và hướng dẫn sử dụng hệ thống.
Chương 5: Kết luận và hướng phát triển: Trong chương này nhóm sẽ đưa

ra kết luận về đề tài dựa trên mục tiêu ban đầu đặt ra và kết quả thực tế. Bên cạnh
đó là đưa ra hướng phát triển của đề tài.

3


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. PHẦN CỨNG
2.1.1. Raspberry Pi
Là thuật ngữ để chỉ các máy tính chỉ có một board mạch (hay cịn gọi là
máy tính nhúng) có kích thước nhỏ gọn, được phát triển tại Anh bởi Raspberry Pi
Foundation với hướng đối tượng ban đầu là sinh viên, học sinh nhưng sau khi
phát hành lại được đông đảo đối tượng đồng lĩnh vực hưởng ứng tích cực.
Nhóm chọn phiên bản Raspberry Pi Zero W được phát triển từ bản Zero gần
nhất. Mục đích chế tạo ra bản Pi Zero W nhắm đến chi phí thấp cho tất cả mọi
người, đồng thời tạo ra một thiết bị thật nhỏ gọn nhưng đầy đủ tính năng. Bản
Zero W vẫn hoạt động trên Linux hỗ trợ 1080p, nhưng lại rất nhỏ so với các bản
khác, giúp người sử dụng dễ dàng mang đi, sử dụng đưa người dùng đến sát với
thế giới mạng lưới mọi vật kết nối internet (Internet of Things).
Giờ đây bản Zero W cịn được tích hợp thêm 2 điểm đặc biệt là Wifi và
Bluetooth. Mạch Wifi và Bluetooth được sử dụng giống hệt trong phiên bản
Raspberry Pi 3, chỉ khác ở phần ăng-ten. Ăng-ten trên Pi 3 là chip SMD còn
Ăng-ten trên Zero W là loại rời được hàn trên board.
Rapsberry Pi Zero W có kích thước 65 mm x 30 mm x 5 mm với 40 chân
GPIO, có chuẩn đầu ra là Micro USB, sử dụng chip Broadcom BCM 2835 (giống
Bản Pi 1) nhưng nâng cấp lên 1GHz, nhanh hơn 40%, với ARM11, CPU lõi đơn,
dung lượng RAM là 512MB, với khả năng lữu trữ bằng thẻ MicroSD, xuất video
dưới dạng 1080P HD và âm thanh kết nổi qua đầu mini HDMI. Raspberry Pi Zero

W sử dụng nguồn 5V, được cung cấp qua đầu MicroUSB, có mạng LAN khơng

dây 2.4GHz 802.11n, Bluetooth classic 4.1 và BLE.

4


Hình 2.1: Kích thước và sơ đồ chân GPIO của Raspberry Pi Zero W Hơn
nữa, Rapsberry Pi Zero W còn có rất nhiều các chuẩn giao tiếp sau:

Bảng 2.1 Các giao tiếp của mô-đun Raspberry Pi Zero W
Cổng nguồn
Cổng dữ liệu

Cổng mini-HDMI
1080P
Khe cắm thể nhớ

2.1.2. Cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814
Thiết bị thu tín hiệu âm thanh ở đây là dùng cảm biến âm thanh MAX9814
(Microphone Amplifier Module) tích hợp bộ tự động điều chỉnh độ khuếch đại
AGC với khả năng tự động điều chỉnh độ khuếch đại. Nhờ công nghệ mới này
các âm thanh lớn khi đi qua mạch sẽ tự động giảm tới mức được cài đặt mặc
định, tương tự các âm thanh nhỏ sẽ tự động tăng tới mức ấn định mà không cần
điều chỉnh thủ công nào.

5


Hình 2.2: Cảm biến âm thanh tích hợp AGC MAX9814
Phần trên của bo mạch có hàn 1 micro điện tử 20-20kHz giúp người dùng
dễ dàng thu tín hiệu âm thanh. Ta cũng có thể thấy mơ-đun có 5 ngõ ra bao gồm:

Chân AR không được dùng tới , GND là chân nối đất, Vdd là chân nối nguồn,
Gain là lựa chọn mức âm thanh xác lập cho bộ tự động điều chỉnh độ khuếch đại
và chân Out là ngõ tín hiệu đầu ra. Theo trên thông số ghi trên mô-đun ta có 3
trạng thái khi khơng cấp điện thì mặc định mức xác lập là 60dB, khi cấp vào là
đất (GND) thì mức xác lập là 50dB và nếu cấp vào là nguồn (Vdd) thì mức xác
lập sẽ rơi vào 40dB.

2.1.3. LCD
Thiết bị hiển thị LCD 16x2 (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất
nhiều các ứng dụng của vi điều khiển. LCD 16x2 có rất nhiều ưu điểm so với các
dạng hiển thị khác như: khả năng hiển thị kí tự đa dạng (chữ, số, kí tự đồ họa), dễ
dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tiêu tốn
rất ít tài nguyên hệ thống mà giá thành lại phải chăng.

6


Hình 2.3: Hình ảnh mơ phỏng của LCD 16x2
Bảng 2.2 Chức năng chân của LCD 16x2
Chân
1

2
3

4

5



6

714

15
16

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của LCD 16x2
Điện áp hoạt động
Hồ trợ màn hình
Giao tiếp
Địa chỉ mặc định

Kích thước
Trọng lượng


8


Tích hợp Jump chốt để cung cấp
đèn cho LCD hoặc ngắt
Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh
độ tương phản cho LCD

2.1.4. Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card)
Cáp USB Sound Adapter 7.1 Chanel (có thể làm việc với Raspberry Pi) có
kích thước nhỏ gọn, dễ dàng kết nối và sử dụng giúp máy tính có thêm cổng tai
nghe (Headphone) và cổng vi âm (Microphone) đặc biệt là các loại máy tính
nhúng nhỏ thường bị thiếu hai cổng này: Raspberry Pi, Beaglebone,...


Hình 2.4: Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB (USB Sound Card)
Một số thông số kỹ thuật của USB Sound Card: Tốc độ tối đa 12Mbps, tích
hợp USB Audio Device Class Specifiaction 1.0, có lớp USB HID 1.1, có chế độ
chạy bằng bus USB khơng cần nguồn ngồi, có đèn LED báo hiệu. Ngồi ra có
hiệu ứng âm thành ảo 7.1, Xear 3D, khơng có trình điều khiển và khơng cần trình
điều khiển cho Windows. Linux, Macos,…
Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB bao gồm đầu ra 3.5mm, jack cắm đầu
vào 3.5mm, cổng S / PDIF đồng trục, đầu cắm quang S / PDIF.
Máy tính sử dụng các bit để giao tiếp. Các bit này khi kết hợp lại với nhau có
thể mang số lượng thơng tin khổng lồ. Nhưng các bit này cần một đường dẫn để

9


chúng có thể truyền đến các bộ phận khác nhau bên trong máy tính. Và bộ
chuyển đổi âm thanh sang USB giúp dẫn truyền các bit âm thanh từ máy tính đến
các thiết bị phát nhạc bên ngồi.
Chẳng hạn như dàn loa ngoài và âm ly sẽ cần bộ chuyển đổi âm thanh sang
USB để có thể đọc được tín hiệu từ máy tính truyền sang. Máy tính khơng tương
thích với những thiết bị loại này, chính vì vậy chúng ta cần bộ chuyển đổi âm
thanh sang USB để làm trung gian kết nối.
Bộ chuyển đổi âm thanh sang USB sẽ biến đổi các bit máy tính thành dạng
sóng âm thanh truyền dẫn, sau đó được đầu thu của loa ngồi hoặc amply tiếp nhận
thơng qua các jack cắm. Từ đó, các vi mạch bên trong bộ âm ly sẽ giải mã các bit
này và biến chúng thành các tín hiệu âm thanh tương thích. Từ đó, loa ngồi sẽ có
thể phát nhạc đồng bộ với bài hát đang được mở trên laptop hoặc máy tính.

2.1.5. Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403
Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403 6W Hifi 2.0 Class D (không volume)

với tổng công suất 6W, được thiết kế nhỏ gọn phù hợp với các mơ hình âm thanh
quy mô nhỏ. Điện thế hoạt động từ 2.5 đến 5VDC, mạch vô cùng dễ hỏng khi
điện thế vượt quá 5.5V hoặc đấu ngược. Tuy nhỏ gọn nhưng hiệu suất của mạch
lên đến 90%, chuẩn khuếch đại Class D mang lại âm thanh chất lượng cao và
hiệu suất vượt trội.

Hình 2.5: Mạch khuếch đại âm thanh PAM8403

10