Nghiên cứu lý thuyết, thực hiện mô hình hệ thống chống trộm

Mục Lục CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .1 1.1 Lý chọn đề tài .1 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu .2 1.4 Phạm vi ứng dụng CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM TRÊN Ô TÔ 2.1 Hệ thống chống trộm ô tô 2.1.1 Khái quát 2.1.2 Cấu tạo 2.1.3 Nguyên lý hệ thống chống trộm .5 2.1.4 Mạch điện hệ thống chống trộm số hãng xe 2.2 Chống trộm ô tô dùng công nghệ GSM 19 2.2.1 Công nghệ GSM 19 2.2.2 Công nghệ GSM áp dụng vào chống trộm ô tô 21 2.3 Chống trộm ô tô công nghệ định vị 23 2.3.1 Một số công nghệ áp dụng định vị xe 23 2.3.2 Hệ thống định vị ô tô (tracking system) .25 CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG MÃ HÓA ĐỘNG CƠ 30 3.1 Giới thiệu hệ thống mã hóa .30 3.2 Các phận hệ thống mã hóa 30 3.2.1 Tổng quan 30 3.2.2 Bộ khuyếch đại chìa thu phát .31 3.2.3 Cuộn dây chìa thu phát 31 3.2.4 Công tắc cảnh báo mở khóa 31 3.2.5 ECU động 31 3.2.6 Chìa khóa .32 3.2.7 Đèn báo an ninh .32 3.2.8 ECU khóa động 32 3.3 Nguyên lý hoạt động .34 3.4 Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa khóa động .35 3.4.1 Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa Toyota Camry / ACV40 GSV40 (2006) .35 3.4.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa Toyota Yaris/ NCP90, 91, 92, 93(2008) .38 3.5 Các cơng nghệ hệ thống mã hóa khóa động 42 3.5.1 Hệ thống mã hóa khóa động sử dụng smart key 42 3.5.2 Hệ thống mã hóa hai tầng .44 3.5.3 Hệ thống Perfectly Keyless 45 CHƯƠNG 4: MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM ĐIỀU KHIỂN BẰNG ARDUINO 48 4.1 Các phận hệ thống chống trộm .48 4.2 Hệ thống chống trộm sử dụng Arduino để điều khiển 57 4.2.1 Lập trình Arduino để điều khiển hệ thống chống trộm .57 4.2.2 Mơ hình hệ thống chống trộm 66 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN .70 PHỤ LỤC 72 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU AGPS assisted global positioning system system AUC authentication center AVL automatic vehicle location BSC base station controllers BSS the base station system BTS base transceiver stations DBMS database management system ECU electronic control unit EIR equipment identity register GIS geographical Information Systems GPS global positioning system GSM global system for mobile communication GU i graphical user interface HLR home location register ID identification system MSC mobile services switching center OMC operations and maintenance center OSS operation and support system PCS personal communication services PKES passive keyless entry and start RF radio frequency RFID radio frequency identification system SS switching system VLR visitor location register DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống chống trộm……………………………………….……… Hình 2.2a: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Corolla…………………………… Hình 2.2b: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Corolla………………………… ….8 Hình 2.2c: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Corolla……………….………… …9 Hình 2.2d: sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Corolla……….…… … ……… 10 Hình 2.3a: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Innova……… … .……………14 Hình 2.3a: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Innova……….……….……………15 Hình 2.3c: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Innova…… ………… ……… 16 Hình 3.1: Mơ đun điều khiển mã hóa (Mazda)……………………………………………33 Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa Toyota Camry / ACV40 GSV40 (2006) …………………………………………………………………………………… ……… 35 Hình 3.3a: Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa Toyota YARIS/ / NCP90, 91, 92, 93(2008) ……………………………………………………… …………………………………… 38 Hình 3.3b: Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa Toyota YARIS/ / NCP90, 91, 92, 93(2008) ……………………………… …………………………………………………………… 39 Hình 3.4: Truyền tín hiệu hộp điều khiển……………………… ………………43 Hình 3.5: Tự động khóa xe ……………………………………………… …….……… 46 Hình 3.6: Tự động mở………………………………………………………….………… 46 Hình 3.7: Khởi động động cơ……………………………………………….…….……… 47 Hình 4.1: Arduino uno R3………………………………………………….…… ……… 49 Hình 4.2: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H…………………………………….…… ……… 51 Hình 4.3: Sơ đồ điều khiển động cầu H……………………… …… ……… 52 Hình 4.4: Mạch cầu HL298……………………………………………………….……… 52 Hình 4.5: Sơ đồ chân mạch cầu H L298………………………………………… ……… 53 Hình 4.6: Tay phát RF 315MHz PT2262 kênh…… ………………… …… ……… 54 Hình 4.7: Mơ đun Thu RF 315Mhz……………………………………… ….….……… 56 Hình 4.8: Chuột khóa cửa………………………………………………….…… ……… 57 Hình 4.9: Khai báo biến……………………………………………… … ….……….58 Hình 4.10: Cấu hình chân Arduino……………………………………….………… 59 Hình 4.11: Các hàm millis…………………………………………………….……………60 Hình 4.12: Điều khiển nháy đèn cịi nút A…………………………… … ………… 60 Hình 4.13: Thời gian nháy đèn…………………………………………………… 61 Hình 4.14: Điều khiển đèn nháy cịi nút B…………………………… ………………61 Hình 4.15: Nháy đèn nhấn nút………………………………………… …… …… 62 Hình 4.16: Điều kiện mơ tơ lock…………………………………………… …………… 62 Hình 4.17: Điều khiển mơ tơ lock………………… …………………………………… 63 Hình 4.18: Thời gian mơ tơ quay……… ………………………………….…………… 63 Hình 4.19: Điều kiện mơ tơ unlock……… ……………………………….…………… 63 Hình 4.20: Điều khiển mơ tơ unlock…… ……………………………………………… 64 Hình 4.21: Thời gian mơ tơ quay………………………………………………………… 64 Hình 4.22: Điều kiện báo động…………………………………………………………… 64 Hình 4.23: Thời gian báo động………………………………………… ….…………… 65 Hình 4.24: Một số chi tiết khác………………………………… ……………………… 65 Hình 4.25: Mơ hình hệ thống chống trộm tơ……………………… …………… 66 Hình 4.26: Sơ đồ mạch điện mơ hình hệ thống chống trộm………………………………67 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài Ngày ngành công nghiệp ô tô giới phát triển mạnh Thế nên việc sỡ hữu ô tô không cịn q khó trước Tuy giá trị tơ cịn đắt mà tơ trở thành mục tiêu kẻ trộm Ở Việt Nam việc ô tô bị đánh cắp kẻ trộm thường hướng tới việc trộm vặt, ví dụ gương chiếu hậu hay đập kính xe để trộm vật dụng bên xe Để bảo vệ xe tài sản khác có xe, người ta tạo hệ thống chống trộm ô tơ Hệ thống chống trộm tơ có nhiệm vụ phát xâm nhập trái phép vào xe hay rung động bất thường phát báo động để cảnh báo tên trộm người xung quanh biết Hiện hệ thống chống trộm ô tơ có nhiều thị trường, loại xe đời trang bị đầy đủ hệ thống chống trộm Trong phạm vi đề tài có cách tiếp cận khác hệ thống chống trộm ô tô 1.2 Mục tiêu phạm vi nghiên cứu Trong trình học tập trường, với kiến thức học hệ thống điện tơ, lập trình AVR adruino, chúng em áp dụng kiến thức để nghiên cứu vào vấn đề sau: • Thiết kế mơ hình hệ thống chống trộm tơ • Thực chế tạo mơ hình hệ thống chống trộm ô tô sử dụng Arduino để điều khiển Phạm vi nghiên cứu: đề tài đặt trọng tâm việc nghiên cứu thiết kế mơ hình hệ thống chống trộm sử dụng Arduino để điều khiển Mơ hình sau hồn thiện áp dụng việc giảng dạy nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu Trong phạm vi đề tài, chúng em sử dụng hai phương pháp để nghiên cứu: • Nghiên cứu lý thuyết: dựa kiến thức có chúng em nghiên cứu thêm tài liệu hệ thống chống trộm để làm sở cho việc thực mơ hình tìm hiểu thêm cách lập trình với ngơn ngữ Arduino • Nghiên cứu thực nghiệm: sau nghiên cứu lý thuyết chúng em tiến hành vào việc thực mơ hình để thơng qua hiểu rõ hệ thống 1.4 Phạm vi ứng dụng Mơ hình hệ thống chống trộm áp dụng việc nghiên cứu giảng dạy Do đặc tính Arduino có tính ứng dụng cao dễ để học nên dễ dàng cho sinh viên việc tiếp cận với hệ thống Tuy nhiên, hệ thống nhiều hạn chế thiết kế dạng mơ hình nên áp dụng thực tế phải cần cải tiến thêm CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM TRÊN Ô TÔ 2.1 Hệ thống chống trộm ô tô 2.1.1 Khái quát Hệ thống chống trộm ô tô thiết kế để phát phát chng báo động có cửa nắp đậy khoang động xe bị mở khoá mạnh bất thường cực ắc qui bị tháo sau nối lại tất cửa xe khố Hệ thống báo động làm cịi kêu cách gián đoạn nháy đèn pha, đèn hậu đèn bên khác Hệ thống báo động cho người xung quanh xe biết xe trang bị hệ thống chống trộm 2.1.2 Cấu tạo Hệ thống chống trộm chia thành phần chính: Cảm biến có tác dụng nhận biết hành vi xâm nhập trái phép lên xe: • Cảm biến rung dùng xe tác dụng nhận biết rung động bất thường xe thường trình cạy cửa hay đập vỡ kính xe • Cơng tắc dùng để nhận biệt trạng thái mở cửa cửa xe, nắp khoang động cơ, cửa hành lý • Khố điện cơng tắc xác định trạng thái hoạt động xe truyền tín hiệu tới ECU chống trộm Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống chống trộm • Cơng tắc cảnh báo mở khố chìa cơng tắc xác định xem chìa khố có tra vào ổ khố điện hay khơng truyền tín hiệu tới ECU chống trộm • Cụm khố cửa (cơng tắc vị trí) • Cơng tắc mở cửa khoang hành lý chìa Cơ cấu chấp hành hệ thống chống trộm tơ: • Các đèn bên ngồi xe cịi xe Đây thiết bị báo động để báo cho người xung quanh biết xe bị trộm • Đèn báo an ninh thiết bị cho biết hệ thống có trạng thái làm việc hay không Hệ thống trạng thái hoạt động, đèn báo nháy để báo cho xung quanh biết xe trang bị hệ thống chống trộm Sau điệu kiện thỏa biến remsg [0] = HIGH remsg [1] = LOW, hai biến se ghi chân lock1 lock2 làm cho mô tơ quay theo chiều làm cửa LOCK Hình 4.17: Điều khiển mơ tơ lock Sau có giá trị điều kiển mơ tơ hoạt động biến time2 = mills () Sau time2 tăng lên 50mls ngắt khơng cho mơ thơ quay Vì 50mls đủ để mơ tơ thực việc lock cửa, thời gian dài làm mơ tơ dễ bị nóng cháy Hình 4.18: Thời gian mơ tơ quay • Khi nhấn nút B: Khi đọc tín hiệu: Hình 4.19: Điều kiện mô tơ unlock - B=1 tức nút B nhấn 63 - Remsg [0] =HIGH tức mơ tơ vị trí LOCK Sau điệu kiện thỏa biến remsg [0] = LOW remsg [1] = HIGH, hai biến se ghi chân lock1 lock2 làm cho mô tơ quay theo chiều làm cửa UNLOCK Hình 4.20: Điều khiển mơ tơ unlock Cũng giống ta nhấn nút A sau có giá trị điều kiển mô tơ hoạt động biến time2 = mills () Sau time2 tăng lên 50mls ngắt khơng cho mơ tơ quay Hình 4.21: Thời gian mơ tơ quay Điều khiển q trình báo động: Khi đủ điều kiện sau hệ thống phát báo động: Hình 4.22: Điều kiện báo động 64 - Yêu cầu cửa tài xế LOCK điều khiển - Khi tín hiệu trả cho thấy cửa mở lại tay phát tín hiệu - Khi cảm biến rung phát rung động xe Hình 4.23: Thời gian báo động Khi có các điều kiện hệ thống bắt đầu báo động time3 = millis () Để cho hệ thống báo động thời gian phút time tăng lên thêm 60000 mls cho hệ thống ngừng báo động Một số nút nhấn bảng hệ thống: Hình 4.24: Một số chi tiết khác nhấn nút phanh đén báo phanh sáng, nhả đèn tắt nhấn nút đề đén báo đề sáng, nhả đèn tắt mở cửa đèn báo cửa sáng, nhả đèn tắt 65 4.2.2 Mơ hình hệ thống chống trộm Hình 4.25: Mơ hình hệ thống chống trộm ô tô Hệ thống sau hoàn thành sử dụng nguồn điện 12v để hoạt động Đây điện áp mà hầu hết xe ô tô sử dụng nên tính linh hoạt hệ thống cao Có thể áp dụng vào nhiều loại xe khác 66 Cách sử dụng mơ hình: Mơ hình sử dụng nguồn điện chiều 12v để hoạt động Khi hệ thống chưa hoạt động: • Bật ổ khóa điện sang vị trí ST mơ đề máy làm đèn IG kim phun sáng • Nhấn nút SW cửa, SW phanh, SW cốp làm cho đèn tương ứng sáng • Nhấn nút A điều khiển để hệ thống bắt đầu hoạt động (mơ tơ cửa đóng lại, đèn nháy lần cịi báo) • Nhấn nút B điều khiển để hệ thống ngừng hoạt động (mô tơ cửa đóng lại, đèn nháy lần cịi báo) Khi hệ thống hoạt động (nhấn nút A để hệ thống hoạt động): • Nhấn nút SW cửa, SW phanh, SW cốp phát rung động làm cho đèn tương ứng sáng đồng thời hệ thống vào trạng thái báo động vịng 30s • Nhấn nút B để ngừng báo động ngừng trạng thái hoạt động hệ thống Ứng dụng mô hình: Mơ hình hình hệ thống chống trộm dùng hoạt động giảng dạy, giúp cho sinh viên dễ dàng tiếp cận nghiên cứu hệ thống điện tơ nói chung Cách kiểm tra: Kiểm tra công tắc cửa phanh: Cấp điện cho mô hình, khơng kích hoạt hệ thống chống trộm Nhấn vào nút, đèn không sáng, dùng đồng hồ kiếm tra xem có dịng điện tới đèn báo hay khơng, có thay led kiểm tra lại Kiểm tra thông mạch hai chân nút nhấn nhấn, đồng hồ không kêu tiến hành thay nút nhấn 67 Trường hợp led nút nhấn bình thường, kiểm tra dây dẫn Nếu dây nối khơng bị đứt giắc nối vị trí Arduino bị hư Kiểm tra đèn xi nhan, đèn phanh: Nếu đèn không sáng, dùng đồng hô đo kiềm tra có dịng điện 12v tới đèn trường hợp báo động hay khơng Nếu dịng khơng đủ 12 v kiểm tra lại nguồn, khơng có dịng tới kiểm tra lại nguồn, rờ le đèn công tắc Kiểm tra mô tơ: Dung đồng hồ kiểm tra xem điện áp chân mô tơ khoảng 12v -12v nhấn nút A B Nếu khơng có dịng điện, tiến hành kiểm tra L298, có dịng điều khiển từ Arduino nguồn tới hay khơng, có L298 thu phát RF bị hư Nếu không kiểm tra lại Arduino nguồn Kiểm tra thu phát RF: khơng có dịng từ Arduino tới L298 kiểm tra xem phát có cịn pin hay khơng, thu có cấp nguồn kết nối với Arduino khơng Nếu có thu phát bị hư 68 Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm: Hình 4.26: Sơ đồ mạch điện mơ hình hệ thống chống trộm 69 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Như sau thực đề tài “nghiên cứu thực mơ hình hệ thống chống trộm tô” chúng em đạt số kết sau: • Chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống chống trộm tơ • Có thêm kiến thức hệ thống điện tơ lập trình ngơn ngữ Arduino Tuy nhiên, mơ hình chưa thực tốt, đơi khơng nhận tín hiệu từ điều kiển (tín hiệu điều khiển khơng nhạy) Trong q trình nghiên cứu nhóm gặp nhiều khó khăn việc đọc hiểu sơ đồ mạch điện dòng xe thiết kế sơ đồ mạch điện cho hệ thống nhóm thiếu kiến thức điện Tuy nhiên, với nỗ lục trình thực đề tài, nhóm tìm hiểu nhiều kiến thức kết hợp với kiến thức học hướng dẫn thầy GVC.ThS Nguyễn Văn Thình chúng em hồn thành đề tài Mơ hình nên tích hợp thêm định vị giúp chủ xe giám sát xe trực tiếp xe bị đánh cắp lệnh cho hệ thống từ xa thông qua mạng internet tin nhắn điện thoại 70 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://carbiketech.com/engine-immobiliser/ [2] https://carbiketech.com/bosch-perfectly-keyless-real-keyless-entry/ [3] International Journal of Innovative Research in Computer and Communication Engineering, Vol 4, Issue 5, May 2016 [4] Ts Lê Thanh Phúc, Điện ô tô 2, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh 71 PHỤ LỤC CODE CHƯƠNG TRÌNH #include #include "RF24.h" byte remsg[3]; const int A =4; const int B =5; const int C =6; const int D =7; const int haz = 3; const int door = 2; const int lock1 = A0; const int lock2 = A1; const int readphanh =A3; const int writephanh =A4; const int writedencua =A5; const int readde = 8; const int writede =9; const int readphanhtay =10; const int readcopxe =11; 72 const int writecopxe =12; boolean baodong; int ktbaodong; int ktbut; int ktdoor; int kt; int de; unsigned long time1; unsigned long time2; unsigned long time3; unsigned long time4; void setup(){ pinMode(haz, OUTPUT); pinMode(door, INPUT_PULLUP); pinMode(readcopxe, INPUT_PULLUP); pinMode(lock1, OUTPUT); pinMode(lock2, OUTPUT); pinMode(A4, INPUT); pinMode(readphanh, INPUT); pinMode(writephanh, OUTPUT); 73 pinMode(writedencua, OUTPUT); pinMode(writecopxe, OUTPUT); pinMode(readde, INPUT); pinMode(writede, OUTPUT); pinMode(readphanhtay, INPUT_PULLUP ); baodong= false; de=0; time1=millis(); time2=millis(); time3=millis(); time4=millis(); } void loop(){ if (digitalRead (readphanh)==HIGH) {digitalWrite(writephanh, HIGH);} if (digitalRead (readphanh)==LOW) {digitalWrite(writephanh, LOW);} if (digitalRead (door)==LOW) {digitalWrite(writedencua, HIGH);} if (digitalRead (door)==HIGH) {digitalWrite(writedencua, LOW);} if (digitalRead (readcopxe)==LOW) {digitalWrite(writecopxe, HIGH);} if (digitalRead (readcopxe)==HIGH) {digitalWrite(writecopxe, LOW);} if (digitalRead (1)==LOW) {de=0;} if(digitalRead(readde)==HIGH) {de=1;} 74 if (de==1){digitalWrite(writede, LOW);} else{ digitalWrite(writede, HIGH); } if(digitalRead (A)==1&&digitalRead(door)==HIGH&&remsg[0]==LOW){ remsg[0]=HIGH; remsg[1]=LOW; digitalWrite(haz, HIGH); digitalWrite(writede, LOW); time1=millis(); ktbut=1; } if(digitalRead(B)==1&&remsg[0]==HIGH){ remsg[1]=HIGH; remsg[0]=LOW; digitalWrite(haz, HIGH); digitalWrite(writede, LOW); time1=millis(); ktbut=1; } if((unsigned long) (millis()-time1)>100 && ktbut==1){ digitalWrite(haz, LOW); 75 ktbut=0; } if(remsg[0]==HIGH && remsg[1]==LOW && digitalRead(A)==1&& ktbut==1){ digitalWrite(lock1, HIGH); digitalWrite(lock2, LOW); time2=millis(); ktdoor=1; } if(remsg[1]==HIGH && remsg[0]==LOW && digitalRead(B)==1&& ktbut==1){ digitalWrite(lock1, LOW); digitalWrite(lock2, HIGH); time2=millis(); ktdoor=1; } if((unsigned long) (millis()-time2)> 500&& ktdoor==1){ digitalWrite(lock1, LOW); digitalWrite(lock2, LOW); ktdoor=0; } int value = analogRead(A2); //cam bien rung if(remsg[0]==HIGH && remsg[1]==LOW){ 76 if(digitalRead(door)==LOW || value30000 && kt==1 && ktbut!=1){ digitalWrite(haz,LOW); kt=0; } } 77 ... • Nghiên cứu thực nghiệm: sau nghiên cứu lý thuyết chúng em tiến hành vào việc thực mơ hình để thơng qua hiểu rõ hệ thống 1.4 Phạm vi ứng dụng Mơ hình hệ thống chống trộm áp dụng việc nghiên cứu. .. điện hệ thống chống trộm số hãng xe 2.1.4.1 Mạch điện hệ thống chống trộm Toyota Corolla ZZE142 Hình 2.2a: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Corolla Hình 2.2b: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống. .. MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống chống trộm? ??…………………………………….……… Hình 2.2a: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe Corolla…………………………… Hình 2.2b: Sơ đồ mạch điện hệ thống chống trộm xe