Thiết kế, chế tạo đồng hồ hiển thị thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy

Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP .i PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN .iv MỤC LỤC v A PHẦN MỞ ĐẦU vii DẪN NHẬP viii B PHẦN NỘI DUNG .i CHƢƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN - HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin 1.1.1 Hệ thống thông tin xe ô tô 1.1.2 Hệ thống thông tin xe gắn máy 1.2 Giới thiệu hệ thống chống trộm xe gắn máy 1.2.1 Chống trộm có sử dụng điều khiển từ xa 1.2.2 Chống trộm không sử dụng điều khiển từ xa 10 CHƢƠNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 12 2.1 Tổng quan vi điều khiển 12 2.2 Tổng quan linh kiện điện tử 35 2.2.1 LED đoạn .35 2.2.2 LED đơn 40 2.2.3 Mạch thu phát song RF 44 2.2.4 Phân loại cách đọc điện trở 46 2.2.5 Phân loại cách đọc tụ điện 48 2.2.6 Cuộn cảm 53 2.3 Tổng quan cảm biến tốc độ xe 54 CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THÔNG TIN DẠNG SỐ TÍCH HỢP CHỐNG TRỘM CHO XE MÁY .56 3.1 Thiết kế mạch điều khiển 56 3.1.1 Sơ đồ khối 56 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý .57 v Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức 3.1.3 Sơ đồ mạch in 61 3.1.4 Bố trí linh kiện mạch điều khiển 61 3.2 Thiết kế mặt đồng hồ .62 3.3 Thiết kế chống trộm 63 3.4 Tổng thể cụm đồng hồ hiển thị 65 3.5 Một số hình ảnh mơ hình 66 CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 70 4.1 Thiết kế phần mềm 70 4.1.1 Phần mềm mô 70 4.1.2 Phần mềm lập trình 70 4.2 Các phương pháp đo 70 4.2.1 Phương pháp đo tốc độ xe .70 4.2.2 Phương pháp đo tốc độ động 71 4.2.3 Phương pháp đo điện áp accu 71 4.3 Lưu đồ thuật toán 72 C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 74 DANH MỤC HÌNH ẢNH 78 DANH MỤC BẢNG 80 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức A PHẦN MỞ ĐẦU vii Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức DẪN NHẬP …… ĐẶT VẤN ĐỀ Ở Việt Nam nay, ngành công nghiệp ô tô công phát triển mạnh mẽ nhằm bắt kịp phát triển nước khu vực giới, góp phần vào cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Cùng với phát triển mạnh mẽ kéo theo phát triển ngành công nghiệp phụ trợ như: khí gia cơng, nhựa tổng hợp, phụ tùng thay thế, linh kiện điện tử v v Song song với phát triển ngành cơng nghiệp tơ nhu cầu người thiết bị xe ngày cao hơn, phải đáp ứng nhiều như: bền, tiện dụng, xác đặc biệt tính thẩm mỹ Nắm bắt xu đó, nên nhóm sinh viên hướng dẫn giảng viên ThS Nguyễn Trọng Thức định chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo đồng hồ hiển thị thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy” MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ Mục tiêu nhiệm vụ đặt thiết kế, chế tạo loại đồng hồ nhỏ gọn hiển thị đầy đủ thông tin xe gắn máy dạng số, dễ quan sát, tiện dụng, đồng thời tích hợp thêm hệ thống chống trộm, đảm bảo an tồn cho chủ xe, thay cho đồng hồ xe gắn máy TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ Đi với phát triển mạnh mẽ công nghệ, sản phẩm chế tạo địi hỏi phải có tính tiện dụng, hiệu tin cậy cao Chính việc thiết kế chế tạo loại đồng hồ hiển thị thơng tin đầy đủ, tích hợp thêm chống trộm phần đáp ứng yêu cầu ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Các đối tượng nghiên cứu: cảm biến tốc độ, cảm biến điện dung, linh kiện điện tử, vi điều khiển Atmega128, phần mềm mơ Proteus Professional, phần mềm lập trình C CodeVision AVR Các tín hiệu nghiên cứu: - Điện áp accu - Mức nhiên liệu - Tốc độ xe - Tốc độ động - Tín hiệu báo rẽ viii Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức B PHẦN NỘI DUNG Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức CHƢƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN - HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM …… 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin Cùng với phát triển công nghệ ôtô xe gắn máy, bảng điều khiển trung tâm có phát triển vượt bậc hình thức lẫn nội dung Hệ thống thông tin loại xe ngày trang bị hàng loại đồng hồ đo, đèn báo, biểu tượng cảnh báo để hiển thị xác thơng tin khác kết hợp với tính thẩm mỹ bảng điều khiển Hơn nữa, hãng xe, dịng xe lại có cách xếp thiết kế biểu tượng theo phong cách riêng Sau cách bố trí khối thông tin bảng đồng hồ hiển thị loại xe ôtô xe gắn máy 1.1.1 Hệ thống thơng tin xe tơ Hình 1.1 Bảng đồng hồ hiển thị thông tin loại xe ôtô Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Bảng 1.1 Các khối hiển thị Khối hiển thị Tín hiệu điều khiển - Đèn báo rẽ - Tín hiệu cơng tắc báo rẽ - Đèn báo pha - Tín hiệu cơng tắc pha - Khối đèn báo số - Tín hiệu cơng tắc số - Đèn báo sạc - Tín hiệu chân L tiết chế - Kim báo nhiệt độ nước làm mát - Tín hiệu cảm biến nước làm mát - Kim báo tốc độ xe - Tín hiệu cảm biến tốc độ xe, dẫn động cáp lấy từ cảm biến ABS - Khối LCD hiển thị cơng tơ mét - Tín hiệu cảm biến tốc độ xe, dẫn động cáp lấy từ cảm biến ABS - Kim báo tốc độ động - Tín hiệu cảm biến tốc độ động - Kim báo mức nhiên liệu - Tín hiệu biến trở phao nhiên liệu Ngồi cịn có ký hiệu cảnh báo khác Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Đèn cảnh báo phanh tay: kéo phanh tay đèn sáng Đèn cảnh báo nhiệt độ: nhiệt độ động vượt nhiệt độ động hoạt động đèn sáng Đèn báo áp suất dầu mức thấp: áp lực dầu hệ thống khơng đủ áp suất đèn sáng Đèn cảnh báo trợ lực lái điện: hệ thống trợ lức lài điện gặp cố (hoặc hư hỏng) đèn sáng Đèn cảnh báo túi khí: hệ thống túi khí bị hư hỏng gặp cố trục trặc đèn sáng Đèn cảnh báo nạp accu: accu bị hư hỏng máy phát khơng sạc vào accu đèn sáng Đèn báo khóa vơ lăng: vơ lăng bị khóa đèn sáng Đèn báo bật cơng tắc khoa điện: cơng tắc khóa điện mở đèn sáng Đèn báo chưa thắt dây an toàn: vị trí xe có người chưa thắt dây an tồn đèn sáng 10 Đèn báo cửa xe mở: cửa xe chưa đóng chưa đóng kín đèn sáng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức 11 Đèn báo nắp cabo mở: nắp cabo xe mở đóng chưa kín đèn sáng 12 Đèn báo cốp xe mở: cốp xe mở chưa đóng kín đèn sáng 13 Đèn cảnh báo động khí thải: có nhiều cảm biện phận động bị trục trặc đèn sáng 14 Đèn cảnh báo lọc hạt diesel: phận lọc diesel gặp cố đèn sáng 15 Đèn báo cần gạt kính chắn gió tự động: xe bật chế độ tự động cho cần gạt kính chắn gió đèn sáng 16 Đèn báo sấy nóng bugi/ dầu diesel: bugi sấy hoạt động đèn sáng, động đạt đến nhiệt độ thích hợp để khởi động đèn tắt 17 Tương tự số 18 Đèn cảnh báo phanh chống bó cứng: hệ thống phanh ABS gặp cố trục trặc đèn sáng 19 Đèn cảnh báo tắt hệ thống cân điện từ: hệ thống cân điện từ ngừng hoạt động đèn sáng 20 Đèn báo áp suất lốp mức thấp: áp suất lốp xe khơng đủ áp suất đèn sáng 21 Đèn báo cảm ứng mưa: cảm biến mưa gặp cố đèn sáng 22 Đèn cảnh báo má phanh: má phanh xe mịn hết bố đèn sáng 23 Đèn báo tan bang cửa sổ sau: bật chế độ làm tan băng cho kính xe đèn sáng 24 Đèn cảnh báo lỗi hộp số tự động: hộp số tự động gặp cố trục trặc thì đèn sáng 25 Đèn cảnh báo lỗi hệ thống treo: hệ thống treo gặp cố hư hỏng đèn sáng 26 Đèn báo giảm xóc: hệ thống giảm xóc cho xe hoạt động đèn sáng 27 Đèn báo cánh gió sau: cánh gió sau xe đưa đèn sáng 28 Đèn báo lỗi đèn ngoại thất: đèn ngoại thất xe bị hư hỏng 29 Đèn cảnh báo đèn phanh: đèn phanh bị hư hỏng (không sáng) 30 Đèn báo cảm ưng mưa ánh sáng: cảm biến mưa ánh sáng bị hư hỏng đèn sáng Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Động xe gắn máy Hình 3.15 Cụm động mơ hình 67 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Cảm biến tiệm cận Hình 3.16 Cụm cảm biến mơ hình 68 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Hình 3.17 Mơ hình tổng thể 69 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH …… 4.1 Thiết kế phần mềm 4.1.1 Phần mềm mô Sử dụng phần mềm PROTEUS PROFESSIONAL lập trình để mơ giả lập 4.1.2 Phần mềm lập trình Sử dụng phần mềm Codevision AVR để viết code chương trình xử lý 4.2 Các phƣơng pháp đo - Việc sử dụng phương pháp đo hợp lý điều cần thiết nhằm đảm bảo độ xác cao thơng tin hiển thị hình đồng hồ 4.2.1 Phƣơng pháp đo tốc độ xe - V vận tốc xe ( Km/h) - Định thời gian lấy mẫu T= 500ms - Số xung cảm biến vòng quay bánh xe Z=12 xung - Chu vi bánh xe 5/3 (m) - N số xung đọc từ cảm biến tốc độ thời gian lấy mẫu V N *3.6*5 N 12*0.5*3 (Km/h) 70 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức 4.2.2 Phƣơng pháp đo tốc độ động - VDC tốc độ động ( vòng/phút) - Định thời gian lấy mẫu T=200ms - Xung tín hiệu lấy từ chân kích từ đánh lửa ( 1xung/1vịng) - N số xung đọc từ chân kích từ thời gian lấy mẫu VDC  N *60  N *300 0.2 (Vịng/phút) 4.2.3 Phƣơng pháp đo điện áp accu Hình 4.1 Cách đo điện áp accu 71 Đồ án tốt nghiệp 4.3 GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Lƣu đồ thuật tốn Hình 4.2 Lƣu đồ thuật tốn xử lý (2) Khởi tạo - Khởi tạo Timer - Khởi tạo khối ADC - Khởi tạo PORT ngõ ngõ vào (3) Đọc tín hiệu bên ngồi - Đọc giá trị điện áp accu - Đếm xung tốc độ xe - Đếm xung tốc độ động 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức - Đọc giá trị tín hiệu số - Đọc giá trị điện áp biến trở mức nhiên liệu (4) Điều kiện - Nếu cơng tắc khóa On (Đ), Off (S) (5) Khối hiển thị - Khối báo điện áp accu - Khối báo tốc độ xe - Khối báo mức nhiên liệu - Khối báo ODO - Khối báo số 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức KẾT LUẬN Sau tháng nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp, cố gắng nỗ lực nhóm thực đồ án với huớng dẫn tận tình ThS Nguyễn Trọng Thức, thầy môn Điện tử ô tô, với nỗ lực nhóm, chúng em hồn thành nội dung đồ án thời gian quy định đạt yêu cầu, nhiệm vụ đặt “Thiết kế, chế tạo đồng hồ thơng tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy” Qua trình nghiên cứu thực đồ án nhóm tìm hiểu, biết đươ ̣c c ách sử dụng số loại linh kiện điện tử IC (74HC595, cảm biến tốc tiệm cận LJ18A3-8-Z/BX, module thu phát sóng RF kênh 315Mhz) kiến thức lập trình vi điều khiển AVR ngơn ngữ ―C‖, qua ứng dụng tính vi điều khiển AVR (Timer/Counter, ngắt ngoài, chuyển đổi ADC, …) để phục vụ cho việc đo hiển thị thông tin lên bảng đồng hồ điều khiển hệ thống chống trộm Việc thử nghiệm mơ hình xe thực tế hoạt động tương đối tốt cho thấy sản phẩm đồ án gắn thay đồ hồ hiển thị số loại xe máy có kích thước tương tự 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức ĐỀ NGHỊ Do thiếu điều kiện thử nghiệm thực tế nên sản phẩm đồ án chưa giải tối đa vấn đề sau: sản phẩm hoạt động chưa ổn định, chưa có biện pháp chống nhiễu tối ưu, code chương trình chưa tối ưu nhất, ảnh hưởng đến tốc độ xử lý vi điều khiển kết xác Qua đó, nhóm thực đồ án hy vọng có hội để tiếp tục nghiên cứu hồn thiện vấn đề cịn hạn chế sản phẩm Cuối nhóm xin chân thành cảm ơn thầy ThS.Nguyễn Trọng Thức thầy khoa Cơ khí Động lực truờng Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM bạn lớp giúp đỡ, góp ý tạo điều kiện tốt để nhóm thực đề tài 76 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức D TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bảng đồng hồ hiển thị thơng tin loại xe ơtơ Hình 1.2 Đồng hồ hiển thị thông tin loại xe gắn máy thơng thường Hình 1.3 Bộ chống trộm điều khiển từ xa qua Remote Hình 1.4 Sơ đồ định vị GPS Hình 1.5 Bộ chống trộm thẻ từ Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển Hình 2.2 Các họ vi điều khiển khác ATMEL Hình 2.3 Thanh ghi trạng thái – Status Register Hình 2.4 Tập ghi làm việc đa chức Hình 2.5 Thanh ghi Hình 2.6 Thanh ghi trỏ ngăn xếp Hình 2.7 Tổ chức nhớ AVR Hình 2.8 Thanh ghi bits Hình 2.9 Register file Hình 2.10 Thanh ghi điều khiển Timer/Counter Hình 2.11 Thanh ghi mặt nạ T/C Hình 2.12 So sánh cách làm việc Hình 2.13 Quá trình thực Hình 2.14 Đếm chiều T/C0 Hình 2.15 Tạo nguồn AVCC từ VCC Hình 2.16 Thanh ghi ADMUX Hình 2.17 Thanh ghi ADCSRA Hình 2.18 Hai ghi ADCH, ADCL Hình 2.19 Thanh ghi SFIOR Hình 2.20 Phương pháp truyền song song (a) nối tiếp (b) Hình 2.21 Khung truyền theo USART Hình 2.22 Sơ đồ vị trí led Hình 2.23 Sơ đồ kết nối Hình 2.24 Tụ hóa hình dạng tụ hóa Hình 2.25 Tụ tantali Hình 2.26 Tụ thường Hình 2.27 Tụ thường Hình 2.28 Tụ thường Hình 2.29 Tụ dùng mã màu Hình 2.30 Tụ polyester Hình 2.31 Biến tụ Hình 2.32 Tụ chặn Hình 2.33 Cảm biến từ vịng rang Hình2.34 Cảm biến quang Hình 3.1 Sơ đối khối điều khiển 78 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý chung Hình 3.3 Khối xử lý Hình 3.4 Khối hiển thị tốc độ xe Hình 3.5 Khối hiển thị km Hình 3.6 Khối báo số Hình 3.7 Khối cầu phân áp Hình 3.8 Sơ đồ mạch in Hình 3.9 Bố trí linh kiện mạch điều khiển Hình 3.10 Mặt đồng hồ Hình 3.11 Mạch thu phát sóng RF 315 MHz Hình 3.12 Module relay kênh 5VDC Hình 3.13 Cụm đồng hồ sau hồn chỉnh Hình 3.14 Mặt đồng hồ hồn chỉnh mơ hình Hình 3.15 Cụm động mơ hình Hình 3.16 Cụm cảm biến mơ hình Hình 3.17 Mơ hình tổng thể Hình 4.1 Cách đo điện áp accu Hình 4.2 Lưu đồ thuật tốn xử lý 79 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các khối hiển thị Bảng 1.2 Các khối hiển thị Bảng 2.1 Chức bit CS0X Bảng 2.2 Chọn điện áp tham chiếu Bảng 2.3 Chọn chế độ chuyển đổi Bảng 2.4 Hệ số chia xung nhịp cho ADC Bảng 2.5 Nguồn kích ADC chế độ Auto Trigger Bảng 2.6 Mã hiển thị led đoạn Anode chung Bảng 2.7 Mã hiển thị led đoạn Cathode chung Bảng 2.8 Bảng thông số LED Bảng 2.9 Bảng màu điện trở Bảng 2.10 Bảng màu cuộn cảm 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng (2007), ―Giáo trình trang bị điện điện tử ô tô đại‖, Nhà xuất Trường Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh, 309 trang [2] PGS-TS Đỗ Văn Dũng (2013), ―Giáo trình điện động điều khiển động cơ‖, Nhà xuất Trường Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh, 407 trang Web [4] http://www.tusach.thuvienkhoahoc.com [5] http://www.shop91.xim.vn/tin-tuc/thu-phat-song-rf-nguyen-ly-co-ban-phan-1new2593.html [6] http://www.codientu.org [7] http://www.voer.edu.vn [8] http://www.hocled.com/dien-tro.html Tiếng Anh [9] http://www.e-radionica.com/productdata 81 ... tài: ? ?Thiết kế, chế tạo đồng hồ hiển thị thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy? ?? MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ Mục tiêu nhiệm vụ đặt thiết kế, chế tạo loại đồng hồ nhỏ gọn hiển thị đầy đủ thông. .. gọn hiển thị đầy đủ thông tin xe gắn máy dạng số, dễ quan sát, tiện dụng, đồng thời tích hợp thêm hệ thống chống trộm, đảm bảo an tồn cho chủ xe, thay cho đồng hồ xe gắn máy TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN... xếp thiết kế biểu tượng theo phong cách riêng Sau cách bố trí khối thông tin bảng đồng hồ hiển thị loại xe ôtô xe gắn máy 1.1.1 Hệ thống thơng tin xe tơ Hình 1.1 Bảng đồng hồ hiển thị thông tin