ĐỒ án VI điều KHIỂN đề tài thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ □ □ ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe GVHD T s Đoàn Lê Anh SVTH Ngô Đình Thuận Trương Quốc Khánh Nguyễn Anh Tuấn Đà Nẵng,[.]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT KHOA CƠ KHÍ - □ □ - ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe GVHD: T.s Đoàn Lê Anh SVTH : Ngơ Đình Thuận Trương Quốc Khánh Nguyễn Anh Tuấn Đà Nẵng, ngày 16 tháng 06 năm 2022 MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I Tổng quan Khái niệm 2 Nguyên lý hoạt động a) Cảm biến siêu âm .2 b) Cảm biến điện từ 3 Một số ưu điểm cản trở 4 Một số loại cảm biến lùi thị trường 5 Thiết kế hệ thống lùi xe a) Phương án b) Sơ đồ khối CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHI TIẾT TỪNG KHỐI .6 I Arduino .6 Giới thiệu .6 Sơ đồ chân .7 II Cảm biến khoảng cách (HC – SR04) 10 Giới thiệu 10 Sơ đồ chân 11 Sơ đồ nối dây .15 Code nạp chương trình tham khảo 15 III Màn hình LCD 1602 & Module I2C LCD .18 Giới thiệu 18 Sơ đồ chân 19 Thư viện LCD Arduino .21 Sơ đồ nối dây .22 Code nạp chương trình tham khảo 22 IV Còi cảnh báo (Buzzer) 24 Giới thiệu 24 Sơ đồ chân 24 Sơ đồ nối dây .26 Chương trình tham khảo 26 V Cảnh báo lùi xe .27 Sơ đồ nối dây nguyên lí hoạt động .27 Chương trình tham khảo 28 VI Mạch xe điều khiển Bluetooth 32 Module điều khiển động L298 32 Module thu phát Bluetooth HC-05 35 Sơ đồ nối dây .37 Chương trình tham khảo 38 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG CẢNH BÁO LÙI XE 40 Sơ đồ nối dây nguyên lý làm việc hệ thống 40 Chương trình nạp cho hệ thống 41 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe MỞ ĐẦU Trong thập niên cuối kỉ XX, từ đời công nghệ bán dẫn, kĩ thuật điện tử có phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau tích hợp với mật độ cao cao diện tích nhỏ, nhờ thiết bị điện tử nhỏ nhiều chức Các thiết bị điện tử ngày nhiều chức giá thành ngày rẻ hơn, điện tử có mặt khắp nơi Ngày khoa học kỹ thuật phát triển vượt bậc, đạt thành tựu rực rỡ, nhiều cơng trình nghiên cứu đời nhiều lĩnh vực: điện tử, điện tử, điện tử viễn thông, hệ thống nhúng… Chính phát triển địi hỏi người phải có dư lập trình điều khiển cao Lập trình điều khiển trở nên quen thuộc ngành kỹ thuật mô hình nghiên cứu từ quy mơ lớn đến nhỏ; điển vi điều khiển (arduino,pic ) phổ biến thị trường, nhiều bạn trẻ từ học sinh đến sinh viên tiếp cận dễ dàng Thơng qua việc làm Đồ án Vi điều khiển góp phần nâng cao kiến thức cho sinh viên việc thực hành khả viết báo cáo Ở đồ án nhóm chúng em thực đề tài “Thiết kế,chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe” Trong suốt trình làm đồ án chúng em tham khảo nhiều nguồn tài liệu liên quan đến chương trình học, trải qua buổi thông đồ án với hướng dẫn thầy Đoàn Lê Anh giúp chúng em hoàn thành đồ án Tuy cố gắng thực không tránh khỏi sai sót, chúng em mong sai sót thầy góp ý tận tình Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I Tổng quan Lùi đỗ xe kỹ quan trọng mà người lái xe cần xử lý thục Tuy nhiên kỹ lùi xe chưa coi đơn giản, lúc tầm quan sát người lái bị hạn chế dẫn đến việc khoảng cách không chuẩn Để loại bỏ vấn đề này, nhà sản xuất trang bị thêm cảm biến lùi gắn đuôi xe ô tô Cảm biến lùi xe tơ khơng cịn thiết bị q xa lạ với người xe Nó giống mắt thần giúp tài xế điều khiển xe tốt trình lùi tiến xe, nhằm giảm thiểu tối đa tai nạn không đáng có Trên thị trường nay, có nhiều sản phẩm cảm biến lùi ô tô khác Khái niệm Hiểu cách đơn giản, cảm biến lùi thiết bị lắp đặt phần đuôi xe tơ, cụ thể vị trí cản sau Thiết bị có nhiệm vụ phát tín hiệu cảnh báo vật cản nguy hiểm gần xe lùi, từ hạn chế tối đa tình va chạm tai nạn điểm mù Hình 1.1 Điểm mù xe tơ Có loại cảm biến lùi xe phổ biến cảm biến siêu âm cảm biến điện từ Nguyên lý hoạt động a) Cảm biến siêu âm Khi xe trạng thái lùi, cảm biến siêu âm phát sóng siêu âm (sóng radio) Khi gặp vật cản, sóng dội lại phân tích máy tính Lúc máy tính có nhiệm vụ phân tích thời gian sóng dội lại thay đổi chiều dài dải sóng, từ đưa tính tốn xác định kích thước khoảng cách tương đối vật cản Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe Hình 1.2 Vùng qt sóng cảm biến siêu âm b) Cảm biến điện từ Cảm biến điện từ sử dụng sóng điện từ thơng qua máy thu-phát tạo từ trường hình elip phía sau xe xe trạng thái lùi Khi lùi xe, có xuất chướng ngại vật gây nhiễu từ trường cảm biến Lúc máy đo phát thay đổi điện áp gửi thông tin tới máy tính để phân tích liệu từ xác định khoảng cách từ xe đến vật cản Âm cảnh báo trở nên to nhanh dần xe tiến lại gần chướng ngại vật Hình 1.3 Cảm biến điện từ lắp phía sau xe Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe Một số ưu điểm cản trở Cảm biến siêu âm: − Sóng siêu âm giúp người sử dụng đo khoảng cách từ điểm phát đến vật thể mà không cần phải tiếp xúc Thiết bị hữu dụng − Các sóng siêu âm cịn lan truyền nhiều mơi trường khác như: khơng khí, chất rắn, để phát đo khoảng cách vật thể − Hệ thống cảm biến siêu âm cịn có độ nhạy cao nên thời gian phản hồi nhanh, độ xác gần tuyệt đối sai số rơi vào khoảng trung bình 0,15% khoảng cách 2m Do loại cảm biến lùi sử dụng sóng âm nên thiết bị hồn tồn bị gây nhiễu, ảnh hưởng tới độ xác tác động thời tiết Bên cạnh đó, sóng âm khó phát vật thể nhỏ, hẹp Ngoài ra, loại cảm biến thường gắn cản xe nên dễ bị hư hỏng tác động bụi bẩn, bùn đất… Hình 1.4 Một số vật cản trở với cảm biến siêu âm Cảm biến điện từ Có khả phát nhiều loại vật thể cảm biến siêu âm có tuổi thọ cao nhiều Lý vị trí lắp đặt cảm biến Trong cảm biến siêu âm lắp phía ngồi cản tơ cảm biến điện từ đặt phía bên cản, giúp bảo vệ loại cảm biến lùi khỏi tác động mơi trường bên ngồi Giá thành loại cảm biến điện từ cao Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe Một số loại cảm biến lùi thị trường Trên thị trường có nhiều dịng cảm biến lùi cho tơ khác Có loại có cảm biến phát tiếng kêu lùi xe (như cảm biến mắt cảm biến mắt), hay loại có cảm biến lùi cảm biến tiến (như loại cảm biến mắt cảm biến mắt) Mỗi loại cảm biến có ưu nhược điểm khác Hình 1.5 Giá thành loại biến lùi Thiết kế hệ thống lùi xe a) Phương án Có nhiều loại cảm biến lùi xe bày bán thị trường sử dụng nhiều cách điều khiển riêng thương hiệu sử dụng Nhưng để đáp ứng nhu cầu học tập kinh phí hạn hẹp nên nhóm thiết kế hệ thống lùi xe sử dụng Arduino điều khiển cảm biến siêu âm HC-SR04 b) Sơ đồ khối Màn hình LCD Thiết bị cảnh báo (Loa, cịi) Arduino Kit Cảm biến siêu âm Nguồn DC Hình 1.6 Sơ đồ khối hệ thống Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHI TIẾT TỪNG KHỐI I Arduino Giới thiệu Arduino tảng mã nguồn mở giúp người xây dựng ứng dụng điện tử có khả liên kết, tương tác với tốt Arduino xem máy tính thu nhỏ giúp người dùng lập trình, thực dự án điện tử không cần tới công cụ chuyên biệt phục cho trình nạp code Arduino Uno bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa vi điều khiển Microchip ATmega328 phát triển Arduino.cc Bảng mạch trang bị chân đầu vào/ đầu Digital Analog giao tiếp với bảng mạch mở rộng khác Mạch Arduino Uno thích hợp cho bạn tiếp cận đam mê điện tử, lập trình…Dựa tảng mở Arduino.cc cung cấp bạn dễ dàng xây dựng cho dự án nhanh (lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…) Hình 2.1 Mạch thực tế Arduino Uno Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe Sơ đồ chân Sơ đồ chân: 10 Hình 2.2 Sơ đồ cấu tạo Arduino Uno (1) Cổng USB (6) IC Atmega 328 (2) Nút reset (7) Chân xuất tín hiệu Analog (3) ISCP Atmega 16U2 (8) Chân cấp nguồn cho cảm biến (4) Chân xuất tín hiệu (9) Cổng nguồn (5) Chân ISCP Atmega 328 (10) IC Atmega 16U2 ... Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG I Tổng quan Lùi đỗ xe kỹ quan trọng mà người lái xe cần xử lý thục Tuy nhiên kỹ lùi xe chưa coi... Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe Sơ đồ nối dây Sơ đồ mạch kết nối cảm biến siêu âm HC – SR04 với Arduino: Hình 2.9 Sơ đồ mạch cảm biến siêu âm HC-SR04 *Kết nối:... với chế độ nguồn, sử dụng tới kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Khoa Cơ khí Đồ án vi điều khiển Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe Hình 2.3 Vi