ỦY BAN NHÂN DÂN TP HCM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC TP HCM KHOA CƠ KHÍ Ô TÔ BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM 2016 2017 NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO BỘ TẠO NHÁY ĐIỆN TỬ (LOẠI 8 CHÂN[.]
ỦY BAN NHÂN DÂN TP.HCM TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ THỦ ĐỨC TP.HCM KHOA : CƠ KHÍ Ơ TƠ BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM 2016-2017 NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO BỘ TẠO NHÁY ĐIỆN TỬ (LOẠI CHÂN) ỨNG DỤNG TRÊN HỆ THỐNG TÍN HIỆU CỦA XE TOYOTA INNOVA ĐỜI 2015 ĐƠN VỊ CHỦ TRÌ : KHOA CƠ KHÍ Ơ TƠ CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI : BÙI NGỌC TRIỀU TP.HỒ CHÍ MINH- 5/2017 (LƯU HÀNH NỘI BỘ) PHẦN NỘI DUNG A Lời mở đầu 1.1 Tính cấp thiết đề tài Bộ tạo nháy chi tiết quan trọng hệ thống tín hiệu Bộ tạo nháy mạch báo rẽ báo nguy có cơng dụng tạo cho bóng nhấp nháy, việc tạo cho bóng đèn nhấp nháy trước dùng chớp có độ bền nên hãng xe đời chuyển sang sử dụng chớp điện tử Bộ chớp điện tử có độ tin cậy cao trình hoạt động xe Hiện chớp điện tử mua hãng đắt gây khó khăn cho sinh viên, giáo viên vật tư thực tập Vì việc nghiên cứu, chế tạo tạo nháy điện tử với chi phí thấp, đáp ứng đầy đủ chức làm việc giống tạo nháy điện tử hãng việc cần thiết trình giảng dạy thực tập xưỡng mơn điện tơ .Tình hình nghiên cứu Hiện việc nghiên cứu tạo nháy điện tử dừng việc nghiên cứu lý thuyết chế tạo chớp khí kiểu chân, chưa nghiên cứu, chế tạo chớp điện tử chân dùng loại xe đại Mục tiêu nhiệm vụ nghiên cứu Chế tạo tạo nháy điện tử (loại chân) ứng dụng hệ thống tín hiệu xe Toyota Innova đời 2015, mơ q trình hoạt động, viết chương trình nạp cho mạch chế tạo, thử nghiệm tính mơ hình tín hiệu thực tế Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu tạo nháy điện tử loại ( loại chân) ứng dụng hệ thống tín hiệu xe Toyota Innova đời 2015 Phạm vi nghiên cứu mạch điện tử tạo nháy .Phương pháp nghiên cứu Trong trình nghiên cứu thực đề tài, tác giả sử dụng tổng hợp phương pháp nghiên cứu như: phương pháp nghiên cứu lý thuyết; tổng hợp; phương pháp thử nghiệm… Đóng góp đề tài Đề tài hoàn thành thúc đẩy việc nghiên cứu khoa học đội ngũ giảng viên khoa, trường, làm vật tư thực hành giá rẽ so với vật tư hãng đãm bảo tính hoạt động MỤC LỤC Trang Lời mở đầu Nội dung Chương 1: Tổng quan, sở lý thuyết đề tài Tổng quan Cơ sở lý thuyết Chương 2: Hệ thống tín hiệu xe TOYOTA đời Cấu tạo hoạt động hệ thống báo rẽ Cấu tạo hoạt động hệ thống báo nguy 10 Các hư hỏng thường gặp hệ thống tín hiệu 15 Chương 3: Nghiên cứu chế tạo tạo nháy chân ứng dụng hệ thống tín hiệu xe toyota đời 16 3.1.Giới thiệu tạo nháy điện tử chân 16 3.2.Thiết kế mạch điều khiển 16 3.3 Chế tạo phần cứng viết phần mềm 18 3.4 Kiểm tra sản phẩm mơ hình thực tế 30 3.4 Bảng so sánh tạo nháy kiểu tạo nháy 3.4 Bảng so sánh tạo nháy điện tử hãng tạo tự làm Chương 4: Kết luận- Đề nghị 33 Kết luận 33 Kiến nghị 33 Tài liệu tham khảo 34 Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường Năm Học 2016-2017 điện tử 32 32 B Nội dung CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN, CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI Tổng Quan Tổng quan vi điều khiển PIC Giới thiệu PIC PIC viết tắt “Programable Intelligent Computer”, tạm dịch “máy tính thơng minh khả trình” hãng Genenral Instrument đặt tên cho vi điều khiển họ: PIC1650 thiết kế để dùng làm thiết bị ngoại vi cho vi điều khiển CP1600 Vi điều khiển sau nghiên cứu phát triển thêm từ hình thành nên dòng vi điều khiển PIC ngày Tại phải dùng PIC Hiện thị trường có nhiều họ vi điều khiển 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM, Ngoài họ 8051 hướng dẫn cách môi trường đại học, thân người viết chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức phát triển ứng dụng cơng cụ ngun nhân sau: Họ vi điều khiển tìm mua dễ dàng thị trường Việt Nam Giá thành không đắt Có đầy đủ tính vi điều khiển hoạt động độc lập Là bổ sung tốt kiến thức ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051 Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC Hiện Việt Nam giới, họ vi điều khiển sử dụng rộng rãi Điều tạo nhiều thuận lợi trình tìm hiểu phát triển ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng ứng dụng mở phát triển thành cơng, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm dẫn gặp khó khăn,… Sự hỗ trợ nhà sản xuất trình biên dịch, cơng cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp Các tính đa dạng vi điều khiển PIC, tính khơng ngừng phát triển Cấu trúc PIC Cấu trúc phần cứng vi điều khiển thiết kế theo hai dạng kiến trúc: kiến trúc Von Neuman kiến trúc Havard, Kiến trúc Havard kiến trúc Von- Neuman Tổ chức phần cứng PIC thiết kế theo kiến trúc Havard Điểm khác biệt kiến trúc Havard kiến trúc Von-Neuman cấu trúc nhớ liệu nhớ chương trình Đối với kiến trúc Von-Neuman, nhớ liệu nhớ chương trình nằm chung nhớ, ta tổ chức, cân đối cách linh hoạt nhớ chương trình nhớ liệu Tuy nhiên điều có ý nghĩa tốc độ xử lí CPU phải cao, với cấu trúc đó, thời điểm CPU tương tác với nhớ liệu nhớ chương trình Như nói kiến trúc Von-Neuman khơng thích hợp với cấu trúc vi điều khiển Đối với kiến trúc Havard, nhớ liệu nhớ chương trình tách thành hai nhớ riêng biệt Do thời điểm CPU tương tác với hai nhớ, tốc độ xử lí vi điều khiển cải thiện đáng kể Một điểm cần ý tập lệnh kiến trúc Havard tối ưu tùy theo yêu cầu kiến trúc vi điều khiển mà không phụ thuộc vào cấu trúc liệu Ví dụ, vi điều khiển dịng 16F, độ dài lệnh 14 bit (trong liệu tổ chức thành byte), kiến trúc Von-Neuman, độ dài lệnh bội số byte (do liệu tổ chức thành byte) RISC CISC Kiến trúc Havard khái niệm so với kiến trúc VonNeuman Khái niệm hình thành nhằm cải tiến tốc độ thực thi vi điều khiển Qua việc tách rời nhớ chương trình nhớ liệu, bus chương trình bus liệu, CPU lúc truy xuất nhớ chương trình nhớ liệu, giúp tăng tốc độ xử lí vi điều khiển lên gấp đôi Đồng thời cấu trúc lệnh khơng cịn phụ thuộc vào cấu trúc liệu mà linh động điều chỉnh tùy theo khả tốc độ vi điều khiển Và để tiếp tục cải tiến tốc độ thực thi lệnh, tập lệnh họ vi điều khiển PIC thiết kế cho chiều dài mã lệnh cố định (ví dụ họ 16Fxxxx chiều dài mã lệnh 14 bit) cho phép thực thi lệnh chu kì xung clock ( ngoại trừ số trường hợp đặc biệt lệnh nhảy, lệnh gọi chương trình … cần hai chu kì xung đồng hồ) Điều có nghĩa tập lệnh vi điều khiển thuộc cấu trúc Havard lệnh hơn, ngắn hơn, đơn giản để đáp ứng yêu cầu mã hóa lệnh số lượng bit định Vi điều khiển tổ chức theo kiến trúc Havard gọi vi điều khiển RISC (Reduced Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh rút gọn Vi điều khiển thiết kế theo kiến trúc Von-Neuman gọi vi điều khiển CISC (Complex Instruction Set Computer) hay vi điều khiển có tập lệnh phức tạp mã lệnh khơng phải số cố định mà bội số bit (1 byte) Pipelining Đây chế xử lí lệnh vi điều khiển PIC Một chu kì lệnh vi điều khiển bao gồm xung clock Ví dụ ta sử dụng oscillator có tần số MHZ, xung lệnh có tần số MHz (chu kì lệnh us) Giả sử ta có đoạn chương trình sau: MOVLW 55h MOVWF PORTB CALL SUB_1 BSF PORTA,BIT3 instruction @ address SUB_1 Ở ta bàn đến qui trình vi điều khiển xử lí đoạn chương trình thơng qua chu kì lệnh Các kí hiệu vi điều khiển PIC: PIC12xxxx: độ dài lệnh 12 bit PIC16xxxx: độ dài lệnh 14 bit PIC18xxxx: độ dài lệnh 16 bit C: PIC có nhớ EPROM (chỉ có 16C84 EEPROM) F: PIC có nhớ flash LF: PIC có nhớ flash hoạt động điện áp thấp LV: tương tự LF, kí hiệu cũ Bên cạnh số vi điệu khiển có kí hiệu xxFxxx EEPROM, có thêm chữ A cuối flash Ngồi cịn có thêm dịng vi điều khiển PIC dsPIC Ở Việt Nam phổ biến họ vi điều khiển PIC hãng Microchip sản xuất Cách lựa chọn vi điều khiển PIC phù hợp: Trước hết cần ý đến số chân vi điều khiển cần thiết cho ứng dụng Có nhiều vi điều khiển PIC với số lượng chân khác nhau, chí có vi điều khiển có chân, ngồi cịn có vi điều khiển 28, 40, 44, … chân Cần chọn vi điều khiển PIC có nhớ flash để nạp xóa chương trình nhiều lần Tiếp theo cần ý đến khối chức tích hợp sẵn vi điều khiển, chuẩn giao tiếp bên Sau cần ý đến nhớ chương trình mà vi điều khiển cho phép Ngơn ngữ lập trình cho PIC Ngơn ngữ lập trình cho PIC đa dạng Ngơn ngữ lập trình cấp thấp có MPLAB (được cung cấp miễn phí nhà sản xuất Microchip), ngơn ngữ lập trình cấp cao bao gồm C, Basic, Pascal, … Ngồi cịn có số ngơn ngữ lập trình phát triển dành riêng cho PIC PICBasic, MikroBasic,… 1.1.1.7 Mạch nạp pic Đây dòng sản phẩm đa dạng dành cho vi điều khiển PIC Có thể sử dụng mạch nạp cung cấp nhà sản xuất hãng Microchip như: PICSTART plus, MPLAB ICD 2, MPLAB PM 3, PRO MATE II Có thể dùng sản phẩm để nạp cho vi điều khiển khác thơng qua chương trình MPLAB Dịng sản phẩm thống có ưu nạp cho tất vi điều khiển PIC, nhiên giá thành cao thường gặp nhiều khó khăn q trình mua sản phẩm Ngồi tính cho phép nhiều chế độ nạp khác nhau, cịn có nhiều mạch nạp thiết kế dành cho vi điều khiển PIC Có thể sơ lược số mạch nạp cho PIC sau: JDM programmer: mạch nạp dùng chương trình nạp Icprog cho phép nạp vi điều khiển PIC có hỗ trợ tính nạp chương trình điện áp thấp ICSP (In Circuit Serial Programming) Hầu hết mạch nạp hỗ trợ tính nạp chương trình WARP-13A MCP-USB: hai mạch nạp giống với mạch nạp PICSTART PLUS nhà sản xuất Microchip cung cấp, tương thích với trình biên dịch MPLAB, nghĩa ta trực tiếp dùng chương trình MPLAB để nạp cho vi điều khiển PIC mà khơng cần sử dụng chương trình nạp khác, chẳng hạn ICprog 1.1.2 Giới thiệu phần mềm PROTEUS Proteus phần mềm cho phép mô hoạt động mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch viết chương trình điều khiển cho họ vi điều khiển MCS-51, PIC, AVR, … Proteus phần mềm mô mạch điện tử Lancenter Electronics, mô cho hầu hết linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho MCU PIC, 8051, AVR, Motorola Phần mềm bao gồm chương trình: ISIS cho phép mơ mạch ARES dùng để vẽ mạch in Proteus công cụ mô cho loại Vi Điều Khiển tốt, hỗ trợ cc dịng VĐK PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430, ARM7/LPC2000 … giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet,… ngồi mơ mạch số, mạch tương tự cách hiệu Sức mạnh mơ hoạt động hệ vi điều khiển mà không cần thêm phần mềm phụ trợ Sau đó, phần mềm ISIS xuất file sang ARES phần mềm vẽ mạch in khác Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS có ưu điểm hình ảnh mạch điện đẹp, cho phép ta tùy chọn đường nét, màu sắc mạch điện, thiết kế theo mạch mẫu (templates) Những khả khác ISIS là: Chạy Windows 98/Me/2k/XP/Win7 Tự động xếp đường mạch vẽ điểm giao đường mạch Chọn đối tượng thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng Xuất file thống k linh kiện cho mạch Xuất file Netlist tương thích với chương trình lm mạch in thơng dụng Đối với người thiết kế mạch chun nghiệp, ISIS tích hợp nhiều cơng cụ giúp cho việc quản lý mạch điện lớn, mạch điện lên đến hàng ngàn linh kiện ARES (Advanced Routing and Editing Software) phần mềm vẽ mạch in PCB PROTEUS VSM l kết hợp chương trình mô mạch điện theo chuẩn công nghiệp SPICE3F5 mơ hình linh kiện tương tác động (animated model) Nó cho phép người dùng tự tạo linh kiện tương tác động thực có nhiều linh kiện loại tạo mà khơng cần code lập trình Do đó, PROTEUS VSM cho phép người dùng thực “mơ có tương tác” giống hoạt động mạch thật Cơ sở lý thuyết Giới thiệu chớp mạch đèn báo rẽ báo nguy ôtô Bộ chớp mạch báo rẽ báo nguy có cơng dụng tạo cho bóng nhấp nháy Việc tạo cho bóng đèn nhấp nháy trước dung chớp có độ bền nên hãng xe chuyển sang sử dụng chớp điện tử Bộ chớp điện tử có độ tin cậy cao trình hoạt động xe Các dịng xe đời cũ sử dụng chớp điện tử chân theo mạch điện hình Trang Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường Năm Học 2016-2017 Cơng tắc máy Hộp cầu chì Bộ chớp Bình điện Đèn báo xi nhan Hình 1: Sơ đồ mạch điện báo rẽ với chớp chân công tắc Hazard rời Theo mạch điện ta nhận thấy chớp chân đơn giản, cơng tắc Hazard (báo nguy) địi hỏi số chân nơi công tắc nhiều việc chế tạo phức tạp Trường hợp cơng tắc Hazard tích hợp cơng tắc tổ hợp làm cơng tắc tổ hợp phức tạp Vì xe đời sau TOYOTA sử dụng chớp chân hình Hình 2: Sơ đồ mạch điện báo rẽ với chớp chân Trang Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường Năm Học 2016-2017 Sơ đồ mạch điện cho ta thấy công tắc Hazard trở nên đơn giản chớp đèn báo rẽ có phức tạp Tuy nhiên độ tin cậy vấn đề bảo dưỡng nên xe TOYOTA từ 2008 đến sử dụng loại chớp cho mạch báo rẽ báo nguy Để đáp ứng nhu cầu giảng dạy thực hành xưởng để tạo cho sinh viên tìm hiểu nghiên cứu mạch chớp điện tử này, tơi tìm hiểu ngun lý hoạt động chớp nghiên cứu chế tạo nó, ngồi việc phục vụ giảng dạy xưởng tơi cịn hướng tới việc chuyển giao sản xuất chớp thị trường Trang Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường Năm Học 2016-2017 CHƢƠNG 2: HỆ THỐNG TÍN HIỆU TRÊN XE TOYOTA ĐỜI MỚI Cấu tạo hoạt động hệ thống báo rẽ báo nguy kiểu Cấu tạo Công tắc đèn xinhan: Hình 3: Vị trí cơng tắc điều khiển đèn xinhan Đèn xinhan: Hình 4: Vị trí đèn xinhan phía trƣớc-sau xe Trang Nghiên Cứu Khoa Học Cấp Trường Năm Học 2016-2017 Cơng tắc hazard: Hình 5: Vị trí cơng tắc hazard Đèn cảnh báo nguy hiểm: Hình 6: Vị trí đèn báo nguy hiểm phía trƣớc sau xe Bộ tạo nháy: Hình 7: Bộ tạo nháy điện tử chân Trang