Báo cáo hệ thống mã hóa khóa động cơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO HỆ THỐNG MÃ HÓA KHÓA ĐỘNG CƠ SVTH: LÝ TẤN VƯƠNG MSSV: 18145493 SVTH: TRẦN TRUNG THẢO MSSV: 18145453 SVTH: BÙI QUỐC TUẤN MSSV: 18145477 GVHD: TH.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7, năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÁO CÁO ĐỀ TÀI Bộ môn: Hệ thống điện – điện tử Ơ tơ HỆ THỐNG MÃ HĨA KHĨA ĐỘNG CƠ SVTH: LÝ TẤN VƯƠNG MSSV: 18145493 SVTH: TRẦN TRUNG THẢO MSSV: 18145453 SVTH: BÙI QUỐC TUẤN MSSV: 18145477 GVHD: TH.S NGUYỄN THÀNH TUYÊN Tp.Hồ Chí Minh, tháng 7, năm 2020 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên………………………………… MSSV: ………………………………… Họ tên sinh viên………………………………… MSSV: ………………………………… Tên đề tài: Ngành đào tạo: Họ tên GV hướng dẫn: Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực BCĐT(khơng đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày BCĐT: 2.2 Nội dung báo cáo: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: i 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa 30 Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu BC Đúng format với đầy đủ hình thức nội dung mục 10 10 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài Tính cấp thiết đề tài Nội dung BC 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học xã hội… Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành phần, quy trình đáp ứng yêu cầu đưa với ràng buộc thực tế Khả cải tiến phát triển Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành… Điểm đạt Đánh giá khả ứng dụng đề tài Sản phẩm cụ thể BC Tổng điểm 10 15 15 10 10 100 Kết luận:  Được phép bảo vệ  Không phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2018 Giảng viên hướng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) ii LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài nhóm thực đề tài xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn: thầy Nguyễn Thành Tuyên, người tận tình bảo, giúp đỡ nhóm thực dề tài thời gian hướng Những kiến thức thu thập trình nghiên cứu đề tài, phần nhiều thầy hướng dẫn có ích, giúp nhóm thực hiểu rõ hơn, nắm số vấn đề bản, đồng thời giúp ích cho nhóm viết đường học tập sau tương lai Nhóm viết xin chân thành cảm ơn thư viện trường DH SPKT TPHCM cung cấp nhiều tài liệu, giáo trình quan trọng giúp nhóm viết thu thập hệ thống kiến thức để hoàn thành đề tài Đặc biệt, xin gửi lời cảm ơn đến trang web như: www.dientuvietnam.net, www.oto-hui.com/diendan/threads/he-thong-ma-hoa-khoa-dong-co.10738/, Đã cho nhóm viết nhiều kiến thức phục vụ đề tài Nhóm thực đề tài không quên cảm ơn anh, chị bạn tận tình giúp đỡ nhóm viết thơng qua việc góp ý, hồn thiện đề tài iii MỤC LỤC PHIẾU NHẬN XÉT i LỜI CẢM ƠN iii MỤC LỤC iv DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii DANH MỤC CÁC BẢNG x Chương TỔNG QUAN 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Mục đích nhiệm vụ 1.3 Đối tượng phạm vi nghiên cứu tiểu luận .2 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Chương TÌM HIỂU HỆ THỐNG MÃ HĨA KHĨA ĐỘNG CƠ 2.1 Lịch sử hệ thống bảo vệ xe – Car security system 2.2 Hệ thống mã hóa khóa động 2.3 Phân loại hệ thống mã hóa khóa động 2.4 Cấu tạo hệ thống mã hóa khóa động .6 2.4.1 2.4.2 2.4.3 2.4.4 2.4.5 2.4.6 2.4.7 Chip mã hóa Vịng thu phát tín hiệu chìa khóa chìa khóa Cơng tắc cảnh báo mở khóa chìa Bộ khuếch đại tín hiệu ổ khóa ECU khóa động .10 ECM (ECU động cơ) 11 Đèn báo an ninh 11 2.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống mã hóa khóa động 12 2.6 Quy trình đăng kí xóa mã chìa khóa 12 2.6.1 Các quy trình đăng ký mã chìa khóa 12 2.6.1.1 Đăng ký mã chìa lần đầu (sau thay ECU khóa động cơ) 12 2.6.1.2 Đăng ký mã chìa bổ sung (sau có mã chìa đăng ký ECU khóa động cơ) .13 2.6.2 Xóa bỏ mã chìa chìa đăng ký ECU khóa động mã chìa khóa (trừ chìa khóa) 16 2.6.3 Đăng ký mã ID cho ECU khóa động ECM (ECU động cơ) 16 Chương TÌM HIỂU HỆ THỐNG MÃ HÓA KHÓA ĐỘNG CƠ TRÊN TOYOTA CAMRY 2012 18 iv 3.1 Giới thiệu sơ lược Toyota Camry 2012 .18 3.2 Các phận hệ thống mã hóa khóa động Toyota Camry 2012 18 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 Chìa khóa 18 Vịng thu phát tín hiệu chìa khóa chìa khóa .19 Cơng tắc cảnh báo chìa 19 Bộ khuếch đại tín hiệu ổ khóa 20 ECU khóa động .20 ECM (ECU động cơ) 21 3.3 Vị trí lắp đặt phận 21 3.4 Sơ đồ mạch điện sơ đồ giắc cắm 23 3.4.1 Sơ đồ mạch điện 23 3.4.2 Sơ đồ giắc cắm 25 3.4.2.1 Bộ khuếch đại tín hiệu ổ khóa (Transponder Key Amolifier) 25 3.4.2.2 ECU khóa động (Transponder Key ECU Assembly) 26 3.4.2.3 ECM (ECU động cơ) .28 3.4.2.4 Đèn báo an ninh (Security Indicator) 30 3.4.2.5 Cơng tắc cảnh báo mở chìa khóa (Un-lock Warning Assembly) 31 3.4.2.6 DLC 33 3.4.2.7 Đầu nối (Junction Connector) 34 3.5 Nguyên lý hoạt động hệ thống mã hóa khóa động Toyota Camry 2012 36 Chương MƠ HÌNH HỆ THỐNG MÃ HĨA KHĨA ĐỘNG CƠ 38 4.1 Ý tưởng 38 4.2 Linh kiện sử dụng 38 4.2.1 Các linh kiện .38 4.2.2 Các linh kiện phụ 43 4.3 Sơ đồ mạch điện 44 4.4 Chương trình code điều khiển .45 4.4.1 Thuật toán 45 4.4.2 Chương trinh code điều khiển 45 4.5 Nguyên lý hoạt động .51 Chương KẾT LUẬN 52 v DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU AC: Alternating Current ACC: Cấp nguồn hạn chế CODE: Mã chẩn đoán DC: Direct Current DLC3: cáp chẩn đốn DLC3 ID: Identification IG: Tín hiệu đánh lửa ECU: Electronic Control Unit ECM: Electronic Control Module EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory EFIO: Electronic Fuel Injection Output EFII: Electronic Fuel Injection Input GND: 0v KSW: Unlock Warning Switch RFID: Radio Frequency Identification SRAM: Static random-access memory TMS: Transport management system VC5: Volt Constant VAMA: Hiệp hội Nhà sản xuất Ơ tơ Việt Nam kB: kiloByte mA: miliAmpe mm: milimet MHz: MegaHertz V: Volt vi DANH MỤC CÁC HÌNH Trang Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống mã hóa khóa động điều khiển ECU mã hóa động độc lập Hình 2.2: Sơ đồ khối hệ thống mã hóa khóa động điều khiển ECU động có tích hợp ECU khóa động bên .6 Hình 2.3: Chip mã hóa dạng ống thủy tinh Hình 2.4: Chip mã hóa dạng carbon Hình 2.5: Chip mã hóa dạng anten quấn quanh lõi sắt .7 Hình 2.6: Cấu tạo chip mã hóa Hình 2.7: Vịng thu phát tín hiệu chìa khóa chìa khóa Hình 2.8: Ảnh thực tế vịng thu phát tín hiệu chìa khóa .9 Hình 2.9: Cơng tắc cảnh báo mở khóa chìa .9 Hình 2.10: Bộ khuếch đại tín hiệu ổ khóa .10 Hình 2.11: ECU khóa động 10 Hình 2.12: ECM (ECU động cơ) 11 Hình 2.13: Đèn báo an ninh 11 Hình 2.14: “Dụng cụ chuyên dùng” để nối tắt cực TC CG 17 Hình 3.1: Chìa khóa Toyota Camry 2012 18 Hình 3.2: Vịng thu phát tín hiệu chìa khóa chìa khóa Toyota Camry 2012 19 Hình 3.3: Cơng tắc cảnh báo mở khóa chìa .19 Hình 3.4: Bộ khuếch đại tín hiệu ổ khóa 20 Hình 3.5: ECU khóa động 20 Hình 3.6: ECM Toyota Camry 2012 21 Hình 3.7: Vị trí đặt ECM 21 Hình 3.8: Vị trí đặt phận hệ thống mã hóa khóa động .22 Hình 3.9: Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa khóa động 23 Hình 3.10: Sơ đồ mạch điện hệ thống mã hóa khóa động 24 Hình 3.11: Bộ khuếch đại tín hiệu ổ khóa .25 Hình 3.12: Giắc I34 (Transponder Key Amolifier) 25 vii Hình 3.13: Vị trí giắc I34 26 Hình 3.14: ECU khóa động 26 Hình 3.15: Giắc I19 (Transponder Key ECU Assembly) 27 Hình 3.16: Vị trí giắc I19 27 Hình 3.17: ECM 28 Hình 3.18: Giắc A25 (ECM) .28 Hình 3.19: Vị trí giắc A25 .29 Hình 3.20: Giắc A26 (ECM) .29 Hình 3.21: Vị trí giắc A26 .30 Hình 3.22: Đèn báo an ninh 30 Hình 3.23: Giắc I56 (Security Indicator) 31 Hình 3.24: Vị trí giắc I56 31 Hình 3.25: Cơng tắc cảnh báo mở chìa 31 Hình 3.26: Giắc I33 (Un-lock Warning Assembly) 32 Hình 3.27: Vị trí giắc I33 32 Hình 3.28: DLC 33 Hình 3.29: Giắc I39 (DLC 3) 33 Hình 3.30: Vị trí giắc I39 34 Hình 3.31: Các đầu nối 34 Hình 3.32: Giắc I124 (Junction Connector) 35 Hình 3.33: Giắc I125 (Junction Connector) 35 Hình 3.34: Giắc I126 (Junction Connector) 35 Hình 3.35: Vị trí giắc I124, I125, I126 .36 Hình 4.1: Ổ khóa chìa khóa khởi động 38 Hình 4.2: Arduino Nano 39 Hình 4.3: Module MFRC 522 NFC 13.56MHz 40 Hình 4.4: Thẻ RFID 13.56MHz 40 Hình 4.5: Module Relay 5V với opto cách ly kích H/L 41 Hình 4.6: Motor DC 12V 41 Hình 4.7: Còi buzzer 5V 42 Hình 4.8: Led 42 viii • Sử dụng vi điều khiển Atmega 328 • Điện áp hoạt động: 5V DC • Tần số hoạt động: 16 MHz • Điện áp vào khun dùng: – 12V DC • Dịng tối đa (5V): 500 mA • Dịng tối đa (3.3V): 50 mA • Bộ nhớ flash: 32 KB • SRAM: KB • EEPROM: KB Hình 4.2: Arduino Nano Module MFRC522 NFC 13.56MHz: Được dùng để đọc ghi liệu mã hóa từ thẻ RFID 13.56MHz Trong mơ hình Module MFRC522 NFC 13.56MHz đóng vai trị vịng nhận tín hiệu hệ thống mã hóa khóa động Các thơng số bản: • Điện áp hoạt động: 3.3V 13-26 mA • Tải tối đa: 30 mA • Tần số hoạt động: 13.56 MHz • Khoảng cách đọc: – 60 mm • Giao thức truyền thơng: SPI • Tốc độ liệu tối đa: 10 Mbit/s 39 Hình 4.3: Module MFRC 522 NFC 13.56MHz Thẻ RFID 13.56MHz: Phát tín hiệu mã hóa thẻ RFID 13.56MHz chip mã hóa chìa khóa Các thơng số bản: • Tần số hoạt động: 13.56 MHz • Là thẻ hoạt động thụ động, khơng cần nguồn điện • Khoảng cách đọc: – 10 cm Hình 4.4: Thẻ RFID 13.56MHz Module relay 5V với opto cách ly kích H/L: Là cơng tắc điện từ đóng vai trị relay khởi động Các thơng số bản: • Sử dụng điện áp ni DC: 5V 40 • Điện đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A DC30V ~ 10A • Có đèn báo đóng ngắt Relay Hình 4.5: Module Relay 5V với opto cách ly kích H/L Motor DC 12V: Đóng vai trị máy khởi động Hình 4.6: Motor DC 12V Cịi buzzer 5V: Đóng vai trị cịi cảnh báo hệ thống an ninh 41 Hình 4.7: Cịi buzzer 5V Led siêu sáng 5mm: Đóng vai trị đèn cảnh báo hệ thống an ninh Hình 4.8: Led Nút nhấn thả: Đóng vai trị nút START ô tô, dùng để khởi động cho chìa khóa vào Hình 4.9: Nút nhấn 42 4.2.2 Các linh kiện phụ Transistor C1815 NPN: đóng mở cơng tắc điện tử, dùng dịng nhỏ để điều khiển dịng lớn (dùng để điều khiển motor) Các thơng số bản: • Điện áp cực đại: VCBO = 60V VCEO = 50V VEBO = 5V • Dịng điện cực đại: IC = 150 mA IB = 50 mA Hình 4.10: Transistor C1815 NPN Điện trở 300 Ω 43 4.3 Sơ đồ mạch điện Hình 4.11: Sơ đồ mạch điện Hình 4.12: Sơ đồ mạch điện chi tiết 44 4.4 Chương trình code điều khiển 4.4.1 Thuật tốn Về phần chương trình điều khiển viết code Arduino Dưới thuật tốn chương trình biểu diễn sơ đồ khối Khai báo liệu Đọc mã ID (khi cắm chìa khóa) Kiểm tra mã ID (trên chìa khóa) với mã ID (được lưu Sai hệ thống) Đúng 4.4.2 Điều khiển Điều khiển (hệ thống khởi động) (hệ thống báo động) Chương trinh code điều khiển #include #include /* 45 Ket noi voi Arduino Uno Signal Pin Arduino Uno Pin MFRC522 board -Reset RST SPI SS 10 SDA SPI MOSI 11 MOSI SPI MISO 12 MISO SPI SCK 13 SCK */ #define SS_PIN 10 #define RST_PIN #define RELAY // Led Xanh cắm vào chân MFRC522 mfrc522(SS_PIN, RST_PIN); String content = ""; void setup() { Serial.begin(9600); SPI.begin(); mfrc522.PCD_Init(); pinMode(RELAY, OUTPUT); Serial.println("Put your card to the reader "); 46 Serial.println(); } bool checkID(); bool ReadID(); bool lastcheck; bool readID_ck; unsigned long last_value = 0;; void loop() { unsigned long last_value_read = millis(); while(!ReadID()) { if(millis() - last_value_read > 50) break; } if(millis() - last_value > 70) { if (checkID() && readID_ck) { digitalWrite(RELAY, 1); } else 47 { digitalWrite(RELAY, 0); } last_value = millis(); } else { //last_value = millis(); } #if if (checkID() && readID_ck) { lastcheck = true; digitalWrite(RELAY, 1); } else { lastcheck = false; } if (!lastcheck) { digitalWrite(RELAY, 0); 48 } #endif } bool checkID() { if (content.indexOf("C7 6C A0 4C")!= -1) // Thêm mã thẻ RFID vào phần "XX XX XX XX" { Serial.println("Authorized access"); Serial.println(); return 1; } return 0; } bool ReadID() { if (! mfrc522.PICC_IsNewCardPresent()) { readID_ck = false; return 0; } if (! mfrc522.PICC_ReadCardSerial()) 49 { readID_ck = false; return 0; } Serial.print("UID tag :"); content = ""; byte letter; for (byte i = 0; i < mfrc522.uid.size; i++) { Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " "); Serial.print(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i] < 0x10 ? " 0" : " ")); content.concat(String(mfrc522.uid.uidByte[i], HEX)); } Serial.println(); Serial.print("Message : "); content.toUpperCase(); //Serial.println(String(content.substring(1,2))); readID_ck = true; return 1; } 50 4.5 Nguyên lý hoạt động Khi ta bật chìa khóa nấc ON có dịng từ: Nguồn → đèn màu xanh, làm đèn sáng (báo bật thiết bị điện xe) Đồng thời có dòng từ: Nguồn → nút nhấn → chân COM relay Sau ta để thẻ RFID lên module MFRC522 để module đọc ID từ thẻ RFID gửi so sánh với mã ID lưu sẵn nhớ EFPROM Arduino Nano Trong trường hợp mã ID module gửi trùng với mã ID lưu nhớ EFPROM Arduino Nano Arduino phát tín hiệu điều khiển chân số (chân kích relay) Relay đóng tiếp điểm chân COM NO/ ON.Khi ta nhấn nút nhấn dòng từ:Nguồn → nút nhấn → chân COM → chân NO / ON → kích chân B transistor C1815 xuất dòng điện từ: COM → chân C transistor → chân E transistor → motor → mass Lúc motor quay (để khởi động cơ) Trong trường hợp mã ID gửi không trùng với mã ID lưu nhớ khơng có mã ID gửi Arduino khơng phát tín hiệu điều khiển chân số (chân kích relay) Khi ta nhấn nút nhấn xuất dòng điện từ: Nguồn → nút nhấn → chân COM → tiếp điểm thường đóng NC → còi báo buzzer đèn led màu đỏ → mass Lúc động quay, đèn báo led màu đỏ sáng còi buzzer kêu báo động có người cố tình khởi động động chìa khóa giã 51 Chương 5.KẾT LUẬN Trong phân khúc thiết bị an ninh nói chung hệ thống báo trộm, hệ thống mã hóa khóa động nói riêng sản phẩm cơng nghệ có hiệu suất hoạt động cao giúp người ngăn ngừa, chống trộm đột nhập hiệu Với tình hình an ninh trật tự diễn biến phức tạp việc sở hữu thiết bị báo động việc làm cần thiết hữu ích, giúp bảo vệ tài sản khơng may có cố bị đánh cắp xảy Hệ thống mã hóa khóa động thiết bị an ninh tích hợp cơng nghệ tiên tiến nay, có nhiều ưu điểm tuyệt vời mang lại khả sử dụng bật cho người dùng, khẳng định đẳng cấp thiết bị điện tử thời công nghệ Qua đề tài “hệ thống mã hóa khóa động cơ” thấy kết cấu nguyên lý hoạt động ứng dụng hệ thống mã hóa Từ khẳng định vai trò quan trọng hệ thống phát triển ngành Ơ Tơ thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Việc thực tiểu luận giúp chúng em có hội trao dồi kiến thức học tìm hiểu thêm nhiều kiến thức mẻ hơn, tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hiểu biết chun ngành Trong khn khổ tiểu luận khơng thể trình bày cặn kẽ hết tất vấn đề liên quan đến đề tài Hơn thân kiến thức có hạn, mong nhận bảo giúp đỡ Thầy để chúng em hoàn thiện 52 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Đỗ Văn Dũng, Giáo trình Điện động điều khiển động cơ, Nhà xuất Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh, 2013 [2] Đỗ Văn Dũng, Giáo trình Trang bị điện điện tử tô đại, Trường đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM, 1997 [3] Giáo trình Điện tử bản, Trường đại học Sư phạm kỹ thuật TP.HCM [4] https://www.oto-hui.com/diendan/threads/he-thong-ma-hoa-khoa-dongco.10738/ [5] https://123doc.net/document/336451-he-thong-ma-hoa-khoa-dong-co.htm [6] https://text.xemtailieu.com/tai-lieu/bao-cao-mon-do-an-dien-tu-mach-chongtrom-bang-tia-laser-1031267.html [7] https://vietmachine.com.vn/cach-hoat-dong-cua-rfid-va-cach-tao-khoa-cua-duatren-arduino.html 53