Trang 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ --- BÀI TẬP LỚN VI ĐIỀU KHIỂN VÀ ỨNG DỤNG TRÊN ÔTÔ ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA328P TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TÚI KHÍ
lOMoARcPSD|39270902 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ - BÀI TẬP LỚN VI ĐIỀU KHIỂN VÀ ỨNG DỤNG TRÊN ÔTÔ ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ATMEGA328P TRONG MÔ PHỎNG HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN XE Ô TÔ Giáo viên hướng dẫn: TS LÊ ĐỨC HIẾU Sinh viên thực hiện: MA TRƯỜNG LONG 2019604875 PHẠM XUÂN LONG 2019604923 ĐỖ VĂN NAM 2019605142 LÊ HOÀNG NAM 2019605186 NGUYỄN VĂN NAM 2019605853 Nhóm : 8 Lớp : AT6042.3 Hà Nội:…/…/2022 1 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 2 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 MỤC LỤC MỤC LỤC 3 DANH MỤC HÌNH ẢNH 4 LỜI CẢM ƠN 6 LỜI MỞ ĐẦU 7 CHƯƠNG I TỔNG QUAN ỨNG DỤNG VI ĐỀU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG TÚI KHÍ 9 1.1 Lý do chọn đề tài 9 1.2 Kiến thức, kỹ năng 9 1.3 Mục tiêu đề tài 9 CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 10 2.1 Cơ sở lý thuyết 10 2.1.1 Cấu trúc và linh kiện 15 KIT Arduino UNO R3 ATMEGA328P 15 Màn hình LCD 16x2 23 Nguồn 26 Biến trở 28 2.1.2 Mô hình toán học và thuật toán 34 2.1.3 giới thiệu ngôn ngữ lập trình cho vi điều khiển 35 2.2 giới thiệu về phần mềm ứng dụng trong mô phỏng hệ thống 42 CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH THIẾT KẾ MÔ PHỎNG MẠCH SƠ ĐỒ HỆ THỐNG TÚI KHÍ, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ VÀ BÀI HỌC KINH NGHIỆM 49 3.1 Mạch proteus 49 3 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 3.2 Code lập trình Arduino 50 KẾT LUẬN 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 53 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Sơ đồ hệ thống túi khí loại M 11 Hình 2: Sơ đồ hệ thống túi khí loại E 11 Hình 3: Cung tác dụng phía trước của hệ thống SRS 13 Hình 4: Sự hoạt động của hệ thống SRS khi va chạm 14 Hình 5: Arduino UNO R3 15 Hình 6: Vi điều khiển 17 Hình 7: Các chân năng lượng 18 Hình 8: Bộ nhớ Arduino UNO R3 20 Hình 9: Vi điều khiển atmega 21 Hình 10: Các cổng ra vào 21 Hình 11: Màn hình viết chương trình 23 Hình 12: Màn hình LCD 16x2 24 Hình 13: LCD Xanh 16x2 25 Hình 14: Chân nguồn Arduino 26 Hình 15: Dây nối chân A 27 Hình 16: Dây nối chân B 27 Hình 17: Dây nối chân C 28 4 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Hình 18: Biến trở 28 Hình 19: Cấu tạo của biến trở 29 Hình 20: Biến trở được cấu tạo khá đơn giản với một trục xoay làm thay đổi điện trở 30 Hình 21: Một số loại biến trở phổ biến nhất hiện nay 31 Hình 22: Biến trở được dùng như một chiết áp để tăng giảm độ sáng của đèn LED 32 Hình 23: Biến trở làm nhiệm vụ thay đổi trở kháng để tăng hoặc giảm âm thanh 33 Hình 24: Biến trở được dùng để điều chỉnh tín hiệu 4-20mA hoặc 0- 10V 33 Hình 25: Ngôn ngữ lập trình C++ 35 Hình 26: Chương trình trên C++ 36 Hình 27: Viết chương trình trên C++ 37 Hình 28: Ứng dụng giao diện người dùng 37 Hình 29: Trình duyệt WEB 38 Hình 30: Ứng dụng tính toán và đồ họa 39 Hình 31: Quản trị cơ sở dữ liệu 40 Hình 32: Hệ điều hành 41 Hình 33: Ứng dụng doanh nghiệp 41 Hình 34: Trình biên dịch 42 Hình 35: Khởi động proteus 43 Hình 36: Thanh công cụ trong proteus 44 Hình 37: Thanh chọn linh kiện 45 Hình 38: Cách tìm linh kiện 46 5 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Hình 39: Cách nối dây 46 Hình 40: Chọn vị trí dây dẫn 47 Hình 41: Khởi động arduino 47 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài tập lớn của môn “Vi điều khiển và ứng dụng trên ô tô” này trước tiên chúng em xin gửi đến các quý thầy, cô giáo trường Đại học Công nghiệp Hà Nội lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất Đặc biệt, chúng em xin gửi đến Tiến sỹ Lê Đức Hiếu – người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em hoàn thành bài tập lớn môn học này lời cảm ơn sâu sắc nhất Chúng em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các anh, chị khóa trước đã cung cấp tài liệu hướng dẫn tạo điều kiện cho nhóm chúng em tìm hiểu trong quá trình học tập và làm bài tập lớn Ngoài ra, chúng em xin cám ơn các nhóm nghiên cứu khác trong lớp đã chia sẻ kiến thức và kĩ năng làm việc nhóm cũng như kĩ năng trình bày ý tưởng của mình Vì kiến thức còn hạn chế, trong quá trình học tập cũng như làm bài tập lớn, chúng em không tránh khỏi những sai sót, kính mong nhận được những ý kiến đóng góp từ các thầy Chúng em xin chân thành cảm ơn 6 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 LỜI MỞ ĐẦU Lịch sử hình thành và phát triển của hệ thống túi khí Túi khí là một trong các hệ thống an toàn đầu tiên được phát minh cho xe ô tô Vào cuối năm 1953, kỹ sư người Mỹ John W Hetrick đã nhận được bằng sáng chế cho một thiết bị được gọi là “đệm an toàn sản xuất cho xe” Tuy nhiên, vì thiết bị này không có khả năng bơm nhanh chóng nhằm đáp ứng các tình huống khẩn cấp nên không được sử dụng rộng rãi Trong thời gian đó, nhà phát minh người Đức Walter Linderer cũng nhận được một bằng sáng chế cho mẫu thiết kế tương tự Năm 1967, nhà sáng chế người Mỹ, ông Allen Breed đã tạo ra các thành phần chính của hệ thống túi khí trên ô tô, đó là các cảm biến nhận diện va chạm Đây là hệ thống túi khí dành cho ô tô điện cơ đầu tiên trên thế giới Túi khí đã trở nên phổ biến vào những năm 80, khi các công ty lớn trong ngành sản xuất ô tô bắt đầu lắp đặt túi khí như một thiết bị cơ bản Đến năm 1998, hệ thống túi khí trên ô tô đã trở tiêu chuẩn bắt buộc phải có trong tất cả các dòng xe mới, chính thức được thương mại hóa trên thị trường xe hơi Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển một cách mạnh mẽ, việc ứng dụng các thiết bị điện tử vào đời sống cũng ngày càng trở nên phổ biến hơn, nhất là với thời đại mà các hệ thống nhúng đang lên ngôi Từ những ứng dụng đơn giản như đồng hồ kĩ thuật số, máy chơi nhạc MP3… đến những ứng dụng cho xã hội như đèn giao thông, bộ kiểm soát trong nhà máy, cửa tự động… cho đến những ứng dụng mang tính quy mô, tầm cỡ như Robot, phi thuyền không người lái, kiểm soát nhà máy hạt nhân… Với những kiến thức đã được học và tìm hiểu từ trường học và khoa học công nghệ của cuộc sống hiện đại, chúng em cũng có mong muốn góp thêm phần nào vào sự phát triển xã hội bằng cách học hỏi và đưa ra những sản phẩm có ích cho cuộc sống Nhóm em xin giới thiệu một sản phẩm với đề tài rất thiết 7 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 thực cho cuộc sống của chúng ta nói chung và cho ngành công nghệ ô tô nói riêng: “Ứng dụng vi điều khiển trong hệ thống túi khí” Vi điều khiển nhận tín hiệu từ các cảm biến khi có va chạm xảy ra để điều khiển hệ thống kích nổ bộ thổi khí nhằm đảm bảo an toàn tính mạng cho người điều khiển và các hành khách trên xe Phần trình bày về đề tài này gồm ba phần Phần thứ nhất là phần tổng quan ứng dụng của vi điều khiển trong điều khiển hệ thống kích nổ bộ thổi khí Phần này giới thiệu chung về đề tài, kiến thức, kỹ năng thực hiện chủ đề nghiên cứu, mục tiêu cần đạt được Phần thứ hai, phần này nêu lên ứng dụng, phân loại yêu cầu đồng thời mô tả các cấu tạo, hoạt động và nguyên lý làm việc của hệ thống túi khí Giới thiệu ngôn ngữ lập trình, phần mềm ứng dụng trong mô phỏng hệ thống Phần cuối, phân tích kết quả và bài học kinh nghiệm 8 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 CHƯƠNG I MỞ ĐẦU 1.1 Lý do chọn đề tài Cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp ô tô đã thiết kế rất nhiều hệ thống như ABS (Anti-lock Braking System), (cân bằng điện tử ESC (Electronic Stability Program) , hỗ trợ phanh khân cấp BA (Brake Assist) đề tăng tính năng an toàn cho xe Nhưng khi đã xảy ra tai nạn, các hệ thống trên sẽ không còn tối ưu đề bảo vệ an toàn cho người trên ô tô Nhiều giải pháp đã được đưa ra, trong số đó thành công nhất là hệ thống túi khí an toàn Hệ thống này ngày cảng được thiết kế nhỏ gọn độ chính xác cao, an toàn và hiệu quả vì vậy đã nâng cao được tính năng an toàn, giảm thiểu thiệt hại về người trong các vụ va chạm giao thông Với mục đính củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn chúng em đã làm đề tài nghiên “HỆ THỐNG TÚI KHÍ TRÊN Ô TÔ (AIRBAG)” Với sự hướng dẫn của thầy Lê Đức Hiếu 1.2 Kiến thức, kỹ năng Tài liệu kiến thức chuyên ngành về hệ thống túi khí (Giáo trình hệ thống điện điện tử trên ô tô hiện đại-PGS.TS Đỗ Văn Dũng) Kiến thức linh kiện điện tử, vi điều khiển atmega 328, arduino (giáo trình linh kiện điện tử, tài liệu web vi điều khiển, arduino) Kĩ năng lập trình cơ bản (hiểu biết ngôn ngữ c++) Kĩ năng sử dụng phần mềm mô phỏng proteus Kĩ năng phân tích kết quả mô phỏng 1.3 Mục tiêu đề tài Tìm hiểu về vi điều khiển Nắm được các định nghĩa cơ bản, phân loại (tên, công dụng, yêu cầu) từng loại họ vi điều khiển Tìm hiểu các ứng dụng của vi điều khiển trong lĩnh vực ngành công nghiệp ô tô 9 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com) lOMoARcPSD|39270902 Ứng dụng của vi điều khiển trên ô tô nói chung và trong điều khiển hệ thống túi khí nói riêng Nêu được ứng dụng cụ thể của vi điều khiển cũng như mạch điều khiển hệ thống kích nổ bộ thổi khí đối với ngành công nghiệp ô tô hiện nay Xây dựng được thuật toán, chương trình điều khiển cơ bản Phân tích được đặc điểm cấu tạo, chức năng và nguyên lý làm việc của từng bộ phận Kết quả đạt được dự kiến bao gồm: báo cáo bài tập lớn + mô phỏng CHƯƠNG 2: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 2.1 Cơ sở lý thuyết Nhiệm vụ của túi khí Công dụng của túi khí như là một hệ thống kèm giữ bổ sung (SRS) kết quả là làm giảm những chấn thương do mảnh kính vỡ, do lực va đập với các bộ phận bên trong xe và giảm các chấn thương vùng đầu, cổ và bả vai Túi khí SRS được trang bị để bảo vệ bổ sung cho người lái và hành khách khi họ đã được bảo vệ bằng đai an toàn Đối với những va đập nghiêm trọng ở phía trước và sườn xe, túi khí SRS cùng với đai an toàn sẽ ngăn ngừa hoặc giảm thiểu chấn thương Phân loại túi khí: Các túi khí được phân loại dựa trên kiểu hệ thống kích nổ bộ thổi khí, số lượng túi khí và số lượng cảm biến túi khí a Hệ thống kích nổ bộ thổi khí: - Loại điện tử (loại E) - Loại cơ khí hoàn toàn (loại M) b Số lượng túi khí: - Một túi khí: cho lái xe (loại E hay M) 10 Downloaded by SAU DO (saudinh3@gmail.com)