b l Trong những năm gần đây, công nghệ truyền nhận dữ liệu không dây đang có những bước phát triển mạnh mẽ, góp công lớn trong việc phát triển các hệ thống định vị, điều khiển, giám sát
TỔNG QUAN V Ề ĐỀ TÀI
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Xe máy hiện nay là phương tiện di chuyển chính, nhưng hầu hết không được trang bị hệ thống chống trộm, hoặc nếu có thì chi phí rất cao, như hệ thống chống trộm và Smartkey trên các dòng xe Honda lên tới 6,8 triệu đồng Điều này tạo ra khó khăn cho nhiều chủ xe trong việc tiếp cận công nghệ bảo vệ Tình trạng trộm cắp xe máy đang diễn ra phức tạp, với kẻ trộm ngày càng chuyên nghiệp trong việc phá khóa và lấy xe Tuy nhiên, những xe được trang bị hệ thống chống trộm sẽ khó bị đánh cắp hơn.
Trước tình trạng trộm cắp xe máy gia tăng, nhóm nghiên cứu đã phát triển một hệ thống chống trộm với độ an toàn cao, chi phí thấp, phù hợp với điều kiện kinh tế của người dân Việt Nam, nhằm giúp các chủ xe bảo vệ tài sản của mình.
ĐỐI TƯỢ NG NGHIÊN C ỨU
Sau khi thu thập thông tin về tài liệu và các biểu đề liên quan, nhóm 2 đã xác định những đối tượng cần nghiên cứu là:
Khái ni m vệ ề sóng RF, các đặc điểm c a sóng RF và cách th c thu ủ ứ phát, x lý sóng RF ử
Nghiên c u v Module thu sóng RF tứ ề ần s 315MHz: Thông s k ố ố ỹ thuật, nguyên lý hoạt động
Nghiên c u v tay phát RF t n s 315MHz: Thông s k thu t, nguyên ứ ề ầ ố ố ỹ ậ lý hoạt động
Vi điều khiển Atmel ATMEGA328P
Thông s cố ủa vi điều khiển ATMEGA328P
Thiết k h ế ệthống nhúng s dụng vi điều khiển ATMEGA328P ử
Hệ thống điện trên xe máy: Sơ đồ dây, quy định màu dây c a các hãng ủ xe.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Do hạn chế về môi trường nghiên cứu, chúng tôi không thể làm việc trong các phòng LAB với nhiều thiết bị hỗ trợ Vì vậy, phương pháp nghiên cứu chủ yếu của chúng tôi là
Tham kh o tài liả ệu: Các đề tài liên quan, tìm ki m thông tin trên ế Internet
Tự thi t kế ế và viết ph n mầ ềm điều khiển theo các yêu cầu đặt ra (dựa vào tình hình th c t c a h ự ế ủ ệthống điện của xe, hành vi c a k ủ ẻtrộm)
Thực nghiệm trực tiếp trong việc phát triển kiểm tra phần cứng và phần mềm là cần thiết, sau đó điều chỉnh các thông số cho phù hợp với điều kiện thực tế.
MỤC TIÊU ĐỒ ÁN
Mục tiêu đồ án chúng em đặt ra sau khi hoàn thành xong là:
Nắm bắt đượ ấc c u trúc phần cứng, sơ đồ khối, nguyên lý làm vi c cệ ủa mạch điều khiển
Tìm hi u v l p trình ph n mể ề ậ ầ ềm Arduino
Biết cách làm một đồ án hoàn chỉnh phục v cho viụ ệc làm đồ án tốt nghiệp v sau ề
Sản ph m hoẩ ạt động ổn định với đầy đủ các chức năng cần thiết cho việc ch ng trố ộm.
Sản ph m nh , g n, mang tính th m m cao ẩ ỏ ọ ẩ ỹ
Giá thành s n ph m phù h p vả ẩ ợ ới người tiêu dùng hi n na ệ y.
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỀ TÀI
Sau khi hoàn thi n, b ệ ộthiế ịt b chống tr m xe máy s có các chộ ẽ ức năng sau:
Khóa IC đề máy bằng remote sau khi rời kh i xe, b ng m i cách, xe ỏ ằ ọ không th ểkhởi động khi chưa mở khóa IC đề
Cảnh báo có k ẻtrộm khi xe bị tác động bởi ngoại lực mạnh
Cảnh báo k ẻtrộm phá khóa xe
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng
Thông qua vi c tìm hi u, tham kh o tài li u t ệ ể ả ệ ừ đó thu về được sơ đồ khối mô phỏng khái quát các khối chính trong mạch như sau:
Hình 2.1: Sơ đồ khối ch ức năng bộ thiết bị chống trộm xe máy
M ch c a b thi t b g m 6 kh i, m i quan hạ ủ ộ ế ị ồ ố ố ệ giữa các khối được thể hiện thông qua chiều mũi tên Chức năng năng của từng kh i ố như sau:
Khối nguồn: H áp t ạ ừnguồn 12V của c-quy xe thành điện áp 5V để Ắ nuôi toàn mạch hoạt động
Khối điều khiển trung tâm: Thu th p d ậ ữliệu t cừ ảm bi n, các module ế chức năng, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển.
Khối thu phát RF 315MHz: Gồm 2 bộ phận là tay phát RF 315MHz (remote c m tay) phát sóng RF và b thu RF 315MHz thu sóng RF t ầ ộ ừ tay phát
Khối phát hi n phá khóa: Phát hiệ ện ổ khóa điện c a xe b k ủ ị ẻtrộm mở
Khối phát hiện ngoại lực tác động: Phát hiện ngoại lực tác động lên xe Ví d ụ như xe bị dắt hay b nị gười khác ngồi lên…
Khối ch p hành: G m 3 relay M t relay chấ ồ ộ ớp đèn xi nhan, một relay bật/tắt còi xe và một relay đóng/ngắt điện cho IC đề của xe
Các linh kiện được s d ng trong m ch gử ụ ạ ồm có: Vi điều khiển ATMEGA328P, b thu/phát RF 315MHz, module c m biộ ả ến rung HDX-1801, relay HF46F, …
ATMEGA328P là vi điều khiển AVR do Atmel sản xuất, với kiến trúc RISC và công nghệ CMOS 8 bit, giúp tiết kiệm điện năng Chip này có khả năng thực hiện một lệnh trong mỗi chu kỳ đồng hồ, đạt thông lượng lên đến 1MIPS/MHz, cho phép các nhà thiết kế tối ưu hóa thiết bị để giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng so với các vi xử lý khác.
Hình 2.2: Vi điều khiển ATMEGA328P TQFP32
Kiến trúc RISC tăng cường
- Thực hi n m t l nh trong m t chu kệ ộ ệ ộ ỳ đồng h ồ
- 32 x 8 thanh ghi dùng cho mục đích thông thường
- Hoạt động tĩnh hoàn toàn
- Thông lượng tối đa 20MIPS ở tần số 20MHz
- B ộ nhân đôi chu kỳ tích hợp.
- D ữliệu có th ể lưu giữ 20 năm ở 85 o C, 100 năm ở25 o C.
- 2 b Timer/Counter 8 bit v i ộ ớ chế độ tách bi t/kết hệ ợp.
- B m th i gian th c chia t n s ộ đế ờ ự ầ ốthạch anh
- 8 kênh ADC 10 bit (v i ki u chân TQFP và QFN/MLF) ớ ể
- 6 kênh ADC 10 bit (v i ki u chân PDIP) ớ ể
- H ỗtrợ giao th c SPI, I2C, UART ứ
- B Watchdog timer v i t n sộ ớ ầ ố thạch anh nội
- 1 b so sánh analog tích hộ ợp.
- Thạch anh 8MHz n i tích hộ ợp.
- Có các ngu n ng t n i và ng t ngoài ồ ắ ộ ắ
- Đóng gói: 28 chân cắm/PDIP, 32 chân dán/TQFP
- Tiêu th ụ năng lượng: + Ch ế độ Active: 0.2mA
+ Ch ế độgiảm năng lượng: 0.1uA + Ch ế độtiết kiệm năng lượng 0.75uA
Sơ đồ chân (Bộ thiết bị s d ng ki u chân TQFPử ụ ể 32)
Hình 2.3: Sơ đồ chân ATMEGA328P TQFP32
Bộ thu/phát RF 315MHz
Tần số vô tuyến (RF) nằm trong khoảng từ 3 kHz đến 300 GHz, tương ứng với tần số của sóng vô tuyến và dòng điện xoay chiều mang tín hiệu vô tuyến RF thường được coi là dao động điện, không phải dao động cơ khí, mặc dù vẫn có các hệ thống RF cơ khí tồn tại.
Tính chất của sóng RF khác biệt so với dòng điện một chiều hay dòng xoay chiều ở tần số thấp Năng lượng trong dòng điện RF lan truyền trong không gian dưới dạng sóng điện từ, tạo nền tảng cho công nghệ vô tuyến.
RF không chỉ chảy trong lòng dây dẫn mà còn phân bố lại trên bề mặt dây, được gọi là hiệu ứng bề mặt Khi cơ thể con người tiếp xúc với dòng điện RF công suất lớn, có thể gây bỏng bề mặt da, hay còn gọi là bỏng RF Dòng điện RF có khả năng ion hóa không khí, tạo ra vùng dẫn điện, và đặc tính này được áp dụng trong hàn hồ quang điện, sử dụng dòng điện ở tần số cao hơn so với phân bố công suất thông thường Một đặc tính khác là khả năng xuất hiện dòng điện qua vật liệu cách điện, như chất liệu điện môi của tụ điện Khi dẫn điện bằng dây cáp thông thường, dòng điện RF có xu hướng phản xạ không liên tục trong cáp, gây ra sóng đứng và ảnh hưởng đến dòng điện.
RF phải được truyền trên một lo i cạ áp đặc biệt gọi là đường dây truy n tề ải
Hình 2.4: Module thu sóng RF 315MHz
- Điện áp hoạt động: 5VDC
- Phương pháp điều chế tín hiệu: ASK
Module thu RF này có khả năng nhận tín hiệu RF điều chế ASK và chuyển đổi thành tín hiệu số Việc giao tiếp giữa vi điều khiển và module được thực hiện thông qua một dây đơn, cho phép truyền dữ liệu số đã được giải điều chế.
Tay phát RF 315MHz EV1527
Hình 2.5: Tay phát RF 315MHz
- Kho ng cách phát: tả ối đa 100 – 150m tùy điều kiện môi trường
EV1527 là một chip mã hóa sử dụng công nghệ CMOS với độ dài 20 bit, cho phép mã hóa một triệu địa chỉ khác nhau mà không trùng lặp Mỗi chip EV1527 hỗ trợ 4 nút bấm, khi nhấn nút, tín hiệu truyền đi bao gồm các bit địa chỉ và trạng thái tương ứng của nút bấm Chip này cũng hỗ trợ việc học lệnh, giúp nâng cao khả năng tương tác và điều khiển Tín hiệu mà tay phát truyền đi có cấu trúc rõ ràng, đảm bảo tính chính xác trong quá trình truyền dữ liệu.
Hình 2.6: Đị nh d ng khung tín hi u phát c a EV1527 ạ ệ ủ
- C0 ~ C19: 20 bit mã hóa địa ch , do nhà s n xu t n p vào trong khi ỉ ả ấ ạ sản xu t ấ
- D0 ~ D3: 4 bit mã hóa tương ứng v i 4 bút b m v i 2 tr ng thái bit ớ ấ ớ ạ 0/1 tương đương với 2 trạng thái nhả/bấm c a nút bủ ấm.
Sơ đồ nguyên lý c a m ch phát s d ng chip EV1527: ủ ạ ử ụ
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý EV1527
Cảm biến rung HDX-ế 1801 là một công cụ nhạy cảm với rung động môi trường, hoạt động như một công tắc ở trạng thái ngắt (OFF state) Khi có ngoại lực tác động, lò xo bên trong cảm biến sẽ rung lên, tạo ra dòng điện chảy qua cảm biến Nếu độ rung đạt ngưỡng nhất định, cảm biến sẽ chuyển sang trạng thái đóng (ON state) Khi các chấn rung kết thúc, cảm biến sẽ trở lại trạng thái ngắt ban đầu Cảm biến rung này cung cấp tín hiệu tương tự.
Module cảm biến HDX-1801 tích hợp các linh kiện cần thiết để xử lý tín hiệu thu được từ cảm biến Khi sử dụng module, cảm biến sẽ phát ra tín hiệu dựa trên tín hiệu tương tự ban đầu đã được đưa qua bộ so sánh LM393 để chuyển đổi thành tín hiệu số Ở trạng thái tĩnh, chân đầu ra D0 của module có mức logic là 1, trong khi khi có rung động, chân D0 sẽ chuyển sang mức logic 0 Độ nhạy của cảm biến có thể được điều chỉnh thông qua biến trở tích hợp trên module.
Hình 2.9: Module c m bi n rung HDX-1801 ả ế Đặc tính k thuật: ỹ
- Trạng thái mặc định là trạng thái mở (mức logic 1)
- Điện áp hoạt động: 3.3 5VDC –
- Có th ểchỉnh độnhạy phát hiện rung động
Hình 2.10: Relay HF46F Đặc tính k thuật: ỹ
- Chuy n m ch tể ạ ối đa cho tải 5A/30VDC ho c 5A/250VAC ặ
- Điện áp hoạt động: 5 –12 – 24 VDC
- Dòng t i thiố ểu đểcuộn hút hoạt động: 200mA
Relay HF46F nổi bật với kích thước nhỏ gọn, gần như là nhỏ nhất trong các loại relay phổ thông Relay này chỉ có 2 chân vào và 2 chân ra, với tất cả 4 chân đều có kích thước rất nhỏ Việc sử dụng mẫu relay này trong thiết kế PCB sẽ giúp tiết kiệm đáng kể diện tích PCB.
2.2.3 Thi t kế ế mạch nguyên lý
Khối ngu n có chồ ức năng hạ áp t 12V cừ ủa ắc-quy xe thành điện áp 5V để nuôi mạch hoạt động.
Trong mạch điện, diode D4 được sử dụng để chống ngược, bảo vệ mạch khi người dùng đấu dây sai cực Tụ C4 có chức năng duy trì nguồn điện ổn định, trong khi tụ C5 giúp lọc nhiễu IC nạp LM7805 có nhiệm vụ hạ điện áp từ 12V xuống 5V với dòng ra tối đa 1.5A Điện trở R4 và đèn LED2 được sử dụng để báo hiệu nguồn điện.
Khối phát hi n ngo i lệ ạ ực tác động
Hình 2.12: Khố ả i c m bi n rung phát hi n l ế ệ ực tác độ ng
Khối này có chức năng phát hiện ngoại lực tác động vào xe
Cảm biến rung HDX-1801 được sử dụng để phát hiện các rung động, với IC so sánh LM393 chuyển đổi tín hiệu tương tự từ cảm biến thành tín hiệu đầu ra số Biến trở VR1 cho phép điều chỉnh điện áp so sánh cho IC LM393, giúp điều chỉnh độ nhạy của cảm biến JP1 là điểm kết nối giữa cảm biến rung và bộ so sánh, trong khi JP2 kết nối cảm biến với vi điều khiển.
Khối phát hiện phá khóa
Hình 2.13: Khố i phát hi n phá khóa ệ
Khối này có chức năng phát hiện kẻ trộm phá khóa xe
Khối phát hiện phá khóa sử dụng mạch phân áp để nhận biết ổ khóa điện bị mở Dây điện sau khóa cổ xe được nối vào JP Khi khóa bị mở, JP sẽ có điện áp 12V Mạch phân áp gồm hai điện trở R10 và R11 sẽ chia điện áp này, tạo ra điện áp nhỏ hơn 5V để đưa vào vi điều khiển xử lý.
Khối thu/phát RF 315MHz
Hình 2.14: Jump c m module thu RF ắ
Khối thu RF sử dụng module thu radio tín hiệu từ tay phát (remote) JP4 là chân kết nối để cắm module thu vào mạch Điện trở R9 được sử dụng để kéo mức tín hiệu và bù suy hao.
Khối điều khi n trung tâm ể
Hình 2.15: Kh ối điề u khi n trung tâm ể Đây là trái tim, trung tâm điều khiển của toàn thiết bị, chịu trách nhiệm điều hành toàn b ộhoạt động c a thi t b ủ ế ị
Trung tâm điều khiển khối sử dụng vi điều khiển ATMEGA328P, chân TQFP32, có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra quyết định điều khiển cho khối hành Để vi điều khiển hoạt động, cần sử dụng điện trở treo 10kOhm (R8) để kéo chân Reset lên mức cao Tất cả vi điều khiển dòng AVR đều có thạch anh nội, nhưng tần số thạch anh nội thường chỉ 8MHz Để vi điều khiển chạy nhanh hơn, cần sử dụng thạch anh ngoài có tần số lớn hơn, như thạch anh CT1 với tần số dao động 16MHz, cùng với hai tụ gốm 22pF (C6 và C7) để ổn định xung dao động Header P1 là nơi để nạp Bootloader, trong khi JP6 là vị trí để nạp mã nguồn điều khiển cho vi điều khiển.
Hình 2.16: Kh i relay ch p hành ố ấ
Khối chấp hành thực hiện lệnh điều khiển từ khối điều khiển, có nhiệm vụ đóng/ngắt nguồn cho các thiết bị ngoại vi như IC đề, đèn xi nhan và còi xe.
THIẾT K Ế ĐỀ TÀI
THI T K Ế Ế PHẦ N C ỨNG
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng
Thông qua vi c tìm hi u, tham kh o tài li u t ệ ể ả ệ ừ đó thu về được sơ đồ khối mô phỏng khái quát các khối chính trong mạch như sau:
Hình 2.1: Sơ đồ khối ch ức năng bộ thiết bị chống trộm xe máy
M ch c a b thi t b g m 6 kh i, m i quan hạ ủ ộ ế ị ồ ố ố ệ giữa các khối được thể hiện thông qua chiều mũi tên Chức năng năng của từng kh i ố như sau:
Khối nguồn: H áp t ạ ừnguồn 12V của c-quy xe thành điện áp 5V để Ắ nuôi toàn mạch hoạt động
Khối điều khiển trung tâm: Thu th p d ậ ữliệu t cừ ảm bi n, các module ế chức năng, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển.
Khối thu phát RF 315MHz: Gồm 2 bộ phận là tay phát RF 315MHz (remote c m tay) phát sóng RF và b thu RF 315MHz thu sóng RF t ầ ộ ừ tay phát
Khối phát hi n phá khóa: Phát hiệ ện ổ khóa điện c a xe b k ủ ị ẻtrộm mở
Khối phát hiện ngoại lực tác động: Phát hiện ngoại lực tác động lên xe Ví d ụ như xe bị dắt hay b nị gười khác ngồi lên…
Khối ch p hành: G m 3 relay M t relay chấ ồ ộ ớp đèn xi nhan, một relay bật/tắt còi xe và một relay đóng/ngắt điện cho IC đề của xe
Các linh kiện được s d ng trong m ch gử ụ ạ ồm có: Vi điều khiển ATMEGA328P, b thu/phát RF 315MHz, module c m biộ ả ến rung HDX-1801, relay HF46F, …
ATMEGA328P là vi điều khiển AVR do Atmel sản xuất, thuộc loại CMOS 8 bit với hiệu suất tiêu thụ điện năng thấp Được phát triển trên nền tảng nhân AVR với kiến trúc RISC, ATMEGA328P thực hiện một lệnh trong mỗi chu kỳ đồng hồ, đạt thông lượng 1MIPS/MHz Điều này cho phép các nhà thiết kế tối ưu hóa thiết bị, giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng so với các bộ xử lý khác.
Hình 2.2: Vi điều khiển ATMEGA328P TQFP32
Kiến trúc RISC tăng cường
- Thực hi n m t l nh trong m t chu kệ ộ ệ ộ ỳ đồng h ồ
- 32 x 8 thanh ghi dùng cho mục đích thông thường
- Hoạt động tĩnh hoàn toàn
- Thông lượng tối đa 20MIPS ở tần số 20MHz
- B ộ nhân đôi chu kỳ tích hợp.
- D ữliệu có th ể lưu giữ 20 năm ở 85 o C, 100 năm ở25 o C.
- 2 b Timer/Counter 8 bit v i ộ ớ chế độ tách bi t/kết hệ ợp.
- B m th i gian th c chia t n s ộ đế ờ ự ầ ốthạch anh
- 8 kênh ADC 10 bit (v i ki u chân TQFP và QFN/MLF) ớ ể
- 6 kênh ADC 10 bit (v i ki u chân PDIP) ớ ể
- H ỗtrợ giao th c SPI, I2C, UART ứ
- B Watchdog timer v i t n sộ ớ ầ ố thạch anh nội
- 1 b so sánh analog tích hộ ợp.
- Thạch anh 8MHz n i tích hộ ợp.
- Có các ngu n ng t n i và ng t ngoài ồ ắ ộ ắ
- Đóng gói: 28 chân cắm/PDIP, 32 chân dán/TQFP
- Tiêu th ụ năng lượng: + Ch ế độ Active: 0.2mA
+ Ch ế độgiảm năng lượng: 0.1uA + Ch ế độtiết kiệm năng lượng 0.75uA
Sơ đồ chân (Bộ thiết bị s d ng ki u chân TQFPử ụ ể 32)
Hình 2.3: Sơ đồ chân ATMEGA328P TQFP32
Bộ thu/phát RF 315MHz
Tần số vô tuyến (RF) nằm trong khoảng từ 3 kHz đến 300 GHz, tương ứng với tần số của sóng vô tuyến và dòng điện xoay chiều mang tín hiệu vô tuyến RF thường được coi là dao động điện, không phải là dao động cơ khí, mặc dù vẫn có các hệ thống RF cơ khí tồn tại.
Tính chất của sóng RF cho thấy rằng các dòng điện dao động ở tần số vô tuyến có những đặc điểm riêng biệt so với dòng một chiều hay dòng xoay chiều ở tần số thấp Năng lượng trong dòng điện RF được truyền qua không gian dưới dạng sóng điện từ, tạo nền tảng cho công nghệ vô tuyến.
RF không chỉ chạy trong lòng dây dẫn mà phân bố chủ yếu trên bề mặt của dây, được gọi là hiệu ứng bề mặt Khi cơ thể con người tiếp xúc với dòng điện RF công suất lớn, có thể gây bỏng bề mặt da, thường được gọi là bỏng RF Dòng điện RF có khả năng ion hóa không khí, tạo ra vùng dẫn điện qua nó, và đặc tính này được áp dụng trong hàn hồ quang điện, nơi sử dụng dòng điện ở tần số cao hơn Một đặc tính khác là khả năng xuất hiện dòng điện qua vật liệu cách điện, như chất điện môi của tụ điện Khi dẫn điện bằng một dây cáp thông thường, dòng điện RF có xu hướng phản xạ không liên tục trong cáp, gây ra sóng đứng và ảnh hưởng đến hiệu suất truyền tải.
RF phải được truyền trên một lo i cạ áp đặc biệt gọi là đường dây truy n tề ải
Hình 2.4: Module thu sóng RF 315MHz
- Điện áp hoạt động: 5VDC
- Phương pháp điều chế tín hiệu: ASK
Module thu RF này có khả năng nhận tín hiệu RF điều chế ASK và chuyển đổi thành tín hiệu số Vi điều khiển và module giao tiếp với nhau thông qua một dây dẫn duy nhất để truyền dữ liệu số đã được giải điều chế.
Tay phát RF 315MHz EV1527
Hình 2.5: Tay phát RF 315MHz
- Kho ng cách phát: tả ối đa 100 – 150m tùy điều kiện môi trường
EV1527 là một chip mã hóa sử dụng công nghệ CMOS, với khả năng mã hóa 20 bit cho phép tạo ra một triệu địa chỉ duy nhất Điều này đảm bảo rằng không có hai chip nào có mã trùng nhau Mỗi chip EV1527 hỗ trợ 4 nút bấm, và khi nhấn nút, tín hiệu truyền đi bao gồm các bit địa chỉ cùng với trạng thái tương ứng của nút bấm Chip này cũng hỗ trợ việc học lệnh, với khung tín hiệu được truyền đi từ tay phát.
Hình 2.6: Đị nh d ng khung tín hi u phát c a EV1527 ạ ệ ủ
- C0 ~ C19: 20 bit mã hóa địa ch , do nhà s n xu t n p vào trong khi ỉ ả ấ ạ sản xu t ấ
- D0 ~ D3: 4 bit mã hóa tương ứng v i 4 bút b m v i 2 tr ng thái bit ớ ấ ớ ạ 0/1 tương đương với 2 trạng thái nhả/bấm c a nút bủ ấm.
Sơ đồ nguyên lý c a m ch phát s d ng chip EV1527: ủ ạ ử ụ
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý EV1527
Cảm biến rung HDX-ế 1801 là một công cụ nhạy cảm với rung động môi trường, hoạt động như một công tắc ở trạng thái ngắt (OFF state) Khi có ngoại lực tác động, lò xo bên trong cảm biến sẽ rung lên, tạo ra dòng điện chảy qua cảm biến Nếu độ rung đạt ngưỡng đủ lớn, cảm biến sẽ chuyển sang trạng thái đóng (ON state) Khi các chấn rung kết thúc, cảm biến sẽ trở lại trạng thái ngắt ban đầu Cảm biến rung này cung cấp tín hiệu tương tự.
Module cảm biến HDX-1801 là một mạch tích hợp các linh kiện cần thiết để xử lý tín hiệu thu được từ cảm biến Khi sử dụng module, cảm biến sẽ chuyển đổi tín hiệu analog ban đầu thông qua bộ so sánh LM393 thành tín hiệu số Ở trạng thái tĩnh, chân đầu ra D0 của module có mức logic là 1, trong khi khi có rung động, chân D0 sẽ chuyển sang mức logic 0 Độ nhạy của cảm biến có thể được điều chỉnh thông qua biến trở tích hợp trên module.
Hình 2.9: Module c m bi n rung HDX-1801 ả ế Đặc tính k thuật: ỹ
- Trạng thái mặc định là trạng thái mở (mức logic 1)
- Điện áp hoạt động: 3.3 5VDC –
- Có th ểchỉnh độnhạy phát hiện rung động
Hình 2.10: Relay HF46F Đặc tính k thuật: ỹ
- Chuy n m ch tể ạ ối đa cho tải 5A/30VDC ho c 5A/250VAC ặ
- Điện áp hoạt động: 5 –12 – 24 VDC
- Dòng t i thiố ểu đểcuộn hút hoạt động: 200mA
Relay HF46F nổi bật với kích thước nhỏ gọn, gần như là nhỏ nhất trong các loại relay phổ thông Sản phẩm này chỉ có 2 chân vào và 2 chân ra, với tất cả 4 chân đều có kích thước rất nhỏ Việc thiết kế PCB với mẫu relay này giúp tiết kiệm đáng kể diện tích trên bo mạch.
2.2.3 Thi t kế ế mạch nguyên lý
Khối ngu n có chồ ức năng hạ áp t 12V cừ ủa ắc-quy xe thành điện áp 5V để nuôi mạch hoạt động.
Trong mạch này, diode D4 có chức năng chống ngược, bảo vệ mạch khi người dùng đấu dây sai cực Tụ C4 giúp ổn định nguồn điện, trong khi tụ g m C5 hỗ trợ giảm nhiễu nguồn IC n áp LM7805 có khả năng hạ điện áp từ 12V xuống 5V với dòng ra tối đa 1.5A Điện trở R4 và đèn LED2 được sử dụng để báo hiệu nguồn điện.
Khối phát hi n ngo i lệ ạ ực tác động
Hình 2.12: Khố ả i c m bi n rung phát hi n l ế ệ ực tác độ ng
Khối này có chức năng phát hiện ngoại lực tác động vào xe
Cảm biến rung HDX-1801 được sử dụng để phát hiện các rung động IC so sánh LM393 trong mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự từ cảm biến thành tín hiệu đầu ra dạng số Biến trở VR1 điều chỉnh điện áp so sánh cho IC LM393, giúp điều chỉnh độ nhạy cho bộ so sánh JP1 là điểm kết nối giữa cảm biến rung và bộ so sánh, trong khi JP2 kết nối khối này với vi điều khiển.
Khối phát hiện phá khóa
Hình 2.13: Khố i phát hi n phá khóa ệ
Khối này có chức năng phát hiện kẻ trộm phá khóa xe
Khối phát hiện phá khóa sử dụng mạch phân áp để hỗ trợ nhận biết ổ khóa điện bị mở Dây điện sau khóa cổ xe được nối vào JP Khi khóa bị mở, JP sẽ có điện áp 12V Mạch phân áp gồm hai điện trở R10 và R11 sẽ phân chia điện áp này, tạo ra phần điện áp nhỏ hơn 5V để đưa vào vi điều khiển xử lý.
Khối thu/phát RF 315MHz
Hình 2.14: Jump c m module thu RF ắ
Khối thu RF sử dụng module thu tín hiệu từ tay phát (remote) để nhận dữ liệu JP4 là kết nối để cắm module thu vào mạch Điện trở R9 được sử dụng để kéo mức tín hiệu và bù suy hao.
Khối điều khi n trung tâm ể
Hình 2.15: Kh ối điề u khi n trung tâm ể Đây là trái tim, trung tâm điều khiển của toàn thiết bị, chịu trách nhiệm điều hành toàn b ộhoạt động c a thi t b ủ ế ị
Trung tâm điều khiển khối sử dụng vi điều khiển ATMEGA328P với chân TQFP32, có nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các cảm biến, xử lý tín hiệu và đưa ra quyết định điều khiển cho khối hành Để vi điều khiển hoạt động, cần sử dụng điện trở treo 10kOhm (R8) để kéo chân Reset lên mức cao Các vi điều khiển dòng AVR đều có thạch anh nội với tần số 8MHz, nhưng để tăng tốc độ, cần sử dụng thạch anh ngoài có tần số cao hơn Thạch anh CT1 có tần số dao động 16MHz, kết hợp với hai tụ gốm 22pF (C6 và C7) để ổn định xung dao động Header P1 là nơi nạp Bootloader, trong khi JP6 dùng để nạp mã nguồn điều khiển thiết bị cho vi điều khiển.
Hình 2.16: Kh i relay ch p hành ố ấ
Khối chấp hành thực hiện lệnh điều khiển từ khối điều khiển, có nhiệm vụ đóng hoặc ngắt nguồn cho các thiết bị ngoại vi cần điều khiển như IC đề, đèn xi nhan và còi xe.
THI T K Ế Ế PHẦ N M M Ề
Bootloader là một phần mềm nhỏ (khoảng 256-4096 từ đối với AVR) được nạp vào vi điều khiển và chạy khi khởi động Phần mềm này cho phép vi điều khiển tải chương trình của người sử dụng và sau đó thực thi chương trình đó.
Bootloader có ưu điểm chính là tốc độ nạp nhanh và khả năng giao tiếp qua nhiều giao thức như RS232, SPI, I2C Đối với vi điều khiển AVR, bootloader được nạp vào cuối bộ nhớ Flash chương trình, và người dùng cần thiết lập các fuse bit để khi reset, hệ thống sẽ khởi động vào bootloader.
Khóa IC đề, chớp signal 1 l n ầ
Mở khóa IC đề Chớp signal 2 l n ầ Đ Đ Đ Đ Đ
Mã ngu n cho b ồ ộthiết b ị được vi t b ng ngôn ng lế ằ ữ ập trình C, s d ng trình ử ụ biên dịch Arduino IDE Dưới đây là chi tiết mã ngu n c a s n phồ ủ ả ẩm:
#define unlock 1 unsigned char mode;
RCSwitch mySwitch = RCSwitch(); void setup() {
// put your setup code here, to run once: mySwitch.enableReceive(0); pinMode(AQ, INPUT); pinMode(Vib, INPUT); pinMode(Signal, OUTPUT); pinMode(Alarm, OUTPUT); pinMode(IC, OUTPUT);
// put your main code here, to run repeatedly: unsigned char dem; if (mySwitch.available()) { unsigned long value = mySwitch.getReceivedValue(); if (value == 0) {
26 | Đ ồ á n Đ i ệ n t ử 1 N h ó m 2 – D 9 K T D T if( value == 11343713) {mode = lock; dem = 0;} if( value == 11343714) {mode = unlock; dem = 0;}
The code snippet activates a signal sequence when the mode is set to unlock and the dem variable is zero It first prints the value and then sets the IC to HIGH, turns off the Alarm, and activates the Signal The Signal blinks on and off with specific delays, indicating a successful unlock process, after which the dem variable is updated to 1.
} if(mode == lock){ if(dem == 0){ digitalWrite(IC, LOW); digitalWrite(Alarm, LOW); digitalWrite(Signal, HIGH); delay(400); digitalWrite(Signal, LOW); delay(100); dem == 1;
The code checks the status of two sensors, AQ and Vib, and if either condition is met, it triggers a series of signals When in 'lock' mode, it activates both the Signal and Alarm, alternating their states with specific delays to create a flashing effect This sequence enhances the visibility of the alarm system's response to sensor inputs.
K T QU Ế Ả VÀ ĐÁNH GIÁ
Sau 1 quá trình mi t mài nghiên c u, th c hiệ ứ ự ện đồ án v i sớ ự chỉ ả ậ b o t n tình của các thầy trong khoa Điện tử viễn thông thì nhóm 2 chúng em đã hoàn thành đồ án và tạo ra được một bộ s n phả ẩm hoàn chỉnh Và dưới đây là hình ảnh B tộ hiết bị chống trộm xe máy sau khi đã hoàn thiện:
Hình 2.21: Thi t b hoàn ch nh ế ị ỉ
- S n ph m chả ẩ ạy ổn định
- Tốc độ đáp ứng nhanh
- Lắp đặt thu n ti n, d dàng ậ ệ ễ
- Thi t k ế ếphần cứng chưa tối ưu do giới hạn về kích thước bo mạch
- Chưa đạt hi u qu ệ ảtiết kiệm điện năng tiêu thụ.