Đồ án thiết kế hệ thống nhúng, học viện công nghệ bưu chính viễn thông (15)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ I Báo cáo môn : Đồ án hệ thống nhúng Đề tài : Hệ thống giám sát hành trình cảnh báo tai nạn ô tô Giảng viên giảng dạy: TS Nguyễn Ngọc Minh Sinh viên thực : Trịnh Đức Quang - B17DCDT151 Kiều Quang Thoại -B17DCDT175 Trịnh Thành Đạt – B17DCDT035 Nguyễn Quang Tuấn (N4) - B17DCDT204 Hà Nội, tháng năm 2021 Lời cảm ơn Trên thực tế khơng có thành cơng mà khơng gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người xung quanh Trong trình làm tập lớn, chúng em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình Thầy Cơ, gia đình bạn bè Đầu tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo “Nguyễn Ngọc Minh” thầy hướng dẫn đề tài chúng em, thầy nhiệt tình hỗ trợ mặt thời gian chúng em thực đề tài Thầy cung cấp cho em kiến thức quý báu, ln động viên chúng em cố gắng hồn thành đề tài Chúng em thật biết ơn thầy! Chúng em xin cảm ơn thầy môn thực hành sở dạy bảo, cung cấp cho chúng em học bổ ích kinh nghiệm quý báu không giúp chúng em thực luận văn mà làm hành trang cho nghiệp chúng em Kính chúc thầy sức khoẻ, hạnh phúc thành công đường nghiệp giảng dạy! Tổng quan 1.1 Lý chọn đề tài Với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ ngảy với công công nghiệp hóa - đại hóa đất nước thúc nên công nghiệp sản xuất nước nhà phát triển Các phương tiện giao thông xe máy,ô tô chế tạo ngày tỉnh tế mang tính đại mà cịn thơng minh tăng tính tự động hóa nhằm nâng cao chất lượng sống Với số lượng xe ô tô ngày lớn kèm với phận ý thức người dân thấp dẫn đến mối nguy tai nạn giao thơng ngày cảng tăng cao Đối với gia đình, người xe ô tô tài sản quý giá ngồi việc đảm bảo cho xe khỏi dịm ngó tên trộm hệ thống chống trộm, cần địi hỏi xe có tính thơng mỉnh, hàm lượng tự động hóa cao, đảm bảo an toàn cho người điều khiển phương tiện tránh khỏi rủi ro đáng tiếc va quẹt hay tai nạn kịp thời cứu chữa xảy tai nạn hệ thống thông báo tới người thân, bệnh viện nhằm đưa số lượng vụ tai nạn, số lượng người chết giảm xuống mức tối đa Ngày nay, công nghệ kỹ thuật phát triển mạnh mẽ, phương pháp lập trình đa dạng lập trình nhúng hướng xu Trong lập trình nhúng ngơn ngữ lập trình với Arduino phương pháp sử dụng nhiều Arduino bo mạch xử lý hay gọi vi điều khiển dùng để lập trình tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, hình, GPS Tuy bo mạch nhỏ gọn, chi phí thấp bo thực thi công sẵn, nhiên Arduino ứng dụng vào nhiều lĩnh vực khác hệ thống iot, robot Việc sử dụng Arduino đơn giản, môi trường phát triển đa dạng, hỗ trợ nhiều hệ điều hành khác nhau, học cách nhanh chóng Vì điểm mạnh vậy nên nhóm định chọn Arduino làm xử lý trung tâm cho đề tài I 1.2 Mục đích nghiên cứu Xây dựng thành cơng hệ thống giám sát hành trình kiểm tra đường cảnh báo nạn xe bị lật ôto Cảnh báo trộm xâm nhập 1.3 II Nội dung nghiên cứu - Đọc tìm hiểu nguồn tài liệu - Tìm hiểu cách kết nối Arduino với module sim 808A, cảm biến rung module gia tốc - Viết chương trình cho khối - Vẽ mạch thi công mạch - Chạy thử nghiệm sản phẩm - Viết báo cáo Sơ đồ khối chức khối 2.1 Sơ đồ khối 2.2 Chức khối - Khối xử lý trung tâm: dùng để xử lý tín hiệu vào xuất tín hiệu ta điều khiển hoạt động hệ thống Khối module sim: nhận tín hiệu từ vệ tỉnh gửi điện thoại vị trí GPS tin nhắn cảnh báo Khối cảnh báo: Xử lý chuông kêu, đèn sáng nhận tín hiệu từ khối Arduino Khối nguồn : cung cấp nguồn cho khối khác Khối cảm biến : Cảm biến tác động gửi trạng thái cho khối xừ lý III Tính năng, datasheet linh kiện 3.1 Danh sách linh kiện - Arduino - Module Cảm Biến Rung SW-420 - cảm biến siêu âm - module sim 800L - LM2596 - Cảm biến gia tốc 3.2 Thông số linh kiện mạch 3.2.1 Khối điều khiển trung tâm Arduino UNO R3 a Arduino gì? Arduino tảng mã nguồn mở phần cứng phần mềm Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý) sinh thị trấn Ivrea ở Ý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Mạch Adrduino UNO R3 b Thông số kỹ thuật Vi điều khiển Điện áp hoạt động Tần số hoạt động Dòng tiêu thụ Điện áp vào khuyên dùng Điện áp vào giới hạn Số chân Digital I/O Số chân Analog Dòng tối đa chân I/O Dòng tối đa (5V) Dòng tối đa (3.3V) Bộ nhớ flash SRAM EEPROM ATmega328 họ 8bit 5V DC (chỉ cấp qua cổng USB) 16 MHz khoảng 30mA 7-12V DC 6-20V DC 14 (6 chân hardware PWM) (độ phân giải 10bit) 30 mA 500 mA 50 mA 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader KB (ATmega328) 1KB (ATmega328) c Cấp nguồn chân nguồn - Cấp nguồn + Arduino UNO cấp nguồn 5V thơng qua cổng USB cấp nguồn với điện áp khuyên dùng 7-12V DC giới hạn 6-20V Thường cấp nguồn pin vng 9V hợp lí bạn khơng có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt ngưỡng giới hạn trên, bạn làm hỏng Arduino UNO - Các chân nguồn + GND (Ground): cực âm nguồn điện cấp cho Arduino UNO Khi bạn dùng thiết bị sử dụng nguồn điện riêng biệt chân phải nối với + 5V: cấp điện áp 5V đầu Dòng tối đa cho phép ở chân 500mA + 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu Dòng tối đa cho phép ở chân 50mA + Vin (Voltage Input): để cấp nguồn cho Arduino UNO, bạn nối cực dương nguồn với chân cực âm nguồn với chân GND + IOREF: điện áp hoạt động vi điều khiển Arduino UNO đo ở chân Và dĩ nhiên ln 5V Mặc dù vậy bạn không lấy nguồn 5V từ chân để sử dụng bởi chức khơng phải cấp nguồn + RESET: việc nhấn nút Reset board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET nối với GND qua điện trở 10KΩ 3.2.2 Khối cảm biến a) Module Cảm Biến Rung SW-420 Cảm biến rung SW420 sử dụng dùng để phát rung động Cảm biến rung SW420 phát rung động từ góc độ, thường sử dụng cho chống trộm, cảm ứng, rung động đo sốc Có biến trở board để điều chỉnh ngưỡng rung Kết đầu logic cao cảm biến khơng kích hoạt, ngõ mức thấp kích hoạt Board sử dụng điện áp 5V Thông số kỹ thuật – Điện áp: 3.3-5V – Dòng tiêu thụ: 15mA – Biến trở điều chỉnh ngưỡng so sánh – Kích thước : 32x14MM – Chân sử dụng: VCC, GND, DO – Vcc: 3.3-5V – GND: 0V – DO: Tín hiệu – DO đưa vào IO Vi Điều Khiển Điều Khiển Relay qua Transistor b) Cảm biến siêu âm Cảm biến SR04 gì? - Cảm biến khoảng cách hay cịn gọi cảm biến siêu âm loại cảm biến phổ biến Cảm biến đo khoảng từ đến 300 cm Cảm biến siêu âm Ultrasonic HC-SR04 sử dụng để nhận biết khoảng cách từ vật thể đến cảm biến nhờ sóng siêu âm, cảm biến có thời gian phản hồi nhanh, độ xác cao, phù hợp cho ứng dụng phát vật cản, đo khoảng cách sóng siêu âm Cảm biến siêu âm - Nguyên lý hoạt động: Để đo khoảng cách, ta phát xung ngắn (5 microSeconds - ú) từ chân Trig Sau đó, cảm biến tạo xung HIGH ở chân Echo nhận lại sóng phản xạ ở pin Chiều rộng xung với thời gian sóng siêu âm phát từ cảm biển quay trở lại - Cảm biến SRF04 hoạt động dựa nguyên tắc phát xung tính thời gian từ lúc phát xung đến lúc nhận xung Từ tính khoảng cách cách với thời gian vừa đọc nhân với vận tốc sóng siêu âm Thông số kỹ thuật - Điện áp hoạt động: 5VDC - Dịng tiêu thụ: 10~40mA - Tín hiệu giao tiếp: TTL - Chân tín hiệu: Echo, Trigger - Góc qt: 0) { Sendsms.readSMS(messageIndex, message, SMS_LENGTH, phone, datetime); Sendsms.deleteSMS(messageIndex); Serial.print(" So dien thoai gui: "); Serial.println(phone); Serial.print(" Ngay thang: "); Serial.println(datetime); Serial.print(" Noi dung: "); Serial.println(message); if (MK == message) { Serial.println("Dung MK"); getGPS(); } if (khoaxe == message) { check = 1; } if (Moxe == message) { check = 0; } } } /* =================== cam bien rung ==============*/ void ChongTrom() { int sensorValue = analogRead(A0); // // print out the value you read: Serial.println(sensorValue); // //Serial.println("Chong Trom"); // delay(1); // if (sensorValue 380)&&(gocnghieng < 405)) // { // cout =0; // digitalWrite(Coi, LOW); // gocnghieng = analogRead(A3); // } } /* =============== khoang cach ===============*/ float getDistance() { long duration, distanceCm; digitalWrite(Trig, LOW); delayMicroseconds(2); digitalWrite(Trig, HIGH); delayMicroseconds(10); digitalWrite(Trig, LOW); duration = pulseIn(Echo, HIGH, TIME_OUT); // convert to distance distanceCm = duration / 29.1 / 2; return distanceCm; } void DokhoangCach() { distance = getDistance(); // if (distance 20) && (distance < 40)) { Serial.println("sat qua"); digitalWrite(Coi, HIGH); delay(1000); digitalWrite(Coi, LOW); delay(2000); distance = getDistance(); } while ((distance > 10) && (distance < 20)) { Serial.println("sat qua"); digitalWrite(Coi, HIGH); delay(800); digitalWrite(Coi, LOW); delay(800); distance = getDistance(); } while ((distance < 10) && (distance > 1)) { digitalWrite(Coi, HIGH); Serial.println("sat qua"); distance = getDistance(); } if ((distance 40)) { digitalWrite(Coi, LOW); Serial.println("Echo time out !!"); distance = getDistance(); } } V Nhận xét đánh giá ... Với phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ ngảy với cơng cơng nghiệp hóa - đại hóa đất nước thúc nên công nghiệp sản xuất nước nhà phát triển Các phương tiện giao thông xe máy,ô tô chế tạo ngày... tồn cho người điều khiển phương tiện tránh khỏi rủi ro đáng tiếc va quẹt hay tai nạn kịp thời cứu chữa xảy tai nạn hệ thống thông báo tới người thân, bệnh viện nhằm đưa số lượng vụ tai nạn, số... ổn định 3.2.8 Khối cảnh báo 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 4.1 mạch PCB IV Lập trình hệ thống 4.1 Lưu đồ thuật tốn 4.2 Chương trình điều khiển ## Khai báo thư viện port #include