Đồ án môn học Kỹ thuật điện điện tử trường ĐHSPKT thầy Nguyễn Thành TuyênĐề tài : Hệ thống Smartkey cho ô tô điều khiển bằng smartphone.....................................................................
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SMARTKEY VÀ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG SMARTPHONE GVHD: Ths Nguyễn Thành Tuyên SVTH: MSSV: Đề tài: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG SMARTKEY VÀ ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN BẰNG SMARTPHONE GVHD: Ths Nguyễn Thành Tuyên SVTH: MSSV: CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc ********* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày Điểm: tháng năm 2020 Chữ ký giáo viên hướng dẫn LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài tiểu luận môn học Hệ thống điện – Điện tử tơ, với tình cảm chân thành, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM tạo điều kiện cho em có mơi trường học tập tốt suốt thời gian em học tập, nghiên cứu trường Em xin gửi lời cảm ơn tới Thầy Nguyễn Thành Tuyên giúp đỡ em suốt trình nghiên cứu trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành đề tài tiểu luận môn học Đồng thời, em xin bày tỏ lịng cảm ơn tới thầy cơ, bạn bè giúp đỡ, tạo điều kiện cho em suốt q trình học tập hồn thành đề tài cuối kỳ lần Với điều kiện thời gian, kinh phí cũng kinh nghiệm sinh viên nên tiểu luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót Vì chúng em mong nhận bảo đóng góp ý kiến từ thầy để chúng em cải thiện, bổ sung kiến thức cịn thiếu sót Em xin chân thành cảm ơn! TĨM TẮT Thế giới ngày phát triển kéo theo phát triển mạnh mẽ ngành điện tử, tin học, tự động hóa,… Nhờ mà tơ ngày điều khiển hồn tồn điện – điên tử, tin học phát huy tối đa hiệu làm việc hệ thống Dựa vào kiến thức học trường Hệ thống điện – điện tử ô tô nắm bắt xu hướng ngành ô tô tương lai, chúng em nhận thấy Smartkey đề tài hot thời gian Tuy nhiên, kiến thức chuyên ngành hạn chế mà lĩnh vực mạch điện Smartkey phức tạp tân tiến, nên chúng em định tập trung hướng nghiên cứu nghiên cứu hệ thống Smartkey ứng dụng việc điều khiển ô tô Smartphone Các nội dung triển khai đề tài bao gồm: - Chương 1: Tổng quan - Chương 2: Cơ sở lý thuyết Smartkey - Chương 3: Thiết kế chi tiết mơ hình - Chương 4: Hệ thống điều khiển thực nghiệm mô hình - Chương 5: Kết Luận MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT ii CHƯƠNG TỔNG QUAN 11 1.1 Lý chọn đề tài 11 1.2 Mục đích nghiên cứu 11 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 11 1.4 Phương pháp nghiên cứu 11 1.5 Các kết đạt đề tài 12 1.6 Các đề tài có 12 1.7 Kết cấu đề tài 12 CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SMARTKEY 13 2.1 Giới thiệu 13 2.1.1 Các tính 13 2.1.2 So sánh phiên 14 2.1.3 Tổng quan hệ thống 15 2.1.4 Sơ đồ cấu tạo 15 2.2 Các phận hệ thống 17 2.2.1 Smart Key Control Module (Hộp điều khiển Smart Key) 17 2.2.2 Antenna (Ăng ten) 18 2.2.3 ESCL: Electrical Steering Column Lock (Khóa cột lái điện) 18 2.2.4 SSB: Start/ Stop Button (Nút khởi động) 20 2.3 Phân tích chức 21 2.3.1 Khóa/mở cửa thụ động 21 2.3.2 Khởi động thụ động 22 2.3.3 Nhắc nhở chìa khóa 24 2.3.4 Welcome light( đèn chào mừng) 26 2.3.5 Cảnh báo khóa cửa: 28 CHƯƠNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH 31 3.1 Ý tưởng thiết kế 31 3.2 Các chi tiết mơ hình 31 3.3 Sơ đồ chi tiết 35 CHƯƠNG THI CƠNG, CHẾ TẠO MƠ HÌNH 37 4.1 Sơ đồ mạch điện 37 4.2 Mạch in 41 4.3 Code cho mô hình 41 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 46 5.1 Kết đạt 46 5.2 Kết luận 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT FOB: Chìa khóa thơng minh PDM: Mơdun chia nguồn SMK: Smartkey SSB: Start Stop Button DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1: Các tính Hình 1.2: So sánh phiên Hình 1.3: Sơ đồ tổng quan hệ thống Hình 1.4: Sơ đồ cấu tạo Hình 1.5: SMK Unit Hình 1.6: Antenna Hình 1.7: ESCL Hình 1.8: SSB Hình 1.9: Khóa/mở cửa thụ động Hình 1.10: Các tín hiệu đóng/mở cửa thụ động Hình 1.11: Khởi động thụ động Hình 1.12: Tín hiệu với trường hợp tất cửa khóa, người lái đến xe mở&đóng cửa ấn nút khởi động Hình 1.13: Key Reminder Hình 1.14: tín hiệu cho Key Reminder Hình 1.15: Welcome Light Hình 1.16: Tín hiệu Welcome light Hình 1.17: Cảnh báo khóa cửa (1) Hình 1.18: Cảnh báo khóa cửa (2) DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Đèn thị Bảng 1.2 Vị trí đèn thị Điện trở 10k 330ohm Hạn dòng LED Báo hiệu việc nguồn cấp hay chưa Tụ 10uf Tụ hóa có chức giữ cho nguồn điện ổn định chống nhiễu Dây điện Kết nối phận với 34 Accu 12V Cung cấp nguồn điện cho hệ thống hoạt động 3.3.Sơ đồ chi tiết Nguồn 12V Cửa Ổn áp Vi điều khiển Bluetooth Cịi Khởi động Điều hịa Chống trộm Smartphone Cơng tắc với app ON/OFF điều khiển bluetooth 35 Mạch thiết bị gồm phần chính, mối quan hệ khối thể thông qua chiều mũi tên Chức khối sau: - Khối nguồn: hạ áp từ nguồn 12V accu xe thành điện áp 5V để ni tồn mạch hoạt động Khối nguồn gồm: Nguồn 12V, ổn áp - Khối điều khiển trung tâm (Vi điều khiển): thu thập liệu, từ xử lý đưa tín hiệu điều khiển - Bộ thu/phát Bluetooth (HC05, Smartphone): Thu phát tín hiệu sóng Bluetooth để đưa đến vi điều khiển - Khối chấp hành: gồm relay để điều khiển điều hòa, chống trộm, khởi động, cơng tắc ON/OFF, cịi, cửa 36 CHƯƠNG THI CƠNG, CHẾ TẠO MƠ HÌNH 4.1.Sơ đồ mạch điện Hình 3.1: Sơ đồ mạch điện mơ hình Phân tích nguyên lý mạch: - Khối nguồn: 37 • Khối nguồn có chức hạ áp từ 12V từ accu xe thành điện áp 5V để ni tồn hệ thống • Trong khối nguồn có thành phần: tụ hóa C1 có chức giữ cho nguồn điện ổn định chống nhiễu IC ổn áp LM7805 có chức hạ điện áp từ 12V xuống 5V dòng tối đa 1,5A Điện trở R1 led D1 dùng để báo có nguồn hay khơng • Dịng điện 12V từ accu qua IC ổn áp chuyển thành 5V lọc nhiễu tụ C1 qua điện trở R1 led D1 để báo có nguồn cấp cho hệ thống - Khối điều khiển trung tâm: • Đây “trái tim” – trung tâm điều khiển toàn thiết bị, chịu trách nhiệm điều khiển toàn hoạt động thiết bị • Trung tâm điều khiển khối vi điều khiển ATMEGA328 Các chân mắc hình vẽ trên: Chân Serial RX, TX kết nối với Bluetooth HC05; chân gồm chân PORTB (0,1,2,3) chân PORTD (5,6,7) nối 38 với relay để điều khiển relay hoạt động; ATMEGA328 có sẳn thạch anh nội, có tần số 8MHZ chân PB6, PB7 ta lắp thêm dao động thạch anh 16MHZ để tăng tốc độ độ xác; để vi điều khiển hoạt động cần đến điện trở treo 10KOhm (R9) để kéo chân reset vi điều khiển lên mức cao • Khi hoạt động bình thường, vi điều khiển cấp nguồn 5V từ chân PC6 Người dùng ấn nút điện thoại tín hiệu nhận HC05 vi điều khiển để xử lý, vi điều khiển nhận ID truyền vào xử lý để đưa chân điều khiển relay tương ứng Nếu có kẻ xấu muốn bẻ khóa để điều khiển xe cũng khơng làm chuỗi ID truyền vào chuỗi ID số ngẫu nhiên cài đặt sẳn khó dị - Khối thu/phát Bluetooth: • Thu phát tín hiệu sóng Bluetooth để đưa đến vi điều khiển • Bộ Bluetooth HC05 mắc chân hình vẽ: Chân 5V GND dùng để cấp nguồn mass để mạch hoạt động, chân TX RX nối với vi điều khiển để giao tiếp Serial - Khối chấp hành: 39 • Khối chấp hành có nhiệm vụ thực lệnh điều khiển từ khối điều khiển, đóng/ngắt nguồn cho ngoại vi: đóng mở cửa, đánh lửa, chống trộm, điều hịa, cịi, khởi động động cơ, bật cơng tắt xe • Khối sử dụng relay để đóng/ngắt nguồn điện cho đối tượng cần điều khiển Cuộn hút relay điều khiển đóng/ngắt transistor.Khi đóng/ngắt cuộn hút sinh xuất điện động ngược gây hư mạch ta mắc thêm relay diode để bảo vệ mạch 40 4.2.Mạch in 4.3.Code cho mơ hình Code cho mạch mơ hình viết ngơn ngữ lập trình C, sử dụng trình biên dịch Adruino IDE Dưới code chi tiết cho mơ hình: #include SoftwareSerial Blue(0, 1); long int data; int relay1 = 5; // gan chan cho Cong Tac long int password1 = 98421615;// bat cong tac long int password2 = 96951628;// tac cong tac int relay2 = 6; //gan chan cho Dong Co Khi an no se bat cong tac mot vai giay de dong co khoi dong, sau dong co da khoi dong no se tu dong tat long int password3 = 74151525; // dong co on long int password31 = 45614787; // dong co 0ff 41 int relay3 = 7; // gan chan mo cua long int password4 = 84515822; int relay4 = 8; // gan chan dong cua long int password5 = 81426337; // dieu hoa int relay5 = 9;// gan chan cho dieu hoa long int password6 = 86741749; // DieuHoa ON long int password7 = 22241729; // DieuHoa OFF // coi int relay6 = 10; // gan chan cho coi long int password8 = 34156469; // bat coi // chongtrom int relay7 = 11; // gan chan cho ChongTrom long int password9 = 24127161; // bat ChongTrom long int password10 = 48615369; // tat ChongTrom char state = 0; void setup() { pinMode(relay1, OUTPUT); digitalWrite(relay1, LOW); pinMode(relay2, OUTPUT); digitalWrite(relay2, LOW); pinMode(relay3, OUTPUT); digitalWrite(relay3, LOW); pinMode(relay4, OUTPUT); digitalWrite(relay4, LOW); pinMode(relay5, OUTPUT); digitalWrite(relay5, LOW); pinMode(relay6, OUTPUT); digitalWrite(relay6, LOW); 42 pinMode(relay7, OUTPUT); //digitalWrite(relay7, LOW); digitalWrite(relay7, HIGH); delay(500); // neu nguon bi mat ket noi hoat bị gian doan thi ket noi lai mach se tu nhay coi lan digitalWrite( relay6, HIGH); delay(1000); digitalWrite(relay6, LOW); delay(500); digitalWrite( relay6, HIGH); delay(1000); digitalWrite(relay6, LOW); delay(500); Serial.begin(9600); Blue.begin(9600); } void loop() { while(Blue.available()==0) ; if(Blue.available()>0) { data = Blue.parseInt(); } if (data == password1) { digitalWrite(relay1,HIGH); Serial.println("Cong tac ON"); delay(1000); } if( data == password2) { 43 digitalWrite(relay1,LOW); Serial.println("Cong tac OFF"); } if( data == password3) { digitalWrite(relay2,HIGH); Serial.println("Khoi dong ON"); delay(200); } if( data == password31) { digitalWrite(relay2,LOW); Serial.println("Khoi dong OFF"); delay(1000); } if( data == password4) // mo cua { digitalWrite(relay3,HIGH); Serial.println("Mo cua"); delay(2000); digitalWrite(relay3,LOW); } if( data == password5) // dong cua { digitalWrite(relay4,HIGH); Serial.println("dong cua"); delay(2000); digitalWrite(relay4,LOW); } if( data == password6) //dieu hoa ON { 44 digitalWrite(relay5,HIGH); Serial.println("A/c ON"); delay(2000); } if( data == password7) //diau hoa OFF { digitalWrite(relay5,LOW); Serial.println("A/c OFF"); delay(2000); } if( data == password8) //bop coi { digitalWrite(relay6,HIGH); Serial.println("coi ON"); delay(2000); digitalWrite(relay6,LOW); Serial.print("Coi OFF"); } if( data == password9) //bat chong trom { digitalWrite(relay7,HIGH); Serial.println("Chong trom ON"); delay(2000); } if( data == password10) //tat chong trom { digitalWrite(relay7,LOW); Serial.println("chong trom OFF"); delay(2000); } } 45 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ 5.1.Kết đạt Hình ảnh thiết bị sau hoàn thiện: 46 5.2.Kết luận Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, tìm hướng thiết kế khả thi, lập kế hoạch tiến hành thiết kế, chế tạo Cuối đề tài “Nghiên cứu hệ thống Smartkey ứng dụng điều khiển smartphone” hoàn thành thời hạn giao Cơ đề tài đạt kết sao: ‐ Phân tích tình hình nhu cầu thực tế từ đưa mục đích chọn nghiên cứu đề tài ‐ Nghiên cứu hệ thống Smartkey dòng xe GS ‐ Thiết kế, lựa chọn chi tiết để chế tạo mơ hình ‐ Viết chương trình điều khiển mạch Sau thực xong đề tài em nhận thấy nhóm tổng hợp lại kiến thức học tham khảo nhiều tài liệu chuyên ngành Thông qua cơng việc thực đề tài nhóm em cảm thấy có hiểu biết nhiều hơn, sâu Hệ thống điện – điện tử ô tô Do nội dung đề tài kiến thức em hạn chế nên nội dung đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót định Vì nhóm chúng em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên khác để đề tài ngày hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GS_Smartkey, HUYNDAI [2] Hệ thống Smartkey khởi động nút bấm, Phịng đào tạo HUYNDAI Thành Cơng Việt Nam [3] Smart Key System, KIA MOTORS [4] Website: banlinhkien.vn 48 ... thống - Khối điều khiển trung tâm: • Đây “trái tim” – trung tâm điều khiển toàn thiết bị, chịu trách nhiệm điều khiển toàn hoạt động thiết bị • Trung tâm điều khiển khối vi điều khiển ATMEGA328... Khối điều khiển trung tâm (Vi điều khiển) : thu thập liệu, từ xử lý đưa tín hiệu điều khiển - Bộ thu/phát Bluetooth (HC05, Smartphone) : Thu phát tín hiệu sóng Bluetooth để đưa đến vi điều khiển. .. reset vi điều khiển lên mức cao • Khi hoạt động bình thường, vi điều khiển cấp nguồn 5V từ chân PC6 Người dùng ấn nút điện thoại tín hiệu nhận HC05 vi điều khiển để xử lý, vi điều khiển nhận