Thiết kế, chế tạo đồng hồ hiển thị thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THÔNG TIN DẠNG SỐ TÍCH HỢP CHỐNG TRỘM CHO XE GẮN MÁY GVHD: ThS NGUYỄN TRỌNG THỨC SVTH: ĐỖ HÒA MSSV: 11145211 SVTH: DƯƠNG VƯƠNG MSSV: 11145184 SKL004235 Tp Hồ Chí Minh, tháng 1/2016 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THƠNG TIN DẠNG SỐ TÍCH HỢP CHỐNG TRỘM CHO XE GẮN MÁY GVHD: SVTH : Khóa : Ngành: Tp.Hồ Chí Minh, tháng 01/2016 Đồ án tốt nghiệp Họ tên sinh viên: Ngành: Giảng viên hướng dẫn : ThS Nguyễn Trọng Thức Ngày nhận đề tài: 1.Tên đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THÔNG TIN DẠNG SỐ TÍCH HỢP CHỐNG TRỘM CHO XE GẮN MÁY Các tài liệu ban đầu:  PGS-TS Đỗ Văn Dũng (2007), ―Giáo trình trang bị điện điện tử ô tô đại‖, Nhà xuất Trường Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh  Giáo trình điện động điều khiển động - PGS-TS Đỗ Văn Dũng - ĐH QUỐC GIA TP.HCM 2013  Tài liệu từ Internet Nội dung thực đề tài:  Nghiên cứu hệ thống thông tin xe ô tô, từ ứng dụng nghiên cứu, thiết kế thi cơng đồng hồ thơng tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy  Nghiên cứu loại linh kiện, cảm biến thuật toán xử lý lập trình phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo đồng hồ thông tin dạng số  Thiết kế mạch điều khiển  Chế tạo mơ hình thử nghiệm thực tế Sản phẩm:  01 mô bảng đồng hồ thơng tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy mơ hình  02 thuyết minh đồ án  02 đĩa CD thuyết minh đồ án TRƯỞNG NGÀNH GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN i Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ****** PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN Họ vàtên Sinh viên: MSSV: ……………………………………………………………….MSSV: Ngành: Tên đề tài: Họ vàtên Giáo viên hướng dẫn: ……………………………………………………………… NHÂṆ XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thưcc̣ hiện: Ưu điểm: Khuyêtt́ điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không ? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: ) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng Giáo viên hướng dẫn năm 2016 ii Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Họ vàtên Sinh viên: MSSV: …………………………………………………………… MSSV:…… Ngành: Tên đề tài: Họ vàtên Giáo viên phản biện: NHÂṆ XÉT Về nội dung đề tài & khối lượng thưcc̣ hiện: Ưu điểm: Khuyêtt́ điểm: Đề nghị cho bảo vệ hay không? Đánh giá loại: Điểm:……………….(Bằng chữ: .) Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 Giáo viên phản biện iii Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức LỜI CẢM ƠN Trước hết chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thầy, Cơ giảng dạy Khoa Cơ khí Động lực Bộ mơn Điện tử tơ tận tình giảng dạy cung cấp kiến thức tảng để giúp chúng em hoàn thành đồ án tốt nghiệp  Xin cảm ơn Thầy hướng dẫn – ThS Nguyễn Trọng Thức - Người trực tiếp hướng dẫn, đề phương hướng truyền đạt kiến thức quý báu nhằm giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp  Xin cảm ơn Thầy phản biện dành thời gian, công sức để đọc đóng góp ý kiến quý báu giúp chúng em hoàn thiện nội dung đồ án tốt nghiệp  Khoa Cơ khí Động lực Khoa Đào tạo Chất lượng cao tạo điều kiện tốt để chúng em hoàn thành đề tài  Tập thể lớp 11145CLC, tất bạn bè người thân ln động viên khuyến khích để đề tài hồn thành tốt đẹp  Nhóm thực đề tài SV: Đỗ Hòa Dương Vương iv Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức MỤC LỤC NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i PHIÊÚ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƢỚNG DẪN ii PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii LỜI CẢM ƠN iv MỤC LỤC v A PHẦN MỞ ĐẦU vii DẪN NHẬP viii B PHẦN NỘI DUNG i CHƢƠNG HỆ THỐNG THÔNG TIN - HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM 1.1 Giới thiệu hệ thống thông tin 1.1.1 Hệ thống thông tin xe ô tô 1.1.2 Hệ thống thông tin xe gắn máy 1.2 Giới thiệu hệ thống chống trộm xe gắn máy 1.2.1 Chống trộm có sử dụng điều khiển từ xa 1.2.2 Chống trộm không sử dụng điều khiển từ xa 10 CHƢƠNG LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 12 2.1 Tổng quan vi điều khiển 12 2.2 Tổng quan linh kiện điện tử 35 2.2.1 LED đoạn 35 2.2.2 LED đơn 40 2.2.3 Mạch thu phát song RF 44 2.2.4 Phân loại cách đọc điện trở 46 2.2.5 Phân loại cách đọc tụ điện 48 2.2.6 Cuộn cảm 53 2.3 Tổng quan cảm biến tốc độ xe 54 CHƢƠNG THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THƠNG TIN DẠNG SỐ TÍCH HỢP CHỐNG TRỘM CHO XE MÁY 56 3.1 Thiết kế mạch điều khiển 56 3.1.1 Sơ đồ khối 56 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý 57 v Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức 3.1.3 Sơ đồ mạch in 61 3.1.4 Bố trí linh kiện mạch điều khiển 61 3.2 Thiết kế mặt đồng hồ 62 3.3 Thiết kế chống trộm 63 3.4 Tổng thể cụm đồng hồ hiển thị 65 3.5 Một số hình ảnh mơ hình 66 CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH 70 4.1 Thiết kế phần mềm 70 4.1.1 Phần mềm mô 70 4.1.2 Phần mềm lập trình 70 4.2 Các phương pháp đo 70 4.2.1 Phương pháp đo tốc độ xe 70 4.2.2 Phương pháp đo tốc độ động 71 4.2.3 Phương pháp đo điện áp accu 71 4.3 Lưu đồ thuật toán 72 C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 74 DANH MỤC HÌNH ẢNH 78 DANH MỤC BẢNG 80 D TÀI LIỆU THAM KHẢO 81 vi Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức A PHẦN MỞ ĐẦU vii Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức DẪN NHẬP … … ĐẶT VẤN ĐỀ Ở Việt Nam nay, ngành công nghiệp ô tô công phát triển mạnh mẽ nhằm bắt kịp phát triển nước khu vực giới, góp phần vào cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Cùng với phát triển mạnh mẽ kéo theo phát triển ngành cơng nghiệp phụ trợ như: khí gia công, nhựa tổng hợp, phụ tùng thay thế, linh kiện điện tử v v Song song với phát triển ngành cơng nghiệp tơ nhu cầu người thiết bị xe ngày cao hơn, phải đáp ứng nhiều như: bền, tiện dụng, xác đặc biệt tính thẩm mỹ Nắm bắt xu đó, nên nhóm sinh viên hướng dẫn giảng viên ThS Nguyễn Trọng Thức định chọn đề tài: “Thiết kế, chế tạo đồng hồ hiển thị thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy” MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ Mục tiêu nhiệm vụ đặt thiết kế, chế tạo loại đồng hồ nhỏ gọn hiển thị đầy đủ thông tin xe gắn máy dạng số, dễ quan sát, tiện dụng, đồng thời tích hợp thêm hệ thống chống trộm, đảm bảo an toàn cho chủ xe, thay cho đồng hồ xe gắn máy TẦM QUAN TRỌNG CỦA VẤN ĐỀ Đi với phát triển mạnh mẽ công nghệ, sản phẩm chế tạo địi hỏi phải có tính tiện dụng, hiệu tin cậy cao Chính việc thiết kế chế tạo loại đồng hồ hiển thị thơng tin đầy đủ, tích hợp thêm chống trộm phần đáp ứng yêu cầu ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Các đối tượng nghiên cứu: cảm biến tốc độ, cảm biến điện dung, linh kiện điện tử, vi điều khiển Atmega128, phần mềm mô Proteus Professional, phần mềm lập trình C CodeVision AVR Các tín hiệu nghiên cứu: - Điện áp accu - Mức nhiên liệu - Tốc độ xe - Tốc độ động - Tín hiệu báo rẽ viii Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Cảm biến tiệm cận Hình 3.16 Cụm cảm biến mơ hình 68 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Hình 3.17 Mơ hình tổng thể 69 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức CHƢƠNG ĐIỀU KHIỂN LẬP TRÌNH … … 4.1 Thiết kế phần mềm 4.1.1 Phần mềm mô Sử dụng phần mềm PROTEUS PROFESSIONAL lập trình để mơ giả lập 4.1.2 Phần mềm lập trình Sử dụng phần mềm Codevision AVR để viết code chương trình xử lý 4.2 Các phƣơng pháp đo - Việc sử dụng phương pháp đo hợp lý điều cần thiết nhằm đảm bảo độ xác cao thơng tin hiển thị hình đồng hồ 4.2.1 Phƣơng pháp đo tốc độ xe - V vận tốc xe ( Km/h) - Định thời gian lấy mẫu T= 500ms - Số xung cảm biến vòng quay bánh xe Z=12 xung - Chu vi bánh xe 5/3 (m) - N số xung đọc từ cảm biến tốc độ thời gian lấy mẫu V = N *3.6*5 = 12 * 0.5*3 N (Km/h) 70 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức 4.2.2 Phƣơng pháp đo tốc độ động - VDC tốc độ động ( vòng/phút) - Định thời gian lấy mẫu T=200ms - Xung tín hiệu lấy từ chân kích từ đánh lửa ( 1xung/1vịng) - N số xung đọc từ chân kích từ thời gian lấy mẫu V = DC 4.2.3 Phƣơng pháp đo điện áp accu Hình 4.1 Cách đo điện áp accu 71 Đồ án tốt nghiệp 4.3 GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức Lƣu đồ thuật tốn Hình 4.2 Lƣu đồ thuật toán xử lý (2) Khởi tạo - Khởi tạo Timer - Khởi tạo khối ADC - Khởi tạo PORT ngõ ngõ vào (3) Đọc tín hiệu bên - Đọc giá trị điện áp accu Đếm xung tốc độ xe - Đếm xung tốc độ động 72 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức - Đọc giá trị tín hiệu số - Đọc giá trị điện áp biến trở mức nhiên liệu (4) Điều kiện - Nếu cơng tắc khóa On (Đ), Off (S) (5) Khối hiển thị - Khối báo điện áp accu - Khối báo tốc độ xe - Khối báo mức nhiên liệu - Khối báo ODO - Khối báo số 73 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức C KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 74 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức KẾT LUẬN Sau tháng nghiên cứu thực đồ án tốt nghiệp, bằng cố gắng nỗ lực nhóm thực đồ án với huớng dẫn tận tình ThS Nguyễn Trọng Thức, thầy môn Điện tử ô tô, với nỗ lực nhóm, chúng em hoàn thành nội dung đồ án thời gian quy định đạt yêu cầu, nhiệm vụ đặt “Thiết kế, chế tạo đồng hồ thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy” Qua q trình nghiên cứu thực đồ án nhóm tìm hiểu, biết đươcc̣ c ách sử dụng số loại linh kiện điện tử IC (74HC595, cảm biến tốc tiệm cận LJ18A3-8-Z/BX, module thu phát sóng RF kênh 315Mhz) kiến thức lập trình vi điều khiển AVR bằng ngơn ngữ ―C‖, qua ứng dụng tính vi điều khiển AVR (Timer/Counter, ngắt ngoài, chuyển đổi ADC, …) để phục vụ cho việc đo hiển thị thông tin lên bảng đồng hồ điều khiển hệ thống chống trộm Việc thử nghiệm mơ hình xe thực tế hoạt động tương đối tốt cho thấy sản phẩm đồ án gắn thay đồ hồ hiển thị số loại xe máy có kích thước tương tự 75 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức ĐỀ NGHỊ Do thiếu điều kiện thử nghiệm thực tế nên sản phẩm đồ án chưa giải tối đa vấn đề sau: sản phẩm hoạt động chưa ổn định, chưa có biện pháp chống nhiễu tối ưu, code chương trình chưa tối ưu nhất, ảnh hưởng đến tốc độ xử lý vi điều khiển kết xác Qua đó, nhóm thực đồ án hy vọng có hội để tiếp tục nghiên cứu hoàn thiện vấn đề cịn hạn chế sản phẩm Cuối nhóm xin chân thành cảm ơn thầy ThS.Nguyễn Trọng Thức thầy khoa Cơ khí Động lực truờng Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM bạn lớp giúp đỡ, góp ý tạo điều kiện tốt để nhóm thực đề tài 76 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức D TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bảng đồng hồ hiển thị thông tin loại xe ơtơ Hình 1.2 Đồng hồ hiển thị thơng tin loại xe gắn máy thơng thường Hình 1.3 Bộ chống trộm điều khiển từ xa qua Remote Hình 1.4 Sơ đồ định vị GPS Hình 1.5 Bộ chống trộm thẻ từ Hình 2.1 Sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển Hình 2.2 Các họ vi điều khiển khác ATMEL Hình 2.3 Thanh ghi trạng thái – Status Register Hình 2.4 Tập ghi làm việc đa chức Hình 2.5 Thanh ghi Hình 2.6 Thanh ghi trỏ ngăn xếp Hình 2.7 Tổ chức nhớ AVR Hình 2.8 Thanh ghi bits Hình 2.9 Register file Hình 2.10 Thanh ghi điều khiển Timer/Counter Hình 2.11 Thanh ghi mặt nạ T/C Hình 2.12 So sánh cách làm việc Hình 2.13 Quá trình thực Hình 2.14 Đếm chiều bằng T/C0 Hình 2.15 Tạo nguồn AVCC từ VCC Hình 2.16 Thanh ghi ADMUX Hình 2.17 Thanh ghi ADCSRA Hình 2.18 Hai ghi ADCH, ADCL Hình 2.19 Thanh ghi SFIOR Hình 2.20 Phương pháp truyền song song (a) nối tiếp (b) Hình 2.21 Khung truyền theo USART Hình 2.22 Sơ đồ vị trí led Hình 2.23 Sơ đồ kết nối Hình 2.24 Tụ hóa hình dạng tụ hóa Hình 2.25 Tụ tantali Hình 2.26 Tụ thường Hình 2.27 Tụ thường Hình 2.28 Tụ thường Hình 2.29 Tụ dùng mã màu Hình 2.30 Tụ polyester Hình 2.31 Biến tụ Hình 2.32 Tụ chặn Hình 2.33 Cảm biến từ vịng rang Hình2.34 Cảm biến quang Hình 3.1 Sơ đối khối điều khiển 78 Đồ án tốt nghiệp Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý chung Hình 3.3 Khối xử lý Hình 3.4 Khối hiển thị tốc độ xe Hình 3.5 Khối hiển thị km Hình 3.6 Hình 3.7 Hình 3.8 Hình 3.9 Hình 3.10 Mặt đồng hồ Hình 3.11 Mạch thu phát sóng RF 315 MHz Hình 3.12 Module relay kênh 5VDC Hình 3.13 Cụm đồng hồ sau hồn chỉnh Hình 3.14 Hình 3.15 Hình 3.16 Hình 3.17 Hình 4.1 Cách đo điện áp accu Hình 4.2 Lưu đồ thuật toán xử lý Khối báo số Khối cầu phân áp Sơ đồ mạch in Bố trí linh kiện mạch điều khiển Mặt đồng hồ hoàn chỉnh Cụm động mơ hình Cụm cảm biến mơ hình Mơ hình tổng thể Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1 Các khối hiển thị Bảng 1.2 Các khối hiển thị Bảng 2.1 Chức bit CS0X Bảng 2.2 Chọn điện áp tham chiếu Bảng 2.3 Chọn chế độ chuyển đổi Bảng 2.4 Hệ số chia xung nhịp cho ADC Bảng 2.5 Nguồn kích ADC chế độ Auto Trigger Bảng 2.6 Mã hiển thị led đoạn Anode chung Bảng 2.7 Mã hiển thị led đoạn Cathode chung Bảng 2.8 Bảng thông số LED Bảng 2.9 Bảng màu điện trở Bảng 2.10 Bảng màu cuộn cảm 80 Đồ án tốt nghiệp GVHD: ThS Nguyễn Trọng Thức TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt PGS-TS Đỗ Văn Dũng (2007), ―Giáo trình trang bị điện điện tử ô tô đại‖, Nhà xuất Trường Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh, 309 trang [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng (2013), ―Giáo trình điện động điều khiển động cơ‖, Nhà xuất Trường Đại Học Quốc Gia Tp.Hồ Chí Minh, 407 trang [2] Web [4] http://www.tusach.thuvienkhoahoc.com http://www.shop91.xim.vn/tin-tuc/thu-phat-song-rf-nguyen-ly-co-ban-phan-1new2593.html [5] [6] http://www.codientu.org [7] http://www.voer.edu.vn [8] http://www.hocled.com/dien-tro.html Tiếng Anh [9] http://www.e-radionica.com/productdata 81 ... tài: ? ?Thiết kế, chế tạo đồng hồ hiển thị thông tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy? ?? MỤC TIÊU VÀ NHIỆM VỤ Mục tiêu nhiệm vụ đặt thiết kế, chế tạo loại đồng hồ nhỏ gọn hiển thị đầy đủ thông. .. cứu, thiết kế thi cơng đồng hồ thơng tin dạng số tích hợp chống trộm cho xe gắn máy  Nghiên cứu loại linh kiện, cảm biến thuật tốn xử lý lập trình phục vụ cho việc thiết kế, chế tạo đồng hồ thông. .. TP HCM KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƢỢNG CAO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Đề tài: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ THÔNG TIN DẠNG SỐ TÍCH HỢP CHỐNG TRỘM CHO XE GẮN MÁY GVHD: SVTH : Khóa : Ngành: Tp .Hồ Chí Minh, tháng