Mỗi mạch tạo tín hiệu điện từ (electrical key oscillator) điều khiển ăng ten riêng biệt tạo thành một vùng phát sóng nhất định (cùng màu cam nhạt) và chịu trách nhiệm quản lí vùng đó.
Các vùng phát sóng bao gồm: vùng trước các cửa (tùy dịng xe, có thể chỉ có cửa của tài xế, có thể tất cả các cửa) khoảng 0,7 – 1 m, vùng phía sau cửa hành lí khoảng 0,7 – 1m, vùng phía trong xe.
43
2.2.5.1 Smart Entry System:[2]
44 Chức năng mở khóa cửa:
Hình 2.16 Các bước để mở khóa cửa
Key fob vào khu vực phát sóng → Door Control Receiver nhận tín hiệu sóng của key fob → tín hiệu chuyển tới hộp Certification ECU → kiểm tra mã→ Nếu đúng hộp Certification ECU gửi tín hiệu tới Door Oscillator để ngắt phát sóng → Certification ECU nhận tín hiệu tình trạng của cảm biến chạm → Nếu có hành động chạm vào tay cầm, Certification ECU sẽ liên lạc với Main Body ECU để mở khóa cửa.
Chức năng khóa cửa:
45
Certification ECU nhận tín hiệu từ nút khóa → Certification ECU gửi tín hiệu yêu cầu tới các Door Control Oscillator điều khiển ở tay cầm cửa phát sóng tới key fob → Door Control Receiver nếu nhận được tín hiệu từ key fob sẽ báo với Certification ECU rằng key fob khơng cịn trong xe → Certification ECU gửi tín hiệu tới Main Body ECU điều khiển khóa cửa.
Chức năng mở cửa khoang hành lí:
Hình 2.18 Các bước để mở khoang hành lí
Certification ECU nhận tín hiệu cơng tắc cửa hành lí → Certification ECU gửi tín hiệu yêu cầu đến Trunk Oscillator bên trong, bên ngoài → Door Control Receiver sẽ bắt tín hiệu từ key fob và gửi tới Certification ECU xác định vị trí của key fob sau đó xác minh mã ID → Nếu đúng Certification ECU gửi tín hiệu tới Main Body ECU điều khiển mở cửa hành lí.
46
2.2.5.2 Start System:[1]
Hình 2.19 Các bước khởi động xe
Khi nhấn nút khởi động kết hợp đạp phanh → Hộp Certification ECU kích hoạt Oscillator điều khiển ăng ten trong xe phát sóng và Door Control Receiver dị tín hiệu để báo ngược lại hộp nhằm xác minh mã ID và xác định vị trí của key fob → Hộp Certification ECU xác nhận đúng mã sẽ gửi tín hiệu cho hộp Main Body ECU và Steering Lock ECU kích hoạt các rơ le để khởi động động cơ và mở khóa tay lái.
47
Trường hợp key fob hết pin, để khởi động cần đặt key fob gần nút khởi động tối thiểu 5 giây → tín hiệu mã của chip trong key fob sẽ được gửi tới Certification ECU để so sánh → nếu đúng sẽ cho phép khởi động như bình thường.
Các trạng thái chuyển đổi phụ thuộc vị trí tay số và bàn đạp phanh:
Hình 2.21 Khi bấm nút khởi động
Chế độ an toàn: Khi xe đang ở vận tốc cao hơn 60km/h, bấm cơng tắc khởi động sẽ
khơng có gì xảy ra, nhỏ 60 km/h giữ cơng tắc khởi động trong vịng 3s xe sẽ báo tín hiệu và vận tốc sẽ giảm dần.
2.2.5.3 Nhắc nhở bỏ qn chìa khóa (Prevention of Key Confinement):[1]
48
Khi nút khởi động ở vị trí OFF, nếu bấm nút khóa ở tay cửa , Certification ECU sẽ kích hoạt ăng ten trong xe tìm chìa khóa, nếu xác nhận được tín hiệu key fob trong xe, Certification ECU sẽ gửi tín hiệu tới Main Body ECU để phát cịi nhắc nhở và khơng kích hoạt mơ tơ khóa.
2.2.5.4 Tiết kiệm điện cho xe (Battery Saving Function):[1]
Hình 2.23 Chức năng tiết kiệm điện cho xe
Để tiết kiệm điện tối đa cho xe sau một thời gian lâu khơng sử dụng thì Certification ECU điều khiển tần số ngưng phát sẽ tăng lên từ 0,25s tới 0.75s trong vịng 5 ngày. Qua 14 ngày khơng hoạt động, Entry System sẽ ngưng hoạt động.
49
Chương 3 THỰC HIỆN MƠ HÌNH
3.1 Giới thiệu: 3.1.1 Arduino: 3.1.1 Arduino:
Hình 3.1 Các bảng mạch arduino
Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn, Được giới thiệu vào năm 2005, cho phép người dùng viết các chương trình cho arduino bằng ngơn ngữ C hoặc C++.
3.1.2 Giao diện của phần mềm Arduino IDE:
50 NÚT KIỂM TRA CHƯƠNG TRÌNH:
o Dùng để kiểm tra xem chương trình được viết có lỗi khơng. Nếu chương trình bị lỗi thì phần mềm Arduino IDE sẽ hiển thị thơng tin lỗi ở vùng thông báo thơng tin.
NÚT NẠP CHƯƠNG TRÌNH XUỐNG BOARD ARDUINO:
o Dùng để nạp chương trình được viết xuống mạch arduino. Trong quá trình nạp, chương trình sẽ được kiểm tra lỗi trước sau đó mới thực hiện nạp xuống mạch Arduino.
HIỂN THỊ MÀN HÌNH GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH:
o Khi nhấp vào biểu tượng cái kính lúp thì phần giao tiếp với máy tính sẽ được mở ra. Phần này sẽ hiển thị các thông số mà người dùng muốn đưa lên màn hình. Muốn đưa lên màn hình phải có lệnh Serial.print() mới có thể đưa thơng số cần hiển thị lên màn hình.
VÙNG LẬP TRÌNH:
o Vùng này để người lập trình thực hiện việc lập trình cho chương trình của mình.
VÙNG THƠNG BÁO THƠNG TIN:
o Có chức năng thông báo các thông tin lỗi của chương trình hoặc các vấn đề liên quan đến chương trình được lập.
SỬ DỤNG MỘT SỐ MENU THÔNG DỤNG TRÊN PHẦN MỀM ARDUINO IDE
Có vài menu trong phần mềm IDE, tuy nhiên thông dụng nhất vẫn là menu File, ngồi những tính năng như mở một file mới hay lưu một file, phần menu này có một mục đáng chú ý là Example(ví dụ). Phần Example đưa ra các ví dụ có sẵn để người lập trình có thể tham khảo, giảm bớt thời gian lập trình. Hình bên dưới thể hiện việc chọn một ví dụ cho led chớp tắt (blink) để nạp cho mạch arduino. Ví dụ về led chớp tắt này thường được dùng để kiểm tra board mạch khi mới mua về.
51
Hình 3.3 Thẻ Examples
Một menu thường được sử dụng khác là menu Tools. Khi mới kết nối board Arduino với máy tính ta click vào Tools->board để chọn loại board sử dụng. Phần mềm chọn sẵn kiểu board là Arduino Uno.
Hình 3.4 Chọn board mạch khi kết nối với máy tính
Một phần quan trọng nữa là chọn cổng COM. Hình bên dưới minh họa cho việc chọn cổng COM. Khi lần đầu gắn mạch arduino vào máy tính, người sử dụng chỉ cần nhấn chọn cổng COM bằng cách vào Tools -> Serial Port (một số phiên bản dùng từ Port) sau đó nhấn chọn cổng COM, ví dụ như COM5. Những lần sau khi đưa chính board
52
arduino đó vào máy tính thì khơng cần chọn cổng COM, nếu đưa board arduino khác vào máy thì cần phải chọn lại cổng COM, quy trình thực hiện cũng tương tự.
Hình 3.5 Chọn cổng cho arduino
3.1.3 Các board, linh kiện, thiết bị dùng thi cơng: Tổng quan mơ hình hệ thống Smart Key Tổng quan mơ hình hệ thống Smart Key
53
54
55
Board mạch Arduino Mega 2560
Hình 3.9 Board mạch Arduino Mega 2560
Thông số kỹ thuật
Vi điều khiển chính ATmega2560
Điện áp hoạt động 5V
Điện áp vào 7-12V (khuyến nghị 7-9V) Điện áp vào giới hạn 6-20V
Số chân Digital 54 (15 chân PWM) Số chân vào Analog 16
Dòng DC trên mỗi chân 40mA Dòng DC trên chân 3.3V 50mA
Bộ nhớ Flash 256 KB (8 KB dùng cho bootloader)
SRAM 8 KB
EEPROM 4 KB
Tần số xung clock 16 MHz
CHỨC NĂNG: vai trị là bộ xử lí chính, điều khiển các rơ le, đèn, cịi, nhận tất cả các tín hiệu từ các cảm biến, cơng tắc, tín hiệu từ board mạch arduino phu.
56
Arduino Uno R3 - ATmega328
Hình 3.10 Board mạch Arduino Uno
Thông số kỹ thuật
Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit
Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng USB)
Tần số hoạt động 16 MHz
Dòng tiêu thụ khoảng 30mA
Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM) Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit) Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
SRAM 2 KB (ATmega328)
57
CHỨC NĂNG: Là bộ xử lí phụ, có nhiệm vụ qt mã ID của thẻ RFID và nhận tính hiệu, xác minh key fob trong phạm vi xung quanh xe.
ARDUINO NANO
Hình 3.11 Board mạch Arduino Nano 14 cổng vào/ra số đầu vào RX, TX, D2 ~ D13.
8 cổng đầu vào analog A0 ~ A7.
1 TTL cấp cổng nối tiếp cổng thu phát RX/TX. 6 cổng PWM, D3, D5, D6, D9, D10, D11. Sử dụng vi điều khiển Atmel Atmega328P-AU. Hỗ trợ nối tiếp tải về.
Hỗ trợ nguồn điện bên ngoài 3.3V ~ 10V DC. Hỗ trợ sử dụng pin 9V.
Tần số xung clock 16MHz.
58
ARDUINO RFID RDM6300
Hình 3.12 Mạch Arduino RFID 6300
Mạch thu phát RFID RDM630 125kHz UART là module được sử dụng khá phổ
biến trong việc đọc các thẻ RFID sử dụng với board Arduino khác thông qua giao thức UART thông dụng và đơn giản,với thông số baud rate cố định là: 9600, N, 8, 1. Mã RFID trả ra sẽ là mã ASCII gồm 10 chữ số nên các bạn nhớ lưu ý chọn bảng mã này để thấy được mã thẻ chính xác.
Thơng số kỹ thuật:
Tần số: 125 Khz Baud rate: 9600
Mức tín hiệu giao tiếp:TTL Điện áp hoạt động :DC 5V Dòng tiêu thụ: <50mA
Khoảng cách nhận thẻ: <20-50mm Nhiệt độ hoạt động :-10 đến +70oC Kích thước : 38.5mm x 19mm x 9 mm Kích thước anten : 46mm x 32mm x 3mm
59
MX-05V-433MHz
Hình 3.13 Hai mạch truyền và nhận tín hiệu RF Mạch nhận: Mạch nhận: Model: MX-05V Điện áp làm việc: DC5V Dòng tĩnh: 4mA Tần số nhận: 433.92MHz Độ nhạy nhận: -105DB Kích thước: 30*14*7mm
Ăng ten ngồi: dây đơn 32cm, xoắn ốc Mạch truyền:
Mẫu: MX-FS-03V
Phạm vi truyền: tối đa 200 m (điện áp khác nhau, kết quả khác nhau) Điện áp làm việc: 3.5-12V Kích thước: 19 * 19mm Cơng việc: AM Tốc độ truyền: 4Kb/S Công suất phát: 10mW Tần số phát: 433MHz
60
Ăng ten ngoài: dây lõi đa nhân hoặc đơn lõi 25cm Pin trái → phải: (DATA, VCC, GND)
CHỨC NĂNG: Mạch truyền được gắn vào key fob, có nhiệm vụ phát mã ID. Mạch nhận được gắn với arduino chính và phụ, bắt tín hiệu từ key fob và gửi về cho arduino dãy mã nhận được.
KEY TAG EM4100
Hình 3.14 Thẻ key tag Model: thẻ EM5400 IC thứ 2 Model: thẻ EM5400 IC thứ 2
Chất liệu: ABS
Kích thước: 40,5 * 32 * 4,2 mm
Thông số kỹ thuật:
Màu sắc: xanh dương, vàng, xanh lục, đỏ, Tần suất hoạt động: 125KHZ
Tốc độ truyền thông: 106Kboud Khoảng cách đọc: 2.5-10cm Đọc và ghi thời gian: 1-2MS Nhiệt độ làm việc: -20 ℃ - 85 ℃
CHỨC NĂNG: Được dùng để khởi động động cơ khi key fob hết pin.
CẢM ỨNG MỘT CHẠM ĐIỆN DUNG TTP223B MINI
61
Thông số kỹ thuật:
IC chính: TTP223B
Điện áp làm việc: 3 ~ 5VDC Dòng điện tiêu thụ: 0.025mA
Cảm ứng xuyên qua các phi kim như kính, nhựa, acrylic, ... CHỨC NĂNG: Mở khóa cửa.
CHỐT KHĨA ĐIỆN SOLENOID LOCK LY-03
Hình 3.16 Khóa điện
Thơng số kỹ thuật:
Điện áp sử dụng: 12 VDC. Dòng điện tiêu thụ: 0.8A. Công suất tiêu thụ: 9.6W. Sử dụng Solenoid từ. Tốc độ phản ứng: < 1s.
Thời gian kích liên tục: < 10s. CHỨC NĂNG: Chốt khóa cửa.
62
MÁY KHỞI ĐỘNG (STARTER)
Hình 3.17 Máy khởi động
Thơng số kĩ thuật:
Điện áp sử dụng: 12 VDC. CHỨC NĂNG: Khởi động xe.
CỤM KHĨA TAY LÁI
Hình 3.18 Cụm khóa tay lái
Thơng số kĩ thuật:
Điện áp cấp: 5 VDC.
63 BUZZER Hình 3.19 Buzzer Thông số kĩ thuật: Điện áp sử dụng: 1.5 – 20 VDC. Tần số: 2300 – 3300 Hz. Độ lớn: 96 dB.
CHỨC NĂNG: Thơng báo cho tài xế.
3.2 Mạch điện:
Mơ hình hệ thống Smart Key gồm hai phần: Key fob.
64
Hình 3.20 Mạch điện của key fob Arduino Pro Mini V3 làm bộ xử lí. Arduino Pro Mini V3 làm bộ xử lí.
Chân D12 sẽ gửi tín hiệu điều khiển mạch truyền MX-FS-03V phát các dãy mã. Các chân D7, D8, D9 lần lượt nhận tín hiệu trạng thái các cơng tắc yêu cầu khóa
cửa, mở khóa cửa, bật hệ thống chống trơm.
65
66 Bộ xử lí phụ:
Arduino Uno sẽ là bộ xử lí phụ, nhận trách nhiệm xác nhận vị trí key fob ở xung quanh xe và đọc mã ID của key tag rồi gửi cho bộ xử lí chính.
Chân D2 sẽ nhận tín hiệu từ ARDUINO RFID RDM6300.
Chân D12 sẽ nhận tín hiệu dãy mã từ mạch nhận MX - 05V.
Các chân D3, D4, D5, D6 lần lượt có nhiệm vụ gửi tín hiệu đến bộ xử lí chính thơng báo: phát hiện key fob, nhận được lệnh yêu cầu khóa cửa từ xa, nhận được lệnh mở khóa cử từ xa, nhận được lệnh yêu cầu bật hệ thống chống trộm.
Bộ xử lí chính:
Arduino Mega 2560 sẽ là bộ xử lí chính.
Chân D12 sẽ nhận tín hiệu dãy mã từ mạch nhận MX - 05V xác nhận sự hiện diện của key fob trong xe.
Các chân D22, D23, D24 lần lượt có nhiệm vụ nhận tín hiệu xác định vị trí tay số: P, N, các tay số còn lại.
Các chân D26, D27, D28, D29 lần lượt có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bộ xử lí phụ thơng báo: phát hiện key fob, nhận được lệnh yêu cầu khóa cửa từ xa, nhận được lệnh mở khóa cử từ xa, nhận được lệnh yêu cầu bật hệ thống chống trộm.
Hai chân D30, D31 nối hai chân số 2, 4 của công tắc khởi động thông qua hai con transitor PNP, xác nhận trạng thái được nhấn của nút.
Chân D32 nối với chân số 1 của nút khởi động, bật tắt đèn LED thông báo nút đang ở trạng thái ACC
Chân D33 nối với chân số 5 của nút khởi động, bật tắt đèn LED thông báo nút đang ở trạng thái IG - ON.
Chân D35 điều khiển rơ le khởi động thơng qua một con transitor NPN, kích hoạt máy đề.
Chân D36 nhận tín hiệu trạng thái được nhấn của phanh. Chân D37 nhận tín hiệu trạng thái của cảm biến chạm.
Chân D38 nhận tín hiệu trạng thái của cơng tắc khóa cửa trên tay cầm. Chân D39 nhận tín hiệu xác nhận mã ID của key tag từ bộ xử lí phụ.
Các chân D40, D41 nhận tín hiệu xác nhận vị trí của then khóa tay lái, lần lượt là vị trí khóa, vị trí mở khóa.
67
Chân D42 điều khiển rơ le khóa cửa thơng qua một con transitor NPN, kích hoạt solenoid khóa cửa.
Hai chân D43, D44 có nhiệm vụ điều khiển mơ tơ khóa tay lái, với D43 cấp 5V, D44 nối mát sẽ điều khiển mơ tơ khóa tay lái lại, để mở tay lái thì D43 nối mát và D44 cấp 5V.
Chân D46 điều khiển đèn chào mừng thông qua một con transitor NPN.
Hai chân A0, A1 điều khiển còi bằng cách thay phiên nhau một chân cấp 5V và một chân nối mát.
3.3 Hoạt động:
Key fob có nhiệm vụ phát tín hiệu dãy mã đã được lập trình liên tục.
Trong mơ hình có hai mạch nhận tín hiệu hoạt động liên tục, khoảng cách bắt được tín hiệu của hai mạch tạo thành vùng hoạt động của mơ hình. Vùng qt