1. 3.6 Một số đèn chiếu sáng khác
3.3.4 Hoàn thành quá trình tạo project
Sau khi đã cài đặt xong cho vi điều khiển, ta có thể xem trƣớc bằng cách vào
Program/ Proview
Ta nhìn vào ô Program Preview, đây là các code sinh ra sẵn tƣơng ứng với các tùy chọn cảu ta đã thực hiện trƣớc đó. Giờ ta có thể lƣu project này bằng vào File/Generate program , save and exit. Do trong 1 project của CodeWizardAVR có rất nhiều file khác nhau, ta nên tạo hẳn 1 thƣ mục mới và đặt tên dễ hiểu để có thể quản lý tốt project của mình. Cửa sổ mới hiện lên, đầu tiên là lƣu file có đuôi “.cwp”. Ở đây ta đặt tên là sample1.
Tiếp theo là cửa sổ Save C Complier Source Filelƣu file “.c”. Tiếp theo là lƣu file có đuôi “.prj”
Ở project này, ta đặt tên cho 3 file này cùng một tên (Chú ý: cùng tên nhƣng
khác đuôi . Xuất hiện cửa số soạn thảo.
Chúng ta sẽ lập trình trên file “.c”. Cụ thể ở đây là file “sample1.c” mà ta đã đặt tên.
Chú ý:bên trái thẻ sample1.c là thẻ Notes nhƣ một trang note đơn giản, cho phép ta viết nhân các chú ý của mình. Nhìn vào cửa số lập trình chình, đầu tiên ta sẽ thấy các ghi chú không có ý nghĩa trong code . Ở đây là các thông tin cơ bản của vi điều khiển:
Hình 3. 22 Các thông tin cơ bản của vi điều khiển
>> ết luận c ƣơn : Cả Proteus và Codevision đều là những phần mềm mô
phỏng thông minh hiện nay. Dù vậy, trong phần mềm Proteus chƣa có đầy đủ
tất cả các linh kiện để mô phỏng đúng hoàn toàn mạch nguyên lý của hệ thống
trên chiếc xe nghiên cứu nên trong đồ án này, em sẽ mô phỏng lại một cách
C ƣơn I C ƣơn trìn mô p ỏng
Trên dòng xe Toyota Camry 2012, hệ thống chiếu sáng tự động đƣợc trang bị với chức năng duy nhất là bật tắt đèn pha khi điều kiện ánh sáng xuống dƣới mức tiêu chuẩn. Nhƣ vậy sẽ có một hạn chế đó là khi gặp phải xe đi ngƣợc chiều nếu tài xế không điều chỉnh về chế độ chiếu gần sẽ gây chói mắt cho đối phƣơng. Vì thế, trong đồ án, phần mạch mô phỏng sẽ có thêm sự cải thiện thêm chức năng phụ cho hệ thống. Đó là chức năng tự động điều chỉnh chế độ chiếu sáng cho phù hợp với điều kiện di chuyển của phƣơng tiện. Cụ thể, sau khi bật chế độ AUTO, khi xe di chuyển vào trong khu vực có điều kiện sáng thấp, hệ thống sẽ tự động bật đèn pha, trong quá trình di chuyển trên, nếu gặp phải phƣơng tiện đi ngƣợc chiều có bật đèn, hệ thống sẽ tự động chuyển chế độ chiếu sáng từ pha sang cos. Sau khi ra khỏi tầm chiếu sáng trực diện của xe đối diện, cảm biến sẽ tự động gửi tín hiệu về ECU để điều khiển chuyển lại thành chế độ đèn pha.
4.1 Cƣờn độ sáng
4.1.1 Khái niện
Cƣờng độ ánh sáng là thông số để xác định năng lƣợng phát ra từ một nguồn sáng theo một hƣớng cố định. Trong cuộc sống hàng ngày mọi ngƣời thƣờng gọi tắt là cƣờng độ sáng. Cụ thể nhƣ sau: Nguồn sáng phát ra 1 candela là cƣờng độ sáng của nguồn sáng đó phát ra 1 lumen(lm) đẳng hƣớng trong một góc đặc. Nguồn sáng có cƣờng độ sáng 1 candela sẽ phát ra 1 lm đơn vị đo của quang thông trên diện t ch 1m2
tại khoảng cách 1m kể từ tâm nguồn sáng. Cƣờng độ ánh sáng là một thông số kỹ thuật của ngành công nghiệp chiếu sáng nói chung. Và thông số này hoàn toàn khác biệt với thông số quang thông.
4.1.2 Đơn vị cƣờng độ sáng
Cƣờng độ sáng có đơn vị là lux, ký hiệu là lx. Nó thể hiện cho tổng độ sáng trên một bề mặt diện tích. Cụ thể:
1 lux = 1 lm/m2
Ví dụ: Ánh sáng của Mặt Trời trong ngày có độ rọi trung bình dao động trong khoảng 32.000 (32 klx) tới 100.000 lux (100 klx), các trƣờng quay truyền hình đƣợc có độ rọi khoảng 1.000 lux (1 klx), một văn phòng chuẩn có độ rọi khoảng 400 lux. Vào thời điểm hoàng hôn và bình minh, ánh sáng ngoài trời cũng có độ rọi khoảng 400 lux (nếu trời trong xanh). Ánh sáng phản chiếu từ Mặt Trăng có độ rọi khoảng 1 lux Ánh sáng từ các ngôi sao có độ rọi khoảng 0,00005 lux = 50 μlx , ….
4.1.3 Phân biệt giữa lux và lumen
hác biệt giữa lux và lumen là lux t nh theo diện t ch mà thông lƣợng chiếu sáng bao phủ. V dụ 10.000 lumen, tập trung trong một diện t ch 1 m², sẽ chiếu sáng diện t ch này với độ rọi 1.000 lux. Cùng 10.000 lumen này, khi trải rộng trên diện t ch 10 m², sẽ tạo ra sự chiếu rọi mờ hơn, bằng 1000 lux.
Việc đạt đƣợc độ rọi 500 lux là trong phòng học chỉ cần với một ngọn đèn huỳnh quang đặt cố định có công suất 12.000 lumen. Để chiếu sáng sàn của cả một hội trƣờng rộng với diện t ch gấp hàng chục/trăm lần lớp học thì ngƣời ta cần phải có hàng chục/trăm đèn nhƣ vậy. Vì thế, việc chiếu sáng một diện t ch lớn hơn mà có cùng một giá trị độ rọi thì cần phải có nhiều lumen hơn. Chƣơng trình mô phỏng Proteus 8.11 của đồ án sử dụng cảm biến ánh sáng DR1 và DR2 để đo đơn vị cƣờng độ sáng lux. Chƣơng trình sẽ sử dụng 2 mốc giá trị cƣờng độ sáng :
- 400 lux: tƣơng đƣơng với ánh sáng mặt trời lúc bình minh và hoàng hôn - 500 lux: tƣơng đƣơng với ánh sáng của đèn pha xe đối diện chiếu tới
4.2 Mô phỏng mạch trên Proteus
4.2.1 Vi điều khiển ATmega32
Hình 4. 2 hối vi điêu khiển ATmega32 Các chân của vi điều khiển ATmega32:
- XTAL1, XTAL2- Các chân nối với bộ tạo dao động ngoài. - ADC0, ADC1 - Chân đọc t n hiệu từ cảm biến ánh sáng DR gửi về. - PC0, PC1, PC2, PC4, PC5, PC6, PC7- Các chân giao tiếp với màn hình hiển thị CD 016 .
- PB0 - Chân đọc trạng thái của khóa điện trên ô tô.
- PB1, PB2- Các chân đọc trạng thái của công tắc chọn chế độ pha hoặc cốt.
- PD0 - Chân t n hiệu xuất điều khiển Transistor Q1 để điều khiển đèn pha
- PD1- Chân t n hiệu điều khiển Transistor Q2 để điều khiển đèn cốt. - +5V- Nguồn 5 V
Bảng 4. 1 Các thông số làm việc của vi điều khiển ATmega32
Thông số Giá trị
Điện áp làm việc 4,5 ~ 5,5V
Tần số làm việc 0 ~ 16 MHz
Số chân loại PDIP 40
Số chân I/O 32
Số kênh ADC 10 bit 8
Số kênh PW 4
Số kênh time 8 bit 2
Số kênh time 16 bit 1
Bộ nhớ chƣơng trình flash 32Kb bytes
Bộ nhớ EEPRO 1Kb bytes
4.2.2Màn hình LCD (Liquid Crystal Display)
Để hiển thị cƣờng độ ánh sáng bên ngoài xe ô tô, trong nghiên cứu này sử dụng mà hình hiển thị CD 016. Đây là loại màn hình hiển thị ký tự cho phép hiển thị thông tin trên 2 hàng, mỗi hàng hiện thị tối đa 16 ký tự.
ột số thông tin ch nh của màn hình CD 016 đƣợc thể hiện trong bảng 2.2:
Hình 4. 3 hối màn hình hiển thị CD Bảng 4. 2 Thông số của màn hình hiển thị CD
Thông số Giá trị
Điện áp làm việc 4,75 ~ 5,25V
Dòng điện lớn nhất 3mA
4.2.3Cảm biến ánh sáng DR ight Dependent Resistor
Để xác định cƣờng độ ánh sáng môi trƣờng bên ngoài ô tô, bộ điều khiển dùng hai cảm biến ánh sáng DR. Các thông số ch nh của cảm biến này đƣợc giới thiệu trên bảng 4.3. Cảm biến ánh sáng DR1 đƣợc bố tr trên táp lô ph a dƣới k nh chắn gió ph a trƣớc để đo cƣờng độ sáng của môi trƣờng và cảm biến ánh sáng DR2 đƣợc bố tr ph a trƣớc đầu ô tô để đo cƣờng độ sáng từ đèn của xe đi ngƣợc chiều. T n hiệu của các cảm biến này gửi về chân ADC0 và ADC1 của vi điều khiển ATmega32. Vi điều khiển ATmega32 t nh toán chuyển đổi t n hiệu này thành thông số cƣờng độ ánh sáng (lux).
Hình 4. 4 hối cảm biến ánh sáng
LDR1, LDR2-Cảm biến ánh sáng; R3, R6-Điện trở; ADC0, ADC1-Chân tín hiệu của cảm biến ánh sáng gửi về chân ADC0 và ADC1 của vi điều khiển ATmega32; +5V- Nguồn 5V
Bảng 4. 3 Thông số ch nh của cảm biến ánh sáng
Thông số Giá trị
Điện áp 4V ~ 30V
Dòng điện lớn nhất 75mA
Dải nhiệt độ làm việc -60℃ ~ 75℃
4.2.4 hối điều khiển đèn pha, cốt
Sơ đồ mô phỏng kết nối khóa điện SW1 với vi điều khiển ATmega32 đƣợc thể hiện trên hình 4.5. T n hiệu từ khóa điện gửi về chân PB0 của vi điều khiển ATmega32, khi khóa điện ở trạng thái OFF thì t n hiệu gửi về bằng 5V, khi khóa điện ở trạng thái ON thì t n hiệu này bằng 0V. T n hiệu trạng thái khóa điện SW1 là điều kiện đầu tiên xét đến khi điều khiển tự động bật đèn pha cốt theo cƣờng độ ánh sáng bên ngoài ô tô. hi khóa điện ở trạng thái OFF thì bộ điều khiển không bật đèn pha cốt trong mọi trƣờng hợp. hi khóa điện ở trạng thái ON thì bộ điều khiển mới hoạt động điều khiển tự động bật tắt và chuyển chế độ đèn pha cốt theo cƣờng độ ánh sáng bên ngoài ô tô.
Hình 4. 5 hối điều khiển khóa điện
S 1- hóa điện; R5- Điện trở; PB0- Tín hiệu gửi về vi điều khiển ATmega32;
+5V- Nguồn 5V.
Để chọn chế độ chiếu sáng pha hoặc cốt, bộ điều khiển dùng công tắc SW2. Sơ đồ mô phỏng kết nối công tắc chọn chế độ chiếu sáng pha cốt với vi điều khiển ATmega32 đƣợc thể hiện trên hình 4.6 . hi công tắc ở chế độ chiếu sáng pha (HI) thì t n hiệu PB1 và PB2 gửi về vi điều khiển lần lƣợt bằng 0V và 5V. hi công tắc ở vị tr O ứng với chế độ cốt thì t n hiệu PB1 và PB2 gửi về vi điều khiển lần lƣợt bằng 5V và 0V.
Hình 4. 6 hối điều khiển đèn pha - cốt
SW3- Công tắc chọn chế độ pha cốt; R2, R8, R9- Các điện trở; PB1, PB2, PB3- Lần lượt là tín hiệu chế độ chiếu sáng pha và chế độ chiếu sáng cốt gửi về vi điều khiển ATmega32; HI- Chế độ pha; LO- Chế độ cốt; AUTO-Chế độ tự động
4.2.5Khối công suất điều khiển đèn cốt pha
là loại BD539 có công suất, điện áp và chi ph phù hợp đồng thời có sẵn tại thị trƣờng Việt Nam. Transistor Q1 đƣợc dùng để điều khiển cấp dòng cho đèn pha, transistor Q2 đƣợc dùng để cấp dòng cho đèn cốt. Các thông số cơ bản của transistor BD711, BD539 đƣợc thể hiện trong bảng 2.4.
Bảng 4. 4 Thông số của Transistor BD711, BD539
oại Transistor Thông số Giá trị
BD711
Công suất lớn nhất 75W Dòng điện lớn nhất cực C 12A
Dải nhiệt độ làm việc -65℃ ~ 150℃
BD539
Công suất lớn nhất 45W Dòng điện lớn nhất cực C 5A
Dải nhiệt độ làm việc -65℃ ~ 150℃ Sơ đồ mô phỏng mạch công suất điều khiển đèn pha cốt đƣợc thể hiện
Hình 4. 7 hối công suất điều khiển đèn pha - cốt
D1, D4- Các đèn pha bên trái và phải; D2, D5- Các đèn cốt bên trái và phải; D3- Đèn báo pha; R1, R7- Các điện trở; +12V- Nguồn 12V; Q1,Q2- Các
transistor; PD0, PD1- Lần lượt là tín hiệu điều khiển transistor Q1 và Q2.
4.2.6 Thuật toán điều khiển
Cƣờng độ sáng trung bình vào lúc hoàng hôn và bình minh bằng 400 (lux). Trong nghiên cứu này chọn giá trị ngƣỡng cƣờng độ sáng bằng 400 lux để
xây dựng chƣơng trình điều khiển tự động bật tắt đèn pha và chọn giá trị ngƣỡng cƣờng độ sáng bằng 500 lux tƣơng ứng với ánh sáng đèn pha phƣơng tiện đi ngƣợc chiều chiếu vào đầu xe để xây dựng chƣơng trình điều khiển thay đổi chế độ chiếu sáng. Hai giá trị cƣờng độ sáng ngƣỡng này có thể đƣợc điều chỉnh theo từng khu vực khác nhau bằng phần mềm mà không phải thay đổi phần cứng của bộ điều khiển.
Để xây dựng đƣợc thuật toán điều khiển này cần thiết có đƣợc giá trị cƣờng độ sáng thu nhận thông qua các cảm biến ánh sáng LDR1 và LDR2. Mối quan hệ giữa giá trị của cƣờng độ ánh sáng đo bằng cảm biến LDR và giá trị ADC của vi điều khiển đƣợc thể hiện qua đồ thị dƣới. Từ mối quan hệ này, áp dụng thuật toán nội suy lũy thừa (Power) xây dựng đƣợc phƣơng trình xác định cƣờng độ sáng theo giá trị ADC bằng biểu thức sau: y a x. b c
Trong đó: y là giá trị cƣờng độ ánh sáng lux . x là giá trị của ADC.
a =6,358.104; b= -1,179; c = -22,1
Hình 4. 8 Đƣờng cong tỷ lệ giữa tín hiệu ADC và cƣờng độ sáng(lux)
4.3 Xây dựng mạc đ ều khiển dựa trên phần mềm mô phỏng
Vì khối lƣợng của toàn bộ phần code mạch điều khiển tƣơng đối lớn nên em
0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 C ườ ng độ án h s án g (l u x) ADC
xin phép trình bày một số nội dụng quan trọng cần nắm rõ
4.3.1. Khai báo tên các biến sử dụng để mô phỏng unsigned int ADC0; unsigned int ADC0;
unsigned int ADC1;
unsigned int LDR1;
unsigned int LDR2;
Các ký hiệu “ADC0, ADC1, DR1, DR2” đƣợc sử dụng trong hàm tính toán và câu lệnh điều kiện “ if ,…,else” cần phải đƣợc khai báo, nếu không phần mềm codevision sẽ không nhận và code sẽ không hoạt động.
4.3.2 Các câu lệnh điều khiển sử dụng: void DocLDR1(void) void DocLDR1(void) { ADC0=read_adc(0); LDR1=75747.12*pow(ADC0,-1.22)-17.03; } void HienThiLDR1(void) { sprintf(chuoi,"LDR1:%3d (LUX) ",LDR1); lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts(chuoi);
} void DocLDR2(void) { ADC1=read_adc(1); LDR2=75747.12*pow(ADC1,-1.22)-17.03; } void HienThiLDR2(void) { sprintf(chuoi,"LDR2:%3d (LUX) ",LDR2); lcd_gotoxy(0,1); lcd_puts(chuoi); }
void dieukhienden (void)
{
if (PINB.0==0 && PINB.1==0 && LDR1<=400 && LDR2<500)
{PORTD=0b00000001;}
else if (PINB.0==0 && PINB.1==0 && LDR1<=400 && LDR2>=500)
{PORTD=0b00000010;}
else
{PORTD=0b00000000;}
if (PINB.0==0 && PINB.2==0)
{PORTD=0b00000001;}
else if (PINB.0==0 && PINB.3==0)
{PORTD=0b00000010;}
}
Các dòng lệnh “void HienThiLDR1(void), void DocLDR2(void),
void HienThiLDR2(void), void dieukhienden (void)” lần lƣợt là các câu lệnh
ta yêu cầu phần mềm thực hiện . Các dòng, ký tự xen giữa “if” và “else” là
những biến số, thông số đƣợc thay đổi để câu lệnh thực hiện.
4.3.3. Thực hiện lệnh // Place your code here // Place your code here
DocLDR1(); HienThiLDR1(); DocLDR2(); HienThiLDR2(); dieukhienden(); } }
Sau khi viết ra những lệnh thực hiện, ta cần phải khai báo lại một lần nữa các
lệnh sẽ đƣợc thực hiện trong quá trình mô phỏng hệ thống. Nếu không có bƣớc này, phần mềm sẽ không thực hiện các lệnh đã tạo ở trên.
>>Kết luận c ƣơn :
So với hệ thống đèn tự động thực tế trên xe Toyota Camry, phần mô phỏng của đồ án đã có sự cải thiện t nh năng của hệ thống nhƣng vẫn giữ nguyên phần cốt lõi của hệ thống thực tế. Phía trên là một số phần quan trọng của mã code cho mạch mô phỏng Proteus hoạt động. Trên cơ sở cƣờng độ sáng đã xác định ở trên xây dựng thuật toán điều khiển đèn pha tự động bật tắt và chuyển chế độ
chiếu sáng theo tín hiệu cƣờng độ sáng của môi trƣờng bền ngoài ô tô.
Kết luận
Sau hơn hai tháng làm việc t ch cực và nghiêm túc, em đã hoàn thành đồ án nghiên cứu hệ thống chiếu sáng thông minh trên xe Toyota Camry. Qua đồ án lần này, em đã làm rõ một số nội dung về hệ thống chiếu sáng nhƣ tổng quan, nhiệm vụ, cấu tạo của hệ thống chiếu sáng, đề cập đến một số hệ thống chiếu sáng thông minh trên ô tô ngày nay. Đồ án cũng làm rõ về hệ thống chiếu sáng tự động trên xe Toyota Camry về tổng quan, chức năng, cấu tạo của hệ thống cũng nhƣ nêu rõ những ƣu điểm và hạn chế, qua đó có những biện pháp cải tiến nâng cao tiện ch của hệ thống. Đồ án cũng đề cập tới các bƣớc thực