3.4.1 Mục đích và yêu cầu của mạch thiết kế
Hiệu quả cầu sau File
X -
_
Sai lệch cầu sau Lực phanh trái
Tiêu chuẩn Trọng lượng cầu
Hiệu quả cầu trước
Lực phanh phải Cầu trước Kết quả: - Đạt - Không đạt Cầu sau Kết quả
Sai lệch cầu trước
Hiệu quả cầu sau
3.4.1.1 Yêu cầu
Ngày nay, vấn đề an toàn khi sử dụng ô tô luôn được đặt lên hàng đầu. Vì vậy, mạch thiết kế để truyền dẫn dữ liệu phải đáp ứng các yêu cầu sau:
Phải đo được lực phanh của ô tô một cách chính xác nhất. Phải đơn giản, gọn nhẹ.
Giá thành hợp lý.
Có độ bền và độ tin cậy cao
Ít bị ảnh hưởng bởi các tác động của môi trường bên ngoài. Lắp ráp đơn giản, nhanh chóng, sửa chữa dễ dàng.
Có thể kết nối với máy tính và hiển thị được các dữ liệu cần thiết.
3.4.1.2 Mục đích
Dùng để truyền dẫn và hiển thị thông tin về lực phanh của xe ô tô cần được kiểm tra; có khả năng lưu lại các số liệu này trên máy tính, từ đó có thể dùng các số liệu này phục vụ cho việc kiểm định, tra cứu và nghiên cứu.
3.4.2 Chế tạo bộ phận truyền dẫn dữ liệu
3.4.2.1 Sơ đồ khối
3.4.2.2 Sơ đồ nguyên lý của thiết bị truyền dẫn dữ liệu có kết nối máy tính
Tín hiệu cảm biến
Thiết bị đo lực phanh MB6000
Motor bước của đồng hồ chỉ thị
Tín hiệu điều khiển
Vi điều khiển Máy tính
3.4.2.3 Chức năng của từng khối trong sơ đồ
Bộ chốt 8 bit 74LS374N: như đã trình bày ở phần trên, bộ chốt này có nhiệm vụ là “chụp” lại tín hiệu để truyền cho vi điều khiển AT89C51. Khi chân CLK được kích hoạt thì tín hiệu được đưa vào các chân từ 1D đến 8D, và sẽ gởi ra qua các chân từ 1Q đến 8Q.
Điện trở dãy 4,7K có chức năng kéo điện áp lên dương để ổn định các chân của AT89C51, mặc dù trong các chân của AT89C51 đã có điện trở để kéo lên dương nhưng công suất rất nhỏ.
Vi điều khiển AT89C51: có nhiệm vụ xử lí các bus dữ liệu và bus địa chỉ để truyền lên máy tính.
Hình 3.13: Sơ đồ chân của 74LS374 và IC 74LS374 thực tế
Khối Reset
Mạch này dùng để reset lại hệ thống. Nó dùng để xác định lại trang thái đầu tiên của mạch khi vừa cấp nguồn. Khi vừa cấp nguồn, tụ chưa nạp đủ điện nên sẽ có điện áp trên điện trở 10K nên chân RST có điện áp, nhưng khi tụ nạp đầy điện thì tụ sẽ không dẫn điện nữa, làm cho chân RST có điện áp bằng 0V, lúc này mạch được reset. Ở đây, điện trở 10k có công dụng là kéo chân RST xuống mas.
Khối tạo dao động
Bộ tạo dao động thạch anh ngoài thường được nối tới các chân vào XTAL1 (chân 19) và chân ra XTAL 2 (chân 18), dùng để đồng bộ hóa tín hiệu với dao động của vi điều khiển AT89C51. Khi mắc dao động thạch anh phải có 2 tụ sứ 33pF, còn đầu kia nối đất được trình bày như hình vẽ. Họ 8051 có nhiều phiên bản khác nhau, tốc độ được hiểu là tần số cực đại của bộ dao động nối tới chân XTAL. Ở đây dùng bộ dao động thạch anh có tần số là 11,059MHz. Để thực hiện thì cần có một số chu
Hình 3.15 : Vi điều khiển AT89C51 thực tế
Hình 3.16: Sơ đồ mạch Reset tự động
kì đồng hồ, hay còn gọi là các chu kì máy. Độ dài chu kì máy họ 8051 phụ thuộc vào tần số của bộ dao động thạch anh nối với hệ thống 8051. Đối với 8051, một chu kì máy gồm 12 chu kì dao động của thạch anh. Do vậy, để tính dao động của chu kì máy, đơn giản là ta xác định bao nhiêu lần của 12 chu kì dao động của tinh thể thạch anh. Vậy với thạch anh 11,059 MHz thì chu kì máy sẽ là:
Khối giao tiếp với cổng COM (IC MAX 232)
Truyền thông nối tiếp theo tiêu chuẩn RS232 có các mức logic 1 và 0 tương ứng với mức điện áp -12V và +12V. Trong khi đó các linh kiện sử dụng thuộc họ vi điều khiển có mức logic 1 và 0 tương ứng với mức điện áp 5V và 0V. Do đó để truyền số liệu nối tiếp theo chuẩn RS232 giữa máy tính và vi điều khiển AT89C51 thì nhất thiết phải sử dụng IC MAX 232 để chuyển đổi điện áp cho tương thích.
Hình 3.18: IC MAX 232 và sơ đồ chân của IC MAX 232.
Hình 3.17: Mạch tạo dao động bằng thạch anh và bộ dao động bằng thạch anh thực tế.
s MHz T 1,058 059 , 11 12
MAX 232 có 2 kênh, mỗi kênh gồm 1 cặp tín hiệu vào và ra; kênh 1 (R1IN, T1IN và R1OUT, T1OUT), kênh 2 (R2IN, T2IN và R2OUT, T2OUT). Ở đây, ta dùng kênh 1 để thực hiện việc truyền dữ liệu từ vi điều khiển 89C51 lên máy tính.
Nối nguồn và mass cho các IC trong mạch thiết kế như hình vẽ sau:
Đèn led ở đây có tác dụng là để kiểm tra xem trong mạch đã có điện hay chưa. Đèn led được nối với một điên trở 2,2K có tác dụng để bảo vệ đèn led.
3.4.2.4 Viết hợp ngữ cho vi điều khiển AT89C51
Hợp ngữ là ngôn ngữ của máy tính có vị trí ở giữa ngôn ngữ máy và ngôn ngữ cấp cao, các ngôn ngữ cấp cao là Pascal, C. Trình dịch hợp ngữ là chương trình dùng để dịch một chương trình hợp ngữ thành chương trình ngôn ngữ máy.
Chương trình được viết trên notepad, sau đó được dịch ra ngôn ngữ máy tính bởi trình dịch hợp ngữ ASM51, chạy trên NC. Ví dụ, chương trình được viết trên notepad được lưu trong ổ C có tên là At8951.txt, thì trình tự biên dịch ra bốn file như sau: At8951.txt, At8951.obj, At8951.lst, At8951.hex.
Trong quá trình biên dịch, trình biên dịch sẽ thông báo lỗi cho người lập trình biết, để kiểm tra lỗi vào At8951.lst để sữa chữa sau đó biên dịch lại như ban đầu.
Khi biên dịch xong ta cho vi điều khiển vào card nạp, rồi nạp file At8951.hex vào vi điều khiển bằng phần mềm nạp.
Sau đây là thuật toán của chương trình viết cho thiết bị truyền dẫn dữ liệu lên máy tính:
1010
So buoc + + Cho doc cong
0110
So buoc + + Cho doc cong
0101
So buoc + + Cho doc cong
1001
So buoc + + Cho doc cong
0101
So buoc - -
1010
So buoc - - Cho doc cong
0110
So buoc - - Cho doc cong
1001
So buoc - - Cho doc cong
Cho doc cong
Hình 3.22: Board mạch thiết kế trên thực tế.
3.4.3 Viết phần mềm hiển thị dữ liệu
3.4.3.1 Thiết kế giao diện
Giao diện thiết kế đơn giản gồm các phần sau:
Phần hiển thị các thông số đo được và các thông số chuẩn. Phần label (nhãn) để ghi tên của các thông số.
Ô kết quả để ghi đánh giá tổng quát.
MScomm để dùng cho việc kết nối dữ liệu với cổng COM.
Các Timer dùng để hiển thị các thông số và dùng để định thời gian tải dữ liệu từ vi điều khiển lên máy tính, và hiển thị các thông báo khi gặp sự cố
Hình 3.22: Giao diện phần mềm khi thiết kế.
Phần mềm có menu save cho phép chúng ta có thể lưu trữ các thông số sau: Ngày, tháng, năm kiểm tra
Hãng xe
Năm sản xuất của xe Biển số xe
Chủ sở hữu xe
Độ sai lệch lực phanh cầu trước Hiệu suất phanh cầu trước Độ sai lệch lực phanh cầu sau Hiệu suất phanh cầu sau Kết quả
Kết quả đánh giá là đạt hoặc không đạt được phần mềm tự xác định như sau: Kết quả là đạt khi:
Độ sai lệch lực phanh cầu trước đo được nhỏ hơn hoặc bằng giá trị tiêu chuẩn tương ứng nhập vào.
Độ sai lệch lực phanh cầu sau đo được nhỏ hơn hoặc bằng giá trị tiêu chuẩn tương ứng nhập vào.
Hiệu suất phanh đo được lớn hơn hoặc bằng giá trị tiêu chuẩn tương ứng nhập vào.
Kết quả là không đạt khi một trong các điều kiện trên không được thỏa mãn.
3.4.3.2 Viết mã nguồn
Mã nguồn được viết theo ngôn ngữ lập trình Visual Basic. Mã nguồn này được viết dựa trên các phần của giao diện thiết kế. Nội dung cơ bản của mã nguồn được viết dựa trên các công thức tính và thuật toán của từng phần như sau:
Công thức tính độ sai lệch lực phanh: Δ = x100% F F F T P P P T P
nếu lực phanh bên trái lớn hơn lực phanh bên phải;
Δ = x100% F F F P P T P P P
Công thức tính hiệu quả phanh:
H = 100% 81 , 9 . 0 x G F FPT PP
Mã nguồn viết cho nút cầu trái: Private Sub Command6_Click()
If Text2.Text > Text3.Text Then
Text4.Text = Round((Text2.Text - Text3.Text) * 100 / Text2.Text, 3)
Text5.Text = Round((Text2.Text + Text3.Text) * 100 / ((Text1.Text) * 9.81), 3) Else
Text4.Text = Round((Text3.Text - Text2.Text) * 100 / Text3.Text, 3)
Text5.Text = Round((Text2.Text + Text3.Text) * 100 / ((Text1.Text) * 9.81), 3) End If
End Sub
Mã nguồn viết cho nút cầu phải: Private Sub Command7_Click()
If Text2.Text > Text3.Text Then
Text6.Text = Round((Text2.Text - Text3.Text) * 100 / Text2.Text, 3)
Text7.Text = Round((Text2.Text + Text3.Text) * 100 / ((Text1.Text) * 9.81), 3) Else
Text6.Text = Round((Text3.Text - Text2.Text) * 100 / Text3.Text, 3)
Text7.Text = Round((Text2.Text + Text3.Text) * 100 / ((Text1.Text) * 9.81), 3) End If
End Sub
Mã nguồn viết cho nút kết quả: Private Sub Command8_Click()
Dim str3 As Double Dim str4 As Double str3 = Text5.Text str4 = Text7.Text
Text49.Text = Round((str3 + str4) / 2, 3)
If Text4.Text <= Text8.Text And Text5.Text <= Text10.Text And Text49.Text > Text47.Text Then
Text48.Text = "DAT" Else
Text48.Text = "KHONG DAT" End If
End Sub
Mã nguồn viết cho menu conect: Private Sub mnuconcet_Click()
mnudisconect.Enabled = True mnuconcet.Enabled = False Command6.Enabled = True Command7.Enabled = True Command8.Enabled = True Timer1.Enabled = True Timer2.Enabled = True Timer3.Enabled = True Timer4.Enabled = True
If Text8.Text = "" Or Text10.Text = "" Or Text47.Text = "" Or Text51.Text = "" Or Text52.Text = "" Then Command6.Enabled = False Command7.Enabled = False Command8.Enabled = False Timer1.Enabled = False Timer2.Enabled = False Timer3.Enabled = False Timer4.Enabled = False mnudisconect.Enabled = False
mnuconcet.Enabled = True
MsgBox "nhap thong so xe, cac tieu chuan, sau do bam conect" End If
End Sub
Mã nguồn viết cho menu disconect: Private Sub mnudisconect_Click()
Command6.Enabled = False Command7.Enabled = False Command8.Enabled = False Timer1.Enabled = False Timer3.Enabled = False Timer4.Enabled = False Timer2.Enabled = False mnudisconect.Enabled = False mnuconcet.Enabled = True End Sub
Mã nguồn viết cho sự kiện Form load: Private Sub Form_Load()
MSComm1.CommPort = 1 MSComm1.Settings = "9600,n,8,1" MSComm1.InputLen = 0 Text46.Text = Now MSComm1.PortOpen = True mnudisconect.Enabled = False End Sub 3.5 Chạy thử
Sau khi thiết kế phần cứng và viết phần mềm đã được hoàn tất, ta sẽ tiến hành chạy thử theo từng bước như sau:
Nối cổng giao tiếp COM giữa thiết bị truyền dữ liệu với máy tính. Mở chương trình hiển thị dữ liệu trên máy tính và chờ kết quả.
3.5.2 Chạy thử
Dùng thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 thực hiện một quy trình đo lực phanh như đã trình bày ở chương 2.
3.5.3 Kết quả
Khi thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 tiến hành đo lực phanh của xe thì trên màn hình máy tính hiển thị các số liệu giống như các số liệu chỉ thị trên tủ đồng hồ của thiết bị đo lực phanh MB 6000.
Điều này đã thể hiện rằng thiết bị hoạt động tốt và có độ tin cậy tương đối cao.
Bảng kết quả lưu:
NHA TRANG UNIVERSITY
CHUONG TRINH HIEN THI LUC PHANH 16/Jan/11 4:51:59 PM
HAÕNG XE : Fiat Tempra NAÊM SX : 1995
BIEÅN SOÁ : 79C - 0135
CHUÛ XE : Bo mon ky thuat o to
DO SAI LECH LUC PHANH CAU TRUOC (%) 100 HIEU SUAT PHANH CAU TRUOC (%) 66.34
DO SAI LECH LUC PHANH CAU SAU (%) 100 HIEU SUAT PHANH CAU SAU (%) 67.96
HIEU SUAT PHANH XE (%) 67.15 KET QUA: KHONG DAT
Chương 4
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
4.1 Kết luận
Sau một thời gian thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài : Nghiên cứu kết nối thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 với máy tính tại phòng thực hành khung gầm, Bộ môn Kỹ thuật ô tô – khoa Cơ khí. Có thể nói đây là đề tài khá mới và tài liệu tham khảo còn nhiều hạn chế. Nhưng vói sự giúp đỡ tận tình của thầy hướng dẫn TS. Lê Bá Khang và cộng tác viên Đình Hoàng, và một số bạn trong lớp đến nay nội dung cơ bản của đề tài đã được hoàn thành.
Nhìn chung thiết bị đã có sẵn nhưng sau khi khảo sát và tìm hiểu thấy rằng hầu hết thiết bị này chưa có chức năng truyền dẫn, hiển thị, lưu trữ dữ liệu. Vì vậy em đã lựa chọn và quyết định dùng phương án lấy dữ liệu từ vi điều khiển của thiết bị đến Motor bước của đồng hồ chỉ thị để truyền lên máy tính nhờ vào thiết bị do chúng tôi tự thiết kế.
Hiển thị dữ liệu trên màn hình máy tính bằng phần mềm được viết bởi ngôn ngữ lập trình Visual Basic.
Kết quả chạy thử cho thấy dữ liệu đã được truyền dẫn và hiển thị lên máy tính đúng như kết quả trên đồng hồ chỉ thị trên tủ đồng hồ của thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 và lưu được vào máy tính. Chứng tỏ việc truyền dẫn và hiển thị dữ liệu từ thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 lên máy tính đạt độ chính xác và tin cậy cao.
Em nghĩ rằng đề tài có ý nghĩa thiết thực đối với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, đặc biệt là các trạm đăng kiểm, các cơ sở nghiên cứu, nó góp phần giảm chi phí nhập các thiết bị mới. Đặc biệt có rất nhiều ý nghĩa với bản thân đó là:
- Tiếp cận nghiên cứu biết được đặc điểm cấu tạo, nguyên lý và vận hành thiết bị;
- Có kiến thức, kỹ năng thực hành vi xử lý, vi điều khiển và ứng dụng chúng trong chế tạo các board mạch.
Ngày nay các tiêu chuẩn về mức độ an toàn càng ngày càng khắt khe, cần có độ chính xác cao, nên em hi vọng rằng trong tương lai gần chúng ta có thể ứng dụng phần nghiên cứu này vào lĩnh lưu trữ số liệu của ô tô kiểm định để thuận tiện hơn cho việc theo dõi và kiểm tra.
Tuy nhiên do kiến thức, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế và thời gian quá ngắn nên nội dung của đề tài sẽ không tránh khỏi sai sót, kính mong Quý thầy cô và các bạn góp ý để đề tài bổ sung được hoàn thiện hơn.
4.2 Đề xuất ý kiến
Bộ môn đã được trang bị đủ bộ thiết bị đo khí xả của cả động cơ Diesel và động cơ Xăng, thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 do đó đề nghị Nhà trường và cơ quan hữu quan xem xét, nếu được:
Đầu tư trang bị thêm các thiết bị kiểm tra của các hệ thống khác trên xe như: thiết bị kiểm tra hệ thống lái, treo…..
Kết hợp các thiết bị kiểm tra lực phanh và các thiết bị kiểm tra khí thải mà bộ môn đã có để lập phòng kiểm tra chất lượng ô tô về phanh và khí thải, xa hơn nữa sẽ bao gồm các hạng mục khác như kiểm tra hệ thống chiếu sáng, khung, gầm bệ, v.v…, đồng thời cũng nhằm mục đích phục vụ tốt hơn cho kế hoạch thực tập của những sinh viên năm cuối thuộc chuyên ngành kỹ thuật ô tô và có nhiều cơ hội hơn để sinh viên tiếp cận học hỏi và cọ xát với thực tế.
Và em mong rằng mỗi sinh viên nên tăng cường sự tự học, trau dồi kiến thức và kinh nghiệm thực tế, nên tìm tòi và say mê nghiên cứu khoa học, cần đề xuất và phát triển các đề tài mang tính khả thi có sự ứng dụng về công nghệ thông tin cho chuyên ngành ô tô.