mọi người tải về nhấn đúp con vi điều khiển và nạp lại code là chạy bình thường nhé. cảm biến vị trí bàn đạp phanh là 1 con biến trở thể hiện cho độ mở của bàn đạp phanh. ở 100% tức là mở hoàn toàn. động cơ encoder thể hiện cho vận tốc của bánh xe. khi tác động 1 lực phanh hợp lý, bánh xe sẽ dừng lại.
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ
-
BÀI TẬP LỚN CHUYÊN ĐỀ HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU
ĐỀ TÀI: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ CODEVISIONAVR
MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG HỖ TRỢ PHANH KHẨN CẤP BRAKE ASSIST TRÊN Ô TÔ TOYOTA VIOS 2019
Giáo viên hướng dẫn: Ts Nguyễn Thành Bắc
Sinh viên thực hiện: Đỗ Nhật Sáng - 2018606823
Lê Văn Sơn - 2018606801 Hoàng Thế Thắng - 2018606708 Nguyễn Ngọc Tú - 2018606752 Nhóm : 02
Lớp : AT6005.7
Hà Nội:…/…/2021
Trang 2Mục lục
Chương 1: Tổng quan về hệ thống an toàn trên ô tô 5
1.1 Các loại hệ thống an toàn trên ô tô 5
1.1.1 Hệ thống an toàn chủ động 5
1.1.2 Hệ thống an toàn thụ động 8
Chương 2: Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist) 10
2.1 Lịch sử phát triển 10
2.1 Cấu tạo hệ thống 10
2.2 Nguyên lí hoạt động 11
Chương 3: Mô phỏng mạch điều khiển 13
3.1 Vi điều khiển Atmega16 13
3.1.1 Đặc tính 13
3.1.2 Sơ đồ chân và chức năng các chân của Atmega 16 14
3.2 Màn hình LCD (Liquid Crystal Display) 15
3.2.1 Mô tả chung 16
3.2.2 Tính năng 17
3.2.3 Sơ đồ chân 17
3.3 Mô phỏng mạch hệ thống hỗ trợ phanh BA 19
3.4 Lập trình trên codevision 19
Trang 3Danh mục hình ảnh
Hình 1-1: Hệ thống đèn chiếu sáng trên ô tô 5
Hình 1-2 Mô phỏng tình huống tránh chướng ngại vật khi có và không có ABS 6
Hình 1-3: Lực phanh khi có và không có EBD 7
Hình 1-4: Mô phỏng tình huống vào cua khi có và không có ESC 8
Hình 2-1: Cấu tạo của hệ thống hỗ trợ phanh BAS 11
Hình 2-2: Nguyên lí hoạt động của hệ thống 11
Hình 3-1: Vi xử lý Atmega 16 14
Hình 3-2: Màn hình LCD 16
Hình 3-3 Sơ đồ chân màn hình LCD 18
Hình 3-4 Mạch mô phỏng hệ thống hỗ trợ phanh BA 19
Trang 4Lời nói đầu
Trong quá trình sử dụng phương tiện ô-tô trên thực tế không tránh khỏi những trường hợp phải giảm tốc độ đột ngột nhằm mục đích tránh va chạm, tai nạn có thể xảy ra Với việc di chuyển tốc độ cao mà đột ngột dừng xe lại, theo quán tính sẽ khiến người điều khiển lao về phía trước, dễ gặp chấn thương nghiêm trọng Vậy để giảm thiểu tối đa tác động và đảm bảo an toàn
cho người dùng ô tô thì hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA được ra đời
Trang 5Chương 1: Tổng quan về hệ thống an toàn trên ô tô
1.1 Các loại hệ thống an toàn trên ô tô
Hệ thống an toàn trên ô tô được chia thành 2 loại: Chủ động và thụ động
1.1.1 Hệ thống an toàn chủ động
Hệ thống chiếu sáng là hệ thống đèn sử dụng trên xe nhằm mục đích
chiếu sáng, tín hiệu và thông báo
Đèn pha (far) - cốt (cos): Đèn được đặt ở đầu xe, làm nhiệm vụ chiếu
sáng đường đi phía trước trong điều kiện trời tối, giúp người lái quan sát tình trạng giao thông và chướng ngại vật để xử lý Đèn pha có chức năng chiếu sáng ở khoảng cách xa, đèn cốt chiếu sáng ở khoảng cách gần trước đầu xe
Đèn xi-nhan: Giúp người lái báo hiệu hướng di chuyển tiếp theo của
chiếc xe cho các phương tiện và người tham gia giao thông khác qua việc bật/tắt đèn theo hướng muốn đi Ngoài ra, loại đèn này còn có nhiệm vụ cảnh báo nguy hiểm khi đồng thời cùng bật/tắt liên tục thông quan nút bấm hình tam giác trên bảng điều khiển
Hình 1-1: Hệ thống đèn chiếu sáng trên ô tô
Trang 6Đèn sương mù: Giúp tăng khả năng nhận biết các phương tiện phía trước và
sau trong điều kiện thời tiết nhiều sương hoặc đường xá nhiều bụi làm giảm khả năng quan sát của người lái Vị trí đèn sương mù thường đặt thấp ở phần đầu xe
Đèn hậu: Đặt ở đuôi xe, được quy định sử dụng màu đỏ, làm nhiệm vụ tăng
khả năng nhận biết cho các phương tiện đi phía sau và cảnh báo mỗi khi người lái đạp phanh, giúp giảm thiểu va chạm từ phía sau
Hệ thống chống bó cứng phanh ABS (Anti-lock Braking System)
Là một tính năng an toàn quan trọng được trang bị khá phổ biến trên các mẫu
xe hiện nay Hệ thống này sẽ hỗ trợ quá trình phanh xe được an toàn và chính xác hơn, đặc biệt trong trường hợp phanh gấp Lý giải một cách đơn giản, đây
là hệ thống bóp nhả phanh liên tục khi người lái đạp phanh gấp, giúp bánh xe không bị bó cứng mà vẫn đảm bảo độ bám đường, ngăn ngừa tình trạng bánh dẫn hướng bị cứng gây mất lái ABS chỉ kích hoạt trong những tình huống phanh khẩn cấp và chân phanh sẽ rung giật để báo cho tài xế biết Ngày nay,
hệ thống này đã trở thành tính năng tiêu chuẩn trên cả xe trang bị phanh tang trống lẫn phanh đĩa
Hình 1-2 Mô phỏng tình huống tránh chướng ngại vật khi có và không có
ABS
Trang 7Hệ thống phân bổ lực phanh điện tử EBD (Electronic Brakeforce Distribution)
Phần lớn ô tô sử dụng cho mục đích đi lại thông thường có động cơ đặt phía trước nên tải trọng tác dụng lên bánh trước lớn hơn bánh sau Đồng thời, trong quá trình phanh, do lực quán tính nên tải trọng càng tăng lên bánh trước
và giảm đi ở bánh sau Ngoài ra, khi xe vào cua, tải trọng sẽ tăng ở hai bánh phía ngoài, còn giảm ở phía trọng Tất cả các trường hợp này đều cần phân phối lại lực phanh một cách hợp lý để đảm bảo hiệu quả phanh Bằng cách tính toán tốc độ, tải trọng cũng như độ bám đường của các bánh, hệ thống EBD sẽ điều chỉnh và cân bằng lực phanh giúp quá trình phanh trở nên tối ưu hơn
Hình 1-3: Lực phanh khi có và không có EBD
Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist)
Khi phát hiện ra tài xế có hành động phanh gấp, hệ thống BA sẽ tự động trợ giúp để quá trình diễn ra nhanh hơn Chẳng hạn như trường hợp xe đang lưu thông trên đường bỗng nhiên gặp chướng ngại vật, người lái sẽ đạp phanh theo phản xạ, nhưng do bất ngờ nên lực đạp phanh không đủ mạnh để chiếc
xe dừng lại, khi đó hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA sẽ tự động bù thêm lực phanh đủ mạnh và kịp thời giúp xe dừng lại, tránh xảy ra va chạm Hệ
Trang 8thống này thường đi cùng với hệ thống ABS và EBD, hỗ trợ cho nhau đảm bảo hiệu quả phanh gấp tối ưu ngay cả trên những bề mặt trơn trượt
Hệ thống cân bằng điện tử ESC (ESP, VSC, VSA )
Trong trường hợp ngưới lái đánh lái quá nhanh để tránh chướng ngại vật hoặc vào cua ở tốc độ cao trên đường trơn trợt dẫn đến tình trạng xe bị mất điều khiển và trượt sang hai bên, ESC sẽ tác động lên hệ thống phanh giúp điều chỉnh lại hướng lái, đồng thời tự động giảm công suất động cơ giúp người lái
có thời gian giành lại quyền kiểm soát xe ESC không chỉ làm việc khi xe vận hành trên đường ẩm ướt hay băng giá mà còn hoạt động tốt khi xe tăng tốc hay vào cua Yếu tố cốt lõi là ESC giúp phát hiện nguy cơ trượt bánh xe trước khi điều này trở thành mối de dọa thực sự
Hình 1-4: Mô phỏng tình huống vào cua khi có và không có ESC
1.1.2 Hệ thống an toàn thụ động
Túi khí: Là hệ thống túi tự động bơm đầy khí và bung ra trong khoảng
thời gian rất nhỏ khi có va chạm/tai nạn xảy ra nhằm giảm thiểu mức
độ chấn thương của người ngồi trong xe do va đập với các chi tiết nội thất Túi khí trước có tác dụng giảm chấn thương ở vùng đầu, cổ, ngực
và mặt của người lái và hành khách ngồi kế bên khi xe bị va chạm từ phía trước Túi khí gắn bên sườn xe chỉ hoạt động khi có va chạm bên sườn thân xe, làm nhiệm vụ bảo vệ đầu và vai tránh bị tổn thương Tuy
Trang 9nhiên, không phải chỉ cần trang bị túi khí là người ngồi bên trong xe có thể tránh được thương vong trong bất cứ trường hợp tai nạn nào
Dây đai an toàn: Đây chỉ là một trang bị cơ bản so với hàng loạt công
nghệ trên ô tô hiện nay, nhưng tầm quan trọng đối với tính mạng người ngồi trong xe lại được đặt lên hàng đầu Khi xe phanh gấp, người ngồi trong xe sẽ bị nhào về phía trước do lực quán tính, xe chạy với vận tốc càng lớn thì lực càng được nhân lên nhiều lần, dẫn đến va chạm và chấn thương Một dây đai an toàn đạt tiêu chuẩn gồm một dây vòng ngang hông và dây vắt chéo qua vai, các đầu dây được gắn chặt vào khung xe, có khóa nối giúp cài dây Khi thắt đúng quy cách, các dây này có công dụng giữ cho hành khách không bị văng khỏi ghế, lao về phía trước khi xe dừng đột ngột
Bên cạnh hệ thống an toàn cơ bản như trên, hiện nay các hãng xe đã bổ sung thêm khá nhiều tính năng an toàn tiên tiến như cảnh báo điểm mù, cảnh báo va chạm trước, cảnh báo chệch làn đường, phát hiện người đi bộ giúp giảm thiểu tối đa rủi ro khi tham gia giao thông Tuy nhiên, những tính năng này chỉ xuất hiện trên một số mẫu xe cao cấp hoặc theo dạng tùy chọn, chưa phổ biến trên các mẫu xe phổ thông trong nước và cũng khó phát huy hết tác dụng trên điều kiện đường xá đặc thù của Việt Nam
Trang 10Chương 2: Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA (Brake Assist) 2.1 Lịch sử phát triển
BA - Brake Assist (hay BAS) được phát triển lần đầu tiên bởi hãng Daimler-Benz và TRW/Lucas-Verity từ năm 1992 đến1996, và được áp dụng đầu tiên trên hai dòng xe Mercedes-Benz S-Calss và SLK-Class Sau Merecedes, hãng BMW và Volvo cũng gấp rút cho ra đời hệ thống tương
tự Đáng chú ý là Volvo phát triển hệ thống phanh tự động theo cảnh báo
va chạm (Collision Warning with Auto Brake - CWAB) trên mẫu S80 vào năm 1998 CWAB nhờ được trang bị thêm radar nhận diện vật cản trong vòng 150 m và sẽ cảnh báo cho tài xế, trong trường hợp tín hiệu này bị bỏ qua (không tắt báo động, không giảm tốc ), hệ thống phanh tự động sẽ được kích hoạt tùy theo khoảng cách còn lại trước vật cản
Không dừng lại ở đó, Mercedes vẫn tiếp tục khẳng định vị trí tiên phong trong công nghệ an toàn khi nâng cấp BAS lên BAS Plus - hệ thống có trang bị thêm 2 rada làm nhiệm vụ đo tốc độ và khoảng cách tương đối của xe với vật thể phía trước với cơ chế hoạt động cũng giống như CWAB của Volvo
2.1 Cấu tạo hệ thống
Hệ thống BA bao gồm các thành phần chính: cảm biến kiểm soát trạng thái bàn đạp phanh, bộ phận khuếch đại lực phanh và bộ điều khiển ECU trung tâm
Trang 11Hình 2-1: Cấu tạo của hệ thống hỗ trợ phanh BAS
Cấu tạo bao gồm các bộ phận : 1- cảm biến tốc độ, 2- màng gắn cảm biến, 3- Xi-lanh phanh chính, 4-nam châm, 5- cảm biến mở, 6- khoang công tác, 6-bộ xử lý trung tâm, 8-khoang chân không và 9-bàn đạp phanh
2.2 Nguyên lí hoạt động
Hình 2-2: Nguyên lí hoạt động của hệ thống
Trang 12Thông thường, hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp sẽ đi kèm với hệ thống chống bó cứng phanh ABS và hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD Nếu các cảm biến phát hiện ra tài xế có hành động đạp phanh gấp, BA sẽ
tự động trợ giúp để quá trình diễn ra nhanh hơn Ngay sau khi nhận được tín hiệu từ cảm biến, bộ xử lý trung tâm ECU kích hoạt van điện cấp khí nén vào bộ khuếch đại lực phanh, bộ khuếch đại lực phanh sẽ hỗ trợ tối đa cho người lái để tạo ra lực phanh đủ mạnh và giảm tốc độ chiếc xe kịp thời Hệ thống BA sẽ ngừng kích hoạt ngay khi tài xế ngừng đạp phanh Tuy nhiên, khi bộ khuếch đại đẩy lực phanh lên tới mức tối đa sẽ gây ra tình trạng bó cứng phanh cho xe, do vậy hệ thống phanh BAS phải được lắp đặt đồng bộ với hệ thống chống bó cứng phanh ABS Tính năng chống
bó cứng phanh sẽ chống lại hiện tượng rê bánh, đảm bảo hiệu quả phanh gấp tối ưu ngay cả trên những bề mặt trơn trượt
Trang 13Chương 3: Mô phỏng mạch điều khiển 3.1 Vi điều khiển Atmega16
3.1.1 Đặc tính
Các tính năng của Atmega16 :
Hiệu xuất cao ( high performance ), là loại vi điều khiển AVR 8 bit công suất thấp
Cấu trúc lệnh đơn giản, thời gian thực thi lệnh như nhau ( thật ra là Advanced RISC Architecture ) :
130 lệnh thực thi trong vòng 1 chu kì chip
32 x 8 thanh ghi công dụng chung
Đầy đủ các sử lí tĩnh
Hỗ trợ 16 MIPS khi hoạt động ở tần số 16 MHz
Tích hợp bộ nhân 2 thực hiện trong 2 chu kì chip
Bộ nhớ chương trình và dữ liệu không bay hơi ( nonvolatile )
16k byte trong hệ thống flash khả trình có thể nạp và xóa 1,000 lần
Tùy chọn khởi động phần mã với các bit nhìn độc lập trong
hệ thống bằng cách vào chương trình khởi động chip
512 byte EEPROM có thể ghi và xóa 100,000 lần
1k byte ram nhớ tĩnh trong ( internal SRAM )
Lập trình khóa cho phần mềm bảo mập
Tính năng ngoại vi:
2 bộ định thời/bộ đếm ( timers/counters ) 8 bit với các chế độ đếm riêng rẽ và kiểu so sánh
1 bộ định thời/bộ đếm ( timer/counter ) 16 bit với các chế độ đếm riêng rẽ, kiểu so sánh và kiểu bắt sự kiện
Bộ đếm thời gian thực với máy giao động riêng rẽ
4 kênh băm xung PWM
8 kênh ADC 10 bit
Byte định hướng 2 đường giao tiếp nối tiếp
Giao tiếp USART nối tiếp khả trình
Giao tiếp SPI nối tiếp chủ/tớ ( master/slave )
Bộ định thời khả trình giám sát xung nhịp của chip 1 cách riêng rẽ
Tích hợp bộ so sánh tín hiệu tương tự
Giao tiếp JTAG
Các tính năng đặt biệt của vi điều khiển
Trang 14 Chế độ bật nguồn reset và phát hiện Brown-out khả trình
Tích hợp mạch dao động RC bên trong
3.1.2 Sơ đồ chân và chức năng các chân của Atmega 16
- Sơ đồ chân & kích thước
Hình 3-1: Vi xử lý Atmega 16
Trang 15- Chức năng các chân
Atmega16 gồm có 40 chân:
- Chân 1 đến 8 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song B ( PORTB ) nó có thể đc sử dụng các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu
- Chân 9 : RESET để đưa chip về trạng thái ban đầu
- Chân 10 : VCC cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển
- Chân 11,31 : GND 2 chân này đc nối với nhau và nối đất
- Chân 12,13 : 2 chân XTAL2 và XTAL1 dùng để đưa xung nhịp từ bên ngoài vào chip
- Chân 14 đến 21 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song D ( PORTD ) nó
có thể đc sử dụng các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu
- Chân 22 đến 29 : Cổng nhập xuất dữ liệu song song C ( PORTC ) nó
có thể đc sử dụng các chức năng đặc biệt thay vì nhập xuất dữ liệu
- Chân 30 : AVCC cấp điện áp so sánh cho bộ ADC
- Chân 32 : AREF điện áp so sánh tín hiệu vào ADC
- Chân 33 đến 40 : Cổng vào ra dữ liệu song song A ( PORTA ) ngoài ra
nó còn đc tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC ( analog to digital converter)
b, Đặc tính điện
- Điện áp nguồn cấp: 2.7V - 5.5V (max 6V)
- Dòng vào/ra mỗi port: cỡ 15mA
- Tần số thạch anh hoạt động: Thạch anh nội 4MHz, thạch anh ngoại 8MHz
3.2 Màn hình LCD (Liquid Crystal Display)
Có rất nhiều loại màn hình LCD có thể hiển thị các số lượng ký tự khác nhau, nhưng tất cả đều có chung cách thiết lập và sử dụng Có hai loại LCD thông dụng: Loại hiển thị ký tự gọi là Text LCD và loại hiển thị điểm ảnh gọi
là Graphic LCD
Trong đề tài này, em chọn loại Text LCD có khả năng hiển thị 2 dòng,
mỗi dòng 16 ký tự theo bảng mã ASCII
Trang 163.2.1 Mô tả chung
Text LCD là các loại màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị các dòng chữ hoặc số trong bảng mã ASCII Không giống các loại LCD lớn, Text LCD được chia sẵn thành từng ô và ứng với mỗi ô chỉ có thể hiển thị một ký
tự ASCII Mỗi ô của Text LCD bao gồm các “chấm” tinh thể lỏng, việc kết hợp “ẩn” và “hiện” các chấm này sẽ tạo thành một ký tự cần hiển thị Trong các Text LCD, các mẫu ký tự được định nghĩa sẵn vì thế việc điều khiển Text LCD sẽ tương đối dễ dàng hơn các graphic LCD Kích thước của Text LCD được định nghĩa bằng số ký tự có thể hiển thị trên 1 dòng và tổng số dòng mà LCD có Ví dụ LCD 16x2 là loại có 2 dòng và mỗi dòng có thể hiển thị tối đa
16 ký tự Một số kích thước Text LCD thông thường gồm 16x1, 16x2, 16x4,
20x2, 20x4…
Hình 3-2: Màn hình LCD