TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Xe máy hiện nay là phương tiện di chuyển chủ yếu, nhưng hầu hết không được trang bị hệ thống chống trộm, hoặc nếu có thì chi phí rất cao, như hệ thống chống trộm và Smartkey trên xe Honda có giá lên tới 6,8 triệu đồng Điều này khiến nhiều chủ xe khó tiếp cận Tình trạng trộm cắp xe máy đang gia tăng, với kẻ trộm ngày càng chuyên nghiệp trong việc phá khóa Tuy nhiên, những xe được trang bị hệ thống chống trộm lại khó bị đánh cắp.
Nhằm giải quyết vấn đề an ninh cho xe máy, nhóm đã phát triển một hệ thống chống trộm an toàn và chi phí thấp, phù hợp với khả năng tài chính của người dân Việt Nam, giúp các chủ xe bảo vệ tài sản hiệu quả.
ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU
Sau khi nghiên cứu và thu thập thông tin liên quan đến đề tài, nhóm 2 đã xác định các đối tượng cần nghiên cứu cụ thể.
Khái niệm về sóng RF, các đặc điểm của sóng RF và cách thức thu phát, xử lý sóng RF
Nghiên cứu về Module thu sóng RF tần số 315MHz: Thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động
Nghiên cứu về tay phát RF tần số 315MHz: Thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động
Vi điều khiển Atmel ATMEGA328P
Thông số của vi điều khiển ATMEGA328P
Thiết kế hệ thống nhúng sử dụng vi điều khiển ATMEGA328P
Hệ thống điện trên xe máy: Sơ đồ dây, quy định màu dây của các hãng xe.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Do hạn chế về môi trường nghiên cứu, chúng tôi không thể làm việc trong các phòng LAB với thiết bị hỗ trợ phong phú, vì vậy phương pháp nghiên cứu chủ yếu của chúng tôi là
Tham khảo tài liệu: Các đề tài liên quan, tìm kiếm thông tin trên Internet
Tự thiết kế và phát triển phần mềm điều khiển dựa trên các yêu cầu cụ thể, phù hợp với tình hình thực tế của hệ thống điện trên xe và hành vi của kẻ trộm.
Thực nghiệm trực tiếp: Phát triển để kiểm tra phần cứng và phần mềm sau đó điều chỉnh các thông số cho phù hợp với điều kiện thực tế.
MỤC TIÊU ĐỒ ÁN
Mục tiêu đồ án chúng em đặt ra sau khi hoàn thành xong là:
Nắm bắt được cấu trúc phần cứng, sơ đồ khối, nguyên lý làm việc của mạch điều khiển
Tìm hiểu về lập trình phần mềm Arduino
Biết cách làm một đồ án hoàn chỉnh phục vụ cho việc làm đồ án tốt nghiệp về sau
Sản phẩm hoạt động ổn định với đầy đủ các chức năng cần thiết cho việc chống trộm
Sản phẩm nhỏ, gọn, mang tính thẩm mỹ cao
Giá thành sản phẩm phù hợp với người tiêu dùng hiện nay
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ ĐỀ TÀI 2.1 CHỨC NĂNG CỦA BỘ THIẾT BỊ
Sau khi hoàn thiện, bộ thiết bị chống trộm xe máy sẽ có các chức năng sau:
Khóa IC đề máy bằng remote sau khi rời khỏi xe, bằng mọi cách, xe không thể khởi động khi chưa mở khóa IC đề
Cảnh báo có kẻ trộm khi xe bị tác động bởi ngoại lực mạnh
Cảnh báo kẻ trộm phá khóa xe
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng
Thông qua việc tìm hiểu, tham khảo tài liệu từ đó thu về được sơ đồ khối mô phỏng khái quát các khối chính trong mạch như sau:
Hình 2.1: Sơ đồ khối chức năng bộ thiết bị chống trộm xe máy
Mạch của bộ thiết bị gồm 6 khối, mối quan hệ giữa các khối được thể hiện thông qua chiều mũi tên Chức năng năng của từng khối như sau:
Khối nguồn: Hạ áp từ nguồn 12V của Ắc-quy xe thành điện áp 5V để nuôi toàn mạch hoạt động
Khối điều khiển trung tâm: Thu thập dữ liệu từ cảm biến, các module chức năng, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển
Khối thu phát RF 315MHz bao gồm hai thành phần chính: tay phát RF 315MHz (remote cầm tay) có chức năng phát sóng RF và bộ thu RF 315MHz để nhận tín hiệu RF từ tay phát.
Khối phát hiện phá khóa: Phát hiện ổ khóa điện của xe bị kẻ trộm mở
Khối phát hiện ngoại lực tác động: Phát hiện ngoại lực tác động lên xe Ví dụ như xe bị dắt hay bị người khác ngồi lên…
Khối chấp hành: Gồm 3 relay Một relay chớp đèn xi nhan, một relay bật/tắt còi xe và một relay đóng/ngắt điện cho IC đề của xe
Các linh kiện được sử dụng trong mạch gồm có: Vi điều khiển ATMEGA328P, bộ thu/phát RF 315MHz, module cảm biến rung HDX-1801, relay HF46F, …
ATMEGA328P là vi điều khiển 8 bit CMOS thuộc dòng AVR, được sản xuất bởi Atmel Với kiến trúc RISC tăng cường, vi điều khiển này tiêu thụ ít điện năng và thực hiện một lệnh trong một chu kỳ đồng hồ duy nhất, cho phép đạt được thông lượng gần 1MIPS/MHz Điều này giúp các nhà thiết kế hệ thống tối ưu hóa thiết bị để giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng mà vẫn duy trì tốc độ xử lý hiệu quả.
Hình 2.2: Vi điều khiển ATMEGA328P TQFP32
Kiến trúc RISC tăng cường
- Thực hiện một lệnh trong một chu kỳ đồng hồ
- 32 x 8 thanh ghi dùng cho mục đích thông thường
- Hoạt động tĩnh hoàn toàn
- Thông lượng tối đa 20MIPS ở tần số 20MHz
- Bộ nhân đôi chu kỳ tích hợp
- 32Kbytes bộ nhớ chương trình
- Ghi/xóa 10,000 lần với Flash, 100,000 với EEPROM
- Dữ liệu có thể lưu giữ 20 năm ở 85 o C, 100 năm ở 25 o C
- 2 bộ Timer/Counter 8 bit với chế độ tách biệt/kết hợp
- Bộ đếm thời gian thực chia tần số thạch anh
- 8 kênh ADC 10 bit (với kiểu chân TQFP và QFN/MLF)
- 6 kênh ADC 10 bit (với kiểu chân PDIP)
- Hỗ trợ giao thức SPI, I2C, UART
- Bộ Watchdog timer với tần số thạch anh nội
- 1 bộ so sánh analog tích hợp
- Thạch anh 8MHz nội tích hợp
- Có các nguồn ngắt nội và ngắt ngoài
- Đóng gói: 28 chân cắm/PDIP, 32 chân dán/TQFP
- Tiêu thụ năng lượng: + Chế độ Active: 0.2mA + Chế độ giảm năng lượng: 0.1uA + Chế độ tiết kiệm năng lượng 0.75uA
Sơ đồ chân (Bộ thiết bị sử dụng kiểu chân TQFP32)
Hình 2.3: Sơ đồ chân ATMEGA328P TQFP32
Bộ thu/phát RF 315MHz
Tần số vô tuyến (RF) là dải tần số từ 3 kHz đến 300 GHz, bao gồm sóng vô tuyến và dòng điện xoay chiều mang tín hiệu vô tuyến RF thường được coi là dao động điện, mặc dù vẫn có các hệ thống RF cơ khí.
Sóng RF, hay sóng vô tuyến, có những tính chất đặc biệt khác biệt so với dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều ở tần số thấp Năng lượng của sóng RF có khả năng lan tỏa trong không gian, tạo ra những ứng dụng đa dạng trong truyền thông và công nghệ.
13 | Đ ồ á n Đ i ệ n t ử 1 N h ó m 2 – D 9 K T D T các sóng điện từ (sóng vô tuyến); đây là cơ sở của công nghệ vô tuyến Dòng điện
Dòng điện RF chủ yếu chạy trên bề mặt của dây dẫn, hiện tượng này được gọi là hiệu ứng bề mặt Khi cơ thể người tiếp xúc với dòng điện RF công suất lớn, có thể gây bỏng bề mặt da, được biết đến như bỏng RF Dòng điện RF có khả năng ion hóa không khí, tạo ra vùng dẫn điện, điều này được ứng dụng trong hàn hồ quang điện với tần số cao hơn so với công suất thông thường Ngoài ra, dòng điện RF có thể xuất hiện qua các vật liệu cách điện, như chất điện môi trong tụ điện Khi sử dụng dây cáp điện thông thường, dòng điện RF có xu hướng phản xạ không liên tục trong cáp, dẫn đến sóng đứng và phản xạ ngược trở lại nguồn.
RF phải được truyền trên một loại cáp đặc biệt gọi là đường dây truyền tải
Hình 2.4: Module thu sóng RF 315MHz
- Điện áp hoạt động: 5VDC
- Phương pháp điều chế tín hiệu: ASK
Module thu RF này có khả năng nhận tín hiệu RF điều chế ASK và chuyển đổi chúng thành tín hiệu số Vi điều khiển và module giao tiếp thông qua một dây Data duy nhất để thu thập dữ liệu số đã được giải điều chế.
Tay phát RF 315MHz EV1527
Hình 2.5: Tay phát RF 315MHz
- Khoảng cách phát: tối đa 100 – 150m tùy điều kiện môi trường
EV1527 là bộ mã hóa công nghệ CMOS, sử dụng 20 bit để mã hóa địa chỉ, cho phép tạo ra một triệu địa chỉ khác nhau Điều này đảm bảo rằng không có hai chip nào có mã giống nhau trong số một triệu chip được sản xuất Mỗi chip EV1527 hỗ trợ 4 nút bấm, và khi nhấn nút trên tay phát, tín hiệu truyền đi bao gồm các bit địa chỉ cùng với trạng thái của từng nút bấm.
EV1527 cũng là một con chip mã hóa hỗ trợ việc học lệnh Khung tín hiệu mà tay phát này truyền đi sẽ có dạng như sau:
Hình 2.6: Định dạng khung tín hiệu phát của EV1527
- C0 ~ C19: 20 bit mã hóa địa chỉ, do nhà sản xuất nạp vào trong khi sản xuất
- D0 ~ D3: 4 bit mã hóa tương ứng với 4 bút bấm với 2 trạng thái bit 0/1 tương đương với 2 trạng thái nhả/bấm của nút bấm
Sơ đồ nguyên lý của mạch phát sử dụng chip EV1527:
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý EV1527
Module cảm biến rung HDX-1801
Cảm biến rung HDX-1801 hoạt động như một công tắc rung nhờ vào độ nhạy cao, có khả năng phát hiện rung động môi trường hiệu quả Ở trạng thái thường, cảm biến ở chế độ ngắt (OFF state), nhưng khi có ngoại lực tác động, lò xo bên trong sẽ kích hoạt và tạo ra dòng điện Khi độ rung đạt ngưỡng nhất định, cảm biến chuyển sang trạng thái đóng (ON state) Sau khi các chấn rung kết thúc, cảm biến sẽ trở lại trạng thái ngắt ban đầu Cảm biến rung này cung cấp tín hiệu tương tự cho các ứng dụng cần thiết.
Hình 2.8: Cảm biến rung HDX-1801
Module cảm biến rung HDX-1801
Module cảm biến rung HDX-1801 tích hợp các linh kiện cần thiết để xử lý tín hiệu từ cảm biến, cho ra tín hiệu số sau khi được chuyển đổi từ tín hiệu tương tự qua bộ so sánh LM393 Trong trạng thái tĩnh, chân đầu ra D0 của module duy trì mức logic 1, nhưng khi có rung động, chân D0 sẽ chuyển sang mức logic 0 Độ nhạy của cảm biến có thể được điều chỉnh thông qua biến trở tích hợp trên module.
Hình 2.9: Module cảm biến rung HDX-1801 Đặc tính kỹ thuật:
- Trạng thái mặc định là trạng thái mở (mức logic 1)
- Điện áp hoạt động: 3.3 – 5VDC
- Tích hợp bộ so sánh LM393
- Có thể chỉnh độ nhạy phát hiện rung động
Hình 2.10: Relay HF46F Đặc tính kỹ thuật:
- Chuyển mạch tối đa cho tải 5A/30VDC hoặc 5A/250VAC
- Điện áp hoạt động: 5 – 12 – 24 VDC
- Dòng tối thiểu để cuộn hút hoạt động: 200mA
Relay HF46F nổi bật với kích thước nhỏ gọn, gần như là loại relay nhỏ nhất trong các loại phổ thông Với chỉ 2 chân nguồn và 2 chân chuyển mạch, tất cả đều có kích thước rất nhỏ, mẫu relay này giúp tiết kiệm đáng kể diện tích trên PCB khi thiết kế.
2.2.3 Thiết kế mạch nguyên lý
Khối nguồn có chức năng hạ áp từ 12V của ắc-quy xe thành điện áp 5V để nuôi mạch hoạt động
Mạch điện này được trang bị diode D4 để ngăn chặn dòng điện ngược, bảo vệ mạch khi người dùng kết nối sai cực Tụ hóa C4 giúp duy trì nguồn điện ổn định, trong khi tụ gốm C5 chống nhiễu nguồn hiệu quả IC ổn áp LM7805 có nhiệm vụ giảm điện áp từ 12V xuống 5V với dòng ra tối đa 1.5A Ngoài ra, điện trở R4 và đèn LED2 cung cấp chức năng báo nguồn cho mạch.
Khối phát hiện ngoại lực tác động
Hình 2.12: Khối cảm biến rung phát hiện lực tác động
Khối này có chức năng phát hiện ngoại lực tác động vào xe
Cảm biến rung HDX-1801 chuyên dùng để phát hiện rung động, với IC so sánh LM393 chuyển đổi tín hiệu tương tự từ cảm biến thành tín hiệu đầu ra số Biến trở VR1 cho phép điều chỉnh điện áp so sánh cho IC LM393, giúp tinh chỉnh độ nhạy của bộ so sánh Kết nối cảm biến rung với bộ so sánh được thực hiện qua JP1, trong khi JP2 kết nối khối này với vi điều khiển.
Khối phát hiện phá khóa
Hình 2.13: Khối phát hiện phá khóa
Khối này có chức năng phát hiện kẻ trộm phá khóa xe
Khối phát hiện phá khóa sử dụng mạch phân áp để nhận biết ổ khóa điện bị mở Dây điện sau ổ khóa xe được kết nối với JP, và khi ổ khóa mở, JP sẽ nhận điện áp 12V Mạch phân áp với hai điện trở R10 và R11 sẽ chia điện áp này, lấy phần điện áp nhỏ hơn 5V để đưa vào vi điều khiển xử lý.
Khối thu/phát RF 315MHz
Hình 2.14: Jump cắm module thu RF
Khối thu RF sử dụng module thu rời để nhận tín hiệu từ tay phát (remote) JP4 là connector kết nối module thu với mạch, trong khi điện trở R9 giúp kéo mức tín hiệu và bù đắp cho suy hao.
Khối điều khiển trung tâm
Khối điều khiển trung tâm là trái tim của thiết bị, đảm nhiệm vai trò điều hành toàn bộ hoạt động của hệ thống.
THIẾT KẾ ĐỀ TÀI
THIẾT KẾ PHẦN CỨNG
2.2.1 Sơ đồ khối chức năng
Thông qua việc tìm hiểu, tham khảo tài liệu từ đó thu về được sơ đồ khối mô phỏng khái quát các khối chính trong mạch như sau:
Hình 2.1: Sơ đồ khối chức năng bộ thiết bị chống trộm xe máy
Mạch của bộ thiết bị gồm 6 khối, mối quan hệ giữa các khối được thể hiện thông qua chiều mũi tên Chức năng năng của từng khối như sau:
Khối nguồn: Hạ áp từ nguồn 12V của Ắc-quy xe thành điện áp 5V để nuôi toàn mạch hoạt động
Khối điều khiển trung tâm: Thu thập dữ liệu từ cảm biến, các module chức năng, xử lý và đưa ra tín hiệu điều khiển
Khối thu phát RF 315MHz bao gồm hai thành phần chính: tay phát RF 315MHz (remote cầm tay) phát sóng RF và bộ thu RF 315MHz nhận sóng RF từ tay phát.
Khối phát hiện phá khóa: Phát hiện ổ khóa điện của xe bị kẻ trộm mở
Khối phát hiện ngoại lực tác động: Phát hiện ngoại lực tác động lên xe Ví dụ như xe bị dắt hay bị người khác ngồi lên…
Khối chấp hành: Gồm 3 relay Một relay chớp đèn xi nhan, một relay bật/tắt còi xe và một relay đóng/ngắt điện cho IC đề của xe
Các linh kiện được sử dụng trong mạch gồm có: Vi điều khiển ATMEGA328P, bộ thu/phát RF 315MHz, module cảm biến rung HDX-1801, relay HF46F, …
ATMEGA328P là vi điều khiển 8 bit CMOS do hãng Atmel sản xuất, thuộc dòng AVR Với kiến trúc RISC tăng cường, vi điều khiển này tiêu thụ ít điện năng và thực hiện một lệnh trong một chu kỳ đồng hồ duy nhất, đạt thông lượng gần 1MIPS/MHz Điều này giúp các nhà thiết kế tối ưu hóa thiết bị, giảm thiểu mức tiêu thụ điện năng mà vẫn đảm bảo tốc độ xử lý cao.
Hình 2.2: Vi điều khiển ATMEGA328P TQFP32
Kiến trúc RISC tăng cường
- Thực hiện một lệnh trong một chu kỳ đồng hồ
- 32 x 8 thanh ghi dùng cho mục đích thông thường
- Hoạt động tĩnh hoàn toàn
- Thông lượng tối đa 20MIPS ở tần số 20MHz
- Bộ nhân đôi chu kỳ tích hợp
- 32Kbytes bộ nhớ chương trình
- Ghi/xóa 10,000 lần với Flash, 100,000 với EEPROM
- Dữ liệu có thể lưu giữ 20 năm ở 85 o C, 100 năm ở 25 o C
- 2 bộ Timer/Counter 8 bit với chế độ tách biệt/kết hợp
- Bộ đếm thời gian thực chia tần số thạch anh
- 8 kênh ADC 10 bit (với kiểu chân TQFP và QFN/MLF)
- 6 kênh ADC 10 bit (với kiểu chân PDIP)
- Hỗ trợ giao thức SPI, I2C, UART
- Bộ Watchdog timer với tần số thạch anh nội
- 1 bộ so sánh analog tích hợp
- Thạch anh 8MHz nội tích hợp
- Có các nguồn ngắt nội và ngắt ngoài
- Đóng gói: 28 chân cắm/PDIP, 32 chân dán/TQFP
- Tiêu thụ năng lượng: + Chế độ Active: 0.2mA + Chế độ giảm năng lượng: 0.1uA + Chế độ tiết kiệm năng lượng 0.75uA
Sơ đồ chân (Bộ thiết bị sử dụng kiểu chân TQFP32)
Hình 2.3: Sơ đồ chân ATMEGA328P TQFP32
Bộ thu/phát RF 315MHz
Tần số vô tuyến (RF) là dải tần số từ 3 kHz đến 300 GHz, bao gồm các sóng vô tuyến và dòng điện xoay chiều mang tín hiệu vô tuyến RF chủ yếu được coi là dao động điện, mặc dù vẫn có các hệ thống RF cơ khí tồn tại.
Sóng RF, hay sóng vô tuyến, có những tính chất đặc biệt khác biệt so với dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều ở tần số thấp Năng lượng trong sóng RF có khả năng lan truyền trong không gian, tạo ra những ứng dụng đa dạng trong truyền thông và công nghệ.
13 | Đ ồ á n Đ i ệ n t ử 1 N h ó m 2 – D 9 K T D T các sóng điện từ (sóng vô tuyến); đây là cơ sở của công nghệ vô tuyến Dòng điện
Tần số cao (RF) không chỉ chạy trong lòng dây dẫn mà chủ yếu hoạt động trên bề mặt của nó, hiện tượng này được gọi là hiệu ứng bề mặt Khi cơ thể con người tiếp xúc với dòng điện RF công suất lớn, có thể dẫn đến bỏng bề mặt da, được biết đến với tên gọi bỏng RF Dòng điện RF có khả năng ion hóa không khí, tạo ra vùng dẫn điện, và đặc tính này được ứng dụng trong hàn hồ quang điện với tần số cao hơn so với phân bố công suất thông thường Thêm vào đó, dòng điện RF có thể xuất hiện qua các vật liệu cách điện, như chất điện môi của tụ điện Khi sử dụng dây cáp điện thông thường, dòng điện RF thường phản xạ không liên tục trong cáp, đặc biệt tại các bộ đấu nối, dẫn đến hiện tượng sóng đứng và phản xạ ngược trở lại nguồn.
RF phải được truyền trên một loại cáp đặc biệt gọi là đường dây truyền tải
Hình 2.4: Module thu sóng RF 315MHz
- Điện áp hoạt động: 5VDC
- Phương pháp điều chế tín hiệu: ASK
Module thu RF này có khả năng nhận tín hiệu RF được điều chế bằng ASK và giải điều chế thành tín hiệu số Vi điều khiển kết nối với module thông qua một dây Data duy nhất để truyền tải dữ liệu số đã được giải điều chế.
Tay phát RF 315MHz EV1527
Hình 2.5: Tay phát RF 315MHz
- Khoảng cách phát: tối đa 100 – 150m tùy điều kiện môi trường
EV1527 là một bộ mã hóa dựa trên công nghệ CMOS, sử dụng 20 bit để mã hóa địa chỉ, cho phép tạo ra tới một triệu địa chỉ khác nhau Điều này đảm bảo rằng không có hai chip nào có mã trùng lặp khi xuất xưởng Mỗi chip EV1527 hỗ trợ 4 nút bấm, và khi nhấn nút trên tay phát, tín hiệu truyền đi sẽ bao gồm các bit địa chỉ cùng với các bit thể hiện trạng thái của từng nút bấm.
EV1527 cũng là một con chip mã hóa hỗ trợ việc học lệnh Khung tín hiệu mà tay phát này truyền đi sẽ có dạng như sau:
Hình 2.6: Định dạng khung tín hiệu phát của EV1527
- C0 ~ C19: 20 bit mã hóa địa chỉ, do nhà sản xuất nạp vào trong khi sản xuất
- D0 ~ D3: 4 bit mã hóa tương ứng với 4 bút bấm với 2 trạng thái bit 0/1 tương đương với 2 trạng thái nhả/bấm của nút bấm
Sơ đồ nguyên lý của mạch phát sử dụng chip EV1527:
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý EV1527
Module cảm biến rung HDX-1801
Cảm biến rung HDX-1801 hoạt động như một công tắc rung nhờ độ nhạy cao với rung động môi trường Ở trạng thái bình thường, cảm biến ở chế độ ngắt (OFF state) Khi có ngoại lực tác động, lò xo bên trong cảm biến sẽ rung lên, tạo ra dòng điện chạy qua cảm biến Nếu độ rung đủ lớn, cảm biến sẽ chuyển sang trạng thái đóng (ON state) Khi chấn rung kết thúc, cảm biến sẽ trở lại trạng thái ngắt ban đầu Cảm biến rung này cung cấp tín hiệu tương tự.
Hình 2.8: Cảm biến rung HDX-1801
Module cảm biến rung HDX-1801
Module cảm biến rung HDX-1801 tích hợp các linh kiện cần thiết để xử lý tín hiệu từ cảm biến, cho ra tín hiệu số nhờ bộ so sánh LM393 Ở trạng thái tĩnh, chân D0 của module duy trì mức logic 1, trong khi khi có rung động, chân D0 chuyển sang mức logic 0 Độ nhạy của cảm biến có thể được điều chỉnh thông qua biến trở tích hợp trên module.
Hình 2.9: Module cảm biến rung HDX-1801 Đặc tính kỹ thuật:
- Trạng thái mặc định là trạng thái mở (mức logic 1)
- Điện áp hoạt động: 3.3 – 5VDC
- Tích hợp bộ so sánh LM393
- Có thể chỉnh độ nhạy phát hiện rung động
Hình 2.10: Relay HF46F Đặc tính kỹ thuật:
- Chuyển mạch tối đa cho tải 5A/30VDC hoặc 5A/250VAC
- Điện áp hoạt động: 5 – 12 – 24 VDC
- Dòng tối thiểu để cuộn hút hoạt động: 200mA
Relay HF46F nổi bật với kích thước nhỏ gọn, gần như là loại relay nhỏ nhất trong các loại relay phổ thông Với thiết kế chỉ gồm 2 chân nguồn và 2 chân chuyển mạch, tất cả đều có kích thước rất nhỏ, relay này giúp tiết kiệm đáng kể diện tích PCB khi được sử dụng trong thiết kế.
2.2.3 Thiết kế mạch nguyên lý
Khối nguồn có chức năng hạ áp từ 12V của ắc-quy xe thành điện áp 5V để nuôi mạch hoạt động
Trong mạch điện, diode D4 được sử dụng để bảo vệ khỏi việc đấu dây ngược cực, đảm bảo an toàn cho thiết bị Tụ hóa C4 giúp duy trì nguồn điện ổn định, trong khi tụ gốm C5 có tác dụng giảm nhiễu nguồn IC ổn áp LM7805 hạ điện áp từ 12V xuống 5V với dòng ra tối đa 1.5A Điện trở R4 kết hợp với đèn LED2 để báo hiệu trạng thái nguồn.
Khối phát hiện ngoại lực tác động
Hình 2.12: Khối cảm biến rung phát hiện lực tác động
Khối này có chức năng phát hiện ngoại lực tác động vào xe
Cảm biến rung HDX-1801 được thiết kế để phát hiện rung động hiệu quả IC so sánh LM393 trong mạch chuyển đổi tín hiệu tương tự từ cảm biến thành tín hiệu đầu ra số Biến trở VR1 cho phép điều chỉnh điện áp so sánh, giúp tùy chỉnh độ nhạy của bộ so sánh Kết nối cảm biến rung với bộ so sánh được thực hiện qua JP1, trong khi JP2 kết nối mạch này với vi điều khiển.
Khối phát hiện phá khóa
Hình 2.13: Khối phát hiện phá khóa
Khối này có chức năng phát hiện kẻ trộm phá khóa xe
Khối phát hiện phá khóa sử dụng mạch phân áp để nhận biết ổ khóa điện bị mở Dây điện sau ổ khóa xe được nối vào JP, và khi ổ khóa mở, JP sẽ có điện áp 12V Mạch phân áp với hai điện trở R10 và R11 phân chia điện áp, lấy phần điện áp nhỏ hơn 5V để đưa vào vi điều khiển xử lý.
Khối thu/phát RF 315MHz
Hình 2.14: Jump cắm module thu RF
Khối thu RF sử dụng module thu rời để nhận tín hiệu từ tay phát (remote) JP4 là connector kết nối module thu với mạch, trong khi điện trở R9 có chức năng kéo mức tín hiệu và bù suy hao.
Khối điều khiển trung tâm
Khối điều khiển trung tâm là trái tim của thiết bị, đóng vai trò quan trọng trong việc điều hành và quản lý toàn bộ hoạt động của nó.
THIẾT KẾ PHẦN MỀM
Bootloader là phần mềm nhỏ (256-4096 từ cho vi điều khiển AVR) được nạp vào và chạy khi khởi động Nó có khả năng tải chương trình từ người sử dụng vào vi điều khiển và thực thi chương trình đó.
Bootloader có ưu điểm nổi bật về tốc độ nạp nhanh và khả năng nạp qua nhiều giao tiếp như RS232, SPI, I2C Đối với vi điều khiển AVR, bootloader được lưu vào cuối bộ nhớ Flash chương trình, và để kích hoạt bootloader khi reset, cần thiết lập các fuse bit phù hợp.
Khóa IC đề, chớp signal 1 lần
Khóa bị phá Xe bị dắt
Mở khóa IC đề Chớp signal 2 lần Đ Đ Đ Đ Đ
Mã nguồn cho bộ thiết bị được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình C và sử dụng trình biên dịch Arduino IDE Dưới đây là thông tin chi tiết về mã nguồn sản phẩm.
#define unlock 1 unsigned char mode;
RCSwitch mySwitch = RCSwitch(); void setup() {
// put your setup code here, to run once: mySwitch.enableReceive(0); pinMode(AQ, INPUT); pinMode(Vib, INPUT); pinMode(Signal, OUTPUT); pinMode(Alarm, OUTPUT); pinMode(IC, OUTPUT);
// put your main code here, to run repeatedly: unsigned char dem; if (mySwitch.available()) { unsigned long value = mySwitch.getReceivedValue(); if (value == 0) { Serial.print("Unknown encoding");
26 | Đ ồ á n Đ i ệ n t ử 1 N h ó m 2 – D 9 K T D T if( value == 11343713) {mode = lock; dem = 0;} if( value == 11343714) {mode = unlock; dem = 0;}
In the code snippet, when the mode is set to unlock and the variable dem equals zero, the system activates the IC by setting it to HIGH, turns off the Alarm, and triggers the Signal to HIGH This process includes a sequence of delays to create a blinking effect for the Signal, which alternates between HIGH and LOW states multiple times After completing this sequence, the variable dem is updated to 1 to prevent the action from repeating.
} if(mode == lock){ if(dem == 0){ digitalWrite(IC, LOW); digitalWrite(Alarm, LOW); digitalWrite(Signal, HIGH); delay(400); digitalWrite(Signal, LOW); delay(100); dem == 1;
} if(digitalRead(AQ) || !digitalRead(Vib)){
In this code snippet for a digital electronics project, a delay of 500 milliseconds is initiated The program checks if either the AQ sensor is activated or if the Vib sensor is not activated If the system is in 'lock' mode, it triggers a sequence where both the Signal and Alarm outputs are turned on and off in a rhythmic pattern, with intervals of 200 milliseconds for activation and 400 milliseconds for deactivation, creating a visual and auditory alert system.
KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ
Sau 1 quá trình miệt mài nghiên cứu, thực hiện đồ án với sự chỉ bảo tận tình của các thầy trong khoa Điện tử viễn thông thì nhóm 2 chúng em đã hoàn thành đồ án và tạo ra được một bộ sản phẩm hoàn chỉnh Và dưới đây là hình ảnh Bộ thiết bị chống trộm xe máy sau khi đã hoàn thiện:
Hình 2.21: Thiết bị hoàn chỉnh
- Sản phẩm chạy ổn định
- Tốc độ đáp ứng nhanh
- Lắp đặt thuận tiện, dễ dàng
- Thiết kế phần cứng chưa tối ưu do giới hạn về kích thước bo mạch
- Chưa đạt hiệu quả tiết kiệm điện năng tiêu thụ