ĐỒ án VI điều KHIỂN đề tài thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

KHOA CƠ KHÍ

----- □ □ -----

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN

Đề tài: Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

GVHD: T.s Đoàn Lê Anh

SVTH : Ngô Đình Thuận

Trương Quốc Khánh

Nguyễn Anh Tuấn

Đà Nẵng, ngày 16 tháng 06 năm 2022

MỤC LỤC

MỞ ĐẦU.....................................................................................................................................................1

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG........................................................................................................2

I. Tổng quan.......................................................................................................................................2

1. Khái niệm....................................................................................................................................2

2. Nguyên lý hoạt động...................................................................................................................2

a) Cảm biến siêu âm....................................................................................................................2

b) Cảm biến điện từ....................................................................................................................3

3. Một số ưu điểm và cản trở.........................................................................................................4

4. Một số loại cảm biến lùi trên thị trường...................................................................................5

5. Thiết kế hệ thống lùi xe..............................................................................................................5

a) Phương án...............................................................................................................................5

b) Sơ đồ khối................................................................................................................................5

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHI TIẾT TỪNG KHỐI............................................................................6

I. Arduino...........................................................................................................................................6

1. Giới thiệu.....................................................................................................................................6

2. Sơ đồ chân...................................................................................................................................7

II. Cảm biến khoảng cách (HC – SR04).......................................................................................10

1. Giới thiệu...................................................................................................................................10

2. Sơ đồ chân.................................................................................................................................11

3. Sơ đồ nối dây.............................................................................................................................15

4. Code nạp chương trình tham khảo..........................................................................................15

III. Màn hình LCD 1602 & Module I2C LCD..............................................................................18

1. Giới thiệu...................................................................................................................................18

2. Sơ đồ chân.................................................................................................................................19

3. Thư viện LCD của Arduino......................................................................................................21

4. Sơ đồ nối dây.............................................................................................................................22

5. Code nạp chương trình tham khảo..........................................................................................22

IV. Còi cảnh báo (Buzzer)..............................................................................................................24

1. Giới thiệu...................................................................................................................................24

2. Sơ đồ chân.................................................................................................................................24

3. Sơ đồ nối dây.............................................................................................................................26

4. Chương trình tham khảo..........................................................................................................26

V. Cảnh báo lùi xe.............................................................................................................................27

1. Sơ đồ nối dây và nguyên lí hoạt động......................................................................................27

2. Chương trình tham khảo..........................................................................................................28

VI. Mạch xe điều khiển bằng Bluetooth........................................................................................32

1. Module điều khiển động cơ L298.............................................................................................32

2. Module thu phát Bluetooth HC-05..........................................................................................35

3. Sơ đồ nối dây.............................................................................................................................37

4. Chương trình tham khảo..........................................................................................................38

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ HOÀN THIỆN HỆ THỐNG CẢNH BÁO LÙI XE.............................40

1. Sơ đồ nối dây và nguyên lý làm việc của hệ thống..................................................................40

2. Chương trình nạp cho hệ thống...............................................................................................41

KẾT LUẬN...............................................................................................................................................47

TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................................................48

Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng

Khoa Cơ khí

Đồ án vi điều khiển

Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

MỞ ĐẦU

Trong những thập niên cuối thế

kỉ XX, từ sự ra đời của công nghệ bán

dẫn, kĩ thuật điện tử đã có sự phát triển

vượt bậc. Các thiết bị điện tử sau đó đã

được tích hợp với mật độ cao và rất

cao trong các diện tích nhỏ, nhờ vậy

các thiết bị điện tử nhỏ hơn và nhiều

chức năng hơn. Các thiết bị điện tử

ngày càng nhiều chức năng trong khi

giá thành ngày càng rẻ hơn, chính vì

vậy điện tử có mặt khắp mọi nơi.

Ngày nay khoa học kỹ thuật phát

triển vượt bậc, đạt những thành tựu rực

rỡ, nhiều công trình nghiên cứu ra đời

trên nhiều lĩnh vực: điện tử, cơ điện tử,

điện tử viễn thông, hệ thống nhúng….

Chính vì sự phát triển đấy đòi hỏi con

người phải có tuy dư lập trình điều

khiển cao. Lập trình điều khiển đã trở

nên quen thuộc trong các ngành kỹ

thuật cũng như các mô hình nghiên cứu

từ quy mô lớn đến nhỏ; điển hình như

vi điều khiển (arduino,pic..) khá phổ

biến trên thị trường, nhiều bạn trẻ từ

học sinh đến sinh viên có thể tiếp cận

dễ dàng.

Thông qua việc làm Đồ án Vi

điều khiển đã góp phần nâng cao kiến

thức cho sinh viên trong việc thực

hành cũng như khả năng viết báo cáo.

Ở đồ án này nhóm chúng em sẽ thực

hiện đề tài “Thiết kế,chế tạo hệ thống

cảnh báo lùi xe”. Trong suốt quá trình

làm đồ án chúng em đã tham khảo nhiều nguồn

tài liệu liên quan đến chương trình học, cũng

như được trải qua những buổi thông đồ án với

sự hướng dẫn của thầy Đoàn Lê Anh đã giúp

chúng em hoàn thành đồ án này. Tuy đã cố

gắng thực hiện nhưng cũng không tránh khỏi

sai sót, chúng em mong mọi sai sót này được

thầy góp ý tận tình.

1

Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng

Khoa Cơ khí

Đồ án vi điều khiển

Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG

I. Tổng quan

Lùi và đỗ xe là một kỹ năng quan

trọng mà người lái xe nào cũng cần xử

lý thuần thục. Tuy nhiên kỹ năng lùi xe

chưa bao giờ được coi là đơn giản, bởi

lúc này tầm quan sát của người lái bị

hạn chế dẫn đến việc căn khoảng cách

không được chuẩn. Để loại bỏ vấn đề

này, các nhà sản xuất đã trang bị thêm

cảm biến lùi gắn ở đuôi xe ô tô.

Cảm biến lùi xe ô tô đã không

còn là thiết bị quá xa lạ với những

người đi xe. Nó giống như là mắt thần

giúp tài xế có thể điều khiển xe tốt hơn

trong quá trình lùi và tiến xe, nhằm

giảm thiểu tối đa những tai nạn không

đáng có. Trên thị trường hiện nay, có

khá nhiều các sản phẩm cảm biến lùi ô

tô khác nhau.

1. Khái niệm

Hiểu một cách đơn giản, cảm

biến lùi là một thiết bị được lắp đặt ở

phần đuôi xe ô tô, cụ thể là ở vị trí

thanh cản sau. Thiết bị này có nhiệm

vụ phát ra tín hiệu cảnh báo vật cản

nguy hiểm ở gần khi xe lùi, từ đó hạn

chế tối đa các tình huống va chạm hoặc

tai nạn do điểm mù.

Hình 1.1.

Điểm mù

trên xe ô tô

Có 2 loại cảm biến lùi xe phổ biến là cảm

biến siêu âm và cảm biến điện từ.

2. Nguyên lý hoạt động

a) Cảm biến siêu âm

Khi xe hơi đang ở trạng thái lùi, cảm biến

siêu âm sẽ phát ra sóng siêu âm (sóng radio).

Khi gặp vật cản, sóng sẽ dội lại và được phân

tích bằng máy tính. Lúc này máy tính có nhiệm

vụ phân tích thời gian sóng dội lại và sự thay

đổi về chiều dài hoặc dải sóng, từ đó đưa ra các

tính toán và xác định kích thước hoặc khoảng

cách tương đối của vật cản.

2

Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng Đồ án vi điều khiển

Khoa Cơ khí Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

Hình 1.2. Vùng quét sóng cảm biến siêu âm

b) Cảm biến điện từ

Cảm biến điện từ sử dụng sóng điện từ thông qua máy thu-phát tạo ra từ trường hình elip

phía sau xe khi xe đang ở trạng thái lùi. Khi lùi xe, nếu có sự xuất hiện của chướng ngại vật sẽ

gây nhiễu từ trường trên cảm biến. Lúc này máy đo phát hiện sự thay đổi điện áp sẽ gửi thông tin

tới máy tính để phân tích dữ liệu từ đó xác định khoảng cách từ xe đến vật cản. Âm thanh cảnh

báo sẽ trở nên to và nhanh dần khi xe tiến lại gần chướng ngại vật.

Hình 1.3. Cảm biến điện từ lắp phía sau xe

3

Trường ĐH SPKT- ĐH Đà Nẵng

Khoa Cơ khí

Đồ án vi điều khiển

Thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo lùi xe

3. Một số ưu điểm và cản trở

Cảm biến siêu âm:

− Sóng siêu âm giúp người sử

dụng có thể đo khoảng cách từ điểm

phát đến vật thể mà không cần phải

tiếp xúc. Thiết bị này rất hữu dụng

− Các sóng siêu âm còn có thể

lan truyền trong nhiều môi trường khác

như: không khí, chất rắn,.. để phát hiện

và đo khoảng cách giữa các vật thể.

− Hệ thống cảm biến siêu âm còn

có độ nhạy cao nên thời gian phản hồi

nhanh, độ chính xác gần như tuyệt đối

khi sai số chỉ rơi vào khoảng trung

bình là 0,15% trong khoảng cách 2m.

Do loại cảm biến lùi này sử dụng

sóng âm thanh nên thiết bị này hoàn

toàn có thể bị gây nhiễu, ảnh hưởng tới

độ chính xác do tác động của thời tiết.

Bên cạnh đó, sóng âm thanh cũng khó

phát hiện ra các vật thể nhỏ, hẹp.

Ngoài ra, loại cảm biến này thường

được gắn trên thanh cản của xe nên dễ

bị hư hỏng do tác động của bụi bẩn,

bùn đất…