TÓM TẮT
Các vấn đề nghiên cứu:
1. Ngiên cứu lý thuyết hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thơng tin trên xe
Toyota Vios 2009.
2. Tìm hiểu, phân tích sơ đồ mạch điện của hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống
thông tin của xe Toyota Vios 2009.
3. Thực hiện mơ hình:
 Hệ thống nâng kính khóa cửa.
 Hệ thống thơng tin.
Q trình thực hiện và kết quả đạt được:
Q trình tìm hiểu lý thuyết thơng qua tài liệu của hãng thông qua các trang online
của hãng Toyota.
Về phần thi công đồ án:
 Sau khi tiếp nhận đề tài từ khoa chúng em đã tìm kiếm thơng tin về hệ thống
nâng kính khóa cửa và hệ thống thơng tin trên xe Toyota Vios 2009.
 Sau khi đã có đầy đủ thơng tin chúng em tiến hành phân tích cụ thể về nguyên lí
hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thơng tin trên xe Toyota
Vios 2009.
 Cuối cùng là nhóm chúng em đã thiết kế mơ hình và lắp ráp các chi tiết của mơ
hình hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thơng tin.
Các kết quả đạt được:
 Nắm được lý thuyết, nguyên lý hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa và
hệ thống thông tin trên xe Toyota Vios 2009.
 Nắm bắt và cập nhật thêm các nội dung kiến thức mới.
 Thiết kế, hồn thành được mơ hình mới phục vụ cho việc giảng dạy hệ thống
điện thân xe.

ii


DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

CAN: Controller Area Network
SPI: Serial Perpheral Interface
ABS: Anti-lock Brake System
SRS: Supplement Restrain System
P/S: Power Steering
MAB: Message Assembly Buffer
ID: Identification
MCU: Multipoint Control Unit
SW: Swicth

iii


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình

Trang

Hình 2. 1: Vị trí của cơng tắc nâng kính khóa cửa trên xe ................................................ 7
Hình 2. 2: Cấu tạo cơ cấu nâng hạ kính ........................................................................... 7
Hình 2. 3: Cấu tạo của mơ tơ nâng hạ kính ...................................................................... 8
Hình 2. 4: Cơng tắc nâng kính khóa cửa .......................................................................... 9
Hình 2. 5:Sơ đồ mạch điện đóng cơng tắc bằng tay........................................................ 10
Hình 2. 6: Sơ đồ mạch điện mở cơng tắc bằng tay.......................................................... 10
Hình 2. 7: Sơ đồ mạch nâng kính cửa tự đơng một lần ấn. ............................................. 11
Hình 2. 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đơng một lần ấn. ........................................................ 12
Hình 2. 9:Vị trí của các bộ phận của hệ thống trên xe. ................................................... 13
Hình 2. 10: Cấu tạo mơ tơ khóa cửa. ............................................................................. 14
Hình 2. 11: Cơng tắc vị trí khóa cửa .............................................................................. 15
Hình 2. 12: Sơ đồ ngun lí. ........................................................................................... 16

Hình 2. 13: Sơ đồ ngun lí. ........................................................................................... 16
Hình 2. 14: Sơ đồ ngun lí. ........................................................................................... 17
Hình 2. 15: Sơ đồ ngun lí. ........................................................................................... 17
Hình 2. 16: Sơ đồ ngun lí. ........................................................................................... 18
Hình 2. 17: Sơ đồ ngun lí. ........................................................................................... 18
Hình 2. 18:Hệ thống thơng tin. ....................................................................................... 19
Hình 2. 19: Các tín hiệu trên táp lơ. ............................................................................... 20
Hình 2. 20: Sơ đồ mạch điện. ......................................................................................... 21
Hình 2. 21: Đồng hồ dạng lưỡng kim. ............................................................................ 22
Hình 2. 22: Dạng điện trở lưỡng kim ............................................................................. 24
Hình 2. 23:Bộ cảm nhận mức nhiên liệu. ....................................................................... 25
Hình 2. 24: Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim. ................................................ 25
Hình 2. 25: Cấu tạo đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập. .................................... 27
Hình 2. 26: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu đầy. ...................................... 27
Hình 2. 27: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu cịn ½. .................................. 28
Hình 2. 28: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu hết. ....................................... 28
iv


Hình 2. 29: Sơ đồ đấu dây đồng hồ tốc độ động cơ và tốc độ xe..................................... 29
Hình 2. 30: Cơ cấu báo nguy áp suầt dầu bôi trơn động cơ. .......................................... 30
Hình 2. 31: Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước làm mát động cơ. ....................................... 31
Hình 2. 32: Bảng đồng hồ màn hình điện tử kiểu VFD trên xe TOYOTA CRESSIDA. .... 31
Hình 2. 33: Cấu tạo màn hình huỳnh quang chân khơng. ............................................... 33
Hình 2. 34: Màn hình huỳnh quang chân khơng. ............................................................ 33
Hình 2. 35: Sơ đồ tableau hiện số trên xe Toyota Cresida. ............................................ 35
Hình 2. 36: Dạng tín hiệu............................................................................................... 45
Hình 2. 37: Dạng tín hiệu............................................................................................... 45
Hình 2. 38: Dạng tín hiệu............................................................................................... 46
Hình 2. 39: Dạng tín hiệu............................................................................................... 46

Hình 2. 40: Dây CAN ..................................................................................................... 48
Hình 2. 41: Giao tiếp giữa các node. ............................................................................. 48
Hình 2. 42: Cấu trúc phân lớp. ...................................................................................... 50
Hình 2. 43: Sơ đồ nhận tin nhắn từ Bus.......................................................................... 51
Hình 2. 44: Cách gửi tin nhắn ra CAN Bus. ................................................................... 51

Hình 3. 1: Cơng tắc tổ hợp ............................................................................................. 56
Hình 3. 2: Cơng tắc hành khách ..................................................................................... 57
Hình 3. 3: Relay mở mạch.............................................................................................. 57
Hình 3. 4: Cơ cấu chấp hành khoá cửa (chuột cửa) ......................................................... 58
Hình 3. 5: Bộ rơ le tổ hợp điều khiển khóa cửa (Doorlock controller) ............................ 58
Hình 3. 6: Sơ đồ mạch điện của hệ thống nâng kính khóa cửa ........................................ 62
Hình 3. 7: Thiết kế khung mơ hình trên Solidwork ......................................................... 63
Hình 3. 8: Mơ hình thực tế ............................................................................................. 64
Hình 3. 9: Đồng hồ tabluae xe Toyota Vios 2009 ........................................................... 64
Hình 3. 10: Sơ đồ mạch điện điều khiển các tín hiệu trên táp lơ ..................................... 65
Hình 3. 11: Sơ đồ mạch điện điều khiển các tín hiệu trên táp lơ ..................................... 67
Hình 3. 12: Sơ đồ mạch điện điều khiển các tín hiệu trên táp lơ ..................................... 68
v


Hình 3. 13: Arduini Nano............................................................................................... 69
Hình 3. 14: Module MCP2515 ....................................................................................... 70
Hình 3. 15: Màn hình LCD 20x2 .................................................................................... 71
Hình 3. 16: Cơng tắc gạt ................................................................................................ 71
Hình 3. 17: Biến trở ....................................................................................................... 72
Hình 3. 18: Module chuyển nguồn ................................................................................. 72
Hình 3. 19: Sơ đồ mạch điện .......................................................................................... 73
Hình 3. 20: Sơ đồ mạch điện kết nối máy tính và xe....................................................... 74
Hình 3. 21: Các bước để mở code mẫu để đọc dữ liệu .................................................... 75

Hình 3. 22: Các bước để mở code mẫu để gửi dữ liệu .................................................... 75
Hình 3. 23: Giao diện của Arduino sau khi mở code mẫu ............................................... 75
Hình 3. 24: Danh sách các ID và Data của các tín hiệu ................................................... 76
Hình 3. 25: Thiết kế khung mơ hình trên Solidwork ....................................................... 78

vi


DANH MỤC BẢNG
Bảng

Trang

Bảng 2. 1: Phân loại các mạng truyền dữ liệu trên xe ..................................................... 37
Bảng 2. 2: Các dạng tín hiệu mạng CAN ......................................................................... 47
Bảng 3. 1: Liệt kê các thiết bị điều khiển khóa cửa bằng App Android....................... 59
Bảng 3. 2: Liệt kê các thiết bị điều khiển khóa cửa thơng qua cảm biến tốc độ xe ...... 60
Bảng 3.3: Các tín hiệu điều khiển trực tiếp ................................................................. 66
Bảng 3.4: Các tín hiệu điều khiển qua mạng CAN ..................................................... 69
Bảng 3.5: Danh sách các ID và Data của các tín hiệu ................................................. 76

vii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................. i
TÓM TẮT ...................................................................................................................... ii
DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU........................................................................ iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................. iv

DANH MỤC BẢNG ..................................................................................................... vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .......................................................................................... 1
1.1.

Lịch sử vấn đề nghiên cứu .................................................................................. 1

1.2.

Tính cấp thiết của đề tài ...................................................................................... 1

1.3.

Mục tiêu của đề tài .............................................................................................. 2

1.4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ....................................................................... 2

1.4.1.

Đối tượng nghiên cứu ................................................................................... 2

1.4.2.

Phạm vi nghiên cứu ...................................................................................... 3

1.5.

Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................... 3


1.6.

Giới hạn đề tài .................................................................................................... 4

1.7.

Nội dung thực hiện ............................................................................................. 4

1.8.

Bố cục của đồ án ................................................................................................. 4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT .............................................................................. 6
2.1.

Mơ hình hệ thống nâng kính khóa cửa ................................................................ 6

2.1.1.

Tổng quan .................................................................................................... 6

2.1.1.1. Hệ thống nâng kính ...................................................................................... 6
2.1.1.1.1.Chức năng................................................................................................... 6
2.1.1.1.2.Vị trí ........................................................................................................... 7
2.1.1.1.3.Cấu tạo ....................................................................................................... 7
viii


2.1.1.1.4.Ngun lí hoạt động .................................................................................... 9
2.1.1.2. Hệ thống khóa cửa...................................................................................... 12

2.1.1.2.1.Chức năng................................................................................................. 12
2.1.1.2.2.Vị trí ......................................................................................................... 13
2.1.1.2.3.Cấu tạo ..................................................................................................... 14
2.1.1.2.4.Nguyên lí hoạt động .................................................................................. 15
2.2.

Hệ thống thông tin ............................................................................................ 19

2.2.1.

Tổng quát hệ thống thông tin trên ô tô ........................................................ 19

2.2.2.

Thông tin dạng tương tự (ANALOG) ......................................................... 21

2.2.2.1. Đồng hồ và cảm biến áp suất nhớt .............................................................. 21
2.2.2.2. Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nước làm mát ....................................... 24
2.2.2.3. Đồng hồ nhiên liệu ..................................................................................... 24
2.2.2.4. Đồng hồ báo tốc độ động cơ ....................................................................... 28
2.2.2.5. Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe ............................................................ 29
2.2.2.6. Các mạch đèn cảnh báo .............................................................................. 29
2.2.3.

Thông tin dạng số (DIGITAL).................................................................... 31

2.2.4.

Tổng quan về mạng giao tiếp trên ô tô ........................................................ 35


2.2.4.1. Mạng giao tiếp ô tô..................................................................................... 35
2.2.4.2. Các loại giao thức giao tiếp trên ô tô .......................................................... 36
2.2.4.3. Yêu cầu về mạng giao tiếp ......................................................................... 37
2.2.4.4. Các ứng dụng trên ô tô ............................................................................... 40
2.2.5.

Tổng quan về mạng CAN ........................................................................... 42

2.2.5.1. Lịch sử phát triển mạng CAN ..................................................................... 42
2.2.5.2. Đặc điểm mạng CAN ................................................................................. 43
2.2.5.2.1.Một số khái niệm ...................................................................................... 43
2.2.5.2.2.Tốc độ truyền dữ liệu ................................................................................ 43
2.2.5.2.3.Giá trị của Bus CAN ................................................................................ 44
2.2.5.2.4.Cơ chế giao tiếp ........................................................................................ 47
2.2.5.2.5.Cấu trúc của mạng CAN ........................................................................... 48
2.2.5.2.6.Cấu trúc phân lớp ...................................................................................... 49
ix


2.2.5.2.7.Cấu trúc bức điện ...................................................................................... 50
2.2.5.2.8.Cách truyền dữ liệu ................................................................................... 51
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CƠNG MƠ HÌNH .................................................. 56
3.1.

Mơ hình nâng kính khóa cửa ............................................................................. 56

3.1.1.

Lựa chọn vật tư thiết bị............................................................................... 56


3.1.1.1. Mơ tơ nâng hạ kính .................................................................................... 56
3.1.1.2. Cơng tắc tổ hợp .......................................................................................... 56
3.1.1.3. Cơng tắc nâng kính bên hành khách ........................................................... 57
3.1.1.4. Rơ le mở mạch ........................................................................................... 57
3.1.1.5. Cơ cấu chấp hành khóa cửa ........................................................................ 57
3.1.1.6. Bộ rơ le tổ hợp điều khiển khóa cửa (Doorlock controller) ......................... 58
3.1.1.7. Các chi tiết điều khiển khóa cửa ................................................................. 58
3.1.2.

Sơ đồ mạch điện ......................................................................................... 62

3.1.3.

Thiết kế khung mơ hình .............................................................................. 62

3.1.4.

Mơ hình trên thực tế ................................................................................... 63

3.2.

Mơ hình hệ thống thông tin ............................................................................... 64

3.2.1.

Lựa chọn vật tư thiết bị............................................................................... 64

3.2.1.1. Đồng hồ xe Toyota Vios 2009 .................................................................... 64
3.2.1.2. Arduino nano ............................................................................................. 69
3.2.1.3. Module CAN MCP2515 ............................................................................. 70

3.2.1.4. Màn hình LCD ........................................................................................... 70
3.2.1.5. Công tắc ON/OFF ...................................................................................... 71
3.2.1.6. Biến trở ...................................................................................................... 71
3.2.1.7. Mạch chuyển nguồn ................................................................................... 72
3.2.2.

Sơ đồ mạch điện ......................................................................................... 73

3.2.3.

Thu thập dữ liệu trên xe thực tế .................................................................. 74

3.2.3.1. Chuẩn bị ..................................................................................................... 74
3.2.3.2. Kết nối với xe ............................................................................................. 74
3.2.3.3. Kết quả thu được ........................................................................................ 75
x


3.2.4.

Thiết kế khung mơ hình .............................................................................. 78

3.2.5.

Mơ hình trên thực tế ................................................................................... 78

CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH TRÊN MƠ HÌNH ......................................................... 79
4.1.

Hướng dẫn sử dụng mơ hình ............................................................................. 79


4.1.1.

Mơ hình hệ thống nâng kính khóa cửa ........................................................ 79

4.1.2.

Mơ hình thơng tin ....................................................................................... 79

4.2.

Nội dung thực hành ........................................................................................... 80

4.2.1.

Hướng dẫn thực hành trên mơ hình nâng kính khóa kính ............................ 80

4.2.1.1. Bài thực hành số 1 ...................................................................................... 80
4.2.1.2. Bài thực hành số 2 ...................................................................................... 82
4.2.2.

Hướng dẫn thực hành trên mơ hình hệ thống thông tin ............................... 86

4.2.3.

Các phiếu thực hành ................................................................................... 92

4.2.3.1. Phiếu thực hành số 1 .................................................................................. 92
4.2.3.2. Phiếu thực hành số 2 .................................................................................. 94
4.2.3.3. Phiếu thực hành số 3 .................................................................................. 97

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................. 102
5.1

Kết luận .......................................................................................................... 102

5.2

Kiến nghị ........................................................................................................ 102

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................... 103
PHỤ LỤC 1 ................................................................................................................ 104

xi


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Lịch sử vấn đề nghiên cứu.
Hệ thống nâng kính khóa cửa.
Hiện nay, tất cả hệ thống nâng kính khóa cửa người ta tập trung vào phát triển những
tính năng an tồn hơn cho người ngồi trên xe. Đặc biệt là đối với hệ thống khóa cửa, đi
cùng với sự phát triển của thời đại công nghệ thì những ứng dụng điều khiển khóa hoặc
mở khóa như remote, wifi, nhận diện vân tay người chủ xe,… Nhờ đó, chiếc xe được bảo
vệ tốt hơn và tạo những thuận tiện cho người chủ xe.
Hệ thống thông tin.
Mạng truyền thông giao thức CAN không phải là một lĩnh vực kỹ thuật hồn tồn mới
mà thực chất là các cơng nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyền thống
cho phù hợp với các yêu cầu trong nền công nghệ ô tô. Từ hơn một thập kỷ nay, mạng
truyền thông đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển và giám sát hiện đại.
Song, thực tế người vận hành thường gặp phải hàng loạt các vấn đề trong việc tìm kiếm
nguồn tham khảo đáng tin cậy, chuyên sâu và đầy đủ như cách thức hoạt động cụ thể của

một hệ thống mạng CAN, các chuẩn khi thực hiện giao tiếp và những ứng dụng khác nhau
trên xe.
1.2. Tính cấp thiết của đề tài.
Hệ thống nâng kính khóa cửa.
Ngày nay, các hệ thống điện trên xe ô tô ngày càng nhiều và phức tạp. Vì vậy để thuận
tiện cho việc dạy học cũng như đấu các thiết bị của hệ thống hoặc thực hiện các quá trình
đo kiểm thì chúng em đã thực hiện đề tài mơ hình nâng kính khóa cửa. Cùng với đó, đề tài
cũng có những ứng dụng việc điều khiển thông qua Bluetooth hoặc thông qua cảm biến tốc
độ xe để mơ phỏng các tính năng của mơ hình khóa cửa để nắm rõ ngun lí điều khiển
khóa cửa trên xe hiện nay.

Hệ thống thông tin.
Hiện nay, hệ thống mạng CAN trên xe ngày càng được trang bị trên nhiều xe ô tô hiện
1


đại và đặc biệt là ở Mỹ. Mạng CAN ra đời để giải quyết vấn đề truyền tải thông tin tín hiệu
trên ơ tơ. Tuy nhiên kiến thức về mạng CAN chưa được phổ biến, các kĩ sư sửa chữa ô tô
gặp nhiều khó khăn khi gặp các trục trặc từ hệ thống CAN. Từ những vấn đề trên nhóm
chúng em thực hiện thấy cần thiết phải nghiên cứu và thiết kế một mơ hình mơ phỏng hệ
thống thơng tin sử dụng mạng CAN thu nhỏ để thấy được rõ ràng nhất những giao tiếp trên
xe trong quá trình truyền dữ liệu lên táp lô. Với việc sử dụng Arduino Nano, module
MCP2515 để đọc và gửi các dữ liệu mạng CAN giúp cung cấp phần nào kiến thức về mạng
giao tiếp CAN trên ô tô.
1.3.

Mục tiêu của đề tài.

Đối với hệ thống nâng kính khóa cửa.
 Hiểu và nắm vững ngun lí hoạt động của hệ thống.

 Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình C trên Arduino Uno R3.
 Lập trình hệ thống khóa cửa thơng qua Arduino Uno R3, Module Bluetooth HC-06
được điều khiển bằng App điện thoại.
 Thiết kế khung mơ hình và cách bố trí các chi tiết hợp lí.
 Hồn thiện mơ hình nâng kính khóa cửa.
Đối với hệ thống thông tin.
 Hiểu và nắm vững kiến thực lý thuyết về các tín hiệu của hệ thống thơng tin và giao
thức CAN.
 Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình C trên Arduino Nano.
 Lập trình hệ thống giao tiếp CAN giữa Arduino Nano, module MCP2515.
 Thiết kế giao diện hiển thị thơng tin trên ơ tơ.
 Hồn thiện mơ hình hệ thống thơng tin.
1.4.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.

1.4.1. Đối tượng nghiên cứu.
Đề tài mơ hình nâng kính khóa cửa.
-

Ngun lí hoạt động của mơ hình nâng kính khóa cửa.
2


-

Cách ứng dụng lập trình điều khiển trong việc điều khiển khóa cửa.

-


Lập trình Arduino Uno R3, module Bluetooth HC-06.

-

Các cách đo kiểm khi hệ thống gặp sự cố.

-

Cách đấu dây cho hệ thống hoạt động.

-

Thiết kế mơ hình.

Đề tài hệ thống thơng tin.
-

Các dạng tín hiệu của hệ thống thông tin trên xe Toyota Vios 2009.

-

Cách thức giao tiếp SPI.

-

Cách nhận và gửi dữ liệu mạng CAN trên nhiều Node.

-

Lập trình Arduino Nano, MCP2515.


-

Thiết kế mơ hình.

1.4.2. Phạm vi nghiên cứu.
Mơ hình hệ thống nâng kính khóa cửa.
-

Ngun lí hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa.

-

Lập trình điều khiển giữa Arduino Uno R3 và module Bluetooth HC-06.

-

Các việc đo kiểm đối với hệ thống.

Mơ hình hệ thống thơng tin.
-

Lập trình giao tiếp giữa Arduino Nano với MCP2515.

-

Giả lập các tín hiệu, lập trình truyền nhận dữ liệu điều khiển đồng hồ hiển thị.

-


Đưa ra nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài.

1.5.

Phương pháp nghiên cứu.

Mơ hình hệ thống nâng kính khóa cửa.
-

Sử dụng các nguồn tài liệu Internet để tìm hiểu về sơ đồ mạch điện và sơ đồ nguyên lí
của hệ thống.

-

Ứng dụng lập trình C trên board Arduino Uno R3, module Bluetooth HC-06 để lập trình
điều khiển qua App trên điện thoại Anroid.

-

Ứng dụng phần mềm solidworks trong việc thiết kế khung mơ hình.
3


Mơ hình hệ thống thơng tin.
-

Sử dụng các nguồn tài liệu trên Internet để tìm hiểu về lập trình C trên board Arduino
Nano, module MCP2515.

-


Ứng dụng Arduino để thiết kế màn hình giao diện.

-

Ứng dụng phần mềm vẽ 3D solidworks trong việc thiết kế khung mơ hình.

1.6.

Giới hạn đề tài.

Đối với đề tài mơ hình hệ thống thơng tin trên xe Toyota Vios 2009.
-

Thời gian thực hiện đề tài không nhiều nên người thực hiện chỉ tập trung vào việc hiển
thị các tín hiệu của hệ thống thơng tin dạng analog, digital và mạng CAN (truyền nhận
dữ liệu của mạng CAN trên vài Node).

1.7.

Nội dung thực hiện.

Mơ hình nâng kính khóa cửa.
-

Việc đấu dây và điều khiển.

-

Nguyên lý hoạt động của mơ hình.


-

Điều khiển khóa cửa thơng qua Bluetooth bằng App trên điện thoại Anroid.

-

Điều khiển khóa cửa bằng biến trở (giả lập cho cảm biến tốc độ xe).

-

Thiết kế hệ thống.

Mơ hình hệ thống thơng tin.
-

Các dạng tín hiệu hiển thị thơng tin.

-

Lý thuyết về nhận và gửi tín hiệu qua mạng CAN.

-

Cách thức hoạt động giao tiếp SPI.

-

Lập trình Arduino Nano, MCP2515.


-

Thiết kế hệ thống.

1.8. Bố cục của đồ án.
-

Chương 1: Tổng quan đề tài

-

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
4


-

Chương 3: Sơ lược về phần cứng và phần mềm

-

Chương 4: Hướng dẫn thực hành trên mơ hình

-

Chương 5: Kết luận và kiến nghị

5



CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Mơ hình hệ thống nâng kính khóa cửa.
2.1.1. Tổng quan.
2.1.1.1. Hệ thống nâng kính.
Hệ thống điều khiển cửa sổ điện là một hệ thống để nâng và hạ kính của các cửa sổ
bằng cơng tắc. Mô tơ cửa sổ điện quay khi vận hành công tắc điện cửa sổ điện. Chuyển
động quay của mô tơ điện cửa sổ điện này sau đó được chuyển thành chuyển động lên
xuống nhờ bộ nâng hạ kính cửa sổ để mở hoặc đóng cửa sổ.
2.1.1.1.1. Chức năng.
 Chức năng nâng/hạ bằng tay.
Khi công tắc cửa sổ điện bị kéo lên hoặc đẩy xuống giữa chừng, thì cửa sổ sẽ mở hoặc
đóng cho đến khi thả cơng tắc ra.
 Chức năng tự động nâng/hạ cửa sổ đối với cửa sổ bên người lái
Khi công tắc điều khiển cửa sổ điện bị kéo lên hoặc đẩy xuống hồn tồn, thì cửa sổ sẽ
đóng và mở hồn tồn.
 Chức năng khóa cửa sổ.
Khi bật cơng tắc khóa cửa sổ, thì khơng thể mở hoặc đóng tất cả các cửa kính trừ cửa
sổ phía người lái.
 Chức năng chống kẹt cửa sổ.
Trong q trình đóng cửa sổ tự động nếu có vật thể vật lạ kẹt vào cửa kính thì chức
năng này sẽ tự động dừng cửa kính và dịch chuyển nó xuống khoảng 50mm.
 Chức năng điều khiển cửa sổ khi tắt khóa điện.
Chức năng này cho phép điều khiển hệ thống cửa sổ điện trong khoảng thời gian 45
giây sau khi tắt khóa điện về vị trí ACC hoặc LOCK, nếu cửa xe phía người lái khơng mở.

6


2.1.1.1.2. Vị trí.


Hình 2. 1: Vị trí của cơng tắc nâng kính khóa cửa trên xe
2.1.1.1.3. Cấu tạo.
 Bộ nâng hạ kính cửa sổ.
Chuyển động quay của mơ tơ điều khiển cửa sổ được chuyển thành chuyển động lên
xuống để nâng hạ kính cửa sổ.

Hình 2. 2: Cấu tạo cơ cấu nâng hạ kính
Cửa kính được đỡ bằng địn nâng của bộ phận nâng hạ cửa sổ. Đòn này được đỡ bằng
cơ cấu đòn chữ X nối với đòn điều chỉnh của bộ nâng hạ cửa sổ. Cửa sổ được đóng và mở
nhờ sự thay đổi chiều cao của cơ cấu đòn chữ X.
7


 Mô tơ điều khiển cửa sổ điện.
Mô tơ điều khiển cửa sổ điện quay theo hai chiều để dẫn động bộ nâng hạ kính của cửa
sổ.

Hình 2. 3: Cấu tạo của mơ tơ nâng hạ kính.
Mơ tơ điều khiển cửa sổ điện gồm ba bộ phận: Mô tơ, bộ truyền bánh răng và cảm biến.
Mô tơ thay đổi chiều quay nhờ công tắc. Bộ truyền bánh răng truyền chuyển động quay
của mơ tơ tới bộ nâng hạ kính cửa sổ. Cảm biến gồm có cơng tắc hạn chế và cảm biến tốc
độ để khiển chống kẹt cửa sổ.
 Công tắc chính cửa sổ điện.
Cơng tắc chính cửa sổ điện điều khiển toàn bộ hệ thống cửa sổ điện, dẫn đông tất cả
các mô tơ điều khiển cửa sổ điện. Cơng tắc khóa cửa sổ ngăn khơng cho nâng hoặc hạ kính
cửa sổ trừ cửa sổ phía người lái. Việc xác định kẹt cửa sổ được xác định dựa trên các tín
hiệu của cảm biến tốc độ và cơng tắc hạn chế từ mơ tơ điều khiển cửa sổ phía người lái.

8



Hình 2. 4: Cơng tắc nâng kính khóa cửa
 Các công tắc cửa sổ điện.
Công tắc cửa sổ điện điều khiển dẫn động mô tơ điều khiển cửa sổ điện của cửa sổ phía
hành khách phía trước và phía sau. Mỗi cửa có một cơng tắc điện điều khiển.
 Khóa điện.
Khóa điện truyền các tín hiệu vị trí ON, ACC hoặc LOCK tới cơng tắc chính cửa sổ
điện để điều khiển chức năng cửa sổ khi tắt khóa điện.
 Cơng tắc cửa xe.
Cơng tắc cửa xe truyền các tín hiệu đóng hoặc mở cửa xe của người lái tới cơng tắc
chính cửa sổ điện để điều khiển chức năng cửa sổ khi tắt khóa điện.
2.1.1.1.4. Ngun lí hoạt động.
Chức năng nâng/hạ kính bằng tay: Khi khóa điện ở vị trí ON và cơng tắc cửa sổ điện
phía người lái được kéo lên nửa chừng, thì tín hiệu UP bằng tay sẽ được truyền đến IC và
xảy ra sự thay đổi sau đây: Tranzisto Tr: ON (mở), Rơ le UP: ON (bật), Rơ le DOWN: tiếp
mass. Kết quả là mô tơ điều khiển cửa sổ điện phía người lái quay theo hướng UP (lên).
Khi nhả công tắc ra, rơ le UP tắt và mô tơ dừng lại.

9


Hình 2. 5:Sơ đồ mạch điện đóng cơng tắc bằng tay
Khi ấn cơng tắc điều khiển cửa sổ điện phía người lái xuống nửa chừng, tín hiệu DOWN
bằng tay được truyền tới IC và xảy ra sự thay đổi sau đây: Tranzisto Tr: ON (mở), Rơ le
UP: tiếp mass, Rơ le DOWN: ON (bật). Kết quả là mô tơ điều khiển cửa sổ phía người lái
quay theo hướng DOWN.

Hình 2. 6: Sơ đồ mạch điện mở công tắc bằng tay.
10



Chức năng nâng/hạ kính cửa sổ bằng một lần nhấn: Khi khóa điện ở vị trí ON và cơng
tắc cửa sổ điện phía người lái được kéo lên hồn tồn, tín hiệu UP tự động được truyền tới
IC. Vì IC có mạch định thời và mạch này sẽ duy trì trạng thái ON lớn nhất khoảng 10 giây
khi tín hiệu UP tự động được đưa vào, nên mô tơ điều khiển cửa sổ điện phía người lái tiếp
tục quay ngay cả khi công tắc được nhả ra. Mô tơ điều khiển cửa sổ điện dừng lại khi cửa
sổ phía người lái đóng hồn tồn và IC xác định được tín hiệu khóa mơ tơ từ cảm biến tốc
độ và cơng tắc hạn chế của mô tơ điều khiển cửa sổ điện hoặc khi mạch định thời tắt. Có
thể dừng thao tác đóng mở tự động bằng cách nhấn vào cơng tắc cửa sổ điện phía người
lái.

Hình 2. 7: Sơ đồ mạch nâng kính cửa tự đơng một lần ấn.

11


Hình 2. 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đơng một lần ấn.
2.1.1.2. Hệ thống khóa cửa.
Hệ thống điều khiển khóa cửa khơng đơn thuần đóng/mở các cửa xe bằng cơng tắc cơ
khí, mà cịn điều khiển mơ tơ điện tùy theo sự vận hành cơng tắc điều khiển khóa cửa và
chìa khóa. Hệ thống cũng có chức năng chống qn chìa khóa, chức năng mở khóa hai
bước và chức năng bảo vệ. Các chức năng của hệ thống khác nhau tùy theo kiểu xe, cấp
nội thất và thị trường.
2.1.1.2.1. Chức năng.
Hệ thống điều khiển khóa cửa có các chức năng sau đây. Các chức năng của hệ thống
khác nhau tùy theo loại động cơ, cấp nội thất và thị trường:
 Chức năng khóa/mở bằng tay: Khi ấn cơng tắc điều khiển khóa cửa về khóa/mở khóa,
thì tất cả các cửa đều được khóa/mở khóa.
 Chức năng khóa/mở khóa cửa bằng chìa khóa: Khi chìa khóa được tra vào ổ khóa của
cửa phía người lái và hành khách và xoay về vị trí khóa/mở khóa , thì tất cả các cửa đều

được khóa/mở.
 Chức năng mở khóa hai bước: Là chức năng mở khóa bằng chìa. Khi chìa khóa được
dùng để mở khóa một cửa, thì chỉ duy nhất cửa đó mới mở được bằng thao tác thứ nhất
12


(bước 1). Các cửa khác muốn mở được thì phải dùng thao tác thứ hai (bước 2).
 Chức năng chống qn chìa khóa: Khi mở cửa phía người lái và chìa khóa đnag ở trong
ổ điện, việc xoay núm khóa cửa về vị trí khóa (với cơng tắc vị trí khóa tắt OFF) sẽ mở
tất cả các cửa nhờ mạch chống qn chìa khóa. Khi cơng tắc điều khiển khóa cửa hoạt
động để khóa một lần và mở lại do được kích hoạt bởi mạch chống qn chìa khóa.
 Chức năng bảo vệ: Để ngăn khơng cho cửa mở khóa bằng cách ấn cơng tắc điều khiển
khóa cửa bằng một thanh hoặc một dụng cụ tương tự qua khoảng trống giữ kính cửa và
khung cửa, khi cửa sổ đang mở, thực hiện thao tác khóa cửa bằng chìa hoặc bộ điều
khiển từ xa (bộ điều khiển khóa cửa từ xa) sẽ thiết lập chức năng bảo vệ khóa cửa và
loại bỏ chức năng mở khóa nhờ cơng tắc điều khiển cửa.
 Chức năng điều khiển cửa sổ điện khi đã tắt khóa điện: Ở một số hệ thống điều khiển
khóa cửa, rơ le cấp nguồn nằm trong rơ le tổ hợp điều khiển cửa sổ điện sau khi tắt khóa
điện được kích hoạt.
2.1.1.2.2. Vị trí.
Hệ thống điều khiển khóa cửa được điều khiển bằng rơ le tổ hợp bao gồm các chi tiết
sau:

Hình 2. 9:Vị trí của các bộ phận của hệ thống trên xe.
 Rơ le tổ hợp: Rơ le tổ hợp nhận các tín hiệu mỗi cơng tắc và truyền các tín hiệu khóa/cửa
cho mỗi cụm khóa cửa để dẫn động mơ tơ điều khiển khóa cửa cho từng cửa.
13


 Cụm khóa cửa: Cụm khóa cửa/mở khóa từng cửa. Các cửa có thể được khóa/mở khi

mơ tơ điều khiển khóa cửa đặt bên trong được kích hoạt bằng điện.
 Khóa điện.
 Cơng tắc cảnh báo mở khóa bằng chìa: Cơng tắc cảnh báo khóa cửa bằng chìa xác định
xem chìa khóa điện đã được tra vào ổ khóa điện chưa.
 Công tắc cửa bên người lái.
 Công tắc điều khiển khóa cửa (Cơng tắc chính cửa sổ điện): Trong các trường hợp khác,
thao tác khóa/mở khóa được điều khiển bằng ECU trong MPX (hệ thống thông tin đa
chiều).
2.1.1.2.3. Cấu tạo.
 Mơ tơ điều khiển khóa cửa:
Các mơ tơ điều khiển khóa cửa đóng vai trị nhờ các bộ chấp hành. Khi mơ tơ điều
khiển khóa cửa quay, thì sự quay của mơ tơ sẽ được truyền qua trục vít và bánh vít tới cần
khóa hãm, làm cho cửa được khóa hoặc mở khóa. Mỗi khi thao tác khóa/mở khóa kết thúc,
thì bánh vít được quay về vị trí trung gian nhờ lị xo hồi vị.

Hình 2. 10: Cấu tạo mơ tơ khóa cửa.
 Cơng tắc vị trí khóa cửa:
Cơng tắc này sẽ xác định xem cửa được khóa/mở khóa hay chưa. Cơng tắc vị trí gồm
có tấm tiếp điểm điến cơng tắc. Khi cần khóa hãm ở vị trí khóa thì cơng tắt tắt OFF và khi
cần khóa hãm ở vị trí mở khóa thì cơng tắc bật ON.
14


Hình 2. 11: Cơng tắc vị trí khóa cửa
 Cơng tắc hoạt động nhờ chìa khóa.
Cơng tắc hoạt động nhờ chìa khóa được lắp ở bên trong cụm khóa cửa. Nó truyền các
tín hiệu khóa/mở khóa đến rơ le tổ hợp khi ổ khóa được mở từ bên ngồi.
2.1.1.2.4. Ngun lí hoạt động.
 Ngun lý điều khiển khóa/mở khóa bằng tay.
Khi ấn cơng tắc điều khiển khóa cửa về phía khóa/mở khóa, tín hiệu khóa/mở khóa

được truyền tới CPU trong rơ le tổ hợp.
Sau khi nhận được tín hiệu này, CPU sẽ bật Tr1 hoặc Tr2 khoảng 0.2 giây đồng thời
bật rơ le khóa/mở khóa. Ở trạng thái này rơ le khóa/mở khóa. Ở trạng thái này rơ le khóa/mở
khóa tạo thành mạch tiếp mass, dòng điện đi từ ắc qui tới mass qua mô tơ và tất cả các mơ
tơ điều khiển khóa cửa quay theo hướng khóa/mở khóa để tắt/bật cơng tắc vị trí khóa cửa.

15