MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................. i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI........................................................................................................................ii
MỤC LỤC .....................................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................................... ix
CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................................... 2
1.4. Giới hạn của đề tài ............................................................................................................... 3
1.5. Kế hoạch nghiên cứu ........................................................................................................... 3
1.6. Các bước thực hiện .............................................................................................................. 3
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ . 4
2.1. Giới thiệu tổng quan về thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ........................ 4
2.1.1. Cấu tạo của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ................................. 4
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ............ 5
2.2. Giới thiệu tổng quan về mạch điều khiển Adruino Uno R3 ................................................ 7
2.2.1. Cấu tạo của mạch điều khiển Adruino Uno R3.......................................................... 7
2.2.2. Sơ lược về các chân nguồn năng lượng và tín hiệu của mạch điều khiển Adruino
Uno R3 ATmega328P .............................................................................................. 10
2.3. Giới thiệu tổng quan về module GPRS/GSM SIM900A................................................... 12
2.3.1. Cấu tạo, vị trí các chân và cách điều khiển cơ bản của module GPRS/GSM
SIM900A .................................................................................................................. 12
iii


CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ơ TƠ .
....................................................................................................................................................... 14

3.1. Thiết kế mơ hình giám sát nhiên liệu ................................................................................ 14
3.1.2. Kết nối mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu và các thiết bị điện tử ................. 18
3.2. Giao tiếp giữa mơ hình với Adruino Uno, giao diện tương tác Matlab GUI và Callback 20
3.2.1. Giao tiếp giữa mơ hình với Adruino Uno ................................................................ 20
3.2.2. Giao diện tương tác Matlab GUI và Callback .......................................................... 23
3.3. Kết nối với modul GPRS/GSM SIM900A và gửi dữ liệu lên trang web .......................... 34
3.3.1. Kết nối sim điện thoại với module GPRS/GSM SIM900A và thử nghiệm một số
chức năng của module .............................................................................................. 34
3.3.2. Thiết lập kết nối GPRS cho module GPRS/GSM SIM900A và gửi dữ liệu lên trang
web ........................................................................................................................... 38
CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU .... 42
4.1. Khảo sát và đánh giá kết quả đo đạc mức nhiên liệu với mơ hình .................................... 42
4.1.1. Khảo sát cảm biến đo nhiên liệu .............................................................................. 42
4.1.2. Khảo sát độ phân giải của cảm biến đo nhiên liệu ................................................... 44
4.2. Thử nghiệm đưa dữ liệu lên trang web với module GPRS/GSM SIM900A. .................... 46
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 51
5.1. Kết luận.............................................................................................................................. 51
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 53
PHỤ LỤC ..................................................................................................................................... 55

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Chữ cái viết tắt / ký hiệu

Cụm từ đầy đủ


TT-BKHCN

Thông tư Bộ Khoa Học và Công Nghệ

T C- L

Tổng cục Tiêu chuẩn o lường Chất lượng

CLM

Capacitive Level Meter

GPRS

General Packet Radio Service

GSM

Groupe Special Mobile

SIM

Subscriber Identity Module

AVR

Advanced Virtual RISC

RISC


Reduced Instructions Set Computer

ATmega328

1 vi điều khiển thuộc họ AVR do công ty
Atmel sản xuất

LCD

Liquid Crystal Display

LED

Light Emitting Diode

PWM

Pulse-Width Modulation

AC – DC

Alternating Current – Direct Current

RAM

Random Access Memory

SPI

Serial Peripheral Interface


SS

Slave Select

v


MOSI

Master Out Slave IN

MISO

Master IN Slave Out

SCK, SCL

Serial Clock

AREF

Analog Reference

I2C/TWI

Inter-Intergrated Circuit/ Two Wire
Interface

SAD


Serial Data

TCP/IP

Transfer Control Protocol/Internet Protocol

SMT

Surface-Mount Technology

IC

Integrated Circuit

PIC

Programmable Intelligent Computer

ARM

Advanced RISC Machine

AT Commands

Attention Commands

PVC

Poly(Vinyl) Chloride


IDE

Integrated Development Environment

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Kích thước thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ............................ 4
Hình 2.2. Minh hoạ sự thay đổi hằng số điện mơi ξ ........................................................... 6
Hình 2.3. Adruino Uno R3 ATmega328P trong thực tế ...................................................... 8
Hình 2.4. Sơ đồ vị trí các chân trên Adruino Uno R3 ATmega328P ................................. 9
Hình 2.5. Sơ đồ vị trí các chân trên module GPRS/GSM SIM900A ................................. 13
Hình 3.1. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt trước .......................................... 15
Hình 3.2. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt bên ............................................. 16
Hình 3.3. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt trên ............................................ 17
Hình 3.4. Sơ đồ kết nối các thiết bị điện tử với mơ hình ................................................... 18
Hình 3.5. Kết nối thực tế giữa các thiết bị điện tử ............................................................ 19
Hình 3.6. Chọn mạch (Board) Adruino đang sử dụng để kết nối ..................................... 21
Hình 3.7 Chọn cống giao tiếp (Port) cho Adruino ............................................................ 22
Hình 3.8. Xung của cảm biến đọc được hiển thị trong Adruino ....................................... 22
Hình 3.9. Giao diện khởi tạo, thiết kế giao diện trong GUI ............................................ 23
Hình 3.10. Hộp thoại Inspector ........................................................................................24
Hình 3.11. Giao diện Matlab GUI giao tiếp với mơ hình ................................................. 25
Hình 3.12. Gọi hàm Callback ............................................................................................ 26
Hình 3.13. Cách đổ chương trình code Adruino ............................................................... 31
Hình 3.14. Vị trí nút “SET” trên cảm biến ....................................................................... 32
Hình 3.15. Thơng số hiện thị khi chưa đổ dầu .................................................................. 33
Hình 3.16. Thơng số hiện thị khi mức dầu là tối đa .......................................................... 33

Hình 3.17. Các lệnh AT được thực hiện trên cổng giao tiếp Serial .................................. 37
Hình 3.18. Dùng lệnh AT điều khiển module gọi điện thoại ............................................. 38

vii


Hình 3.19. Kết quả hiển thị lên trang web thử nghiệm ..................................................... 41
Hình 4.1. Lệnh AT gửi dữ liệu lên mạng thành cơng ........................................................ 48
Hình 4.2. Kết quả hiện thị trên trang web thử nghiệm...................................................... 49

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40 ......... 5
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển Adruino Uno R3 ATmega328P ............ 9
Bảng 3.1. Giải thích code Adruino IDE để lấy tín hiệu từ cảm biến ................................ 21
Bảng 3.2. Giải thích code cho nút Calculate trong giao diện giao tiếp Matlab GUI ....... 29
Bảng 3.3. Giải thích code cho nút Clear trong giao diện giao tiếp Matlab GUI ............. 31
Bảng 3.4. Giải thích code Adruino IDE để kết nối với mudule GPRS/GSM ..................... 35
Bảng 3.5. Một số lệnh AT cơ bản ...................................................................................... 36
Bảng 3.6. Cái lệnh AT và giải thích các bước để thiết lập và gửi dữ liệu lên trang web . 39
Bảng 4.1. Thực nghiệm mức dầu lần 3 .............................................................................. 42
Bảng 4.2. Thực nghiệm đo độ phân giải của cảm biến lần 3 ............................................ 45
Bảng 4.3. Bảng các bước thử nghiệm đưa dữ liệu lên trang web ..................................... 47

ix


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1.

Lý do chọn đề tài
Xăng, dầu là hàng hóa đóng vai trị quan trọng trong đời sống xã hội và được sử
dụng rộng rải trên các phương tiên cơ giới. Hiện nay việc giao nhận buôn bán xăng
dầu thông qua các phương tiện như đồng hồ xăng dầu đặc biệt được sử dụng rộng rãi
nhất hiện nay tại các cửa hàng bán lẻ là cột bơm xăng dầu. Trước đây các cột bơm
xăng dầu đa số là các cột bơm có bộ chỉ thị kiểu cơ khí, cùng với sự phát triển của
ngành điện, điện tử cho đến nay các cột bơm xăng dầu đã dần dần thay đổi bộ chỉ thị
bằng kiểu điện tử, những ưu điểm của bộ chỉ thị điện tử đã giúp cho các chủ cơ sở
kinh doanh xăng dầu quản lý tốt công việc kinh doanh như quản lý số lượng nhập,
xuất, số lượng bán theo ca, theo ngày mà bộ chỉ thị kiểu cơ khí khơng thể thực hiện
được.
Bên cạnh những ưu điểm nói trên cũng xuất hiện nhiều tiêu cực trong kinh doanh
xăng dầu. Trong những năm vừa qua, trong cả nước các đơn vị chức năng đã tiến
hành nhiều đợt thanh, kiểm tra về đo lường, chất lượng trong kinh doanh xăng dầu
và đã phát hiện nhiều trường hợp gian lận xăng dầu rất tinh vi như: thêm, bớt, thay
thế, cài đặt lại IC chương trình bộ chỉ thị điện tử của Cột đo xăng dầu để điều chỉnh
nhằm dầu gây sai số về đo lường làm thiệt hại cho người tiêu dùng. Trong khi đó
việc chủ động phát hiện các hành vi gian lận nói trên gặp rất nhiều khó khăn như chỉ
cần một động tác nhỏ như bấm phím nào đó trên bàn phím, cúp cầu dao điện hoặc sử
dụng thiết bị điều khiển từ xa thì cột bơm sẽ trở lại chính xác như ban đầu.
Chính vì những khó khăn để phát hiện các hành vi gian lận nói trên ngày
17/12/2013 Bộ Khoa học và Cơng nghệ đã ban hành Thông tư số 28/2013/TTBKHCN về việc quy định kiểm tra nhà nước về đo lường, trong Thông tư
28/2013/TT-BKHCN đã dành riêng một Chương để quy định về “Kiểm tra đặc
thù” trong đo quy định “Phương tiện giao thông chuyên dùng để thực hiện kiểm tra
đặc thù cần được hoán cải, ngụy trang cho phù hợp với mục đích kiểm tra đặc thù”
và gần đây nhất là Công văn số 1011/T C- L ngày 09/5/2017 của Tổng cục Tiêu
chuẩn


o lường Chất lượng hướng dẫn “Phương tiện giao thông chuyên dùng để

thực hiện kiểm tra đặc thù là ô tô, xe máy sẵn có trên thị trường, được sử dụng phổ
biến tại Việt Nam và được hoán cải, ngụy trang cho phù hợp với mục đích kiểm tra
1


đặc thù”. Chính vì thế việc Thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên xe ô tô phục vụ
kiểm tra đo lường xăng dầu tại các cửa hàng bán lẻ xăng dầu là hết sức cần thiết, góp
phần tăng cường công tác quản lý nhà nước về đo lường.

ồng thời góp phần bảo

đảm cơng bằng xã hội, bảo vệ quyền và lợi ích hợp pháp của mọi tổ chức, cá nhân.
Việc kết hợp giữa thiết bị đo nhiên liệu và giám sát sẽ giúp nhà phân phối, người
giám sát đơn giản hố cơng việc, khơng phải cử người đi giám sát thường trực nữa,
việc rút ruột xăng dầu của các đối tượng sẽ bị phát hiện nhanh chóng.
Khơng giống các loại cảm biến dựa vào nguyên lý cầu phân áp trên các xe ô tô
hiện nay, thiết bị giám sát sử dụng cảm biến diện dung có độ chuẩn xác cao, giúp
việc nghiên cứu lượng tiêu hao nhiên liệu với các mẫu xe trên những đoạn đường
hỗn hợp một cách chính xác. Từ đó xác định ra những điểm tích cực và tiêu cực của
các loại động cơ để phát triển những dòng xe cho tương lai. Trợ giúp việc thẩm định,
đánh giá một động cơ sau quá trình sử dụng dễ dàng và nhanh chóng hơn.
1.2.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Mục tiêu:
- Thiết kế và chế tạo hệ thống đo lường thể tích thùng chứa nhiên liệu trên xe
ơ tơ (Hệ thống đo lường chính xác).

- Thiết kế và chế tạo hệ thống giám sát nhiên liêu trên ô tô.
- Kết hợp 2 hệ thống để giám sát mức nhiên liệu trên ô tô.
- Phục vụ cho giảng dạy.
 Nhiệm vụ:
- Thiết kế và chế tạo hệ thống đo lường thể tích thùng chứa nhiên liệu trên xe
ô tô và kết hợp module GPRS/GSM SIM900A để giám sát mức nhiên liệu
trên ô tô.
1.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phương pháp tìm kiếm, tham khảo tài liệu trên các trang mạng nước ngồi.
- Tham khảo và tìm hiểu từ thầy và bạn bè.
- Thiết kế và khảo sát hệ thống để đạt được độ chính xác.
- Tìm hiểu và suy nghĩ phương pháp đưa dữ liệu lên trang web.

2


1.4.

Giới hạn của đề tài

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thiết bị đo mức nhiên liệu
- Thiết kế mơ hình giám sát nhiên liệu trên ơ tơ
- Thiết kế code, giao diện cho hệ thống giám sát mức nhiên liệu
1.5.

Kế hoạch nghiên cứu
ề tài được thực hiện trong vịng 12 tuần, các cơng việc được bố trí như sau:


 Giai đoạn 1:
- Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục
tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên hệ.
- Thiết kế mơ hình.
- Thi cơng.
 Giai đoạn 2:
- Viết thuyết minh.
- Chỉnh sửa của giáo viên hướng dẫn.
- Hoàn thiện đề tài.
1.6.

Các bƣớc thực hiện

- Tham khảo tài liệu.
- Lập kế hoạch thực hiện
- Thiết kế mơ hình hệ thống giám sát nhiên liệu.
- Thiết kế code và giao diện cho hệ thống.
- Thiết kế các chi tiết phụ.
- Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số.
- Nghiệm thu các thông số kiểm tra.
- Viết báo cáo.

3


CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ
2.1.


Giới thiệu tổng quan về thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40

- Thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40 được thiết kế để đo liên tục
mức nhiên liệu (diesel). Thiết bị gồm 2 điện cực ống trong và ngồi, ngăn cách
bằng 1 vật khơng dẫn điện sao cho 2 cực không chạm vào nhau và được nối với
mạch điện tử. Khi chuyển đổi lượng dung dịch chứa trong bình nhiên liệu thì cho
ra tín hiệu dịng hoặc điện áp. Thiết bị khơng có nhiều yếu tố phải thiết lập, khơng
có các bộ phận cơ khí chuyển động phía trong nên rất đơn giản. Thiết bị có nhiều
chiều dài khác nhau để phù hợp với chiều sâu bình chứa
2.1.1. Cấu tạo của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40
- Cấu tạo cơ bản gồm: 2 điện cực ống trong và ngoài nối với một mạch điện
tử, sau đó ra 3 dây gồm: 1 dây dương, 1 dây âm và một dây tính hiệu. Trên
mạch điện tử có nút “set” để cài đặt mức dầu, bộ xử lý trên bảng mạch điện
tử sẽ tính tốn và xuất ra tín hiệu tương ứng chỉ thị mức nhiên liệu trong
thùng chứa.

Hình 2.1. Kích thước thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 [1]
4


Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40
iện áp vào

9 – 36V

iện áp đầu ra

0 – 10V

Cường độ dòng điện tiêu thụ


3,75  20,5 mA

Cường độ dòng điện đầu ra

4 – 20mA

Dung kháng

Rz ≤ (U - 9) / 20,5 (kΩ; V)

ộ không tuyến tính

1% tối đa

Nhiệt độ hoạt động

-40 – 85oC

Trọng lượng (khơng tính điện cực)

Xấp xỉ 0.3kg

2.1.2. Ngun lý hoạt động của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–
40
- Dùng ngun lý tụ điện để giải thích ta có : Nối hai bản của tụ điện với hai
cực của nguồn điện , thì hai bản của tụ điện sẽ tích các điện tích bằng nhau
nhưng trái dấu nhau. Khoảng khơng gian này sẽ tích lũy một điện
trường, điện trường này phụ thuộc vào một hệ số C gọi là điện dung của tụ
điện. Và ta có cơng thức:

[2.1]
Trong đó
 C: là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara (F)
 ξ: Là hằng số điện môi của lớp cách điện.
 d: là chiều dày của lớp cách điện.
 S: là diện tích bản cực của tụ điện.
 k = 9.109
5


- Việc thay đổi mực chất lỏng trong ống và giữ nguyên các thông số cũng
giống việc thay đổi ξ trong cơng thức trên, từ đó thay đổi điện áp và đưa sự
thay đổi xung ở chân tín hiệu, giúp chúng ta xác định được mức dầu.

Hình 2.2. Minh hoạ sự thay đổi hằng số điện môi ξ [2]
- Từ sự thay đổi xung liên hệ với thơng số kích thước của bình chứa, ta dễ
dàng xác định được chính xác lượng nhiên liệu theo đơn vị thể tích có trong
bình chứa.
6


2.2.

Giới thiệu tổng quan về mạch điều khiển Adruino Uno R3

- Mạch điều khiển Adruino Uno R3 là dòng Uno thế hệ thứ 3. Arduino Uno có thể
sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ
não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử
lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị
lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác.

2.2.1. Cấu tạo của mạch điều khiển Adruino Uno R3
- Arduino Uno được xây dựng với phân nhân là vi điều khiển
ATmega328P sử dụng thạch anh có chu kì dao động là 16 MHz. Với vi
điều khiển này, ta có tổng cộng 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ 0 tới
13 (trong đó có 6 pin PWM, được đánh dấu ~ trước mã số của pin). Song
song đó, ta có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được đánh kí hiệu từ A0 A5, 6 pin này cũng có thể sử dụng được như các pin ra / vào bình thường
(như pin 0 - 13). Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin đặc biệt vì nối trực
tiếp với LED trạng thái trên board.
- Trên board cịn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB và
1 ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC
adapter hay thông qua ắc-quy nguồn.
- Khi làm việc với Arduino board, một số thuật ngữ sau cần được lưu ý:


Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu khơng bị mất ngay cả
khi tắt điện. Về vai trị, ta có thể hình dung bộ nhớ này như ổ cứng để
chứa dữ liệu trên board. Chương trình được viết cho Arduino sẽ được
lưu ở đây. Kích thước của vùng nhớ này thơng thường dựa vào vi điều
khiển được sử dụng, ví dụ như ATmega8 có 8KB flash memory. Loại
bộ nhớ này có thể chịu được khoảng 10,000 lần ghi / xoá.



RAM: tương tự như RAM của máy tính, sẽ bị mất dữ liệu khi ngắt điện
nhưng bù lại tốc độ đọc ghi xoá rất nhanh. Kích thước nhỏ hơn Flash
Memory nhiều lần.

7





EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có
chu kì ghi / xố cao hơn - khoảng 100,000 lần và có kích thước rất nhỏ.
ể đọc / ghi dữ liệu ta có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino.

- Ngồi ra, board Arduino cịn cung cấp cho ta các pin khác nhau như pin cấp
nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND...
- Một số hình ảnh về Adruino Uno R3 ATmega318P:

Hình 2.3. Adruino Uno R3 ATmega328P trong thực tế [3]

8


Hình 2.4. Sơ đồ vị trí các chân trên Adruino Uno R3 ATmega328P [4]
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển Adruino Uno R3 ATmega328P
Vi điều khiển

ATmega328P

iện áp hoạt động

5V

iện áp vào khuyên dùng

7-12V

iện áp vào giới hạn


6-20V
14 (trong đó 6 pin có

Digital I/O pin

khả năng băm xung)

PWM Digital I/O Pins

6

Analog Input Pins

6

9


Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin

20 mA

Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin

50 mA
32 KB (ATmega328P)

Flash Memory


0.5 KB được sử dụng
bởi bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328P)

EEPROM

1 KB (ATmega328P)

Tốc độ

16 MHz

Chiều dài

68.6 mm

Chiều rộng

53.4 mm

Trọng lượng

25 g

2.2.2. Sơ lƣợc về các chân nguồn năng lƣợng và tín hiệu của mạch điều khiển
Adruino Uno R3 ATmega328P
- GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO. Khi dùng

các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải
được nối với nhau.
- 5V: cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
- 3.3V: cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA.
- Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO, nối cực dương
của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
- IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể
được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V. Mặc dù vậy, không được
lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là
cấp nguồn.
10


- RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương
với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.
- 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận
(receive – RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị
khác thơng qua 2 chân này. Kết nối bluetooth thường thấy nói nơm na chính
là kết nối Serial khơng dây. Nếu khơng cần giao tiếp Serial, không nên sử
dụng 2 chân này nếu không cần thiết
- Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ
phân giải 8bit (giá trị từ 0 → 28-1 tương ứng với 0V → 5V) bằng hàm
analogWrite(). Nói một cách đơn giản, có thể điều chỉnh được điện áp ra ở
chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những
chân khác.
- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI), 12 (MISO), 13 (SCK). Ngồi
các chức năng thơng thường, 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu
bằng giao thức SPI với các thiết bị khác.
- LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L). Khi
bấm nút Reset, sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được nối với

chân số 13. Khi chân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng.
- 6 chân analog (A0 → A5): cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 → 2101) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên
board, có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog.
Tức là nếu cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog
để đo điện áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.
-

ặc biệt, Arduino Uno có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp
I2C/TWI với các thiết bị khác.

11


2.3.

Giới thiệu tổng quan về module GPRS/GSM SIM900A

- Module GSM GPRS này được xây dựng dựa trên SIM900A GSM/GPRS của
SIMCOM. Hoạt động trên các tần số 900/ 1800 MHz. SIM900A có thể tự động
tìm kiếm hai băng tần này. Ngồi ra cũng có thể thiết lập các dải tần số thơng qua
tập lệnh AT. Tốc độ truyền có thể được cấu hình từ 1200-115200 thơng qua lệnh
AT. Modem GPRS/GSM có ngăn xếp TCP/IP nội bộ để cho phép kết nối với
internet qua GPRS. SIM900A là một module không dây nhỏ gọn.

ây là một

module GPRS/GSM hoàn chỉnh trong loại SMT và được thiết kế với một bộ xử lý
chip đơn cực mạnh kết hợp lõi AMR926EJ-S.
2.3.1. Cấu tạo, vị trí các chân và cách điều khiển cơ bản của module
GPRS/GSM SIM900A

-

ược thiết kế với bộ nguồn xung 3A tích hợp trên mạch. Nguồn xung sử
dụng IC LM2596-ADJ với dòng tải 3A, tần số đáp ứng 150KHz. Khả năng
cung cấp 3 mức điện áp khác nhau cho module SIM900A là 3.3V, 4V,
4.5V. Tùy theo từng ứng dụng mà người sử dụng chọn mức điện áp phù
hợp cho SIM900A. Có header ngõ ra để cung cấp nguồn ra bên ngoài cho
vi điều khiển VCC, GND, cảm biến, ngoại vi…

iện áp ngõ ra được lựa

chọn thông qua một “jumper select “ trên mạch.
- Giao tiếp ngõ ra RS232 giúp giao tiếp với máy tính và lập trình cho Module
SIM900a thơng qua tập lệnh AT COMMAND.
- Có thể kết nối module GSM/GPRS SIM900A với máy tính thơng qua thiết
bị chuyển đổi USB to COM.
-

ược hỗ trợ đầy đủ các ngõ ra:
 Cổng COM RS232: Cổng giao tiếp nối tiếp
 Giắc cắm Micro
 Giắc cắm tai nghe
 Giắc nguồn
 Chân ra PWM

12


 Có thể kết nối với dịng vi điều khiển PIC, AVR, ARM, Arduino phát triển
các ứng dụng giám sát và điều khiển.


Hình 2.5. Sơ đồ vị trí các chân trên module GPRS/GSM SIM900A [5]
- Một số thông số kỹ thuật của module:


iện áp hoạt động: 4.7-5V



iện năng tiêu thụ thấp: 1.5mA (ở chế độ ngủ)

 Nhiệt độ hoạt động: -40 - 85 °C


iều khiển qua tập lệnh AT (GSM 07.07 ,07.05 and SIMCOM
enhanced AT Commands)

 Băng tần kép 900/ 1800 MHz
 GPRS multi-slot class 10/8
 GPRS mobile station class B
 Phù hợp với GSM giai đoạn 2/2+
 Kích thước: 24 x 24 x 3 mm
 Trọng lượng: 3.4g
13


CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ MƠ HÌNH
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ơ TƠ
3.1.


Thiết kế mơ hình giám sát nhiên liệu

- Mơ hình thiết kế bao gồm: mơ phỏng bình chứa nhiên liệu, cảm biến đo mức nhiên
liệu (cảm biến điện dung CLM), mạch điều khiển Adruino Uno R3 ATmega328P,
Module GPRS/GSM SIM900A, dây điện. Sau đó là kết nối các thiết bị với nhau
để thành mơ hình hồn chỉnh
3.1.1. Thiết kế mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu
- Vật dụng chuẩn bị bao gồm: ng nhựa PVC ϕ60mm và nắp ống, 1 phễu để
rót nhiên liệu vào, ống nhựa mềm ϕ5mm, 2 co nhựa cùng 1 ống xả đồng và
1 van xả đường kính trong ϕ5mm, 1 cái phễu, 1 thước sắt thẳng có chiều
dài 30cm.
- Cách bước thực hiện:
 Cách ống nhựa dài 39cm (tương quan với chiều dài của cảm biến) và
mài nhẵn 2 đầu. Bước tiếp theo, nhóm thực hiện khoét lỗ trên nắp ống
ϕ33mm để cho vừa cảm biến vào. Sau khi nhóm thực hiện lắp 2 nắp
ống PVC vào thì chiều cao tổng của mơ hình là 42cm. Tiếp đó, nhóm
thực hiện kht lỗ 2 lỗ trên thân ống PCV ϕ10mm thẳng hàng và cách
nhau 36cm và gắn 2 co nhựa vào, đưa ống nhựa mềm dọc theo ống
PVC. Thực hiện xong, nhóm thực hiện xoay 1 góc 900 và khoan 1 lỗ
chạm đáy nắp ống dưới, dọc theo ống PVC chiếu thẳng lên 33cm khoan
thêm 1 lỗ giới hạn mức dầu, tiếp tục xoay tiếp 1 góc 900 và khoan 1 lỗ
ϕ20mm cách đáy 38cm để gắn phễu đổ đầu vào mơ hình, phễu nghiêng
1 góc tuỳ ý sao do dễ dàng đổ nhiên liệu vào mơ hình. Bước cuối cùng,
nhóm thực hiện gắn 1 thước sắt dài 30cm kế bên ống nhựa mềm để xác
định mức dầu có trong bình.

ể gắn kết cái bộ phận chắc chắn với

nhau, nhóm thực hiện sử dụng keo Epoxy 2 thành phần và keo Silicon.
 Mô hình ứng dụng ngun tắc bình thơng nhau nên mức dầu trong bình

chứa cao tới đâu thì mức dầu trong ống nhựa mềm cao tới đó.

14


- Một số hình ảnh của mơ hình:

Hình 3.1. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt trước
 Mặt trước của mơ hình bao gồm ống nhựa thể hiện mực dầu trong bình
chứa, thước để định mức cột dầu theo đơn vị milimet, van giới hạn mức dầu
và van xả dầu.
15


Hình 3.2. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt bên
 Mặt bên mơ hình gồm phễu để đổ nhiên liệu vào bình chứa và đế đỡ mơ
hình được thiết kế với 3 chân bắt vít để đỡ mơ hình đứng vững ổn định.

16


Hình 3.3. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt trên
 Mặt trên mơ hình với lỗ thiết kế vừa lọt cảm biến vào phía trong để nhóm
thực hiện đo nhiên liệu.

17


3.1.2. Kết nối mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu và các thiết bị điện tử
- Sơ đồ kết nối các thiết bị với mơ hình (cảm biến CLM):


Hình 3.4. Sơ đồ kết nối các thiết bị điện tử với mơ hình
- Cảm biến sử dụng nguồn 12V-5A nên ta sử dung 1 Adapter có nguồn tương
đương để cấp cho cảm biến.
- Sử dụng chân Digital 7 (tự chọn) của Adruino Uno R3 là chân nhận tín hiệu
gửi về từ cảm biến.
- GND của cảm biến kết nối với GND của Adruino Uno R3.
- Kết nối chân 5V Adruino Uno R3 với chân VCC của module SIM900A để
cấp nguồn cho module.
- Kết nối chân 8 của Adruino Uno R3 với chân 5VT (TX – Transmitter –
phát tín hiệu) của module SIM900A, kết nối chân 9 của Adruino Uno R3
với chân 5VR (RX – Receiver – thu tín hiệu) của module SIM900A.
-

GND của module SIM900A kết nối với GND của Adruino Uno R3.

18