b. Giao tiếp MMC/SD Card

chân dữ liệu của mode SD/MMC nên không quan trọng khi giao tiếp ở mode

SPI. Ngoài ra 7 chân còn lại trên SD card hoàn toàn giống với MMC. Dưới

đây là mô tả chức năng của 7 chân sử dụng trong mode SPI.

- Chân 1: CS (Chip Select) là chân chọn chip dùng trong mode SPI,

chân này nối với chân chọn chip của chip điều khiển

- Chân 2: DI (Data Input) hay là chân MOSI của chuẩn SPI, chân này

được nối với chân MOSI trên chip điều khiển.

- Chân 3, 6: là các chân GND.

- Chân 4: là chân nguồn nuôi thẻ.

- Chân 5: CLK là chân giữ nhịp trong mode SPI, chân này sẽ được nối

với SCK trên chip điều khiển.

- Chân 7: DO (Data Output) hay chân MISO của chuẩn SPI, chân này

được nối với chân MISO trên chip điều khiển.

Nguồn nuôi MMC/SD card: đây là điểm cần lưu ý khi sử dụng card

MMC/SD, nguồn cho các card này phải nằm trong khoảng 2.7V đến 3.6V.

Điều này thường gây khó khăn khi điều khiển MMC/SD card bằng các vi điều

khiển vì các mạch điều khiển thường dùng mức điện áp 5V. Vì thế, không

giống như các chip điện tử số thông thường, không được phép nối MMC/SD

card trực tiếp với các chip điều khiển có nguồn nuôi 5V. Vấn đề này có thể

được giải quyết bằng cách sử dụng IC nguồn LM1117-3.3 cho điện áp ra

3.3V phù hợp cho nguồn hoạt động của MMC/SD card. Kết nối mạch điều

khiển và MMC/SD card có thể thực hiện thông qua các chip buffer, qua

transitor, opto-transitor hay cầu chia áp điện trở…

Trên thị trường hiện nay có bán sẵn các module giao tiếp MMC/SD

card, nên có thể dễ dàng mua và sử dụng.



23



Hình 2.18: Module giao tiếp MMC/SD card

Hình 17 là một module giao tiếp MMC/SD card thông qua chuẩn giao

tiếp SPI, ngõ giao tiếp được cấu hình sẵn để dễ dàng kết nối với các vi điều

khiển AVR, 8051 và PIC. Có tích hợp sẵn điện áp 3.3V bằng IC nguồn

LM1117-3.3 và các cầu điện trở chia áp, đảm bảo điện áp giao tiếp giữa vi

điều khiển và thẻ nhớ là 3.3V.

3.2.2. Ghi và đọc dữ liệu thí nghiệm vào MMC/SD Card

a. Ghi dữ liệu

Với 6 loại tín hiệu cần thu thập để tiến hành phân tích, tiến hành thực

hiện chạy thí nghiệm trên một cung đường cố định, đo đạc, xử lý các tín hiệu

và lưu trữ vào thẻ nhớ. 6 loại tín hiệu cần thu thập bao gồm: tín hiệu đánh lửa

(ne), vận tốc (v), gia tốc (a), tín hiệu tay ga, tín hiệu vị trí tay số và tín hiệu

phanh. 6 tín hiệu này sẽ được vi điều khiển thu nhận từ các cảm biến, chuyển

đổi sang định dạng văn bản và lưu giữ vào thẻ nhớ.



24



Sơ đồ nguyên lý hoạt động của module ghi-đọc dữ liệu qua thẻ nhớ

MMC/SD được trình bày trong Hình 2.18.



Hình 2.19: Sơ đồ nguyên lý module MMC/SD card

Các chân từ 1 đến 7 của MMC/SD card được kết nối như trong hình,

nguồn 3.3V cấp cho thẻ được cung cấp bởi một IC nguồn LM1117-3.3. Chân

CS được nối trực tiếp tới giắc CN3, ba chân SCK, DO và DI được nối với các

jump J1, J2 và J3 giúp cho việc lựa chọn vị trí các chân này trên giắc CN3

được linh hoạt hơn. Giắc CN1 là giắc dành cho vi điều khiển PIC nên không

đề cập đến ở đây. Dễ dàng nhận thấy ở các chân CS, DI và SCK đều có các

cầu chia áp điện trở nhằm đảm bảo điện áp hoạt động cho thẻ nằm trong

khoảng từ 2.7V đến 3.6V. Bốn chân CS, SCK, DI và DO sẽ được kết nối với

vi điều khiển Atmega32 như trong sơ đồ Hình 2.18.



25



Hình 2.20: Sơ đồ kết nối chân MMC/SD card với vi điều khiển

Thuật toán điều khiển mạch điều khiển là chương trình được viết để

điều khiển hoạt động của vi điều khiển Atmega32. Sau khi chương trình được

viết và nạp vào vi điều khiển Atmega32, vi điều khiển này sẽ hoạt động và

thực hiện các vai trò của vi điều khiển đã nói ở trên theo ý đồ đã định trước.

Để thực hiện được nhiệm vụ thu thấp số liệu hoạt động của vi xử lí theo theo

các sơ đồ sau.

Sau khi kết nối giao tiếp giữa module MMC/SD card với vi điều khiển,

công việc tiếp theo sẽ là lập trình cho việc ghi tín hiệu vào thẻ nhớ.



26



Hình 2.21: Sơ đồ thuật toán ghi dữ liệu vào thẻ nhớ

27



b. Đọc dữ liệu

Sau khi ghi được dữ liệu thí nghiệm vào thẻ nhớ, ta sẽ tiến hành đọc dữ

liệu từ thẻ nhớ ra máy tính. 6 bộ dữ liệu được lưu trữ theo thời gian thí

nghiệm trong một bảng giá trị cụ thể. Việc đọc dữ liệu trong thẻ nhớ được vi

xử lý thực hiện. Bằng việc sử dụng một module giao tiếp UART kết nối với

máy tính thông qua cổng USB, dữ liệu ghi trong thẻ nhớ sẽ được hiển thị lên

màn hình máy tính dưới dạng văn bản thông qua cửa sổ Terminal. Từ đó ta có

thể lấy được bộ số liệu thí nghiệm để tiến hành xử lý. Hình 7 mô tả cách kết

nối module giao tiếp UART để hiển thị dữ liệu đọc được từ thẻ nhớ lên màn

hình Terminal trên máy tính.



Hình 2.22: Sơ đồ nguyên lý đọc dữ liệu từ thẻ nhớ lên máy tính qua UART

Dữ liệu sau khi được lưu vào thiết bị lưu trữu thì cần phải xuất dữu

liệu về máy tính để xử lí về sau.

Sơ đồ thuật toán đọc dữu liệu từ thiết bị lưu trữ về mấy tính.



28



Hình 2.23: Sơ đồ thuật toán đọc dữ liệu từ thẻ nhớ ra máy tính

Sau khi kết nối được phần cứng giữa vi điều khiển với module thẻ nhớ

và máy tính, công việc còn lại chỉ là việc lập trình cho vi điều khiển đọc các

dữ liệu từ thẻ nhớ về máy tính dưới định dạng văn bản.

29



3.3. Cảm biến vận tốc

Đĩa chắn sáng, cùng với cảm biến photodiode là thành phần cơ bản tạo

nên bộ đo vận tốc góc của bánh xe trong quá trình vận hành xe. Tuy nhiên do

việc sử dụng xe máy có sẵn nên việc chế tạo và lắp thêm đĩa chắn sáng gặp

nhiều khóc khăn trong quá trình lắp giáp thêm đĩa lên xe. Vì vậy ta sư dụng

đĩa phanh trên xe với đặc điểm có lỗ tản nhiệt có sẵn trên đĩa phanh. Những lỗ

này như các của sổ đóng mở lien tục giữa bên thu và phát cảu cảm biến để tạo

ra xung vận tốc . Khi lỗ qua giữa hai mắt của cảm biến thì tạo ra điện áp cao

trên chan ra của cảm biến, ngược lại khi đia phanh nằm che giữa hai mắt cuả

cảm biến thì điện áp trên chân ra của cảm biến xuống mức điện áp thấp. Nhờ

tín hiệu đầu ra của cảm biến như vậy thì ECU của bộ đô nhận được và xủ lí để

đưa ra vận tốc góc tại thời điểm hiện tại của bánh xe từ đó suy ra vận tốc dài

của xe.

Trong việc tính toán thiết kế bộ đo vận tốc cho đề tài, có một số vấn đề

cần tập trung giải quyết là: độ chính xác và khả năng đáp ứng trong phép đo

vận tốc, khả năng chế tạo và lắp đặt mà không ảnh hưởng nhiều tới kết cấu có

sẵn của xe và cuối cùng là độ tin cậy trong điều kiện làm việc của xe .

Vấn đề về độ chính xác, khả năng đáp ứng của phép đo vận tốc liên

quan tới tín hiệu mà cảm biến đo được, tín hiệu này một phần phụ thuộc vào

kích thước và hình dạng của đĩa chắn sáng và số lượng cảm biến.

Trong khuôn khổ đồ án, ta xử dụng loại cảm biến quang như hình

dưới với đặc điểm sử dụng đơn gản , giá thành thấp, độ tin cậy cao.



30



Hình 2.24: Cảm biến photodiode T880

Nguyên lý hoạt động:

- Khi không có vật cản giữa bên thu và bên phát khi đó transistor thông

làm cho điện áp chân tới vi xử lí được kéo lên +5V.

- Khi có vật cản giữ bên thu và bên phát làm transistor bị khóa không

có dòng điện qua điện trở R2 làm điện áp trên chân tới vi điều khiển bị hạ

xuống 0V.

Như vậy dựa vào đặc điểm hoạt động của loại cảm biên này và kết hợp

với các lỗ tản nhiệt trên đĩa phanh ta tạo ra được bộ đo tốc độ của xe.

Tín hiệu cảm biến đưa về ECU là dạng tín hiệu điện dạng xung vuông



Hình 2.25: Tín hiệu ra cuả cảm biến vận tốc

Các thông số cần tính toàn bao gồm số lỗ sáng và số lượng cảm biến để

đảm bảo đo đúng vận tốc cảu xe ở trong dải vận tốc chuyển động rộng (nằm

trong khoảng từ 5km/h cho tới 80km/h). Việc đảm bảo cho khả năng đo chính

31



xác ở vùng tốc độ cao (cực đại là 80km/h) phụ thuộc phần lớn vào độ nhạy

của cảm biến, trong khi ở vùng vận tốc thấp, khả năng này phụ thuộc chủ yếu

vào số lỗ sáng và số lượng cảm biến.

Số lỗ sáng và số cảm biến có liên quan tới độ chính xác của phép đo

vận tốc của xe. Số lỗ sáng càng lớn thì độ chính xác càng lớn, tuy nhiên do

đĩa phanh đã được chế tạo sẵn lên số lượng lỗ là hữu hạn khó tăng lên được

như vậy để tăng độ chính xác của phép đô vaanh tốc cúng tang căn tăng số

lượng cảm biến lắp trên xe.

Sai số hệ thống của phép đo vận tốc sử dụng cảm biến tốc độ và đĩa

chắn sáng trên xe thử nghiệm do số lượng lỗ sáng gây ra được tính theo công

thức.

%σ =

Trong đó:



1 1

1

× ×2π × ×

100% < [ %σ ] = 10%

∆t Z

ω



%σ là sai số tính theo % của phép đo vận tốc.

∆t là thời gian lấy mẫu của ECU.



Z là lỗ sáng trên đĩa chắn sáng

ω là tốc độ quay của đĩa.



[ %σ ] là sai số % cho phép.

Ta thấy rằng số Z càng lớn, thì sai số đo càng nhỏ. Kết quả cũng tương

tự nếu tốc độ quay ω của đĩa. Tuy nhiên khi tốc độ quay của đĩa chắn sáng,

thì sai số tăng dần, đây chính là lý do phải giới hạn tốc độ nhỏ nhất cho phép

của phép đo vận tốc bánh xe nếu như không muốn sai số vượt quá mức cho

phép. Ở vận tốc giới hạn 5km/h, tốc độ quay của đĩa chắn sáng bằng với vận

tốc bánh xe theo công thức.



32



ω=



v 1

×

3, 6 rbx



Trong đó:

v là vận tốc chuyển động của trục bánh xe (km/h), v = 5



Thay vào ta được:



ω=



v 1

5

1

× =

×

≈ 5,1

3, 6 rbx 3, 6 0, 275



( km / h ) .



( rad / s )



Thay ω tính được vào công thức tính sai số trên ta được bất đẳng thức.

2π 1

1 1

1

× ×

100% = × ×2π × × < [ %σ ] = 10%

100

Z ×∆t ω

∆t Z

5,1

12

→Z >

∆t

%σ =



Với tần số lấy mẫu



∆t ≈ 0,5



( s ) ta có:



Z>



12 12

=

= 24

∆t 0,5

(răng).



So sánh với số lượng lỗ sáng trên đĩa phanh là 16, thì ta cần sử dụng 2

cảm biến đặt cách nhau một góc 10o

Các thông số cơ bản cảu bộ đo vặn tốc:

Tên



Số lượng



Đĩa chắn sáng (đĩa phanh)



1



Lỗ sáng trên đĩa



16



Cảm biến photodiode



2



3.4. Cảm biến gia tốc

Trong thí nghiệm sử dụng cảm biến gia tốc loại MMA7260 trên modul

gia tốc 7260.

Thông số cơ bản cảm biến MMA7260

33