Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án đã thực hiện được các nội dung sau: • Giới thiệu tổng quan về phần mềm Labview • Khảo sát card thu thập dữ liệu đa năng 9090 • Thiết kế và thi công mô hình cảnh báo trên xe ô tô thông qua card USB9090 và phần mềm Labview • Có kiến thức cơ bản về lập trình Labview , về cách thức giao tiếp với các thiết bị qua chuẩn giao tiếp thông dụng. • Tạo một tài liệu tiếng việt về cách thức lập trình , giao tiếp của ngôn ngữ Labview cho người mới bắt đầu . • Tạo một thư viện bài tập ứng dụng cơ bản về lập trình giao tiếp Labview
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM LABVIEW Họ tên sinh viên : NGUYỄN TUẤN TRUNG Ngành Học : CƠ - ĐIỆN TỬ Niên Khóa : 2009-2013 Tháng 6/2013 KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM LABVIEW Tác giả NGUYỄN TUẤN TRUNG Khóa luận đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp Kỹ sư ngành Cơ điện tử Giáo viên hướng dẫn Ths NGUYỄN LÊ TƯỜNG Tháng năm 2013 LỜI CẢM ƠN Em xin trân trọng cảm ơn tất quý thầy cô trường Đại Học Nông Lâm TPHCM q Thầy Cơ khoa CƠ KHÍ – CƠNG NGHỆ trang bị cho em kiến thức quý báu giúp đỡ em suốt trình học tập trường để em có đủ kiến thức để thực đề tài cách tốt Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô môn Cơ Điện Tử giúp đỡ em nhiệt tình suốt trình thực đề tài Em xin bày tỏ biết ơn chân thành Nguyễn Lê Tường tận tình hướng dẫn chúng em suốt trình thực đề tài Đặc biệt , em xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô hội đồng dành thời gian để nhận xét góp ý cho đề tài em hồn thiện cho tính ứng dụng đề tài cao Cuối , em xin gửi lời cảm ơn đến người thân bạn bè động viên, ủng hộ tạo điều kiện cho chúng em điều kiện thuận lợi suốt q trình hồn thành đề tài nghiên cứu Thành Phố Hồ Chí Minh, Ngày , Tháng Sinh Viên Thực Hiện Nguyễn Tuấn Trung , Năm 2013 TÓM TẮT Giới thiệu đề tài : Đề tài: Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo tự động ô tô phần mềm Labview Đồ án thực nội dung sau: Giới thiệu tổng quan phần mềm Labview Khảo sát card thu thập liệu đa 9090 Thiết kế thi cơng mơ hình cảnh báo xe tơ thơng qua card USB-9090 • • • phần mềm Labview • Có kiến thức lập trình Labview , cách thức giao tiếp với thiết bị qua chuẩn giao tiếp thơng dụng • Tạo tài liệu tiếng việt cách thức lập trình , giao tiếp ngôn ngữ Labview cho người bắt đầu • Tạo thư viện tập ứng dụng lập trình giao tiếp Labview MỤC LỤC Phụ lục DANH SÁCH CÁC BẢNG Trang DANH SÁCH CÁC HÌNH Trang Chương MỞ ĐẦU 1.1 Tổng quan tơ 1.1.1 Ơ tơ gì? Ơ tơ phương tiện giới đường dùng để chở người, hàng hoá phục vụmột nhiệm vụ đặc biệt Chiếc ô tô ngày quen thuộc với chúng ta, có tầm quan trọng vô lớn đời sống chúng ta: Xe ô tô phương tiện giao thơng đường chủ yếu Nó có tính động cao phạm vi hoạt động rộng Do vậy, tồn giới tơ dùng làm phương tiện lại cá nhân, vận chuyển hành khách hàng hóa phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế xã hội, an ninh quốc phòng 1.1.2 Lịch sử phát triển ô tô - Năm 1650 xe có bốn bánh vận chuyển lò xo tích - Năm 1769 đánh dấu đời động máy nước - Năm 1860 động bốn kỳ chạy ga đời đánh dấu cho đời ô tô - Năm 1864 động bốn kỳ chạy xăng đời sau 10 năm loại xe với động đạt cơng suất 20 kw đạt vận tốc 40 km/h - Năm 1885, Karl Benz chế tạo xe có máy xăng nhỏ ô tô - Năm 1891 ô tô điện đời Mỹ - Sau lốp khí nén đời, 1892 Rudolf Diesel cho đời động Diesel cho chế tạo hàng loạt - Ngày ô tô không ngừng phát triển đại, công nghiệp xe trở thành ngành cơng nghiệp đa ngành + Xe có hộp số tự động đời vào năm 1934 + Năm 1967 xe có hệ thống phun xăng khí + Năm 1971 đời hệ thống phanh ABS + Năm 1979 đời hệ thống EBD … + Tốc độ xe cải thiện không ngừng: Năm 1993 vận tốc xe đạt 320 km/h đến năm 1998, Vmax= 378 km/h Cho đến ô tơ đạt tốc độ lớn 400km/h Những Ơ tơ ngày phát triển khơng ngừng chủng loại, tính năng, biện pháp an tồn 1.2 Tầm quan trọng cảnh báo Tai nạn giao thông nỗi ám ảnh với người lái xe đường dài Nguyên nhân người điều khiển xe mệt mỏi, đường xá xuống cấp, phóng nhanh tốc độ cho phép Tất điều dẫn đến nhu cầu thiết bị cảnh báo, hỗ trợ người lái tránh tình xấu xảy Nhận biết nguy hiểm ,các nhà sản xuất cải tiến cho dòng xe đại , tích hợp nhiều thiết bị tiên tiến , giúp cho người sử dụng không bị cố đáng tiếc xảy ra… Sự phát triển khoa học kỹ thuật , xuất chip , máy tính với thành tựu đạt giúp ta có nhìn ngày chủ động vấn đề tự động hóa Bên cạnh , việc sử dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường điều khiển đem lại kết đầy tính ưu việt Đặc biệt ứng dụng máy tính vào kỹ thuật đo lường , giám sát điều khiển thiết bị cảnh báo vấn đề tối ưu Nó giúp ta giám sát , thu thập , điều khiển xác thiết bị cách hiệu Qua , với kiến thức phạm vi hiểu biết ,em tìm hiểu thực đề tài : “Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo tự động ô tô phần mềm Labview” 1.3 Mục tiêu đề tài - Khảo sát nghiên cứu Labview , nghiên cứu chế tạo hệ thống cảnh báo xe ô tô Labview , đồng thời tạo giao diện điều khiển động cơ,tốc độ động thu thập số liệu cảnh báo phần mềm Labview 1.4 Giới hạn đề tài - Đề tài giới hạn nghiên cứu điều khiển thu nhận thông số thiết bị cảnh báo xe ô tô giới hạn phạm vi hoạt động xe khoảng cách cảm biến nhận phạm vi ngắn Chương TỔNG QUAN 2.1 Khảo sát phần mềm Labview 2.1.1 Tổng quan Labview LabVIEW viết tắt Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench (tạm dịch Bàn công nghệ đo lường ảo dùng cho phòng thí nghiệm) mơi trường phát triển cho ngơn ngữ lập trình đồ họa hãng National Instruments có địa trang web LabVIEW phát triển từ năm 1986, ban đầu dùng cho hãng Apple Macintosh LabVIEW sử dụng rộng rãi để nhận liệu, điều khiển thiết bị tự động hóa cơng nghiệp chạy nhiều hệ điều hành khác Windows, Unix, Linux Mac OS Phiên hành LabVIEW 8.6 LabVIEW ngày sử dụng rộng rãi đo lường công nghiệp, thi nghiệm giáo dục ứng dụng tự động hóa dựa sở lập trình đồ họa (graphical programming) Khác với lập trình văn (textual programming), lập trình đồ họa trực giác Tuy nhiên LabVIEW hỗ trợ lập trình văn Trong LabVIEW có nhiều hàm dùng để phân tích, thiết kế biểu diễn liệu đồ thị dụng cụ đo lường ảo phong phú Hình 2.1:Icon Labview Ngày LabVIEW có nhiều cơng cụ mô đun khác làm cho LabVIEW có chức tính tốn mạnh ngang với MATLAB Simulink lập trình phân tích, thiết kế hệ thống điều khiển, xử lý số liệu, nhận dạng hệ thống, tốn học, mơ phỏng, nhiều chức khác Ngồi ra, LabVIEW hỗ trợ nhiều phần cứng bảng giao diện liệu vào (bảng nhận liệu, DAQ, data acquisition), bus truyền thông liệu CAN dùng đo lường tự động hóa NI sản xuất Giao tiếp liệu với phần cứng hãng khác thực nhờ vào số lượng lớn bộđiều khiển mềm (drivers) hỗ trợ tiêu chuẩn giao tiếp CAN bus, OPC, Modbus, GPIB, v.v.v… Mô đun LabVIEW Simulation Interface Toolkit cho phép người dùng tạo giao diện với MATLAB Simulink hãng Mathworks Labview có thư viện mở rộng hàm chương trình dùng để lập trình hệ điều hành Windowns , Masintons , sun Ngồi , Labview có thư viện ứng dụng riêng cho việc thu nhận liệu thiết bị điều khiển theo chuẩn VXI , thư viên ứng dụng riêng cho chuẩn GPIB thiết bị điều khiển nối tiếp , phân tích trình bày lưu trữ liệu Chương trình Labview gọi thiết bị ảo (VI :Virtual Instruments) giao diện cách thức hoạt động tương tự thiết bị thật Các VI có giao diện với người sử dụng mã nguồn tương đương tiếp nhận thông số từ VI cao VI có đặc trưng sau: VI chứa giao diện với người sử dụng gọi mặt máy (front panel) mơ mặt trước dụng cụ vật lý Mặt máy bao gồm nút nhấn , biểu đồ , nút điều khiển phận thị khác Ta đưa số liệu vào cách sử dụng bàn phím chuột , sau quan sát kết hình máy tính VI tiếp nhận lệnh sơ đồ khối (Block Diagram) , mà ta tạo nên G Sơ đồ khối dùng cung cấp giải pháp đồ họa cho vấn đề lập trình Sơ đồ khối chứa mã nguồn VI 10 Hình4.19: Khảo nghiệm đo thước mơ hình 48 Hình4.20: Mơ hình hồn thiện& kết nối máy tính 49 Chương KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 5.1 Kết luận: Sau thời gian thực , đề tài đạt số kết định Thiết kế mơ hình , thiết kế giao diện điều khiển tốc độ động xe thiết bị cảnh báo xe ô tô Labview Camera giám sát lúc xe chạy chụp hình ảnh xe dừng Khảo sát thông số hoạt động card 9090 Thiết kế giao diện điều khiển Lập trình chương trình điều khiển 5.2 Đề nghị: Ứng dụng cải tiến mơ hình (như điều khiển khơng dây,điều khiển xe lùi… ) Sử dụng điều khiển PID , điều khiển Fuzzy LaVIEW để điều khiển tự động đạt hiệu Phát triển thêm ứng dụng sử dụng card giao tiếp USB-9090 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHƯƠNG PHÁP SỐ VÀ MATLAB ỨNG DỤNG, NXB Nông Nghiệp , TS Nguyễn Văn Hùng, Đại học Nơng Lâm Tp.HCM Giáo trình LẬP TRÌNH LABVIEW, TS Nguyễn Bá Hải,Đại học Sư phạm kỹ thuật Tp.HCM KỸ THUẬT ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN,TS Vương Thành Tiên, Đại học Nông Lâm Tp.HCM http://www.ngohaibac.net/gioi-thieu-labview/ http://hocdelam.org/site1/ 51 PHỤ LỤC Bảng 1-Thông số chung Cổng kết nối USB (chuẩn giao tiếp RS-232) Hỗ trợ hệ điều hành Windows Kiểu đo kênh đo điện áp (ADC) đếm xung từ loại encoder(đếm lên đếm xuống theo chiều quay encoder Điều khiển kênh xuất tính hiệu số kênh xuất tính hiệu điều chế xung PWM Đọc tín hiệu Analog Số kênh SE Độ phân giải 10 bit Ngưỡng điện áp giới hạn lớn 0-5V Tín hiệu điện áp từ loại cảm biến Nhiệt độ , áo suất , lưu lượng… Lĩnh vực ứng dụng đo điện áp Điều khiển tự động , oto , cơng nghiệp Xuất tín hiệu PWM Số kênh Tốc độ cập nhật 100S/s Độ phân giải 10 bit Ngưỡng điện áp 0-5V 52 Các chân xuất tín hiệu số Số kênh Timing Phần mềm Logic level TTL Ngưỡng điện áp 0-5V Output current Flow Sinking , sourcing Dòng điện 10mA/100mA Bộ đếm xung Số đếm 1(đếm lên đếm xuống) Độ phân giải 16 bit Ngưỡng cực đại 0-5V ứng dụng Đo tốc độ động , đo xung… Cho phép thực nhớ tạm Có Tác động(triggering) Digital Kích thước card 9090 Dài 10cm Rộng 5cm Cao 2cm Đầu nối vào Dễ dàng mở tua vít 53 Chất liệu vỏ hộp Nhựa Nhiệt độ bảo quản Dưới 65 độ C Chiều dài cáp nối Lớn 1000mm Bảng 2-Hộp thoại sử dụng Labview Hình 44- Hộp thoại sử dụng Labview -Tạo VI File>>New VI để tạo VI 54 Hình 45- Tạo VI File>> New… để mở hộp thoại cấu hình cho VI , đặt biến số, điều khiển,… -Tạo giao diện • Front Panel Hình 46- Giao diện mẫu Front Pane Tạo kết nối điều khiển • Block Diagram 55 Vòng lặp while loop wire function control indicators Hình 47- Block Diagram -Các cơng cụ biểu đồ khối Hình 48- Thanh cơng cụ sử dụng Labview 56 Chạy chương trình Thanh cơng cụ sáng(bị vỡ :Lỗi >sửa lại chương trình ) Chạy lặp Dừng cưỡng chương trình (nên dùng stop FP) Tạm dừng Text setting (màu sắc , định dạng , kích thước) Gióng đối tượng theo hàng dọc ngang Định lại kích thước đối tượng Ưu tiên xếp chồng Bảng 3- Khảo nghiệm tính khoảng cách Bảng đo tỷ lệ tương ứng khoảng cách điện áp cảm biến GP2Y0A02YK F 25 Khoảng cách(cm) Y 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 Điện áp(v) X 2.50733 2.49267 2.44868 2.38514 2.30205 2.27543 2.22347 2.19001 2.11144 2.06432 2.0088 1.97324 1.91105 1.84532 1.80211 1.75002 1.72134 1.68732 1.63998 1.58876 1.52042 1.42566 1.41211 1.40762 1.36872 1.34897 1.32454 1.28498 57 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 1.22678 1.20723 1.18654 1.17345 1.16813 1.1246 1.10932 1.0624 1.05002 1.04321 1.0024 1.0034 0.9964 0.899316 0.87922 0.85044 0.85 0.84066 0.83577 0.82999 0.81634 0.79003 0.789822 0.787 0.7853 0.767 0.74 0.7235 0.723 0.70998 0.70555 0.70004 0.69255 0.68932 0.6379 0.62654 0.62 0.61995 0.6 0.5899 0.57 0.54228 0.5599 0.5489 58 92 93 94 95 96 97 98 99 100 0.52006 0.5193 0.48 0.478 0.47 0.46892 0.4567 0.47 0.5 Từ bảng , ta lập phương trình tuyến tính theo cơng thức 86 106.349 598 170.6407 797 328.28595 703.4357 823 Phương trình tuyến tính: Trong : C= B= A= Từ , ta tìm hàm tuyến tính Cụ thể , với bảng lập ta có A= 129.8706975 59 4945 4738.471 656 5919.160 434 B= -85.4127709 C= 16.75879514 Phương trình tuyến tính : Y=16.75879514-85.4127709.X+129.8706975 Từ phương trình tuyến tính , ta cho vào mả code labview , tương ứng với mức điện áp (X) cho khoảng cách (Y) tương ứng Vì , ta biết khoảng cách từ cảm biến tới vật cản Bảng 4-Khoảng cách an tồn xe tham gia giao thơng theo qui chế riêng (chương , điều 12 qui định giao thông đường bộ) Tốc độ lưu hành(km/h) Đến 60 Từ 60 đến 80 Từ 80 đến 100 Từ 100 đến 120 Khoảng cách an toàn tối thiểu(m) 30 50 70 90 Code chương trình điều khiển Code chương trình cho thiết bị cảnh báo , camera xe chạy 60 Hình 49- Code thiết bị cảnh báo , camera xe chạy Code chương trình thu vận tốc động Hình 50-Code thu vận tốc động 61 62 ... thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo tự động ô tô phần mềm Labview 1.3 Mục tiêu đề tài - Khảo sát nghiên cứu Labview , nghiên cứu chế tạo hệ thống cảnh báo xe ô tô Labview , đồng thời tạo giao diện... tài: Khảo sát, thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo tự động ô tô phần mềm Labview Đồ án thực nội dung sau: Giới thiệu tổng quan phần mềm Labview Khảo sát card thu thập liệu đa 9090 Thiết kế thi...KHẢO SÁT, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO HỆ THỐNG CẢNH BÁO TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM LABVIEW Tác giả NGUYỄN TUẤN TRUNG Khóa luận đệ trình để