Nghiên Cứu, Thiết Kế, Chế Tạo Thiết Bị Thu Thập Và Giám Sát Trên Ô Tô.pdf

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM K THUT
THNH PH H CH MINH

ẩ1771*+,3
NGNH CNKT ễ Tễ

1*+,ầ1&87+,7.&+727+,7%
7+87+39ơ*,ẩ06ẩ775ầ1é7é

*9+'
1*8<17581*+,8
697+  7Ă1*0,1+3+ѬӞ&
14145209
ĈӚ7581*+,ӂ8
14145077


SKL007932

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 20


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Điêṇ Tử Ơ Tơ
TP. Hồ Chí Minh, ngày ...... tháng ...... năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Đỗ Trung Hiếu
2. Tăng Minh Phước

MSSV: 14145077
MSSV: 14145209

Chuyên ngành: Công nghê ̣ Kỹ thuâ ̣t ô tô

Mã ngành đào tạo:………...

Hệ đào tạo: Đa ̣i ho ̣c chiń h quy

Mã hệ đào tạo:……………

Khóa: 2014 - 2018

Lớp: 141452A, 141453A.

1. Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô.
2. Nhiệm vụ đề tài:
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................
...........................................................................................................................................................

3. Sản phẩm của đề tài:
...............................................................................................................................................
...............................................................................................................................................
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: ..................................
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: ..................................
TRƯỞNG BỘ MƠN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Điêṇ Tử Ô Tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Đỗ Trung Hiếu

MSSV: 14145077

Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Tăng Minh Phước

MSSV: 14145209

Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: NGUYỄN TRUNG HIẾU
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(khơng đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.3.Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................


...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2.4. Những tồn tại (nếu có):
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2018

Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Điêṇ Tử Ô Tô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Đỗ Trung Hiếu

MSSV: 14145077

Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Tăng Minh Phước

MSSV: 14145209

Hội đồng:…………

Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: VÕ XUÂN THÀNH
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................

5. Câu hỏi:
.................................................................................................................................................................................


.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................

6. Đánh giá:

1.

2.

Điểm
tối đa

Mục đánh giá

TT

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm đạt
được

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các mục

10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hợi…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.

15

Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…

5

3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

7. Kết luận:

 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2018

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn Điêṇ Tử Ơ Tơ

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô.
Họ và tên sinh viên: 1. Đỗ Trung Hiếu
2. Tăng Minh Phước

MSSV: 14145077
MSSV: 14145209

Ngành: Công nghê ̣ Kỹ thuâ ̣t ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản

biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày ... tháng ... năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Nhóm chúng em xin cảm ơn các quý thầy từ bộ mơn Điện Tử Ơ tơ, cũng như các thầy
cơ trong khoa Cơ Khí Động Lực, trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thành phố Hồ Chí
Minh, những người đã dìu dắt chúng em trong suốt thời gian học tập. Được các q thầy
cơ tận tình chỉ dạy và giúp đỡ từ những kiến thức chuyên môn trong nhà trường đến thực
tiễn trong cuộc sống đã giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ hơn về ngành nghề
mà mình đã chọn. Từ những nền tảng kiến thức và hiểu biết vững chắc đó đã giúp chúng
em hoàn thành tập đồ án này và là hành trang để chúng em bước vào đời.
Hơn hết chúng em xin chân thành cảm ơn Thạc sĩ NGUYỄN TRUNG HIẾU (Giảng
viên trường đại học sư phạm kỹ thuật TP HCM) đã hướng dẫn tận tình giúp chúng em hồn
thành đề tài tốt nghiệp một cách tốt nhất. Bên cạnh đó, thầy cũng dạy chúng em nhiều thứ
về cuộc sống và kĩ năng cần có để có thế sống tốt hơn sau khi ra trường.
Bên cạnh đó chúng em cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè đã hết lịng ủng
hộ, giúp đỡ và góp ý cho nhóm em trong suốt quà trình thực hiện.
Mặc dù đã rất cố gắng và nỗ lực nhiều, nhưng do kiến thức ít ỏi cũng như thời gian
nghiên cứu là có hạn nên những thành quả đạt được không tránh khỏi những thiếu sót. Do
đó chúng em kính mong nhận được những sự đóng góp, chỉ dạy của q thầy cơ để chúng
em hồn thiện đồ án được tốt hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!

Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng ... năm 2018
Nhóm sinh viên thực hiện
ĐỖ TRUNG HIẾU
TĂNG MINH PHƯỚC

i


TÓM TẮT
Hiện tại nước ta đang thực hiện cách mạng công nghiệp 4.0. Việc kết nối các thiết bị
với nhau cũng trở nên cần thiết để có thể bắt kịp làn sóng này. Ơ tơ cũng khơng ngoại lệ,
hiện tại có rất nhiều cơng ty như FPT, Robert Bosch, Renesas, Global Cyber Soft… đang
triển khai các dự án liên quan đến việc kết nối và giám sát các phương tiện giao thơng.
Việc kết nối này có thể giúp cho chúng ta nhận biết được các mối nguy hiểm cũng như
cách tránh né được chúng. Bên cạnh đó việc này cũng giúp kiểm sốt được sự vi phạm luật
an tồn giao thông của các phương tiện cũng như hỗ trợ xây dựng các hệ thống an toàn trên
xe, các hệ thống trợ giúp con người trong việc di chuyển trên đường.
Nắm được xu hướng phát triển đó của nền cơng nghiệp ô tô, nhóm chúng em quyết
định chọn đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo thiết bị thu thập và giám sát trên ô tô” để
thực hiện trong tập đồ án này.

ii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................. i
TÓM TẮT ....................................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ...................................................................................................................................... iii
DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU.............................................................................. vi

DANH MỤC CÁC HÌNH ............................................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................................. x
CHƯƠNG 1. TỞNG QUAN ĐỀ TÀI ............................................................................................. 1
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC ................................................ 1
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI ........................................................................................................ 1
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................................... 1
1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ................................................................ 2
1.4.1 Phương pháp giải quyết vấn đề: ..................................................................................... 2
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu: ....................................................................................................... 2
1.5 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO MEGA 2560 .......................................................................... 2
1.6 GIỚI THIỆU VỀ USB UART CP2102................................................................................. 4
1.7 GIỚI THIỆU VỀ OBD-II URAT .......................................................................................... 5
1.8 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE 1.8.4 ............................................................................... 6
1.9 KHẢO SÁT ĐỂ LỰA CHỌN MODULE GPS/GPRS/GSM ............................................... 7
1.9.1 Module GSM/GPRS/GPS A7 ........................................................................................ 7
1.9.2 Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G ................................................................................ 8
1.9.3 Module GSM/GPS SIM908 Easy .................................................................................. 9
1.9.4 Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS ...................................................................... 10
1.9.5 HSPA+ Multi-band LGA Module GNSS GPS and GSM/EGPRS .............................. 11
1.9.6 Terminus GSM/GPRS Plug-in Module with GPS ....................................................... 12
1.9.7 Module GSM/GPRS/GPS SIM808 .............................................................................. 12
1.9.8 Module Hepta-band HSPA + GPS ............................................................................... 13
1.9.9 Module GPS/GPRS/GSM V3.0 ................................................................................... 14
1.9.10 Module SIM868 Coreboard GSM/GPRS/GPS/Bluetooth ......................................... 15
1.9.11 2G Quad-band GSM GPRS SMS 56-Channel Module GPS Tracker Development
Board ..................................................................................................................................... 16
1.9.12 So sánh giữa các module GPS/GPRS/GSM ............................................................... 17
1.10 GIỚI THIỆU VỀ GPS, GSM,GPRS ................................................................................. 19
1.10.1 Tìm hiểu về GPS ........................................................................................................ 19
iii

1.10.2 Tìm hiểu về GSM ....................................................................................................... 21
1.10.3 Tìm hiểu về GPRS...................................................................................................... 22
1.11 GIỚI THIỆU NODE JS..................................................................................................... 22
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT ................................................................................ 23
2.1 LỰA CHỌN MODULE GSM GPRS GPS BDS A9G ....................................................... 23
2.2 GIAO TIẾP UART.............................................................................................................. 23
2.3 PHÂN TÍCH DỮ LIỆU GPS .............................................................................................. 25
2.4 TÌM HIỂU VỀ JACK OBD-II ............................................................................................ 30
2.4.1 Giới thiệu chung ........................................................................................................... 30
2.4.2 Cấu tạo của Jack OBD-II ............................................................................................. 31
2.5 TÌM HIỂU VỀ OBD-II PID ................................................................................................ 32
2.6 TÌM HIỂU VỀ WEB SERVER SỬ DỤNG NODEJS........................................................ 35
2.6.1 Web server là gì: .......................................................................................................... 35
2.6.2 Chuỗi JSON và web server: ......................................................................................... 36
2.6.3 Giao thức TCP/IP ......................................................................................................... 37
CHƯƠNG 3. LẤY DỮ LIỆU GPS VÀ THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ĐƯA LÊN WEB ................... 38
3.1 LẤY DỮ LIỆU GPS ........................................................................................................... 38
3.1.1 Thiết lập và kích hoạt module A9G ............................................................................. 38
3.1.2 Thiết lập chế độ GPS,GPRS ......................................................................................... 40
3.1.3 Kết nối module A9G với Arduino Mega 2560............................................................. 42
3.2 LẤY VÀ CHUYỂN ĐỔI THÔNG SỐ ĐỘNG CƠ ............................................................ 43
3.2.1 Thiết lập OBD-II URAT .............................................................................................. 43
3.2.2 Lấy thông số động cơ trong qua OBD-II UART.......................................................... 45
3.2.3 Chuyển đổi thông số động cơ ....................................................................................... 47
3.2.4 Kết nối module OBD-II UART với Arduino Mega 2560 ............................................ 48
3.3 GỬI DỮ LIỆU BẰNG GIAO THỨC TCP, ĐÓNG GÓI KIỂU JSON .............................. 49
3.3.1 Thiết lập giao thức TCP ............................................................................................... 49
3.3.2 Đóng gói kiểu Json ....................................................................................................... 50

3.4 GIAO DIỆN CỦA WEB ..................................................................................................... 51
3.4.1 Đăng nhập vào địa chỉ .................................................................................................. 51
3.4.2 Giao diện Live Update ................................................................................................. 51
3.4.3 Giao diện Chart ............................................................................................................ 52
3.4.4 Giao diện Map .............................................................................................................. 54
CHƯƠNG 4. THI CƠNG MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ MÔ PHỎNG ............................................ 56
4.1 NHỮNG THIẾT BỊ LÀM MƠ HÌNH ................................................................................ 56
iv


4.2 SƠ ĐỒ KẾT NỐI MƠ HÌNH .............................................................................................. 58
4.3 MƠ HÌNH THỬ NGHIỆM THỰC TẾ ............................................................................... 58
4.4 KẾT QUẢ CHẠY MƠ HÌNH ............................................................................................. 59
CHƯƠNG 5. QUY TRÌNH VÀ KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM .................................................... 61
5.1 THIẾT LẬP THIẾT BỊ ....................................................................................................... 61
5.2 KẾT QUẢ CHẠY THỰC NGHIỆM .................................................................................. 62
CHƯƠNG 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ................................................... 65
6.1 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC ...................................................................................... 65
6.2 HẠN CHẾ CỦA ĐỀ TÀI .................................................................................................... 65
6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI ........................................................................................ 65
PHỤ LỤC ...................................................................................................................................... 66
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 68

v


DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
AGPS: Assisted Global Positioning System
AT: Attention command
CAN: Controller Are Network

DTCs: Diagnostic Trouble Codes
ECU: Electronic Control Unit
GPS: Global Positioning System
GSM: Global System for Mobile Communications
GPRS: General Packet Radio Service
GND: Ground
HTTP: HyperText Transfer Protocol
ID: Identification
JSON: JavaScript Object Notation
LED: Light Emitting Diode
MMS: Multimedia Messaging System
NMEA: National Marine Electronics Association
OBD-II PIDs: On-board diagnostics Parameter IDs
RPM: Revolutions Per Minute
RX: Receiver
SMS: Short Message Services
SAE: Society of Automotive Engineers
TCP/IP: Internet protocol suite hoặc IP suite hoặc TCP/IP protocol suite
TX: Transmitter
UART: Universal Asynchronous Receiver – Transmitter
UTC: Universal Time Coordinated
3G: Third-generation technology

vi


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 1.1 Arduino Mega ....................................................................................................... 3
Hình 1.2 USB UART CP2102 ............................................................................................. 4
Hình 1.3 Module OBD-II UART ......................................................................................... 5

Hình 1.4 Module GPRS GSM GPS A7 ............................................................................... 7
Hình 1.5 Module GPRS GSM GPS A9G ............................................................................ 8
Hình 1.6 Module GSM/GPS SIM908 Easy ......................................................................... 9
Hình 1.7 Module Sim5320E EVB GSM/3G/GPS ............................................................. 10
Hình 1.8 Module GSM/GPRS/GPS SIM808 ..................................................................... 13
Hình 1.9 Module GPS/GPRS/GSM V3.0 .......................................................................... 14
Hình 1.10 Module SIM868 Coreboard GSM/GPRS/GPS/Bluetooth ................................ 15
Hình 1.11 Quad-band GSM GPRS SMS 56-Channel Module GPS Tracker .................... 16
Hình 1.12 GPS ................................................................................................................... 19
Hình 2.1 Cấu tạo UART .................................................................................................... 24
Hình 2.2 Cách thức kết nối giao tiếp UART ..................................................................... 24
Hình 2.3 Phân loại Jack OBD ............................................................................................ 30
Hình 2.4 Chân của jack OBD ............................................................................................ 31
Hình 2.5 Tổng quan kết nối Web Server ........................................................................... 36
Hình 3.1 Sơ đồ chân module A9G ..................................................................................... 38
Hình 3.2 Sơ đồ kết nối với máy tính và modue A9G ........................................................ 38
Hình 3.3 Mơ hình thực tế kết nối với máy tính và modue A9G ........................................ 39
Hình 3.4 Gửi lệnh AT ........................................................................................................ 40
Hình 3.5 Gửi lệnh AT+GPSRD = 5 ................................................................................... 41
Hình 3.6 Tập lệnh thiết lập GPRS ..................................................................................... 42
Hình 3.7 Sơ đồ kết nối giữa Arduino Mega và Module A9G............................................ 42
Hình 3.8 Gửi lệnh ATZ đến board OBD-II UART ........................................................... 43
Hình 3.9 Gửi lệnh ATRV đến board OBD-II UART ........................................................ 44
Hình 3.10 Gửi lệnh ATSP0 đến board OBD-II UART ..................................................... 45
Hình 3.11 Gửi lệnh 0100 đến board OBD-II UART ......................................................... 46
Hình 3.12 Gửi lệnh 0105 đến board OBD-II UART ......................................................... 47
vii


Hình 3.13 Bảng mã PID mode 01 ...................................................................................... 48

Hình 3.14 Sơ đồ giao tiếp giữa Arduino Mega, OBD-II UART và ECU ......................... 48
Hình 3.15 Tập lệnh thiết lập giao thức TCP/IP ................................................................. 49
Hình 3.16 Giao diện chính của Web .................................................................................. 51
Hình 3.17 Giao diện của Live Update ............................................................................... 52
Hình 3.18 Biểu đồ thơng số của xe .................................................................................... 52
Hình 3.19 Giao diệp của Chart .......................................................................................... 53
Hình 3.20 Biểu đồ tốc độ động cơ theo ngày giờ .............................................................. 53
Hình 3.21 Giao diện của Map theo ngày ........................................................................... 54
Hình 3.22 Biểu đồ tọa độ GPS theo ngày .......................................................................... 54
Hình 3.23 Giao diện của Map theo thời gian ..................................................................... 55
Hình 3.24 Bản đồ tọa độ GPS theo thời gian ..................................................................... 55
Hình 4.1 ECU Toyota Yaris .............................................................................................. 56
Hình 4.2 Đầu Jack OBD .................................................................................................... 56
Hình 4.3 Cáp kết nối OBD-II............................................................................................. 57
Hình 4.4 Mạch giảm áp ...................................................................................................... 57
Hình 4.5 Sơ đồ kết nối mơ hình ......................................................................................... 58
Hình 4.6 Mơ hình thử nghiệm............................................................................................ 58
Hình 4.7 Mơ hình kết nối module A9G, OBD-II, Mega 2560,Giảm áp ............................ 59
Hình 4.8 Kết quả trên Web ................................................................................................ 59
Hình 4.9 Thay đổi thơng số THW, THA ........................................................................... 60
Hình 4.10 Tọa độ GPS khi chạy thử nghiệm ..................................................................... 60
Hình 5.1 Mơ hình tổng quan của hệ thống ........................................................................ 61
Hình 5.2 Thiết lập module với xe ...................................................................................... 61
Hình 5.3 Khởi động web .................................................................................................... 62
Hình 5.4 Thơng số khi xe nổ máy ...................................................................................... 62
Hình 5.5 Thơng số khi xe tăng tốc ..................................................................................... 63
Hình 5.6 Tọa độ GPS khi chạy thực nghiệm ..................................................................... 63
Hình 5.7 Hiện thị mã lỗi .................................................................................................... 64
Hình 5.8 Sửa mã lỗi ........................................................................................................... 64
Hình 7.1 Tải thư viện Arduino Json................................................................................... 66

viii


Hình 7.2 Thêm thư viện Arduino Json .............................................................................. 66
Hình 7.3 Kiểm tra thư viện ................................................................................................ 67

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1: So sánh giữa các module GPS/GPRS/GSM ...................................................... 17
Bảng 2.1: Mô tả tổng quan thông điệp NMEA .................................................................. 25
Bảng 2.2: Cấu trúc của thông điệp NMEA ........................................................................ 25
Bảng 2.3: Mô tả của Tên thông điệp .................................................................................. 26
Bảng 2.4: Mô tả “GGA” của Tên thông điệp .................................................................... 26
Bảng 2.5: Mô tả “GSA” của Tên thông điệp ..................................................................... 28
Bảng 2.6: Mô tả “GSV” của Tên thông điệp ..................................................................... 28
Bảng 2.7: Mô tả “RMC” của Tên thông điệp .................................................................... 29
Bảng 2.8: Mô tả “VTG” của Tên thông điệp ..................................................................... 30
Bảng 2.9 Bảng mô tả chân Jack OBD ............................................................................... 31
Bảng 2.10: Mô tả chế độ của OBD-II PIDs ....................................................................... 33
Bảng 2.11: Dữ liệu trả về khi gửi mã PIDs........................................................................ 34
Bảng 2.12: Bảng giá trị PIDs của chế độ 01 ...................................................................... 34
Bảng 3.1: Định dạng chuổi Json ........................................................................................ 50

x


CHƯƠNG 1. TỞNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

Trong nước:
Hiện tại nước ta đang thực hiện cách mạng công nghiệp 4.0. Việc kết nối các thiết bị
với nhau cũng trở nên cần thiết để có thể bắt kịp làn sóng này. Ơ tơ cũng khơng ngoại lệ,
hiện tại có rất nhiều cơng ty như FPT, Robert Bosch, Renesas, Global Cyber Soft… đang
triển khai các dự án liên quan đến việc kết nối và giám sát các phương tiện giao thơng.
Việc kết nối này có thể giúp cho chúng ta nhận biết được các mối nguy hiểm cũng như
cách tránh né được chúng. Bên cạnh đó việc này cũng giúp kiểm soát được sự vi phạm luật
an tồn giao thơng của các phương tiện cũng như hỗ trợ xây dựng các hệ thống an toàn trên
xe, các hệ thống trợ giúp con người trong việc di chuyển trên đường.
Ngồi nước:
Hiện tại có rất nhiều dự án sử dụng vạn vật kết nối như xe tự lái, hệ thống giám sát
hành trình, hệ thống kết nối các thiết bị trong nhà và xe,…nhưng hầu hết các dự án này
điều khơng chia sẻ mã nguồn và có tính bản quyền.
1.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hiện nay khi khoa học ngày càng phát triển, nhu cầu đời sống của con người ngày càng
tăng lên. Việc sử dụng phương tiện giao thơng cũng vậy, xe ơ tơ ngồi nhu cầu cơ bản là
phương tiện để di chuyển, nay sẽ cần có thêm những tính năng khác như: an tồn cho người
sử dụng, giám sát xe trạng thái xe từ xa, chống trộm…Vì vậy nhóm em chọn đề tài giám
sát trạng thái của xe để đáp ứng được nhu cầu thiết yếu này của con người.
1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI
• Hiểu các kiến thức về OBD-II, PIDs, các giao thức mạng truyền thông internet
TCP/IP, HTTP, Socket.io,… giao thức truyền dữ liệu UART.
• Tìm hiểu về Arduino, module OBD-II UART, module GSM GPRS GPS BDS
A9G, ngơn ngữ C, C++, JavaScript
• Thiết kế hệ thống kết nối giữa xe,Arduino, module OBD-II và module GSM
GPRS GPS BDS A9G.
• Giúp chủ xe, người sửa chữa có thể kiểm tra lỗi của xe từ xa, xác định nhanh
chóng lỗi để rút ngắn thời gian sửa chữa.
1

• Lấy dữ liệu hiện hành của xe và vị trí hiện tại để gửi lên web server qua mạng
internet.
1.4 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.4.1 Phương pháp giải quyết vấn đề:
• Sử dụng các nguồn tài liệu trên internet để tìm hiểu về Arduino, OBD-II, UART,
TCP/IP, HTTP, Socket.io, C, C++, JavaScript…
• Ứng dụng C, C++ để viết chương trình điều khiển Arduino.
• Ứng dụng JavaScript để viết chương trình web server
• Ứng dụng module OBD-II UART để lấy các trạng thái hiện hành của xe.
• Ứng dụng module GSM GPRS GPS BDS A9G để lấy tạo độ của xe và gửi thơng
tin lên web server.
• Tiến hành thu thập dữ liệu trạng thái và tọa độ của xe để gửi thơng tin lên web
server.
• Tìm hiểu và nghiên cứu về GPS qua video, qua các nguồn tài liệu trên Internet.
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu:
• Cấu trúc truyền nhận dữ liệu theo chuẩn OBD-II.
• Viết chương trình giao tiếp module GSM GPRS GPS BDS A9G và module
OBD-II UART bằng ngơn ngữ C.
• Cách tổ chức dữ liệu GPS theo chuẩn NMEA.
• Đưa ra nhận xét đề xuất hướng phát triển của đề tài.
1.5 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO MEGA 2560
Arduino Mega 2560 là phiên bản nâng cấp của Arduino Mega hay còn gọi là Arduino
Mega 1280. Sự khác biệt lớn nhất với Arduino Mega 1280 chính là chip nhân.Ở Arduino
Mega 1280 sử dụng chip ATmega1280, còn ở Arduino Mega 2560 sử dụng chip
ATmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 KB, 8KB cho bộ nhớ SRAM, 4 KB cho bộ nhớ
EEPROM. Giúp cho người dùng thêm khả năng viết những chương trình phức tạp và điều
khiển các thiết bị lớn hơn như máy in 3D, điều khiển robot.

2

Hình 1.1 Arduino Mega
❖ Thơng số kỹ thuật:
• Vi điều khiển chính: ATmega2560
• IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2.
• Nguồn ni mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngồi cắm từ giắc tròn
DC (khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt. Nếu bạn cắm 12V
thì IC ổn áp rất dễ chết và gây hư hỏng mạch).
• Số chân Digital: 54 (15 chân PWM)
• Số chân Analog: 16
• Giao tiếp UART : 4 bộ UART
• Giao tiếp SPI : 1 bộ ( chân 50 -> 53 ) dùng với thư viện SPI của Arduino
• Giao tiếp I2C : 1 bộ
• Ngắt ngồi : 6 chân
• Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader
• SRAM: 8 KB
• EEPROM: 4 KB
• Xung clock: 16 MHz

3


1.6 GIỚI THIỆU VỀ USB UART CP2102
Mạch chuyển USB UART CP2102 sử dụng chip CP2102 của hãng SILICON LABS
được dùng để chuyển giao tiếp từ USB sang UART TTL và ngược lại, có thể nhận trên tất
cả các hệ điều hành Windows, Mac, Linux, Android,... rất dễ sử dụng và giao tiếp.

Hình 1.2 USB UART CP2102
Hỗ trợ các tốc độ truyền như: 300, 600, 1200, 1800, 2400, 4000, 4800, 7200, 9600,

14400, 16000, 19200, 28800, 38400, 51200, 56000, 57600, 64000, 76800, 115200,
128.000, 153.600, 230.400 , 250.000, 256.000, 460.800, 500.000, 576.000, 921.600 và các
loại tốc độ khác.
Trên mạch có 6 cổng đầu ra: 3.3V DTR 5V Tx Rx Gnd. Trong đó chân DTR được sử
dụng để reset vi điều khiển trong quá trình nạp (tương thích với Arduino Promini). LED
nguồn sáng khi gắn vơ máy tính và LED báo hiệu Tx / Rx, LED này sẽ sáng khi module
nhận, gửi dữ liệu.
❖ Mơ tả chân như sau:
• TXD: chân truyền dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Rx của các module
khác, khơng kết nối trực tiếp đến mức của RS232
• RXD: chân nhận dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Tx của các module khác,
không kết nối trực tiếp đến mức của RS232
• GND: chân mass hoặc nối đất.
4


• 5V: nguồn điện áp dương (tối đa 500mA).
• DTR: Chân reset để nạp cho vi điều khiển
• 3.3V: nguồn điện áp dương 3.3V
1.7 GIỚI THIỆU VỀ OBD-II URAT

Hình 1.3 Module OBD-II UART
Board OBD-II URAT cho phép bạn giao tiếp với mạng OBD-II của xe. Nó cũng cấp
giao diện nối tiếp bằng cách sử dụng bộ lệnh ELM327 và hỗ trợ tất cả các chuẩn OBD-II
chính như CAN và JBUS. Thế hệ thứ hai (OBD-II) là một bộ tiêu chuẩn để thực hiện một
hệ thống trên máy tính để kiểm sốt khí thải từ xe cộ. Nó lần đầu tiên được giới thiệu tại
Hoa Kỳ vào năm 1994, và trở thành một yêu cầu trên tất cả các loại xe năm 1996 và mới
hơn của Mỹ. Các quốc gia khác, bao gồm Canada, các bộ phận của Liên minh châu Âu,
Nhật Bản, Úc và Braxin đã thông qua luật tương tự. Một phần lớn số xe hiện đại hỗ trợ
OBD-II.

Trong số những thứ khác, OBD-II yêu cầu mỗi xe tuân thủ phải được trang bị đầu nối
chẩn đoán chuẩn (DLC) và mơ tả cách giao tiếp chuẩn với máy tính của xe, còn được gọi
5


là ECU (Bộ Điều khiển Điện tử). Có thể lấy được nhiều thông tin bằng cách kết nối OBD
vào xe, bao gồm trạng thái đèn báo lỗi (MIL), mã lỗi chẩn đốn (DTC), kiểm tra và bảo trì
(I / M), số VIN, hàng trăm thông số thời gian thực và hơn thế nữa.
STN1110 là một trình thơng dịch từ OBD đến UART có thể được sử dụng để chuyển
đổi tin nhắn giữa bất kỳ giao thức OBD-II nào đang được sử dụng và UART. Nó hồn tồn
tương thích với bộ lệnh ELM327 chuẩn của ngành công nghiệp thực tế. Dựa trên lõi bộ xử
lý 16 bit, STN1110 cung cấp nhiều tính năng hơn và hiệu suất tốt hơn so với bất kỳ IC
tương thích ELM327 nào khác.
❖ Mơ tả chân như sau:
• TX-0: chân truyền dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Rx của các module
khác.
• RX-I: chân nhận dữ liệu UART, dùng kết nối đến chân Tx của các module khác.
• 3 chân NC: do nhà sản xuất thiết kế.
• GND: chân nối mass hoặc nối đất.
1.8 GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO IDE 1.8.4
Arduino cung cấp đến môi trường lập trình tích hợp mã nguồn mở hỗ trợ người dùng
viết code và tải nó lên bo mạch Arduino. Đây là môi trường đa nền tảng, hỗ trợ một loạt
các bo mạch Arduino cùng rất nhiều tính năng độc đáo. Ứng dụng lập trình này có giao
diện được sắp xếp hợp lý, phù hợp với cả những người dùng chuyên nghiệp lẫn khơng
chun.
Arduino là mơi trường phát triển tích hợp đa nền tảng, hỗ trợ cho một loạt các bo mạch
Arduino như Arduino Uno, Nano, Mega, Esplora, Ethernet, Fio, Pro hay Pro Mini cũng
như LilyPad Arduino. Phần mềm này cũng phù hợp cho những lập trình viên C và C ++ là
thay thế hoàn hảo cho các IDE khác.
❖ Các tính năng chính:

• Viết code và hộ trợ nhiều loại bo mạch Arduino
• Bộ sưu tập các ví dụ mẫu và thư viện hỗ trợ phong phú
• Có cộng đồng rộng để hỗ trợ

6


1.9 KHẢO SÁT ĐỂ LỰA CHỌN MODULE GPS/GPRS/GSM
1.9.1 Module GSM/GPRS/GPS A7
Đây là môđun GPRS / GSM / GPS, hỗ trợ GSM/GPRS 4 dải tần số (850, 900, 1800,
1900MHz). Ngoài ra, nó hỗ trợ các cuộc gọi thoại, tin nhắn SMS, dịch vụ dữ liệu GPRS
và chức năng GPS.

Hình 1.4 Module GPRS GSM GPS A7
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Điện áp hoạt động: 3.3~4.2V
• Cơng suất: >3.4W
• Kích thước: 22.8mm x 19.8x2.5mm
• Nhiệt độ làm việc: -30°C ~ 80°C
• Hỗ trợ mạng GSM của China Mobile và China Unicom
• Hỗ trợ GPS và AGPS
• Độ nhạy: <-105
• Hỗ trợ gọi điện, nhắn tin SMS
• Hỗ trợ GPRS (tối đa: upload 42.8Kbps, download:85.6Kbps), GPRS class 10
• Hỗ trợ các tiêu chuẩn GSM07.07,07.05 AT command và mở rộng lên
command Ai-Thinker
• Hai cổng Serial, một cho download và một cho AT command
• Package SMT 42Pin
7

1.9.2 Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G
Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G là phiên bản nâng cấp của Module Sim A7 từ nhà
sản xuất Ai-Thinker với nhiều cải tiến vượt trội cho khả năng hoạt động ổn định và tiết
kiệm năng lượng, mạch có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp đầy đủ các tính năng như các module
Sim hiện có trên thị trường như Sim900, Sim800,..., ngồi ra mạch cịn được tích hợp thêm
khả năng định vị GPS, khe cắm thẻ nhớ Micro SD và Microphone cho tính năng Voice.

Hình 1.5 Module GPRS GSM GPS A9G
Mạch GSM GPRS GPS BDS A9G giao tiếp qua UART với bộ tập lệnh AT quen thuộc
đi kèm, rất dễ để điều khiển, lập trình và kết nối với Vi điều khiển hoặc kết nối trực tiếp
với máy tính qua mạch chuyển USB - UART.
❖ Đặc điểm kỹ thuật:
• Điện áp hoạt động: 3.3~4.2V
• Cơng suất: >3.4W
• Hỗ trợ điện thoại cơ bản / SMS, kết nối mạng GPRS, định vị GPS / BDS hai
chế độ.
• Hỗ trợ một máy ảnh 30W / 200W bên ngoài trên bo mạch mở rộng của A9G.

8