Nghiên Cứu Và Thiết Kế Thiết Bị Lưu Trữ Dữ Liệu Phục Vụ Xử Lý Xe Sau Tai Nạn.pdf

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

.+ẽ$/81771*+,3
1*ơ1+&é1*1*+.7+87ễ Tễ

1*+,ầ1 &8 9ơ 7+,7 .ӂ 7+,ӂ7 %ӎ /Ѭ875Ӳ'Ӳ
/,ӊ83+Ө&9Ө;Ӱ/é;(6$87$,1Ҥ1

*9+' 7K6 1*8<ӈ175Ӑ1*7+Ӭ&
697+ 1Ð1*7+ӂ/Ỉ0
 3+Ҥ01*Ӑ&%Ҧ2

SKL 0 0 7 9 5 2

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

**

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ
LIỆU PHỤC VỤ XỬ LÝ XE SAU TAI NẠN

SVTH: NÔNG THẾ LÂM
MSSV: 16145431

SVTH: PHẠM NGỌC BẢO
MSSV: 16145333
GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG THỨC

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

**

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ THIẾT BỊ LƯU TRỮ DỮ
LIỆU PHỤC VỤ XỬ LÝ XE SAU TAI NẠN

SVTH: NÔNG THẾ LÂM
MSSV: 16145431
SVTH: PHẠM NGỌC BẢO
MSSV: 16145333
GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG THỨC

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01 năm 2021


TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TP. HỒ CHÍ MINH

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng 01 năm 2021

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Nông Thế Lâm
(Email:
2. Phạm Ngọc Bảo
(Email:

MSSV: 16145431
Điện thoại: 0387662746)
MSSV: 16145333
Điện thoại: 0375552745)

Chuyên ngành: CNKT Ơ Tơ

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: Chính quy đại trà

Mã hệ đào tạo:

Khóa: 2016

Lớp: 169450A

1. Tên đề tài
Nghiên cứu và thiết kế thiết bị lưu trữ dữ liệu phục vụ xử lí xe sau tai nạn
2. Nhiệm vụ đề tài
1. Nghiên cứu chuẩn giao tiếp CAN trên ô tô
2. Nghiên cứu về dữ liệu trạng thái chuyển động của ơ tơ
3. Thiết kế mơ hình thiết bị lưu trữ dữ liệu tai nạn ơ tơ
4. Lập trình Arduino và hiển thị trên LabVIEW.
5. Viết thuyết minh cho đề tài.
3. Sản phẩm của đề tài
Bản thuyết minh báo cáo
Mơ hình hệ thống
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 12/11/2020
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 25/01/2021
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 ……………………………..

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)

Họ và tên sinh viên: Nông Thế Lâm
Phạm Ngọc Bảo

MSSV: 16145431

Hội đồng: …………

MSSV: 16145333

Hội đồng: …………

Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế thiết bị lưu trữ dữ liệu phục vụ xử lý sau tai nạn
Ngành đào tạo: CNKT Ơ Tơ
Họ và tên GV hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trọng Thức
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 (không 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):
........................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................
........................................................................................................................................................................................

Đánh giá:

STT
1.

Điểm tối Điểm đạt
đa
được
Hình thức và kết cấu ĐATN

30
10
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các
mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
Mục đánh giá

Tính cấp thiết của đề tài
2.

10

Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hội…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

3.
4.

50
5
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.
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
Tổng điểm

5

3. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ

TP.HCM, ngày

15

10
10
100

tháng 01 năm 2021

Giảng viên hướng dẫn
(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 ……………………………..

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Nông Thế Lâm

MSSV: 16145431

Hội Đồng: …………

Họ và tên sinh viên: Phạm Ngọc Bảo

MSSV: 16145333

Hội Đồng: …………

Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống lưu trữ dữ liệu phục vụ xử lý sau tai nạn
Ngành đào tạo: CNKT Ơ Tơ
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ................................................................................................
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:

Mục đánh giá

STT
1.

2.

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm tối

Điểm đạt

đa

được

30

Đúng format với đầy 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 hội…

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 01 năm 2021

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


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế thiết bị lưu trữ dữ liệu phục vụ xử lý sau tai nạn
Họ và tên sinh viên: Nông Thế Lâm
Phạm Ngọc Bảo

MSSV: 16145431
MSSV: 16145333

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật 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 về. 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 01 năm 2021


LỜI CẢM ƠN
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn các q 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, chỉ dạy chúng em trong suốt thời gian học tập.
Quý thầy cô đã tận tình truyền đạt, giúp đỡ từ những kiến thức chuyên môn trong nhà
trường đến thực tiễn trong cuộc sống giúp chúng em tiếp cận gần hơn và hiểu biết rõ hơn
về ngành nghề mà mình đã chọn, truyền lửa nhiệt huyết yêu nghề, những lời khuyên và
hướng đi giúp chúng em có thể vượt qua những giai đoạn khó khi học tập tại giảng đường

Đại học. Qua 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 nhóm gửi lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy ThS – Nguyễn Trọng Thức (Giảng
viên trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh) đã tận tình hướng dẫn,
chỉ bảo kịp thời, tạo điều kiện, động viên và giúp đỡ chúng em rất nhiều về mặt tinh thần
cũng như kiến thức để chúng em vượt qua những ngày tháng khó khăn trong q trình thực
hiện đề tài và bài báo cáo này.
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 trong suốt quá 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 khơng 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 báo cáo được tốt hơn.
Nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn!
Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng 01 năm 2021
TM. Nhóm sinh viên thực hiện

Phạm Ngọc Bảo
Nơng Thế Lâm

i


TÓM TẮT
Xử lý xe sau tai nạn là vấn đề quan trọng, cơng cụ giúp điều tra viên có thể nắm rõ
tình hình vụ tai nạn là các bằng chứng số và dấu vết tại hiện trường vụ tai nạn, đây là những
bằng chứng để điều tra viên có thể tái hiện và phân tích chính xác nguyên nhân cũng như
quá trình tai nạn. Để thu thập bằng chứng số, nhóm đề xuất thực hiện đề tài “Nghiên cứu
và thiết kế hệ thống lưu trữ dữ liệu phục vụ xử lý xe sau tai nạn”. Với đề tài này, và
cùng với kiến thức của bản thân, chúng em đã tìm hiểu giao thức truyền dữ liệu mạng CAN

và chuẩn giao tiếp OBD II để lấy dữ liệu từ xe cũng như ý nghĩa những thông số quan trọng
khi xử lý một vụ tai nạn từ các nguồn tài liệu tham khảo.
Bước thứ 2, chúng em nghiên cứu các module giao tiếp dữ liệu mạng CAN, các thuật
toán về lấy dữ liệu, cảm biến gia tốc, xử lý và lưu trữ dữ liệu.
Sau khi tìm hiểu về các module và thuật tốn, nhóm tiến hành thiết kế và lắp mạch
đọc dữ liệu mạng CAN, đọc dữ liệu cảm biến gia tốc, lưu trữ các dữ liệu thu thập được vào
thẻ nhớ theo ngày với số lần lấy mẫu lưu dữ liệu là 8 lần/giây.
Nhóm đã thiết kế giao diện giao tiếp với file lưu trữ của thẻ nhớ bằng phần mềm
LabVIEW để hiển thị lại những thông số đã lưu theo trình tự thời gian.
Cuối cùng nhóm tiến hành giả lập va chạm module lưu trữ và hiển thị dữ liệu đã lưu
trên LabVIEW.

ii


MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................... i
TÓM TẮT ......................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ....................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU........................................................... vi
DANH MỤC CÁC BẢNG ............................................................................................. vii
DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................................. viii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI .........................................................................1
1.1.

Lý do chọn đề tài....................................................................................................1

1.2.

Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước ............................................................1

1.3.

Tính cấp thiết của đề tài .........................................................................................2

1.4.

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

1.5.

Phương pháp và phạm vi nghiên cứu.....................................................................2

1.6.

Bố cục đề tài...........................................................................................................3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..................................................................................4
2.1.

Tổng quan về việc xử lý sau tai nạn ......................................................................4

2.2.

Tổng hoạt động của CAN ....................................................................................12

2.2.1.

Giới thiệu về CAN ............................................................................................. 12

2.2.2.

CAN 2.0 ............................................................................................................. 14

2.3.

Tìm hiểu về OBD II .............................................................................................22

2.3.1.

Giới thiệu chung ................................................................................................ 22

2.3.2.

Cấu tạo của Jack OBD-II ................................................................................... 23

2.3.3.

Tìm hiểu về OBD-II PID ................................................................................... 24

2.4.

Chuẩn giao tiếp trong truyền dữ liệu ...................................................................29

2.4.1.

Chuẩn giao tiếp SPI ........................................................................................... 29
iii

2.4.2.

Chuẩn giao tiếp I2C ........................................................................................... 32

2.5.

Tổng quan cảm biến MEMS ................................................................................36

2.6.

Phần mềm LabVIEW ...........................................................................................44

2.7.

Giới thiệu về Arduino IDE 1.8.5 .........................................................................47

CHƯƠNG 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ..........................................49
3.1.

Arduino Mega .................................................................................................... 49

3.2.

Module SD ......................................................................................................... 50

3.3.

Module Canbus Shield ....................................................................................... 51

3.4.

Module cảm biến gia tốc MPU6050 .................................................................. 52

3.5.

Module giảm áp DC LM2596............................................................................ 54

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, THI CƠNG MƠ HÌNH ..........................................................55
4.1.

Sơ đồ khối .......................................................................................................... 55

4.2.

Sơ đồ module ..................................................................................................... 56

4.3.

Sơ đồ đấu dây chi tiết ........................................................................................ 57

4.4.

Sản phẩm hoàn thiện .......................................................................................... 58

4.5.

Lập trình ............................................................................................................. 59

4.5.1.

Lưu đồ thuật tốn ............................................................................................... 59

4.5.2.

Code chương trình ............................................................................................. 60

4.6.

Xây dựng giao diện hiển thị trên Labview ........................................................ 67

4.6.1.

Giao diện người dùng ........................................................................................ 67

4.6.2.

Chương trình Code Labview ............................................................................. 72

CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ....................................................................78
5.1.

Lắp đặt thiết bị ................................................................................................... 78

5.2.

Kết quả thu được ................................................................................................ 80

5.2.1.

Kết quả thu được trên Module giả lập ............................................................... 80

iv


5.2.2.

Kết quả lưu trữ trên thẻ SD ................................................................................ 81

5.2.3.

Kết quả hiển thị trên Labview ........................................................................... 82

Chương 6. KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG PHÁT TRIỂN ..........................................86
6.1.

Những kết quả đạt được ..................................................................................... 86

6.2.

Hướng phát triển của đề tài................................................................................ 86

TÀI LIỆU THAM KHẢO ...............................................................................................87
PHỤ LỤC.........................................................................................................................88

v


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
ACK

Acknowledge Field

CAN

Control Area Network

CRC

Cyclic Redundancy Check Field

CS/ SS

Chip Select/ Slave Select

DLC

Data Length Code

DTCs

Diagnostic Trouble Codes

EDR

Event Data Recorders

EOF

End Of Frame Field

GPS

Global Position Sensor

I2C

Inter-Intergrated Circuit

ID

Identification

IDE

Identifier Extension

IDE

Integrated Development Environment

LabVIEW

Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench

LDO

Low Dropout Regulator

MEMs

Microelectromechanical systems

MISO (SO)

Master – In / Slave – Out

MOSI (SI)

Master – Out / Slave – In

NC

Numeric Control

NI

National Instruments

OBD

On-Board Diagnostic

RTC

Real Time Control

RTR

Remote Transmission Request

SCK (SCLK)

Serial Clock

SCL

Serial Clock Line

SDA

Serial Data Line

SOF

Start Of Frame Field

SPI

Serial Peripheral Bus

SRR

Substitute Remote Request
vi


DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 2.1: Ngưỡng gia tốc được xem là va chạm nhẹ. ....................................................... 7

Bảng 2.2: Các mức điện áp mạng CAN theo tiêu chuẩn 11898 (CAN tốc độ cao) .......... 20
Bảng 2.3: Các mức điện áp mạng CAN theo tiêu chuẩn 11519 (CAN tốc độ thấp) ........ 21
Bảng 2.4: Các độ dài bus khác nhau và tốc độ bit tối đa tương ứng. ................................ 21
Bảng 2.5: Bảng mô tả ý chân Jack OBD II ....................................................................... 23
Bảng 2.6: Mô tả chế độ của OBD-II PIDs ........................................................................ 24
Bảng 2.7: Dữ liệu trả về khi gửi mã PIDs ......................................................................... 25
Bảng 2.8: Bảng giá trị PIDs của chế độ 01 ....................................................................... 26
Bảng 2.9: Truy vấn dữ liệu................................................................................................ 28
Bảng 2.10: Phản hồi dữ liệu .............................................................................................. 28
Bảng 4.1: Sơ đồ nối dây .................................................................................................... 57

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 2.1: Các thơng số trong báo cáo dữ liệu tai nạn được lưu lại ................................... 5
Hình 2.2: Các thông số trong báo cáo dữ liệu tai nạn ......................................................... 8
Hình 2.3: Đồ thị các số thơng số theo thời gian tai nạn ...................................................... 9
Hình 2.4: Các góc xoay thơng số yaw, pitch, roll trên xe ................................................. 10
Hình 2.5: Roll xuất hiện khi xe vào góc cua ..................................................................... 11
Hình 2.6: Góc Yaw của xe ơ tơ ......................................................................................... 12
Hình 2.7: Khung dữ liệu (Data frame) của mạng CAN .................................................... 15
Hình 2.8: Khung dữ liệu của mạng CAN 2.0A – khung tiêu chuẩn ................................. 15
Hình 2.9: Khung dữ liệu của mạng CAN 2.0B – khung mở rộng .................................... 18
Hình 2.10: Phân loại Jack OBD ........................................................................................ 22
Hình 2.11: Chân của jack OBD ........................................................................................ 22
Hình 2.12: Sơ đồ kết nối một Master với nhiều Slave ...................................................... 31
Hình 2.13: Cấu trúc dữ liệu trong mỗi giao dịch .............................................................. 33
Hình 2.14: Điều kiện bắt đầu trong mỗi giao dịch dữ liệu ............................................... 34

Hình 2.15: Điều khiện kết thúc của giao dịch dữ liệu ...................................................... 35
Hình 2.16: Các bit dữ liệu gửi trên đường SDA khi Master gửi đến Slave. ..................... 35
Hình 2.17: Các bit dữ liệu gửi trên đường SDA khi Master nhận dữ liệu từ Slave. ........ 35
Hình 2.18: Giao tiếp I2C giữa Master và Slave ................................................................ 36
Hình 2.19: Sơ đồ một hệ đo gia tốc .................................................................................. 37
Hình 2.20: Các kiểu cảm biến gia tốc ............................................................................... 37
Hình 2.21: Hệ trục cảm biến gia tốc ................................................................................. 38
Hình 2.22: Đồ thị gia tốc, vận tốc, độ dịch chuyển theo thời gian ................................... 39
Hình 2.23: Hệ khối lượng – lò xo được sử dụng để đo gia tốc ......................................... 39
Hình 2.24: Mơ hình một tụ điện đơn (bên trái) và hai tụ nối tiếp nhau (bên phải). ......... 40
viii


Hình 2.25: Hiệu ứng Coriolis ............................................................................................ 41
Hình 2.26: Lực Coriolis .................................................................................................... 42
Hình 2.27: Sơ đồ con quay hổi chuyển lị xo khối lượng đơn giản .................................. 42
Hình 2.28: Sơ đồ cấu trúc cơ học của cảm biến góc xoay ................................................ 43
Hình 2.29: Khung và khối lượng cộng hưởng bị dịch chuyển bởi tác động hiệu ứng
Coriolis. .............................................................................................................................. 43
Hình 2.30: Logo phần mềm LabVIEW............................................................................. 44
Hình 2.31: Cửa số Getting Started của LabVIEW ............................................................ 47
Hình 2.32: Giao diện Arduino IDE 1.8.5 .......................................................................... 48
Hình 3.1: Board Arduino Mega 2560 ............................................................................... 49
Hình 3.2: Module micro SD card ...................................................................................... 50
Hình 3.3: Module Can bus Shield ..................................................................................... 51
Hình 3.4: Module cảm biến gia tốc MPU6050 ................................................................. 52
Hình 3.5: Hệ trục tọa độ của 1 vật thể trong khơng gian .................................................. 53
Hình 3.6: Module giảm áp DC LM2596 ........................................................................... 54
Hình 4.1: Sơ đồ khối ......................................................................................................... 55
Hình 4.2: Sơ đồ module .................................................................................................... 56

Hình 4.3: Sơ đồ đấu dây chi tiết........................................................................................ 57
Hình 4.4: Mơ hình lưu trữ dữ liệu tai nạn ......................................................................... 58
Hình 4.5: Lưu đồ thuật tốn .............................................................................................. 59
Hình 4.6: Giao diện hiển thị với người dùng bằng Labview ............................................ 67
Hình 4.7: Giao diện hiển thị tốc độ và vị trí tay số ........................................................... 68
Hình 4.8: Giao diện hiển thị góc đánh lái của người lái và góc xoay Yaw của xe ........... 68
Hình 4.9: Giao diện hiển thị góc xoay Pitch và Roll của xe ............................................. 69
Hình 4.10: Giao diện hiển thị gia tốc thẳng đứng và ngang của xe .................................. 69
Hình 4.11: Giao diện tiến hiệu ly hợp, bàn đạp ga và phanh của xe ................................ 69
ix


Hình 4.12: Giao diện đồ thị tọa độ quỹ đạo chuyển động của xe ..................................... 70
Hình 4.13: Đồ thị tọa độ điểm của xe ............................................................................... 71
Hình 4.14: Khối chương trình ........................................................................................... 72
Hình 4.15: Khối lấy dữ liệu từ file .TXT .......................................................................... 72
Hình 4.17: Khối xác định thời điểm tai nạn ...................................................................... 73
Hình 4.18: Khối tách dữ liệu thành các tín hiệu riêng biệt ............................................... 74
Hình 4.19: Khối vẽ đồ thị tọa độ chuyền động của ơ tơ ................................................... 74
Hình 4.20: Đồ thị hành vi người lái và sự chuyển động của xe........................................ 75
Hình 4.21: Đồ thị tín hiệu của xe ...................................................................................... 75
Hình 4.22: Giao diện thơng số bàn đạp ga và tốc độ theo thời gian ................................. 76
Hình 4.23: Giao diện thơng số góc lái và góc Yaw của xe theo thời gian........................ 76
Hình 4.24: Giao diện thơng số tay số, phanh và ly hợp của xe ........................................ 77
Hình 5.1: Sơ đồ đấu dây module giả lập ........................................................................... 78
Hình 5.2: Sơ đồ đấu dây giữa 2 mơ hình (module giả lập bên trái và module thu thập dữ
liệu bên phải)...................................................................................................................... 79
Hình 5.3: Mơ hình thực tế khi giả lập ............................................................................... 79
Hình 5.4: Giao diện hiển thị của module giả lập .............................................................. 80
Hình 5.5: Kết quả lưu được trên thẻ SD ........................................................................... 81

Hình 5.6: Kết quả hiển thị trên Labview........................................................................... 82
Hình 5.7: Kết quả đồ thị hành vi người lái và sự chuyển động của xe ............................. 83
Hình 5.8: Kết quả đồ thị tín hiệu xe .................................................................................. 84
Hình 5.9: Giao diện thông số bàn đạp ga và tốc độ theo thời gian ................................... 84
Hình 5.10: Giao diện thơng số góc lái và góc Yaw của xe theo thời gian........................ 85
Hình 5.11: Giao diện thông số tay số, phanh và ly hợp của xe ........................................ 85

x


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1. Lý do chọn đề tài
Tồng số lượng phương tiện ơ tơ tính đến tháng 11/2020 là 4.093.975 chiếc theo thống
kê của Tổng cục đường bộ giao thông vận tải. Con số này sẽ tiếp tục gia tăng khi chất
lượng cuộc sống của người dân Việt Nam ngày càng nâng lên và nhu cầu sử dụng phương
tiện ngày một tăng cao. Những ưu đãi về thuế và các chính sách của nhà nước dành cho
ngành ô tô sẽ tạo điều kiện cho người dân dễ dàng sử hữu ô tô. Lượng phương tiện giao
thông lớn tham gia trên đường sẽ gây sức ép lớn lên hệ thống cơ sở hạ tầng giao thông và
công tác công tác quản lý giao thông. Lượng phương tiện tham gia đông kéo theo khả năng
rủi ro xảy ra tai nạn cũng ngày một nhiều. Và khi tai nạn xảy ra thì cơng cuộc thu thập dữ
liệu tại hiện trường vụ tai nạn sẽ rất quan trọng cho việc điều tra và tái hiện lại vụ tai nạn,
tìm ra nguyên nhân gây tai nạn và hướng giải quyết tốt nhất, minh bạch và công bằng nhất
cho các bên bị tai nạn, tránh trường hợp điều tra sai dẫn đến kéo dài công tác xử lý, án oan
cho người vô tội.
Các mơ hình đang được sử dụng để lưu trữ dữ liệu trên xe hiện nay chủ yếu lấy dữ
liệu trực tiếp của xe, do đó có thể xảy ra trường hợp những dữ liệu này không đủ độ khách
quan để cung cấp thơng tin hữu ích cho q trình điều tra và xử lý. Ví dụ trường hợp xe
Inova lùi trên cao tốc vào năm 2016. Ngoài dữ liệu tốc độ xe trích xuất từ hộp đen của xe
container, thì các thơng số chỉ là phán đốn chủ quan của điều tra viên dựa trên hình ảnh
hiện trường sau tai nạn. Như từ vệt bánh xe container để xác định tài xế Hồng có phanh

khơng. Hình ảnh biến dạng của đầu container để xác định xe Inova đánh lái chiếm đường
của xe container. Vì những lí do đó, nhóm đề xuất giải pháp thu thập dữ liệu xe để phục vụ
xử lý sau khi xe bị tai nạn, thu thập một vài dữ liệu quan trọng một cách độc lập, nhằm hỗ
trợ đội điều tra tìm ra nguyên nhân và tái hiện lại vụ tai nạn, đẩy nhanh tiến độ điều tra và
đảm bảo sự chính xác của kết quả điều tra xử lý vụ việc tai nạn.
1.2. Tình hình nghiên cứu trong và ngồi nước
Nghiên cứu trong nước: Hiện nay, đã có nhiều cơng trình nghiên cứu giúp xây dựng
hệ thống giám sát xe từ xa, thu thập dữ liệu từ trên xe để phục vụ trích xuất lấy dữ liệu cho
công tác quản lý, điều tra tai nạn nhưng chủ yếu thu thập về tốc độ xe, tọa độ xe xảy ra tai
nạn.

1


Nghiên cứu ngoài nước: Tại nước ngoài với sự phát triển về hạ tầng giao thơng và
cơng nghệ, ngồi những công nghệ thông minh hiện đại cảnh báo va chạm tai nạn, người
ta đã xây dựng nhiều hệ thống, nghiên cứu hỗ trợ thu thập dữ liệu của xe một cách độc lập,
phục vụ công tác xử lý và tái hiện lại vụ tai nạn để phân tích và tìm ra nguyên nhân chính
của vụ tai nạn. Một số thiết bị đã thương mại trên thị trường như Event Data Recoder của
Toyota, Blackbox Can Loger của CCS Electronic. Các sản phẩm này chỉ chỉ phù hợp với
các dịng xe có mã nguồn được các hãng xe cung cấp. Nên việc phổ biến sản phẩm nghiên
cứu vẫn chưa được sử dụng rộng rãi.
1.3. Tính cấp thiết của đề tài
Số lượng xe lưu thông ngày một tăng, số lượng tai nạn cũng tăng lên rất nhiều trong
các năm gần đây. Các tình huống tai nạn thì ngày càng đa dạng, phức tạp, và thiệt hại nặng
nề. Vì vậy, cơng tác quản lý theo dõi xe hoạt động và phân tích xử lý, tái hiện vụ tai nạn
để tìm ra nguyên nhân gây tai nạn và hướng giải quyết công bằng, tốt nhất ngày càng được
xã hội quan tâm.
1.4. Mục tiêu của đề tài
 Xây dựng mơ hình lưu trữ dữ liệu của xe để phục vụ công tác điều tra, xử lý, tái

hiện vụ tai nạn.
 Tìm hiểu về arduino, module Canbus Shield, module thẻ nhớ SD, thời gian thực
RTC DS1307, cảm biến gia tốc. Tìm hiểu phần mềm hiển thị giả lập Labview
 Thiết kế mơ hình giả lập dữ liệu trên xe
 Thiết kế mơ hình lưu trữ dữ liệu trên xe bằng việc đọc dữ liệu từ mơ hình giả lập dữ
liệu trên xe qua giao thức CAN
1.5. Phương pháp và phạm vi nghiên cứu
a. Phương pháp nghiên cứu
 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết lập trình điều khiển Arduino, mạng giao tiếp
CAN, I2C, SPI.
 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm
b. Phạm vi nghiên cứu
 Cấu trúc truyền nhận dữ liệu chuẩn CAN
 Cấu trúc truyền nhận dữ liệu chuẩn SPI, I2C

2


 Nghiên cứu, thiết kế mơ hình, viết chương trình giao tiếp các module để thu thập dữ
liệu và lưu trữ, hiển thị lại kết quả lưu trữ.
1.6. Bố cục đề tài
Đề tài gồm 6 chương:
Chương 1: Tổng quan về đề tài
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Cơ sở lý thuyết linh kiện điện tử
Chương 4: Thiết kế, thi cơng mơ hình
Chương 5: Kết quả thực nghiệm
Chương 6: Kết luận và định hướng phát triển

3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về việc xử lý sau tai nạn
Khi một vụ va chạm xe xảy ra, điều quan trọng là phải biết điều gì đã xảy ra và xảy
ra như thế nào. Việc xây dựng lại càng nhiều thông tin càng tốt là rất quan trọng đối với
dịch vụ bảo hiểm, điều tra và xử lý các vụ kiện tụng.
Dữ liệu tai nạn có giá trị cao vì nó cung cấp một bản ghi khoa học chính xác về các
sự kiện. Các dữ liệu này vượt ra ngoài lời khai truyền miệng. Mức độ chi tiết của dữ liệu
có thể cho điều tra viên biết nhiều điều về va chạm. Ngoài ra, thiết bị cịn giúp q trình
điều tra có thể có được tầm nhìn rộng hơn bằng cách xem xét các lịch sử hành vi của
người lái xe hoặc phương tiện cụ thể.
Theo bài báo cáo “Tất cả dữ liệu khoa học về tai nạn” (Collision Sciences All about
Crash Data): Một báo cáo dữ liệu tai nạn được cung cấp dưới dạng một tập tin PDF từ các
dữ liệu được lưu trữ dạng cơ số 16 (hex) thông qua bộ ghi dữ liệu tình huống của xe –
vehicle’s Event Data Recorder (EDR) sau một vụ va chạm.
Kể từ năm 2013, "hộp đen" đã là bắt buộc đối với những chiếc ô tô hiện đại ở Hoa
Kỳ. Các cơ quan thực thi của Hà Lan cũng thích sử dụng dữ liệu do EDR ghi lại, ví dụ sau
những vụ tai nạn giao thơng nghiêm trọng, dữ liệu được coi là bằng chứng quyết định.
Dữ liệu cần thiết bao gồm tốc độ xe, việc thắt dây an toàn và sử dụng bàn đạp
ga, phanh, mức độ nghiêm trọng của va chạm, v.v.
Các dữ liệu cần thiết cho việc sử lý một tình huống nào đó có thể được lấy thơng qua
các cảm biến để lấy được các thông số:
 Tốc độ xe
 Bàn đạp ga
 RPM của động cơ
 Trạng thái phanh (Bật / Tắt)
 Trạng thái ly hợp
 Dây an toàn của người lái (Đã khóa / Khơng khóa)
 Đèn cảnh báo túi khí

 Thời gian giữa các sự kiện va chạm nếu có
 Nghiên cứu sự thay đổi vận tốc ∆𝑉 (Delta-V)

 Sự thay đổi góc lái

4


 Kích hoạt chống bó cứng phanh (Bật / Tắt)
 Hoạt động của hệ thống kiểm sốt hành trình
 Đang có mã lỗi chuẩn đốn khi có tai nạn
Có bao nhiêu thơng tin trình điều khiển trong Báo cáo dữ liệu sự kiện EDR?
Thông tin người lái xe được ghi lại, chẳng hạn như tốc độ xe, đầu vào của phanh và
bàn đạp ga, và một số thông tin hữu ích khác, đây là bằng chứng kỹ thuật số quan trọng
khi tiến hành điều tra khiếu nại.
Thơng thường, có 5 giây lưu trữ dữ liệu về tốc độ và bàn đạp ga được ghi lại trước
khi va chạm đối với xe chở khách và thường là 8 giây đối với dữ liệu của bàn đạp phanh
trước khi va chạm. Các điểm dữ liệu được lấy mẫu ở khoảng thời gian 1,0 giây, có nghĩa
là chúng ta khơng biết chính xác thời điểm đạp phanh hoặc chân ga được nhấn trong một
khoảng thời gian, nhưng chúng ta biết trạng thái của nó tại mỗi thời điểm 1,0 giây. Dữ liệu
này rất hữu ích khi so sánh với các lời tường thuật trong các cuộc điều tra gian lận và đánh
giá trách nhiệm pháp lý, chẳng hạn như khi phân tích cơ hội tránh va chạm của người lái
xe.

Hình 2.1: Các thơng số trong báo cáo dữ liệu tai nạn được lưu lại
Thơng tin về các số liệu khác có trong Báo cáo Dữ liệu Tai nạn EDR?
Dữ liệu va chạm của phương tiện lưu giữ thơng tin có giá trị liên quan đến mức độ
nghiêm trọng của va chạm, thực chất là phép đo sự thay đổi tăng hoặc giảm tốc đột ngột,
5

nó khơng nhất thiết là một tai nạn. Gia tốc này có thể được sử dụng trong đánh giá mức độ
nghiêm trọng của tai nạn.
Gia tốc thường liên quan đến "delta-V" hoặc "thay đổi vận tốc" một cách nhanh chóng
trong một đơn vị thời gian. Dữ liệu gia tốc này được đo bởi các cảm biến hoặc một máy đo
gia tốc trong mơ-đun túi khí và được lấy mẫu mỗi mili giây (1/1000 giây); khi đo gia tốc
trên một ngưỡng nhất định, được gọi là "kích hoạt thuật tốn" trên báo cáo dữ liệu tai nạn,
dữ liệu tai nạn bắt đầu lưu vào bộ nhớ. Nếu một vụ va chạm nghiêm trọng đến mức khơng
kết thúc q trình ghi, chẳng hạn như do mất nguồn, thì báo cáo dữ liệu tai nạn sẽ cho biết
vấn đề này và vì dữ liệu đã được lưu trữ nên báo cáo sẽ hiển thị sự thay đổi vận tốc tối đa
được ghi lại.
Dữ liệu "thay đổi vận tốc" là dữ liệu mà xe sử dụng để quyết định có kích hoạt túi khí
hay khơng. Và việc quyết định triển khai túi khí là một quyết định dự đoán, phải được thực
hiện trước khi kết thúc va chạm để người ngồi trên xe được bảo vệ an toàn tránh khỏi va
đập vào các thành phần khác trong khoang hành khách. Ví dụ, quyết định kích hoạt túi khí
được đưa ra trong vịng 15 mili giây. Lưu ý rằng một vụ va chạm điển hình kéo dài 1/10
giây tức là 100 mili giây. Các va chạm ở tốc độ thấp, có độ bật lại (độ hồi âm cao) có thể
kéo dài hơn, lên đến 200 hoặc 300 mili giây.
Sẽ có một phép đo delta-V theo chiều dọc (từ trước ra sau) và delta-V theo chiều
ngang, nếu xe có túi khí bên. Delta-V là một số âm khi xe đang giảm tốc (Vận tốc sau nhỏ
hơn vân tốc trước đó: ∆𝑉 = V2 – V1). Ví dụ, trên các đoạn trích của báo cáo dữ liệu tai nạn
dưới đây, sự thay đổi vận tốc tối đa được ghi nhận là -17,08 mph (tương đương -27.49
km/h hay -7.64 m/s), cho thấy một sự thay đổi vận tốc đột ngột nghiêm trọng đã xảy ra
trong khoảng thời gian ngắn là 75 mili giây.
Theo một nghiên cứu của Geotap với thiết bị lưu trữ dữ liệu tai nạn: Va chạm được
phát hiện bởi bộ thiết bị một khi bất kì gia tốc nào lớn hơn hoặc bằng 2.5g với g =
9.81m/s2, thiết bị nhận biết va chạm sẽ không dùng đến dữ liệu gia tốc lên hoặc xuống
của xe (tức là gia tốc theo trục Z). Các phép tính toán liên quan đến gia tốc chỉ dựa vào
giá trị gia tốc theo trục X (gia tốc thẳng khi xe tăng tốc hoặc khi phanh) và gia tốc theo
trục Y (gia tốc ngang). Khi phát hiện gia tốc 2.5g ở bất kì hướng nào thì nó sẽ thu thập

các giá trị với tần số 100Hz.

6