BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG…………………

Luận văn Xây dựng hệ thống điều khiển
và quản lý tự động gara ô tô 1

MỤC LỤC
Trang
Lời mở đầu 2
Chƣơng 1. Tổng quan về mô hình thiết kế 3
1.1. Tính cấp thiết của đề tài 3
1.2. Mô hình một số gara trên thế giới 4
1.3. Ý tưởng thiết kế mô hình gara ôtô 10

lượng ôtô vào lớn quá mức cho phép của gara xe thì sẽ gây cản trở lưu thông
trong gara vì thế cần phải giới hạn số lượng xe vào gara. Vì vậy việc thiết kế
mạch đếm điều khiển và quản lý số lượng xe ôtô sẽ giúp ta kiểm soát được số
lượng ôtô trong gara tại mỗi bãi đậu xe là rất cần thiết.
Mục đích của mô hình là điều khiển đóng mở của gara đếm số lượng xe
ôtô là giúp cho người quản lý gara ôtô đếm được số lượng ôtô và giới hạn lượng
xe vào phù hợp với sức chứa của gara. Yêu cầu của mạch đếm số lượng xe ôtô là
phải chạy một cách chính xác, ổn định, gọn nhẹ dễ lắp đặt dễ sửa chữa và giá
thành thấp.
Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các
linh kiện, các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của
giảng viên phụ trách để xây dựng nên một mô hình gara ôtô tự động điều khiển
và quản lý hoạt động tốt và đúng với yêu cầu của đề tài.
3 CHƢƠNG 1.
TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH THIẾT KẾ
1.1. TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐÊ TÀI
Bãi đỗ xe, đâu đâu cũng thiếu
Khảo sát cho thấy, trong 10 quận nội thành Hà Nội hiện có khoảng 1 nghìn
điểm trông giữ phương tiện, nhưng cũng chỉ đáp ứng được khoảng 10% nhu cầu
thực tế, còn lại khoảng 90% phải sử dụng vỉa hè, lòng đường, tầng trệt, sân
chung cư và các ngõ ngách làm bãi trông giữ xe. Chính sự thiếu hụt này là
nguyên nhân xuất hiện khá nhiều các điểm đỗ, bãi trông giữ xe không phép, thu
quá giá quy định. Nhiều phần đất lưu không và vỉa hè khu Trung Hoà - Nhân
Chính đang biến thành bãi đỗ xe khổng lồ. Xe xếp dọc hai bên đường Hoàng
Đạo Thuý, tràn lên vỉa hè chung cư, chặt như nêm trong các phần đường nội bộ,
diện tích công cộng. Phía sau toà chung cư 2F, N3A, N3B phần sân chơi dành
cho trẻ em từ lâu đã biến thành bãi đỗ xe do Xí nghiệp Quản lý dịch vụ và khai

cho nhân công trong quản lý và đặc biệt là tính an toàn, tiện dụng của hệ thống.
1.2. MỘT SỐ GARA TRÊN THẾ GIỚI
Autostadt CarTowers (Wolfsburg, Đức).

5 Tháp để xe nằm trong khu vực dành cho khách tham quan gần nhà máy
sản xuất của Volkswagen (Wolfsburg, Đức). Tháp cao 20 tầng với sức chứa 800
xe. Autostadt CarTowers giống như một tác phẩm “khoa học giả tưởng”. Một
bãi đậu xe khổng lồ 20 tầng, xe ô tô được nâng bằng thăng máy và đưa vào chỗ
đậu bằng hệ thống robot thông minh. Bạn sẽ không tìm thấy lối đi bộ vào bãi đậu
này. Nếu bạn may mắn được vào thăm viếng nơi đây, bạn có thể đi một vòng
6

trong những cánh tay robot trong các hộp kiếng an toàn, nhưng điều cần làm là “
Đừng nhìn xuống”.
Bãi đậu xe Eureka, Melbourne 7 Sự kết hợp độc đáo của những vạch kẻ sơn trên tường và sàn tạo nên một
chức năng chỉ dẫn vị trí của bạn trong bãi xe Eureka. Nhà thiết kế Axel
Peemoeller đã phát triển “hệ thống chỉ đường” bằng cách đưa ra những chỉ dẫn
cho khách và cũng là điểm nhấn trang trí cho hầm xe. Những vách kẻ dài kết hợp


Bãi đỗ xe tại Vincom (Hà Nội)
Đây là bãi đậu xe tại tòa nhà Vincom tầng dành cho xe ô tô, đây là một
gara ô tô đặt dưới tầng hầm tòa nhà một thiết theo kiểu điển hình tại các tòa nhà
lớn, khu chung cư hay trung tâm thương mại…
1.3. Ý TƢỞNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH GARA ÔTÔ
Dựa trên là một số gara ô tô hiện đại bậc nhất trên thế giới về thẩm mỹ
cũng như tính năng tự động hóa của nó, qua đó chúng ta có thể tham khảo và
ứng dụng. Tuy nhiên với thời gian, kiến thức và kinh phí hạn hẹp việc thiết kế
một mô hình gara hiện đại là rất khó khăn vì vậy em sẽ thiết kế một mô hình
gara ôtô phù hợp thiết kế theo dạng điển hình theo bãi đậu xe tòa nhà Vincom
gồm một của ra và một cửa vào, cùng với đó là những thanh ngang chắn cửa một
thiết kế điển hình cho gara ôtô trước đây. Ngoài ra gara ôtô sẽ có thêm hệ thống
11

đèn báo thông báo cho người gửi xe biết gara còn trống hay không và hiển thị số
lượng xe trong gara là bao nhiêu cho người quản lý. Thiết kế này rất phù hợp cho
những bãi đỗ xe với số lượng xe trung bình như trung tâm thương mại, siêu thị,
khu chung cư, bệnh viện…

Hình1.1: Mô hình gara ô tô dự định thiết kế
1.4. CÁC PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
1.4.1. Với mạch dùng IC rời
Ưu điểm:
- Đảm bảo độ chính xác cao
- Tần số đáp ứng của mạch nhanh
- Tổn hao công suất bé, mạch có thể sử dụng pin hoặc acquy

Nhược điểm:
- Vốn đầu tư cao
13

- Chương trình điều khiển lập trình phức tạp.
- Lãng phí tài nguyên của máy tính vì chương trình sử dụng trong mô hình không
phải xử lý những thuật toán quá phức tạp.
1.4.2. Với mạch dùng kỹ thuật vi điều khiển
Ngoài những ưu điểm như đã liệt kê trong phương pháp dùng IC rời thì
mạch đếm sản phẩm dùng kỹ thuật vi điều khiển còn có những ưu điểm sau:
- Mạch có thể thay đổi số đếm một cách linh hoạt bằng việc thay đổi phần
mềm, trong khi đó phần cứng không cần thay đổi mà mạch dùng IC rời không
thể thực hiện được.
- Số linh kiện sử dụng trong mạch ít hơn nên giá thành thấp hơn.
- Mạch đơn giản hơn so với mạch dùng IC rời, PLC hay máy tính nhưng
vẫn đảm bảo được tính năng điều khiển của mô hình.
Trong thiết kế người ta thường chọn phương pháp tối ưu và kinh tế do
đó em chọn phương pháp xây dựng vi mạch dùng kỹ thuật vi xử lí.
Hình 2.2: ảnh hưởng của bản chất vật liệu đến hạt dẫn được giải phóng
Hạt dẫn được giải phóng do chiếu sáng phụ thuộc vào bản chất của vật
liệu bị chiếu sáng. Đối với các chất bán dẫn tinh khiết các hạt dẫn là cặp điện tử -
lỗ trống.
Đối với trường hợp bán dẫn pha tạp, hạt dẫn được giải phóng là điện tử
nếu là pha tạp donor hoặc là lỗ trống nếu là pha tạp acxepto.
Giả sử có một tấm bán dẫn phẳng thể tích V pha tạp loại N có nồng độ các
donor Nd, có mức năng lượng nằm dưới vùng dẫn một khoảng bằng Wd đủ lớn
để ở nhiệt độ phòng và khi ở trong tối nồng độ n
0
của các donor bị ion hoá do
nhiệt là nhỏ.

16
Hình 2.3: Tế bào quang dẫn và sự chuyển mức năng lượng của điện tử
Khi ở trong tối, nồng độ điện tử được giải phóng trong một đơn vị thời
gian tỉ lệ với nồng độ các tạp chất chưa bị ion hoá và bằng a(Nd –n0), với hệ số a
xác định theo công thức:

Trong đó q là trị tuyệt đối của điện tích điện tử, T là nhiệt độ tuyệt đối của
khối vật liệu, k là hằng số.
Số điện tử tái hợp với các nguyên tử đã bị ion hoá trong một đơn vị thời
gian tỉ lệ với các nguyên tử đã bị ion hoá n0 và nồng độ điện tử cũng chính bằng
n0 và bằng r.(n0.n0), trong đó r là hệ số tái hợp.
Phương trình động học biểu diễn sự thay đổi nồng độ điện tử tự do trong
Thông thường bức xạ chiếu tới đủ lớn để số điện tử được giải phóng lớn
hơn rất nhiều so với điện tử được giải phóng do nhiệt:

Trong điều kiện trên, rút ra phương trình động học cho mật độ điện tử ở
điều kiện cân bằng dưới tác dụng chiếu sáng:

Độ dẫn tương ứng với nồng độ điện tử ở điều kiện cân bằng:

Tế bào quang dẫn được chế tạo các bán dẫn đa tinh thể đồng nhất hoặc
đơn tinh thể, bán dẫn riêng hoặc bán dẫn pha tạp.
- Đa tinh thể: CdS, CdSe, CdTe,PbS, PbSe, PbTe.
- Đơn tinh thể: Ge, Si tinh khiết hoặc pha tạp Au, Cu, Sb, In, SbIn, AsIn, PIn,
cdHgTe.
Vùng phổ làm việc của các vật liệu này biểu diễn:

19 Hình 2.4: Vùng phổ làm việc các vật liệu cấu tạo quang trở
Khi chưa chiếu sáng mặt quang điện trở, dòng điện qua nó và mạch ngoài
nhỏ nhất gọi là dòng điện tối.
Khi chiếu sáng mặt quang điện trở với chiều dài bước sóng thích hợp, điện
trở tinh thể bán dẫn giảm đáng kể. Hiện tượng nay phụ thuộc vào chất bán dẫn
được sử dụng, độ tạp chất, chiều dài bước sóng.
Dựa vào nguyên lý làm việc quang điện trở được ứng dụng vào nhiều lĩnh
vực kỹ thuật sau:
- Phần tử phát hiện.
- Đo độ sáng trong quang phổ.

quang trở được chiếu sáng sẽ có điện áp > 5/2V (vì lúc này ánh sáng làm cho
quang trở có giá trị > 10K) lúc này hoạt động của mạch so sánh sẽ làm cho điện
áp đầu ra của IC thuật toán là 0V (tương ứng sẽ là mức thấp). Ngược lại khi
quang trở không được chiếu sáng đầu vào IN- của IC thuật toán sẽ có điện áp <
5/2V làm cho điện áp đầu ra của IC thuật toán là 5V (tương ứng sẽ là mức cao).
Điện áp đầu ra của IC thuật toán sẽ được đưa đến khối xử lý để thực hiện việc
đếm xung.
2.2. KHỐI XỬ LÝ TRUNG TÂM
2.2.1. Giới thiệu sơ lƣợc về khối xử lý trung tâm
Bộ vi điều khiển viết tắt là Micro-controller, là mạch tích hợp trên 1 chíp
có thể lập trình được, dùng để điều khiển hoạt động của 1 hệ thống. Theo các tập
lệnh của người lập trình, bộ vi điều khiển tiến hành đọc, lưu trữ thông tin, xử lý
thông tin, đo thời gian và tiến hành đóng mở một cơ cấu nào đó.
Trong các thiết bị điện và điện tử dân dụng, các bộ vi điều khiển điều
khiển hoạt động của ti vi, máy giặt, điện thoại … Trong hệ thống sản xuất tự
động, bộ vi điều khiển được sử dụng trong Robot dây truyền tự động. Các hệ
thống càng “thông minh” thì vai trò của hệ vi điều khiển càng quan trọng.
Với khối xử lý trung tâm này chúng em sử dụng IC vi điều khiển 89C52 là
loại vi điều khiển thông dụng và chúng em đã được học tại trường.
2.2.2. Khảo sát bộ vi điều khiển 89C52
IC vi điều khiển 89C52 thuộc họ MCS51 có các đặc điểm sau:
- 8Kb ROM
23

- 256 byte RAM
- 4port I/O 8 bit
- 3 bộ định thời
- Giao tiếp nối tiếp
- 64Kb không gian bộ nhớ chương trình mở rộng
- 64Kb không gian bộ nhớ dữ liệu mở rộng