Luận văn thạc sĩ điện tử truyền thông thiết kế hệ thống phát hiện vật cản sử dụng cảm biến siêu âm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VẬT CẢN SỬ DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM Ngành: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Chuyên ngành: ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG Giảng viên hướng dẫn : LÊ TRƯỜNG GIANG Sinh viên thực : BÙI QUỐC PHONG MSSV : 1311010160 Lớp : 13DDT01 TP Hồ Chí Minh LỜI CAM ĐOAN Em xin cam đoan: Những nội dung đồ án em thực hướng dẫn thầy Lê Trường Giang nghiên cứu internet, sách báo, tài liệu ngồi nước có liên quan, khơng chép hay sử dụng làm khác Mọi tham khảo dùng đồ án trích dẫn rõ ràng tên tác giả, tên cơng trình, thời gian, địa điểm cơng bố Em xin chịu hồn tồn trách nhiệm lời cam đoan trước thầy nhà trường Tp.HCM, Ngày Tháng Năm 2017 SINH VIÊN THỰC HIỆN Bùi Quốc Phong LỜI CẢM ƠN Trước tiên em xin gửi lời cám ơn chân thành sâu sắc tới thầy cô giáo Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM thầy cô giáo Viện Kỹ Thuật Hutech tận tình giảng dạy, truyền đạt cho em kiến thức, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Trường Giang giúp đỡ, trực tiếp bảo, hướng dẫn em suốt trình làm báo cáo Trong thời gian làm việc với thầy, cô, em không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà cịn học tập tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, điều cần thiết cho em q trình học cơng tác sau Sau xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè động viên, đóng góp ý kiến giúp đỡ trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Tp.HCM, Ngày Tháng Năm 2017 SINH VIÊN THỰC HIỆN Bùi Quốc Phong LỜI MỞ ĐẦU Cùng với phát triễn không ngừng ngành khoa học kỹ thuật, ngành công nghiệp phát triển nhanh chóng Việc áp dụng máy móc đại vào sản xuất yêu cầu thiếu nhà máy nhằm tăng suất, tăng chất lượng giảm giá thành sản phẩm Song song với phát triển đó, cơng nghệ chế tạo Robot phát triển nhanh chóng đặc biệt nước phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu sản xuất, sinh hoạt, quốc phịng… Robot thực cơng việc mà người khó thực chí khơng thực làm cơng việc địi hỏi độ xác cao, làm việc mơi trường nguy hiểm ( lị phản ứng hạt nhân, dị phá mìn qn sự, phát vật cản ống cống ), thám hiểm không gian vũ trụ… Để góp phần vào phát triển khoa học kỹ thuật, em chọn đề tài “thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm” điều khiển thông qua Bluetooth giao tiếp mơ máy tính Từ suy nghĩ em sử dụng kiến thức cịn hạn chế để nghiên cứu chế tạo Robot phạm vi đồ án tốt nghiệp với ước muốn đóng góp vào cơng nghệ chế tạo Robot nước nhà thời gian tới GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm MỤC LỤC CHƯƠNG1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI 1.3 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ 1.4 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU 11 2.1 Mạch Arduino Mega2560 11 2.1.1 Giới Thiệu Mạch Arduino Mega2560 11 2.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động 16 2.2 Cảm Biến Siêu Âm SRF05 14 2.2.3 Hoạt Động Và Nhận Phản Hồi Sóng Cơ Bản Của SRF05 18 2.2.1 Giới Thiệu Cảm Biến Siêu Âm SRF05 14 2.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động 15 2.2.3 Hoạt Động Và Nhận Phản Hồi Sóng Cơ Bản Của SRF05 17 2.2.4 Một Số Đặc Điểm Khác Của Cảm Biến Siêu Âm 18 2.2.5 Thông Số Kỹ Thuật Và Sơ Đồ Chân 19 2.2.6 Ứng Dụng Của Cảm Biến Siêu Âm SRF05 20 2.3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ L298N 20 2.3.1 Giới Thiệu Mạch Điều Khiển Động Cơ L298N 20 2.3.2 Chức Năng Của Từng Chân Module L298N 21 2.3.3 Thông Số Kỹ Thuật 21 2.4 ĐỘNG CƠ RC SERVO 9G 21 2.4.1 Giới Thiệu Động Cơ Servo 9g 21 2.4.2 Nguyên Lý Hoạt Động 22 2.4.3 Thông Số Kỹ Thuật 23 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 24 3.1 SƠ ĐỒ KHỐI TOÀN MẠCH 24 3.2 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI 24 3.3 TÍNH TỐN VÀ GIAO TIẾP GIỮA CÁC KHỐI VỚI ARDUINO 24 3.3.1 Khối Cảm Biến Siêu Âm SRF05 24 3.3.1.1 Xác Định Khoảng Cách 24 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm 3.3.1.2 Sai Số Lặp Của Cảm Biến 26 3.3.1.3 Hiện Tượng Forecasting 26 3.3.1.4 Hiện Tượng Đọc Chéo (Crosstalk) Của Cảm Biến 27 3.3.1.5 Tính Tốn Thiết Kế Mạch Cảm Biến Siêu Âm Với Arduino 29 3.3.2 KHỐI ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ 28 3.3.2.1 Động Cơ Servo 28 3.3.2.1.1 Cấu Tạo 28 3.3.2.1.2 Servo Và Điều Biến Độ Rộng Xung 29 3.3.2.1.3 Vai Trị Của Vơn Kế 30 3.3.2.1.4 Các Giới Hạn Quay 30 3.3.2.1.5 Tính Tốn Thiết Kế Động Cơ Servo Với Arduino 31 3.3.2.2 Động Cơ DC 32 3.3.2.2.1 Cấu Tạo 32 3.3.2.2.2 Hoạt Động Của Động Cơ DC 32 3.3.2.3 Mạch Điều Khiển Động Cơ L298N 33 3.3.2.3.1 Cấu Tạo 33 3.3.2.3.2 Nguyên Lý Hoạt Động 34 3.3.2.3.3 Mạch Điều Khiển IC L298N 36 3.3.2.3.4 TínhTốnThiết Kế Điều Khiển Động Cơ L298N Với Arduino 39 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM 40 4.1 GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LẬP TRÌNH 40 4.1.1 Ngơn Ngữ Lập Trình Cho Arduino 40 4.2 SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN HỆ THỐNG 41 4.2.1 Lưu Đồ Giải Thuật 41 4.3 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 42 4.3.1 Lập Trình Cảm Biến Siêu Âm SRF05 42 4.3.2 Lập Trình Động Cơ Servo 42 4.3.3 Lập Trình Mạch Điều Khiển Động Cơ L298N 43 4.3.4 Mô Phỏng Hệ Thống 44 4.3.5 CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH CHO TỒN MẠCH 45 CHƯƠNG 5: THI CÔNG MẠCH 50 5.1 THI CÔNG THIẾT KẾ MƠ HÌNH 50 5.2 THI CƠNG CẮM DÂY MƠ HÌNH 51 5.3 MƠ HÌNH THỰC TẾ 52 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm CHƯƠNG 6: NHẬN XÉT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 53 6.1 NHẬN XÉT 53 6.2 HẠN CHẾ 53 6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 54 TÀI LIỆU THAM KHẢO 55 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino 11 Hình 2.2: Board Arduino Mega2560 12 Hình 2.3: Sơ đồ chân Arduino Mega2560 14 Hình 2.4: Cảm biến siêu âm SRF05 15 Hình 2.5: Cấu hình SRF05 mode 16 Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động SRF05 mode 16 Hình 2.7: Nguyên lý hoạt động SRF05 mode 17 Hình 2.8: Nguyên lý hoạt động SRF05 18 Hình 2.9: Mức độ sóng âm hồi tiếp 18 Hình 2.10: Vùng phát cảm biến 18 Hình 2.11: Hai cảm biến hoạt động 19 Hình 2.12: Mạch điều khiển động L298N 20 Hình 2.13: Động servo 22 Hình 2.14: Thời gian xung mức cao quy định góc quay RC servo 23 Hình 3.1: Sơ đồ khối 24 Hình 3.2: Nguyên lý (TOF) 25 Hình 3.3: Hiện tượng forecasting 26 Hình 3.4: Hiện tượng crosstalk 27 Hình 3.5: Sơ đồ kết nối cảm biết siêu âm SRF05 Arduino Mega2560 28 Hình 3.6: Điều khiển động cách điều chế độ rộng xung 29 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Hình 3.7: Sơ đồ kết nối động Servo Arduino Mega2560 31 Hình 3.8: Khi có dịng điện chiều qua động quay 32 Hình 3.9: Khi đổi chiều dòng điện động quay chiều ngược lại 33 Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý động quay theo chiều thuận 34 Hình 3.11: Sơ đồ nguyên lý động quay theo chiều nghịch 35 Hình 3.12: Bảng trạng thái 36 Hình 3.13: Sơ đồ chân cấu tạo IC L298N 37 Hình 3.14: Sơ đồ nguyên lý sử dụng IC L298N 38 Hình 3.15: Sơ đồ kết nối mạch L298N Arduino Mega2560 39 Hình 4.1: Giao diện Arduino IDE 40 Hình 4.2: Sơ đồ thuật tốn 41 Hình 4.3: Mơ góc quay servo khoảng cách cảm biến 44 Hình 5.1: Thi cơng thiết kế mơ hình 50 Hình 5.2: Cắm dây mơ hình 51 Hình 5.3: Mơ hình thực tế 52 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thông số Arduino Mega2560 13 Bảng 2: Thông số cảm biến siêu âm SRF05 19 Bảng 3: Thông số mạch điều khiển động L298N 21 Bảng 4: Thông số động servo 23 Bảng 5: Sơ đồ kết nối chân cảm biến SRF05 Arduino Mega2560 28 Bảng 6: Sơ đồ kết nối chân động Servo Arduino Mega2560 31 Bảng 7: Sơ đồ kết nối chân mạch L298N Arduino Mega2560 39 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Thuật ngữ Robot xuất lần vào năm 1922 tác phẩm “Rossum’s Universal Robot” Karel Capek Trong tác phẩm nhận vật Rossum trai tạo máy giống người để phục vụ cho người Hình dạng Robot xuất Hoa Kỳ, loại tay máy chép hình dung phịng thí nghiệm vật liệu phóng xạ Vào năm 50 kỷ trước, bên cạnh loại tay máy chép hình khí, loại tay chép hình thủy lực điện tử xuất Tuy nhiên, tay máy thương mại có chung nhược điểm thiếu di động, tay máy hoạt động hạn chế quanh vị trí Từ năm 1939 đến năm 1945: Trong chiến giới lần thứ II, Robot di động xuất Nó kết thành tựu cơng nghệ lĩnh vực nghiên cứu có liên quan khoa học máy tính điều khiển học, hầu hết chúng bom bay, ví dụ bom nổ dãy mục tiêu định, sử dụng hệ thống hướng dẫn vad rada điều khiển Tên lửa V1 V2 có “phi công tự động” hệ thống phát nổ, chúng tiền thân đầu đạn hạt nhân tự điều khiển đại Từ năm 1948: W Gray Walter tạo nên Elmer Elsie, hai Robot trông giống đồi mồi Chúng gọi Machina Speculatrix Robot hoạt động môi trường chim đồi mồi Elmer Elsie trang bị cảm biến sáng Nếu chúng nhận nguồn sáng, chúng di chuyển phía nguồn sáng Chúng tránh chuyển chướng ngại đường di chuyển Những Robot chứng minh cử phức tạp phát sinh từ thiết kế đơn giản Elmer Elsie thiết kế tương đương hai tế bào thần kinh GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Từ năm 1961 đến 1963: Trường đại học Johns Hopkins phát triển “Beast” Beast sử dụng hệ thống định vị di chuyển xung quanh Khi pin yếu tự tìm ổ cắm điện cắm vào Năm 1969: Mowbot Robot cắt bãi cỏ cách tự động The Stanford Cart Line Follower Robot di động di chuyển thơng qua nhận dạng đường kẻ trắng, sử dụng camera để nhìn Nó bao gồm kên truyền gắn với hệ thống máy tính lớn để tạo tính tốn Năm 1970: Cùng thời điểm 1969-1972, viện nghiên cứu Stanford xây dựng nghiên cứu Shakey Shakey có camera, dãy kính gắm, bơ cảm biến truyền Shakey Robot lý giải chuyển động Điều có nghĩa Shakey đưa nhiều mệnh lệnh chung Robot tính tốn bước cần thiết để hoàn thiện nhiệm vụ giao Năm 1977: Bộ phim chiến tranh phần I, A New Hope mô tả R2D2, Robot di dộng hoạt động độc lập C3P0, Robot hình người Họ khiến công chúng biết đến Robot Năm 1980: Thị hiếu người tiêu dùng Robot tăng, Robot bày bán mua để sử dụng nhà, ví dụ RB5X tồn tới ngày loạt mẫu Robot Hero Robot The Stanford Cart phát triển mạnh, lái tàu biển vượt qua trở ngại tạo lên đồ nơi qua Năm 1993-1994: Dante-I Dante-II phát triển trường đại học Carnegie Mellon, hai Robot dùng để thám hiểm núi lửa hoạt động Năm 1995: Robot di động lập trình Pioneer bán sẵn mức giá chấp nhận được, điều dẫn tới gia tăng rộng rãi nghiên cứu GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Robot trường đại học nghiên cứu Robot Robot di động trở thành phần thiếu chương trình giảng dạy trường đại học Năm 1996-1997: Nasa phóng tàu Mars Pathfinder có hai Robot Rover Sojourner lên hỏa The Rover thám hiểm bề mặt hỏa điều khiển từ mặt đất Sojourner trang bị với hệ thống tránh rủi ro cao Hệ thống làm cho Sojouener tìm thấy đường cách độc lập địa hình hỏa Năm 1999: Sony giới thiệu Aibo, Robot có khả lại, quan sát tác động qua lại tới môi trường Robot điều khiển từ xa dùng cho quân PackBot giới thiệu Năm 2001: Dự án Swaim-Bots, Swaim-Bots giống bầy côn trùng khởi động Chúng bao gồm số lượng lớn Robot đơn lẻ, tác động lẫn thực nhiệm vụ phức tạp Năm 2002: Roomaba, Robot dùng gia đình thực công việc lau nhà Tiếp tục phát triển có nhiều loại Robot phục vụ cho người dần xuất ngày thân thiện Năm 2004: Robosapien Robot đồ chơi, thiết kế Mark Tilden bán sẵn Trong dự án The Centibots Project trăm Robot làm việc với để tạo lên đồ cho vùng khơng gian xác định tìm vật thể mơi trường đó, thi DARPA Grand Challenge Robot tự động tranh tài sa mạc Năm 2006: Sony dừng việc sản xuất Aibo Helpmate PatrolBot trở lên phổ biến Robot di động tiếp tục cạnh tranh để trở thành mặt hàng đọc quyền Sở an ninh Mỹ bỏ dự án MDARS-I, lại gây quỹ cho dự án MDARS-E loại Robot an ninh tự động khác TALON-Sword, GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm loại Robot tự động dùng để bán sẵn với dàn phóng lựu đạn lựa chọn vũ khí hợp thành khác đời Asimo Honda biết cách chạy leo cầu thang với hai chân người Năm 2007: Hệ thống KiVa, Robot thông minh tăng nhanh số lượng quy trình phân phối, Robot thơng minh phân loại theo mức độ phổ biến nội dung chúng Robot trở thành phương tiện phổ biến bệnh viện dùng để để vận chuyển đồ kho từ nơi sang nơi khác ARCSinside Speci-Minder mang máu vật mẫu từ trạm y tá tới phòng xét nghiệm Seekur Robot dịch vụ dùng ngồi trời với mục đích phi qn kéo xe qua bãi đậu xe, lái cách độc lập tự động vào nhà bắt đầu học cách lái ngồi Trong đó, PatrolBot học theo sau co người cửa mà mở đóng lại 1.2 MỤC ĐÍCH ĐỀ TÀI “Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm” có nhiều ứng dụng thực tế vừa dễ dàng để sinh viên vận dụng kiến thức tiếp thu giảng đường, áp dụng vào điện tử nên chế tạo xe mơ hình sử dụng cảm biến siêu âm để phát vật cản chướng ngại vật 1.3 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ Tìm hiểu đề tài internet nhờ hướng dẫn thầy Lê Trường Giang nên em thiết kế xe mơ hình dùng cảm biến siêu âm phát vật cản thông qua giao tiếp mô máy tính, khả thời gian có hạn nên đề tài thực thao tác đơn giản 1.4 NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI Thiết kế mơ hình xe có bánh, khung xe phải đảm bảo bền đạt độ xác định việc bố trí bánh xe động mô tơ, đồng thời kết hợp kỹ thuật xử lý mạch thu phát bluetooth HC05 thông qua giao tiếp GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm máy tính để khả định hướng cảm biến siêu âm SRF05 phát vật cản mơ máy tính xác 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Dựa số tài liệu hướng dẫn thầy Lê Trường Giang, đồng thời nghiên cứu tìm hiểu phần mềm lập trình arduino, phần mềm mơ processing máy tính, phần mềm thiết kế mạch fritzing tìm hiểu nguyên lý hoạt động linh kiện để đồ án hoàn thành tốt 10 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU 2.1 Mạch Arduino Mega2560 2.1.1 Giới Thiệu Mạch Arduino Mega2560 Arduino thực gây sóng gió thị trường người dùng DIY (là người tự chế sản phẩm mình) tồn giới vài năm gần đây, gần giống với Apple làm thị trường thiệt bị di động, số lượng người dùng cực lớn đa dạng với trình độ trả rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học làm cho người chế tạo chúng phải ngạc nhiên mức độ phổ biến Hình 2.1: Những thành viên khởi xướng Arduino Arduino mà khiến sinh viên nhà nghiên cứu trường đại học danh tiếng MIT, Stanford, Camegie Mellon phải sử dụng, Google muốn hỗ trợ cho đời kit Arduino Mege ADK dùng để phát triển ứng dụng Android tương tác với cảm biến thiết bị khác 11 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Arduino thật bo mạch vi xử lý dùng để lập trình tương tác với thiết bị phần cứng cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trường phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngơn ngữ lập trình học cách nhanh chóng với người am hiểu điện tử lập trình Và điều làm nên tượng Arduino mức giá thấp tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Chỉ với khoảng $30, người dùng sở hữu board Arduino có 20 ngõ I/O tương tác điều khiển chừng thiết bị Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc nước Ý đặt theo tên vị vua vào kỷ thứ King Arduin Arduino thức đưa giới thiệu vào năm 2005 công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên giáo sư Massimo Banzi, người phát triễn Arduino, trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù khơng tiếp thị cả, tin tức Arduino lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ lời truyền miệng tốt đẹp người dùng Hiện Arduino tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea để tham gia nơi sản sinh Arduino Hình 2.2: Board Arduino Mega2560 12 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Arduino Mega2560 bo mạch thiết kế với xử lý trung tâm vi điều khiển AVR Atmega2560 Cấu tạo Arduino Mega2560 bao gồm phần sau: - Cổng USB: loại cổng giao tiếp để ta upload code từ PC lên vi điều khiển Đồng thời giao tiếp serial để truyền liệu vi điều khiển máy tính - Jack nguồn: để chạy Arduino lấy nguồn từ cổng USB trên, lúc cắm với máy tính Lúc ta cần nguồn từ 9V-12V - Có 54 chân vào/ra số đánh số thứ tự từ đến 13, có chân nối đất (GND) chân điện áp tham chiếu (AREF) - Vi điều khiển AVR: xử lý trung tâm toàn bo mạch Với mẫu Arduino khác chip khác Ở Arduino Mega2560 sử dụng ATMega2560 - Các thông số chi tiết Arduino Mega2560: Vi xử lý 5V Điện áp hoạt động 7-12V Điện áp đầu vào 6-20V Chân vào/ra (I/O) số 54 (15 chân đầu PWM) Chân vào tương tự 16 Dòng điện chân I/O 40mA Dòng điện chân nguồn 3.3V 50mA Bộ nhớ 256KB SRAM 8KB EEPROM 4KB Xung nhịp 16MHz Bảng 1: Thông số Arduino Mega2560 13 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Các Mega2560 có 16 chân vào tương tự, ngõ vào tương tự có độ phân giải 10 bit (tức 1024 giá trị khác nhau) Theo mặc định đo từ đến 15V, thay đổi phần phạm vi cách sử dụng chân Aref analogReference chức Các Atmega 2560 có 256KB nhớ flash để lưu trữ mã (trong có 8KB SRAM 4KB EEPROM) Hình 2.3: Sơ đồ chân Arduino Mega2560 2.2 CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05 2.2.1 Giới Thiệu Cảm Biến Siêu Âm SRF05 Sóng siêu âm truyền khơng khí với vận tốc khoảng 343m/s, cảm biến phát sóng siêu âm thu sóng phản xạ đồng thời, đo khoảng thời gian từ lúc phát tới lúc thu về, máy tính xác định qng đường mà sóng di chuyển khơng gian 14 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Quãng đường di chuyển sóng hai lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật, theo hướng phát sóng siêu âm Hình 2.4: Cảm biến siêu âm SRF05 2.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động SRF05 bước phát triển từ SRF04, thiết kế để làm tính tăng ngoại vi, ngồi cịn giảm chi phí SRF05 hồn tồn tương thích với SRF04, khoảng cách tăng từ 3m đến 4m Một chế độ hoạt động SRF05 cho phép sử dụng chân cho kích hoạt phản hồi, tiết kiệm có giá trị chân điều khiển Khi chân chế độ không kết nối, SRF05 hoạt động riêng biệt chân kích hoạt chân hồi tiếp SRF05 bao gồm thời gian trễ trước xung phản hồi để mang lại điều khiển chậm Cảm biến SRF05 thiết lập mode hoạt động khác thông qua chân điều khiển MODE Nối không nối chân MODE xuống MASS cho phép cảm biến thông qua giao tiếp dùng chân hay hai chân I/O - Mode 1: tách chân trigger echo dùng riêng: Trong mode SRF05 sử dụng hai chân trigger echo cho việc giao tiếp với CPU Để sử dụng mode ta cần để chống chân Mode module, điện trở bên module kéo chân pin lên mức 15 GVHD: LÊ TRƯỜNG GIANG SVTH: BÙI QUỐC PHONG Đồ án tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Hình 2.5: Cấu hình SRF05 mode Để điều khiển SRF05, ta cần cấp cho chân trigger xung điều khiển với độ rộng tối thiểu 10uS Sau khoảng thời gian, đầu phát sóng siêu âm phát sóng siêu âm, vi xử lý tích hợp module xác định thời điểm phát sóng siêu âm thu sóng siêu âm Vi xử lý tích hợp đưa kết thu chân echo Độ rộng xung vuông chân echo tỉ lệ với khoảng cách từ cảm biến đến vật thể Hình 2.6: Nguyên lý hoạt động SRF05 mode -Mode 2: chân trigger echo dùng chung: Được thiết kế nhằm cho mục đích tiết kiệm chân pin cho MCU nên mode này, SRF05 sử dụng chân pin cho hai chức trigger 16 ... nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm Quãng đường di chuyển sóng hai lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngại vật, theo hướng phát sóng siêu âm Hình 2.4: Cảm biến siêu âm. .. nghiệp: Thiết kế hệ thống phát vật cản sử dụng cảm biến siêu âm MỤC LỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Thông số Arduino Mega2560 13 Bảng 2: Thông số cảm biến siêu âm SRF05 19 Bảng 3: Thông số... hình sử dụng cảm biến siêu âm để phát vật cản chướng ngại vật 1.3 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ Tìm hiểu đề tài internet nhờ hướng dẫn thầy Lê Trường Giang nên em thiết kế xe mơ hình dùng cảm biến siêu âm phát