Robot dò đường kết hợp điều khiển từ xa

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - - KHOA: KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ I BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: “Robot dò đường kết hợp điều khiển từ xa” Giảng viên hướng dẫn : Nguyễn Ngọc Minh NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM ( Của giảng viên ) Điểm: (Bằng chữ:…………………………… ) Hà Nội, Ngày… Tháng… Năm CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN (Ký, họ tên) Đồ án thiết kế hệ thống nhúng LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học đời sống, sống người thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hóa, đại hóa Đặc biệt góp phần khơng nhỏ ngành kĩ thuật điện – điện tử nghiệp xây dựng đất nước Những thiết bị điện, điện tử phát triển ứng dụng rộng rãi đời sống ngày Từ thời gian đầu phát triển vi xử lý cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế môn vi xử lý, sau thời gian học tập thầy cô khoa giảng dạy kiến thức chuyên ngành, đồng thời giúp đỡ nhiệt tình thầy cô khoa Điện-Điện tử, với nỗ lực nhóm, nhóm em “ Thiết kế robot dò line điều khiển qua điện thoại” thời gian, kiến thức kinh nghiệm chúng em có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong giúp đỡ tham khảo ý kiến thầy cô bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài Đồ án thiết kế hệ thống nhúng LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Minh giúp em nhiều trình thực đồ án Trong trình thực đồ án, giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Ngọc Minh em thu nhiều kiến thức quý báu giúp em nhiều trình học làm việc tương lai: tiếp xúc với Arduino, Module Bluetooth, Module L298 thi công mạch in, Trong trình thực đồ án em chưa có nhiều kinh nghiệm nên khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận góp ý thầy để hoàn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý thầy trình thực đồ án để em hoàn thành đồ án Đồ án thiết kế hệ thống nhúng MỤC LỤC Đề Mục Trang LỜI MỞ ĐẦU .3 LỜI CẢM ƠN .4 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài 1.2 Mục đích đề tài .7 1.3 Sơ lược bước thực CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆUARDUINO VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠCH 2.1 Giới thiệu ARDUINO 2.1.1 Sơ Lược ARDUINO NANO .8 2.1.2 Một vài thông số Arduino Nano 2.1.3 Cổng kết nối với Arduino Nano 2.1.4 Lập trình cho Arduino Nano 10 2.2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN .10 2.2.1 MODULE L298 mini 2.5A 10 2.2.2 Cảm biến dò line kênh ( QTR8A ) 12 2.2.3 Module Bluetooth 14 2.2.4 Giao tiếp với Module Bluetooth HC05 15 2.2.6 Motor 17 2.2.7 Bánh xe động (34 mn) 18 2.2.8 Pin sạc 3.7V đế lắp pin 19 2.2.9 Bánh xe đa hướng mắt trâu 20 CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ, Ý TƯỞNG, LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN 20 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng 3.1 Sơ đồ mạch 20 3.2 Sơ đồ PCB 22 3.3 Các ý tưởng trình thực 23 3.4 Thuật toán PID 25 3.4.1 Sơ cấu trúc điều khiển 25 3.4.2 Thực thuật toán điều khiển Arduino .26 3.5 Sản phẩm thực tế 31 3.6 Chương trình điều khiển 31 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 43 4.1 Kết dự án 43 4.2 Hướng phát triển dự án 43 4.3 Tài Liệu Tham Khảo 44 4.4 Phân Chia Công Việc 44 4.5 Demo sản phẩm 44 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng CHƯƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Ngày nay, robotic đạt thành tựu to lớn sản xuất công nghiệp đời sống Sản xuất robot nghành công nghiệp trị giá hang tỉ USD ngày phát triển mạnh, họ robot không nhắc tới mobile robot với đặc thù riêng mà loại robot khác Mobile robot di chuyển cách linh hoạt, tạo nên khơng gian hoạt động lớn dần khẳng định vai trị quan trọng khơng thể thiếu nhiều lĩnh vực, thu hút nhiều đầu tư nghiên cứu Mobile robot chia làm nhiều loại: robot học đường đi, robot dò đường line, robot tránh vật cản, robot tìm đường cho mê cung,…trong số robot dị đường line, tránh vật cản dễ dàng ứng dụng nhiều sống Việc phát triển loại robot phục vụ đắc lực cho người 1.2 Mục đích đề tài Robot dị line vừa có nhiều ứng dụng thực tế vừa dễ dàng để sinh viên vận dụng kiến thức tiếp thu giảng đường vào Với kết cấu khí đơn giản lại kết hợp với nhiều thành phần điện tử (encoder, sensor xác định đường line, sensor đo khoảng cách…) nên Robot phù hợp để sinh viên học tập nghiên cứu thêm ngành Điện tử cách cụ thể 1.3 Sơ lược bước thực - Trước tiên ta phải chế tạo khung xe robot Khung xe phải đảm bảo bền đạt độ xác định việc bố trí bánh xe động thông qua việc vẽ phần mềm cắt CNC tay -Và cuối cơng đoạn lập trình dựa kiến thức học CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ARDUINO VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠCH 2.1 Giới thiệu ARDUINO Đồ án thiết kế hệ thống nhúng 2.1.1 Sơ Lược ARDUINO NANO Khi tiếp xúc với Arduino Nano tiện dụng, đơn giản, lập trình trực tiếp máy tính (như Arduino Uno R3) đặc biệt kích thước Kích thước Arduino Nano nhỏ tương đương đồng nghìn gấp lại lần thơi (1.85cm x 4.3cm), thích hợp cho bạn bắt đầu học giá rẻ Arduino Uno dùng tất thư viện mạch Bài nhằm mục đích giới thiệu mạch Arduino Nano thơng số kĩ thuật, với gợi ý ứng dụng bắt đầu với mạch Hình 2.1 Arduino Nano Các thơng số kĩ thuật Arduino Nano giống hoàn Arduino Uno R3, thư viện Arduino Uno hoạt động tốt Arduino Uno Tuy nhiên, Nano có lợi quan trọng, nhờ Arduino Nano ứng dụng nhiều dự án DIY, kích thước Dịng mạch Arduino phổ biến, bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino mạch Arduino thường nói tới dịng Arduino UNO Đồ án thiết kế hệ thống nhúng 2.1.2 Một vài thông số Arduino Nano Bảng 2.1 Thông số Arduino Nano Vi Điều khiển Điện áp hoạt động Tần số hoạt động Dòng tiêu thụ Điện áp vào khuyên dùng Điện áp vào giới hạn Số chân Digital I/O Số chân Analog Dòng tối đa chân I/O Dòng tối đa (5V) Dòng tối đa (3.3V) ATmega328 (họ 8bit) 5V – DC 16 MHz 30mA 7-12V – DC 6-20V – DC 14 (6 chân PWM) (độ phân giải 10bit) 40 mA 500 mA 50 mA 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng Bộ nhớ flash bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Kích thước 1.85cm x 4.3cm Các thông số kĩ thuật Arduino Nano giống hồn Arduino Uno R3, thư viện Arduino Uno hoạt động tốt Arduino Uno Tuy nhiên, Nano có lợi quan trọng, nhờ Arduino Nano ứng dụng nhiều dự án IOT, kích thước Đồng thời Nano cịn số lượng chân Analog nhiều Uno (2 chân A6, A7 dùng để đọc) với dòng tối đa chân IO lên đến 40mA Nhưng, có điểm trừ nhẹ cho Nano, mạch Nano cần đến 2KB nhớ cho bootloader (ở Uno 0.5KB) 2.1.3 Cổng kết nối với Arduino Nano Khác với Arduino UNO sử dụng cổng USB Type B, Nano lại sử dụng cổng nhỏ có tên mini USB Vì sử dụng cổng nên kích thước board (về chiều cao) giảm nhiều, ngồi bạn lập trình thẳng trực tiếp cho Nano từ máy Đồ án thiết kế hệ thống nhúng 2.1.4 Lập trình cho Arduino Nano - Cũng tương tự bên Arduino Uno R3, Arduino Nano sử dụng chương trình Arduino IDE để lập trình, ngơn ngữ lập trình cho Arduino tên Arduino (được xây dựng ngôn ngữ C) - Sau bước để lập trình cho Arduino Nano Đầu tiên, bạn cần cài Driver Arduino Nano tải Arduino IDE cho máy tính - Sau cài đặt, bạn thấy thông báo dạng "Cổng COMx cài đặt thành công" Mạch Arduino Nano dòng mạch Arduino phổ biến, bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino mạch Arduino thường nói tới dịng Arduino Nano Hiện dịng mạch phát triển tới hệ thứ với ứng dụng mạch Arduino Nano lựa chọn phù hợp 2.2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.2.1 MODULE L298 mini 2.5A Thông số kỹ thuật Module Điều Khiển Động Cơ L298 mini 2.5A 10 ... nhiều đầu tư nghiên cứu Mobile robot chia làm nhiều loại: robot học đường đi, robot dò đường line, robot tránh vật cản, robot tìm đường cho mê cung,…trong số robot dị đường line, tránh vật cản dễ... phù hợp 2.2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN 2.2.1 MODULE L298 mini 2.5A Thông số kỹ thuật Module Điều Khiển Động Cơ L298 mini 2.5A 10 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng -Mạch điều khiển động cầu H điều khiển. .. Nano Vi Điều khiển Điện áp hoạt động Tần số hoạt động Dòng tiêu thụ Điện áp vào khuyên dùng Điện áp vào giới hạn Số chân Digital I/O Số chân Analog Dòng tối đa chân I/O Dòng tối đa (5V) Dòng tối