1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC 2 Đề tài THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ ĐỌC VÀ CHỈ THỊ MÀU SẮC GVHD Nguyễn Thanh Bình[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ ĐỌC VÀ CHỈ THỊ MÀU SẮC GVHD : Nguyễn Thanh Bình HVTH : Nguyễn Như Nghĩa 19161266 Tp.Hồ Chí Minh, ngày 28 tháng 12 năm 2022 MỤC LỤC MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài .7 1.2 Đối tượng nghiên cứu .7 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Giới thiệu 2.2 Thiết kế sơ đồ khối 2.2.1 Sơ đồ khối: .9 2.2.2 Chức nhiệm vụ khối : 2.3 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 10 2.3.1 Thiết kế khối nguồn 10 2.3.2 Khối cảm biến 11 2.3.3 Khối vi điều khiển 15 2.3.4 Khối hiển thị 21 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH 25 3.1 Sơ đồ nguyên lí 25 3.1.1 Giới thiệu phần mềm Proteus .25 3.1.2 Cách sử dùng phần mềm Proteus để vẽ mạch nguyên lý 25 3.1.3 Cách kiểm tra lỗi vẽ mạch .30 3.2 Vẽ PCB 31 3.2.1 Yêu cầu đường dây vẽ mạch PCB 31 3.2.2 Cách kiểm tra lỗi vẽ PCB 31 3.2.3 Cách in tên 32 3.3 GIA CÔNG MẠCH VÀ LẮP RÁP KIỂM TRA MẠCH 33 3.3.1 Mạch in hoàn chỉnh .33 3.3.2 Q trình thi cơng mạch 33 3.3.3 kết sau hoàn thành 34 3.4 Chương trình điều khiển 35 3.4.1 Giới thiệu phần mềm Arduino IDE 35 3.4.2 Lưu đồ giải thuật 37 3.4.3 Code điều khiển 38 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 44 4.1 Kết luận 44 4.2 Hướng phát triển đề tài 44 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ khối .9 Hình 2.2: Nguồn cắm DC .10 Hình 2.3: Củ sạc 5V- 1A .10 Hình 2.4: Dây cáp Jack DC 5.5mm (USB to DC) 11 Hình 2.5: Cảm biến màu TCS3200 .11 Hình 2.6: Sơ đồ chân cảm biến màu TCS3200 .12 Bảng 2.1: Chức chân TCS 3200 12 Hình 2.7: Sơ đồ khối cảm biến .13 Hình 2.8: Nguyên lí hoạt động cảm biến 14 Bảng 2.2: Chọn lọc màu thông qua chân s2 s3 14 Bảng 2.3: Chia tỉ lệ màu theo chân s0, s1 .15 Hình 2.9: ARDUINO UNO R3 .16 Hình 2.10: Một số hệ thống sử dụng vi xử lí 17 Bảng 2.4: Thông số kỹ thuật ARDUINO R3 18 Hình 2.11: Các chân Arduino 20 Hình 2.12: Màn hình LCD 16x2 21 Bảng 2.5: Chức chân LCD 22 Hình 2.13: Module Led RGB 24 Hình 3.1: Phần mềm proteus 25 Hình 3.2: Tạo project proteus .26 Hình 3.3: Giao diện làm việc Proteus .26 Hình 3.4: Biểu tượng chọn linh kiện .27 Hình 3.5: Giao diện chọn linh kiện .27 Hình 3.6: Đưa linh kiện ngồi hình thiết kế 28 Hình 3.7: Xoay chiều linh kiện .29 Hình 3.8: Thay đổi thông số linh kiện 29 Hình 3.9: Nối dây linh kiện 30 Hình 3.10: Kiểm tra lỗi 31 Hình 3.11: Sơ đồ ngun lí hồn chỉnh 31 Hình 3.12: In tên lên mạch 32 Hình 3.13: Mạch in hoàn chỉnh .33 Hình 3.14: Kết sau hồn thành 34 Hình 3.14: Giao diện phần mềm Arduino IDE 36 Hình 3.15: Icon chức Arduino IDE 36 Hình 3.16: Lưu đồ giải thuật 37 MỤC LỤC BẢNG Bảng 2.1 : Chức chân TCS 3200 .12 Bảng 2.2 : Chọn lọc màu thông qua chân s2 s3 14 Bảng 2.3 : Chia tỉ lệ màu theo chân s0, s1 15 Bảng 2.4 : Thông số kỹ thuật ARDUINO R3 18 Bảng 2.5 : Chức chân LCD 22 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong mơn kỹ thuật vi điều khiển phát triển mạnh dựa tiến cơng nghệ tích hợp linh kiện bán dẫn hệ lập trình có nhớ kết hợp với máy tính điện tử Từ thời gian đầu phát triển 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 điều khiển em sau thời gian học tập thầy, cô giáo khoa giảng dạy kiến thức chuyên nghành, em “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ ĐỌC VÀ CHỈ THỊ MÀU SẮC” Cùng với nỗ lực em bảo tận tình thầy, giáo hướng dẫn thời gian, kiến thức kinh nghiệm em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót Em mong giúp đỡ tham khảo ý kiến thầy, cô bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài Em xin chân thành cảm ơn! CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý chọn đề tài Xét điều kiện cụ thể nước ta công công nghiệp hóa đại hóa sử dụng ngày nhiều thiết bị điều khiển tự động trình sản xuất, gia cơng, chế biến sản phẩm Điều dẫn tới việc hình thành hệ thống sản xuất linh hoạt, cho phép tự động hóa mức độ cao sản xuất hàng loạt nhỏ vừa sở sử dụng máy CNC, robot cơng nghiệp Trong có khâu quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm hệ thống nhận diện màu sắc Màu sắc sử dụng nhiều ứng dụng xử lý ảnh công nghiệp như: Nhận diện sản phẩm, phân loại sản phẩm, kiểm tra phát lỗi bề mặt … Từ nhu cầu thực tế trình học tập, nghiên cứu trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật thành phố Hồ Chí Minh Em chọn đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ ĐỌC VÀ CHỈ THỊ MÀU SẮC” 1.2 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu đọc thị màu sắc từ phát triển dây chuyền sản xuất hay ứng dụng trí tuệ nhân tạo nước ta 1.3 Mục đích nghiên cứu Khi nghiên cứu đề tài em muốn vận dụng sản phẩm công nghệ khoa học tiên tiến áp dụng vào thực tiễn Mặt khác mơ hình để bạn sinh viên khố sau tham khảo nghiên cứu phát triển Củng cố lại kiến thức lý thuyết học tập nghiên cứu trường Đây đồ án để sinh viên hồn thành chương trình học tập, nghiên cứu trường Chứng minh khả năng, lực thân để sau trường trở thành kĩ sư giỏi đóng góp nhiều cho cơng nghiệp nước nhà xã hội 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu Với giới hạn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ ĐỌC VÀ CHỈ THỊ MÀU SẮC” Em sâu vào nghiên cứu vấn đề sau đây: Tìm hiểu vi điều khiển mà trọng tâm IC ARDUINO R3 phần cứng tập lệnh Tìm hiểu phận hiển thị, hình LCD 16X2, cảm biến màu sắc TCS3200, led RGB Tìm hiểu ngơn ngữ lập trình C, C++, Asembly… Viết chương trình cho IC ARDUINO 1.5 Phương pháp nghiên cứu Tìm hiểu thu thập thông tin thực tế liên quan tới hệ thống Phân tích, thiết kế lập trình cho hệ thống Thử nghiệm vận hành cho hệ thống 1.6 Ý nghĩa thực tiễn đề tài Hiện nhiều nhà máy doanh nghiệp sản xuất đóng nhãn sản phẩm, kiểm tra nguyên liệu đầu vào, nhận diện sản phẩm, phân loại sản phẩm, kiểm tra phát lỗi bề mặt sản phẩm đầu áp dụng công nghệ sản xuất lạc hậu, chưa theo kịp với xu phát triển đáp ứng nhu cầu sản xuất nước thị trường quốc tế Chính em xin thực đề tài: “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG BỘ ĐỌC VÀ CHỈ THỊ MÀU SẮC” với mong muốn đưa giải pháp nhằm cải thiện trình sản xuất cho giảm chi phí nhân cơng, tăng suất mà đảm bảo chất lượng sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm để cạnh tranh thị trường CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU VỀ CƠ SỞ LÍ THUYẾT 2.1 Giới thiệu Bộ đọc phải hoạt động cách xác, đơn giản, gọn nhẹ Khi có vật màu qua, phận cảm biến phải nhận biết nhanh chóng để phát xung đưa vào vi xử lý Bộ phần điều khiển hiển thị phải hoạt động theo yêu cầu đề 2.2 Thiết kế sơ đồ khối 2.2.1 Sơ đồ khối: Hình 2.1: Sơ đồ khối 2.2.2 Chức nhiệm vụ khối : Khối nguồn: Tạo dòng điện ổn định cung cấp cho toàn mạch hoạt động Cụ thể cung cấp nguồn cho khối cảm biến, khối điều khiển khối hiển thị Khối cảm biến: cảm biến TCS3200, phát có xuất vật thể màu qua, led thu led phát phát tạo xung đếm đưa vào khối điều khiển xung Khối vi điều khiển: có chức điều khiển cảm biến màu, đồng thời điều khiển hiển thị liệu khối hiển thị Khối hiển thị: hình LCD 16x2 led RGB có chức hiển thị tên màu sắc màu mà cảm biến màu TCS 3200 thu thập rọi vào sản phẩm 10