báo cáo cuối kì học phần lập trình căn bản điện tử tên đề tài thiết kế và chế tạo xe tự hành

Bảng phân chia công việc1 PHẠM THANH TÙNGLập ý tưởng thực hiện project Nội dung 1: Lập trình thu thập dữ liệu cảm biến LM35Edit videoViết báo cáo nội dung 1Nội dung 3: Lập trình hiể

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO CUỐI KÌ Học phần Lập Trình Căn Bản – Điện Tử

Tên đề tài: Thiết kế và chế tạo xe tự hành

Sinh viên thực hiện:

Phạm Thanh Tùng MSSV: 22010907 Lớp: K16AI&RB

Thuộc nhóm số 13, cùng với:

Nguyễn Quang Trung MSSV: 22011211 Lớp: K16AI&RB

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Viết Chiến

Khoa Điện – Điện tử

Mức độ đạt chuẩn quy định

Trọng số

(4.0-5.4)

Điểm (5.5-6.9)

Điểm (7.0-8.4)

Điểm (8.5-10)

Ý tưởng

(CĐR 1.1)

Không có ý tưởng cụ thể

Ý tưởng chưa rõ ràng

Có ý tưởng

cụ thể

Ý tưởng có điểm mới

Ý tưởng có tính cải tiến

rõ ràng

20%

Quyển báo

cáo (CĐR

1.1)

Không đạt về

mặt hình thức theo mẫu

Đạt về hình thức và nội dung không

có tính logic

Nội dung logic thể hiện được ý tưởng chung

Nội dung cụ thể theo các yêu cầu đặt ra

Báo cáo thể hiện tốt ý tưởng và mang phong cách riêng

20%

Bài thuyết

trình (CĐR

2.1)

Không trình bày được vấn đề một cách rõ ràng

Trình bày được vấn đề

ở mức cơ bản

Trình bày được vấn đề một cách logic

Trình bày và thể hiện được

sự hiểu biết

rõ ràng về vấn đề

Trình bày tốt vấn đề, có thể phân tích

mở rộng vấn đề

20%

Thiết kế

chương

trình (CĐR

2.1)

Chương trình

thực hiện được một phần yêu cầu

đặt ra

Chương trình thực hiện được một phần yêu cầu đặt ra

Chương trình thực hiện được các yêu cầu chính

Chương trình thực hiện được các chức năng ý tưởng đưa ra

Chương trình được tối ưu 20%

Tùy chỉnh

được

chương

trình (CĐR

2.2)

Chương trình

thực hiện được một phần yêu cầu

đặt ra

Chương trình thực hiện được một phần yêu cầu đặt ra

Chương trình thực hiện được các yêu cầu chính

Chương trình thực hiện được các chức năng ý tưởng đưa ra

Chương trình được tối ưu 20%

Điểm đánh giá: ………

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Bảng phân chia công việc

1 PHẠM THANH

TÙNG

 Lập ý tưởng thực hiện project

 Nội dung 1: Lập trình thu thập dữ liệu cảm biến LM35

 Edit video

 Viết báo cáo nội dung 1

 Nội dung 3: Lập trình hiển thị kết quả trên giao diện chính

 Chuẩn bị file báo cáo (ppt)

 Tổng hợp báo cáo cuối kỳ

Thành viên, tích cực tham gia

2

NGUYỄN

QUANG

TRUNG

 Lập ý tưởng thực hiện project

 Nội dung 2: Lập trình thu thập dữ liệu cảm biến đo khoảng cách

 Viết báo cáo nội dung 2

 Nội dung 3: Lập trình hiển thị kết quả trên giao diện chính

 Thiết kế lắp đặt phần cứng

Nhóm trưởng , tích cực tham gia

Lời cam đoan

Em xin cam đoan đề tài “ Thiết kế và chế tạo xe tự hành ” được thực hiện bởi Nhóm số 13, bao gồm các thành viên là PHẠM THANH TÙNG, NGUYỄN QUANG

TRUNG , là sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em và các thành viên trong nhóm, dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Viết Chiến Kết quả của báo cáo này là trung thực, không

có sự sao chép, lấy cắp, hay thuê mượn của người khác Báo cáo có tham khảo và trích dẫn một số tài liệu nguồn gốc rõ ràng Nếu phát hiện có sự sao chép kết quả của

người khác, em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm

Hà Nội, ngày 24 tháng 6 năm 2024

Sinh viên thực hiện

(Ký và ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

PHIẾU ĐÁNH GIÁ BÁO CÁO CUỐI KÌ 2

Bảng phân chia công việc 3

Lời cam đoan………

Kế hoạch thực hiện đồ án……….4

Chương 1: Lý thuyết tổng quan……… 6

Chương 2 : Thiết kế hệ thống 6

2.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống

2.2 Nguyên lí hoạt động

2.3 Linh kiện, thiết bị chuẩn bị 6

7

Chương 3 : Kết quả thực hiện và kết luận 8

3.1 Lập trình Labview………

3.2 code IDE Arduino,………

3.2.1 Hình ảnh code IDE Arduino………

3.2.2 Giải thích code IDE Arduino………9

……… 10

……….11

3.3 Nội dụng của giao diện ……….12

3.4 Kết quả thực nghiệm của xe tự hành……….13

3.5 Tài liệu tham khảo……….14

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN

( Bạn Phạm Thanh Tùng thực hiện)

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG

2.1 Sơ đồ tổng quát của hệ thống

(Phạm Thanh Tùng thực hiện)

2.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của hệ thống như sau:

- Khi xe bắt đầu hoạt động, cả hai động cơ dẫn động hai bánh quay theo chiều thuận,đưa xe về phía trước, đồng thời, bộ vi xử lý ở đây là Arduino se liên tục tính toán khoảng cách từ cảm biến siêu âm trên robot đến bề mặt phản

xạ Nếu khoảng cách tới bề mặt vật cản phản xạ là 15cm thì robot dừng lại, quét phía trái và phải, nếu phía nào trống thì 1 động cơ sẽ quay thuận trong khi 1 động cơ dừng cho phép robot đi về 1 hướng trái hoặc phải Cảm biến góc sẽ nhớ góc có vật cản và di chuyển theo hướng có khoảng trống và đi tiếp

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý/ Sơ đồ thuật toán (ví dụ)

2.3 Linh kiện, thiết bị chuẩn bị

Bảng 2.1 Danh sách linh kiện, vật tư, thiết bị

(nếu có)

1 Động cơ giảm tốc

vàng x2

– Điện áp: 3-12VDC, khuyến nghị ở giải điện áp (6-8VDC) – Dòng: 70mA (250mA Max) ở 3V

– Mô men xoắn: 800gfcm – Tỷ số truyền: 1:48 – Tốc độ:

+ 125 rpm 3VDC (bánh 66mm:

26rpm)

12.000đ /chiếc

+ 208 rpm 5VDC (bánh 66mm:

44rpm)

2 Mô đun cảm biến

siêu âm SR04

Điện áp: 5V DC Dòng hoạt động: < 2mA Mức cao: 5V

Mức thấp: 0V Góc tối đa: 15 độ Khoảng cách: 2cm – 450cm (4.5m)

Độ chính xác: 3mm

20.000đ

3 Mạch Điều Khiển

Động Cơ DC L298N

Điện áp đầu vào: 5~30VDC, Dòng tối đa cho mỗi cầu H là:

2A, Kích thước: 43x43x27mm

38.000₫

4 Cảm biến hồng

ngoại LM393 x3

- Điện áp làm việc: 3.3V – 5V DC

- Lỗ vít 3 mm

- Kích thước: 3.2cm * 1.4cm Cổng giao tiếp:

- VCC: điện áp chuyển đổi từ 3.3V đến 5V (có thể được kết nối trực tiếp đến vi điều khiển 5V và 3.3V)

- GND: GND ngoài

- OUT: đầu ra kỹ thuật số (0

và 1)

9.000đ /chiếc

5 Mạch Arduino Uno

R3

– Mạch Uno R3 kèm cáp Arduino Uno R3 DIP (kèm cáp) Điện áp hoạt động: 5~12VDC, Dòng tiêu thụ: Khoảng 30mA, Khối lượng: 25 gram

239.000₫

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 3.1 Lập trình LABVIEW

3.2 Hình ảnh code Arduino

3.2.1 Giải thích code Arduino

1 Định nghĩa các chân kết nối:

#define CAMBIEN_VACH_TRAI A0

#define CAMBIEN_VACH_PHAI A1

#define CAMBIEN_VATCAN 2

#define DONGCO_TRAI_TIEN 3

#define DONGCO_TRAI_LUI 4

#define DONGCO_PHAI_TIEN 5

#define DONGCO_PHAI_LUI 6

Đoạn mã này định nghĩa các chân kết nối trên Arduino:

o CAMBIEN_VACH_TRAI và CAMBIEN_VACH_PHAI là các chân analog để đọc giá trị từ cảm biến vạch kẻ đường bên trái và bên phải

o CAMBIEN_VATCAN là chân digital để đọc giá trị từ cảm biến vật cản

o DONGCO_TRAI_TIEN, DONGCO_TRAI_LUI,

DONGCO_PHAI_TIEN, và DONGCO_PHAI_LUI là các chân digital để điều khiển các động cơ tiến và lùi của bánh trái và bánh phải

2 Các biến toàn cục:

int nguong_vach = 500;

int co_vat_can = LOW;

o nguong_vach: giá trị ngưỡng để xác định có vạch kẻ hay không

o co_vat_can: biến lưu trạng thái của cảm biến vật cản

3 Hàm setup():

void setup() {

pinMode(CAMBIEN_VACH_TRAI, INPUT);

pinMode(CAMBIEN_VACH_PHAI, INPUT);

pinMode(CAMBIEN_VATCAN, INPUT);

pinMode(DONGCO_TRAI_TIEN, OUTPUT);

pinMode(DONGCO_TRAI_LUI, OUTPUT);

pinMode(DONGCO_PHAI_TIEN, OUTPUT);

pinMode(DONGCO_PHAI_LUI, OUTPUT);

Serial.begin(9600);

}

Hàm này thiết lập các chân kết nối:

o Các cảm biến được đặt làm đầu vào (INPUT)

o Serial communication được khởi động để in giá trị cảm biến ra

o màn hình Serial Monitor

4 Hàm loop():

void loop() {

int vach_trai = analogRead(CAMBIEN_VACH_TRAI); int vach_phai = analogRead(CAMBIEN_VACH_PHAI); int vat_can = digitalRead(CAMBIEN_VATCAN);

Serial.print("Vạch Trái: ");

Serial.print(vach_trai);

Serial.print(" - Vạch Phải: ");

Serial.print(vach_phai);

Serial.print(" - Vật Cản: ");

Serial.println(vat_can);

if (vat_can == HIGH) {

dungDongCo();

} else {

if (vach_trai > nguong_vach && vach_phai < nguong_vach) {

queoTrai();

} else if (vach_trai < nguong_vach &&

vach_phai > nguong_vach) {

queoPhai();

} else {

diThang();

}

}

}

Hàm này được lặp đi lặp lại liên tục:

o Đọc giá trị từ các cảm biến vạch trái, vạch phải và vật cản

o In các giá trị này ra màn hình Serial Monitor

o Nếu phát hiện vật cản (vat_can == HIGH), gọi hàm

dungDongCo() để dừng robot

o Nếu không có vật cản, kiểm tra giá trị cảm biến vạch kẻ:

 Nếu chỉ có cảm biến trái vượt ngưỡng, gọi hàm queoTrai() để rẽ trái

 Nếu chỉ có cảm biến phải vượt ngưỡng, gọi hàm queoPhai() để rẽ phải

 Nếu cả hai cảm biến không vượt ngưỡng, gọi hàm diThang() để đi thẳng

5 Các hàm điều khiển động cơ:

o Hàm diThang(): Điều khiển robot đi thẳng.

void diThang() { digitalWrite(DONGCO_TRAI_TIEN, HIGH);

digitalWrite(DONGCO_TRAI_LUI, LOW);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_TIEN, HIGH);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_LUI, LOW);

}

o Hàm queoTrai(): Điều khiển robot rẽ trái.

void queoTrai() { digitalWrite(DONGCO_TRAI_TIEN, LOW);

digitalWrite(DONGCO_TRAI_LUI, HIGH);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_TIEN, HIGH);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_LUI, LOW);

}

o Hàm queoPhai(): Điều khiển robot rẽ phải.

void queoPhai() { digitalWrite(DONGCO_TRAI_TIEN, HIGH);

digitalWrite(DONGCO_TRAI_LUI, LOW);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_TIEN, LOW);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_LUI, HIGH);

}

o Hàm dungDongCo(): Dừng robot.

void dungDongCo() { digitalWrite(DONGCO_TRAI_TIEN, LOW);

digitalWrite(DONGCO_TRAI_LUI, LOW);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_TIEN, LOW);

digitalWrite(DONGCO_PHAI_LUI, LOW);

}

3.3 Nội dụng của giao diện

3.4 Kết quả thực nghiệm

Hình ảnh bên trái xe

Hình ảnh bên phải xe

Tài liệu tham khảo

ABC – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN – 2013

 ABC – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN – 2013

Đỗ Xuân Thụ - Kỹ thuật điện tử - NXB GD – 2006

 ABC – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN – 2013

Phạm Minh Hà – Kỹ thuật mạch điện tử - NXB KH&KT – 1997

 ABC – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN – 2013

Tiếng Anh

Heinz-Piest-Institut fuer Handwerkstechnik at the University of Hannover –

 ABC – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN – 2013

Electrotechnical Fundamentals of Electronics – TZ-Verlags GmbH – Germany- 1995

Klaus Tkotz – Fachkunde Elektrotechnik – Verlag Europa-Lehrmittel – 2002

 ABC – Linh kiện và mạch điện tử - NXB GD VN – 2013