Hướng dẫn tìm hiểu chương trình BKIT MCR

Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 1 - Hướng dẫn tìm hiểu chương trình BKIT MCR 07/2010 Bkit Hardware Club – Bkit4u Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 2 - MỤC LỤC Chương 1. Tổng quan 7 Chương 2. Đặt tả cách các module 8 2.1. Giao diện kết nối 8 2.2. Mạch nguồn 9 2.2.1. Mạch ổn áp ñầu ra cố ñịnh 5V 9 2.2.2. Mạch ổn áp ñầu ra 6V 10 2.2.3. Mạch Nguồn trên xe BKIT MCR 10 2.3. Xử lý tín hiệu Mạch Dò Đường 11 2.3.1. Nguyên lý hoạt ñộng 11 2.3.2. Lập trình ñọc ADC trên ATmega64 12 2.4. Điều khiển các module trên Mạch VĐK 14 2.4.1. Mô tả chung 14 2.4.2. Khối Led 15 2.4.3. Khối Loa Beep 20 2.4.4. Khối DipSwitch 21 2.4.5. Khối Nút nhấn 22 2.5. Điều khiển RC Servo 24 2.6. Mạch Công Suất và nguyên lý ñiều khiển ñộng cơ ñiện một chiều 26 2.6.1. Nguyên lý ñiều khiển ñộng cơ một chiều 26 2.6.2. Mạch Công Suất 27 Chương 3. Xây dựng giải thuật ñiều khiển xe 30 3.1. Các hàm cơ bản của chương trình 30 3.2. Cấu trúc chương trình: 31 3.3. Giải thuật xử lý khi qua các ñoạn ñường thẳng và cong 34 3.4. Sơ ñồ trạng thái khi qua ñoạn ñường cua vuông 38 Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 3 - 3.5. Sơ ñồ trạng thái khi qua chuyển làn phải 40 3.6. Sơ ñồ trạng thái khi qua chuyển làn trái 41 3.7. Hàm test ( ) dùng ñể test các bộ phận xe 41 Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 4 - MỤC LỤC HÌNH Hình 2-1. Vị trí các mạch ñiện trên xe BKIT MCR 8 Hình 2-2. Sơ ñồ khối các kết nối các mạch trên xe BKIT MCR 8 Hình 2-3. Hình dạng IC LM2576 trong thực tế 10 Hình 2-4. Sơ ñồ nguyên lý mạch ổn áp 5V 10 Hình 2-5. Sơ ñồ nguyên lý mạch ổn áp 6V 10 Hình 2-6. Mạch nguồn 11 Hình 2-7. Sơ ñồ nguyên lý Sensor hồng ngoại 11 Hình 2-8. Mô hình hoạt ñộng Sensor dò ñường 11 Hình 2-9. Mạch dò ñường 12 Hình 2-10. Kết nối ADC trên ATmega64 13 Hình 2-11. Ví dụ về giá trị biến sensor 14 Hình 2-12. Sơ ñồ khối mạch VĐK 14 Hình 2-13. Cách mắt led ñơn 15 Hình 2-14. Cách mắc và ñiều khiển led ñơn với VĐK 15 Hình 2-15. Led 7 ñoạn và sơ ñồ bố trí 16 Hình 2-16. Sơ ñồ nguyên lý led 7 ñoạn (cực dương chung và cực âm chung) 16 Hình 2-17. Hình dạng một số transistor trong thực tế 16 Hình 2-18. Sơ ñồ nguyên lý mạch khóa ñiện tử nối nguồn. 17 Hình 2-19. Sơ ñồ nguyên lý mạch khóa ñiện tử nối ñất. 17 Hình 2-20. Sơ ñồ khối khối led 18 Hình 2-21. Sơ ñồ nguyên lý khối led 19 Hình 2-22. Sơ ñồ nguyên lý khối Loa beep 21 Hình 2-23. Hình dạng DipSW-4 thực tế trên mạch 21 Hình 2-24. Sơ ñồ nguyên lý khối DipSW 22 Hình 2-25. Nguyên lý hoạt ñộng của DipSW 22 Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 5 - Hình 2-26. So ñồ nguyên lý khối nút nhấn 23 Hình 2-27. Tín hiệu rung nhiễu khi nhấn nút 23 Hình 2-28. RC Servo 25 Hình 2-29. Tín hiệu PWM ñiều khiển RC Servo 25 Hình 2-30. Động cơ ñiện một chiều 26 Hình 2-31. Điều khiển chiều quay ñộng cơ ñiện một chiều 26 Hình 2-32. PWM ñiều khiển tốc ñộ ñộng cơ 27 Hình 2-33. Mạch công suất 28 Hình 3-1. Dùng hàm handle ( int ) ñiều khiển góc bẻ lái của servo 30 Hình 3-2. Giá trị trả về của hàm sensor_inp 31 Hình 3-3. Sơ ñồ giải thuật 31 Hình 3-4. Sensor bắt ñược nửa line bên trái 32 Hình 3-5. Sensor bắt ñược nửa line bên phải 32 Hình 3-6. Sensor bắt ñược nguyên một line 33 Hình 3-7. Mạch dò không vuông góc với vạch trắng ngang 33 Hình 3-8. Mạch dò không nằm giữa ñường ñua 34 Hình 3-9. Một số trạng thái sensor gặp trên ñường ñua 34 Hình 3-10. Xe qua ñoạn cong 30o. 35 Hình 3-11. Sơ ñồ giải thuật trạng thái chính I 36 Hình 3-12. Hình mạch dò bắt ñược hai line 38 Hình 3-13. Các trạng thái trong khi cua vuông 39 Hình 3-14. Sơ ñồ các trạng thái trong khi cua vuông 40 Hình 3-15. Các trạng thái khi chuyển làn phải 40 Hình 3-16. Sơ ñồ trạng thái khi qua chuyển lan phải 41 Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 6 - MỤC LỤC BẢNG Bảng 2-1. Các trạng thái quét led 20 Bảng 2-2. Mô tả các ñường tín hiệu từ Mạch Công Suất ñến Mạch VĐK 28 Bảng 3-1. Ti lệ vận tốc hai bánh 36 Bảng 3-2. Các trạng thái led gặp trên ñường ñua và góc cua tương ứng 37 Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 7 - Chương 1. Tổng quan Tài liệu này sẽ hướng dẫn: Mô tả nguyên lý, hướng dẫn cách ñiều khiển các module trên mạch VĐK. Giải thích về chương trình ñiều khiển chiếc xe này. Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 8 - Chương 2. Đặt tả cách các module 2.1. Giao diện kết nối Hình 2-1. Vị trí các mạch ñiện trên xe BKIT MCR Xe BKIT MCR bao gồm Mạch Vi Điều Khiển (VĐK), Mạch Dò Đường, Mạch Công Suất, Mạch Nguồn kết hợp với nhau ñể ñiều khiển sự di chuyển của xe, tức là ñiều khiển hệ thống ñộng cơ trái, phải và ñộng cơ lái rc servo. Hình 2-2. Sơ ñồ khối các kết nối các mạch trên xe BKIT MCR Mạch dò ñường RC Servo M ạch nguồn M ạch VĐK Mạch công suất Pin 7V2 Bus  Bus  Mạch dò ñường Mạch VĐK Atmega64 Mạch công suất Mạch nguồn Button Leds Động cơ trái Động cơ phải RC Servo   Buttons DipSW Leds Led7s Beep Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 9 - Mạch Dò Đường Gồm có 8 bộ sensor hồng ngoại nhạy màu, làm nhiệm vụ nhận biết màu Trắng và Đen của ñường ñua. Mạch vi ñiều khiển (VĐK) Mạch chứa vi ñiều khiển ATmega64. Vi ñiều khiển ñược lập trình làm nhiệm vụ thu thập dữ liệu từ các thiết bị input (sensor, dipsw, nút nhấn), tính toán xử lý những dữ liệu ñó và xuất dữ liệu ñiều khiển các thiết bị output (led, beep speaker, rc servo, motor). Ngoài vi ñiều khiển chính, mạch còn chứa một số thiết bị I/O (led, nút nhấn, dipsw,…) và các bus ñể kết nối với các mạch khác trong hệ thống xe. Trên mạch còn tích hợp một module ñể giao tiếp với máy tính qua cổng USB, giúp cho việc nạp chương trình từ máy tính xuống xe dễ dàng hơn. Mạch Công Suất Mạch làm nhiệm vụ nhận tín hiệu ñiều khiển từ Mạch VĐK ñể ñiều khiển các ñộng cơ và RC Servo. Vì ñộng cơ và RC Servo hoạt ñộng ở ñiện thế cao (7.2V và 6V) hơn so với ñiện thế ñiều khiển từ Mạch VĐK (5V) nên mạch ñược gọi là mạch công suất, làm nhiệm vụ khuếch ñại tín hiệu ñầu vào ñiện với thế thấp thành tín hiệu ñiều khiển ñầu ra với ñiện thế cao. Ngoài ra trên mạch công suất còn có thêm các led tín hiệu, và một nút nhấn. Mạch Nguồn Mạch Nguồn làm nhiệm vụ biến ñiện thế 7.2V của pin thành ñiện thế 5V ổn ñịnh cung cấp cho Mạch VĐK, và thành ñiện thế 6V cung cấp cho Mạch Công Suất phục vụ việc hoạt ñộng của RC Servo 2.2. Mạch nguồn 2.2.1. Mạch ổn áp ñầu ra cố ñịnh 5V Có rất nhiều IC có thể tạo ñiện áp ngõ ra là 5V với ñiện áp vào là 7.2V như 7805, LM317, LM2672, LM2674, LM2576. Do nguồn 5V tạo ra dùng ñể cung cấp cho mạch VĐK, trong ñó mạch VĐK còn cung cấp nguồn cho Mạch Dò Đường và các IC trên Mạch Công Suất vì thế phải dùng IC ổn áp có dòng cung cấp lớn ñể tránh mạch Vi xử lý bị reset do dòng không ñủ lớn.Và IC LM2576 là một trong những IC ñáp ứng ñược các yêu cầu kỹ thuật trên (dòng cấp tối ña là 3A). Bkit Hardware Club – Bkit4u Chương trình BKIT MCR www.bkit4u.com - 10 - Hình 2-3. Hình dạng IC LM2576 trong thực tế LM2576 gồm một họ IC có thể tạo ñiện áp ngõ ra cố ñịnh với 3.3V, 5V, 12V, 15V và ñiện áp ñiều chỉnh ñược. LM2576 có những ñặc ñiểm tối ưu như: ñiện áp vào mở rộng ñến 40V, dòng ra tải tương ñối lớn (có thể tối ña là 3A). Dưới ñây là sơ ñồ mạch ứng dụng IC LM2576 tạo ñiện áp ñầu ra 5V. Hình 2-4. Sơ ñồ nguyên lý mạch ổn áp 5V 2.2.2. Mạch ổn áp ñầu ra 6V Việc tạo ra ñiện thế 6V là ñể cung cấp cho hoạt ñộng của RC Servo. Dùng LM2576-ADJ là một IC nằm trong họ LM2576, có thể tạo ñiên áp ngõ ra từ 1.23V ñến 37V. Việc ñiều chỉnh ñiện áp ra bằng 6V bằng cách ñiều chỉnh biến trở R6. Hình 2-5. Sơ ñồ nguyên lý mạch ổn áp 6V 2.2.3. Mạch Nguồn trên xe BKIT MCR Pin 1 V input Pin 2 V ouput Pin 3 GND (-) Pin 4 Feedback Pin 5 ON/OFF [...]... *** Ghi chú: + Kí hi u “M ch www .bkit4 u.com PE2” nghĩa là ñ c tín hi u t M ch Công Su t ñ n VĐK - 28 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR + Kí hi u “M ch  PB7” nghĩa là xu t tín hi u t VĐK ñ n M ch Công Su t www .bkit4 u.com - 29 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR Chương 3 Xây d ng gi i thu t ñi u khi n xe 3.1 Các hàm cơ b n c a chương trình void speed(int left, int right);... ngang www .bkit4 u.com - 33 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR Hình 3-8 M ch dò không n m gi a ñư ng ñua 3.3 Gi i thu t x lý khi qua các ño n ñư ng th ng và cong - Các tr ng thái sensor có th g p th hi n tương ñ i ñ l ch hư ng c a xe so v i phương ñư ng ñua: Hình 3-9 M t s tr ng thái sensor g p trên ñư ng ñua www .bkit4 u.com - 34 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR - Cách... hơn trong l p trình cho M ch Dò Đư ng, ta s d ng ch c năng ADC c a ATmega64 ñ chuy n ñi n th nh n ñư c t các ñư ng tín hi u SIG0 SIG7 thành giá tr s ph c v cho vi c l p trình tính toán Giá tr ñi n th t 0V 5V s ñư c chuy n ñ i tương ng v i giá tr t 0 www .bkit4 u.com 255 - 12 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR Hình 2-10 K t n i ADC trên ATmega64 Trong chương trình BKIT MCR 2010, các hàm... servo unsigned char sensor_inp(unsigned char MASK); hàm tr v giá tr c a 8 sensor dò trư c ñ u xe sau khi AND v i MASK Ví d : www .bkit4 u.com - 30 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR Hình 3-2 Giá tr tr v c a hàm sensor_inp 3.2 C u trúc chương trình - Chương trình chia làm 4 tr ng thái chính: X lý các ño n ñư ng th ng và ñư ng cong (I) 2 1 X lý ño n ñư ng chuy n làn bên trái ( II ) 4 3... chân tương ng hai phía công-t c ñó s n i nhau Trên M ch VĐK, DipSW ñư c ng d ng trên m ch BKIT MCR ñ cài ñ t mode cho xe ch y V i DipSW-4 ta ch n ñư c 16 mode t mode 0 ñ n mode 15 (0b0000 www .bkit4 u.com 0b1111) - 21 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR Hình 2-24 Sơ ñ nguyên lý kh i DipSW Khi l p trình các chân PC3:0 ta s cài ñ t ch ñ input và ñư c kéo lên Khi công-t c h (OFF) ta s nh... th i ño n www .bkit4 u.com - 19 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR ñư c chia ñ nh , hi u ng 24hình/giây ñư c t o ra và m t ta s nhìn th y như th là d li u khác nhau hi n th ñ ng th i trên các b led Có mô t b ng b ng sau: Tr ng thái 1 PG2:0 011 PORTA 0xA5 2 101 0xF5 3 110 0x64 (l p l i tr ng thái 1) B ng 2-1 Các tr ng thái quét led Các hàm chính x lý xu t led trong chương trình T t c các... Đư ng Bit b ng 1 t c sensor n m trong line tr ng, bit b ng 0 t c sensor n m trong vùng ñen www .bkit4 u.com - 13 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR Sensor = 0x06 = 0b00000110 Hình 2-11 Ví d v giá tr bi n sensor 2.4 Đi u khi n các module trên M ch VĐK 2.4.1 Mô t chung M ch ñi u khi n xe BKIT MCR s d ng vi ñi u khi n AVR ATmega64 c a hãng Atmel Đây là m t dòng vi ñi u khi n khá ph bi n... ñ ñi u khi n RC Servo, ñư c g i m t l n ñ u chương trình void handle(int _angle); hàm cài ñ t góc quay cho RC Servo.Tham s _angle là góc quay c n cài ñ t cho RC Servo, tham s này có giá tr t -90 ñ n 90, tương ng v i góc quay t -900 ñ n 900 c a ñ u xe Khi g i handle(0) thì ñ u xe www .bkit4 u.com v trí gi a - 25 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR 2.6 M ch Công Su t và nguyên lý ñi u khi... u chương trình void led_mod(); hàm quét led, hàm ñư c g i b i ng t timer ñ nh kỳ m i m t ms m t l n m i l n ñư c g i, hàm s chuy n tr ng thái hi n th led 1 2, 2 3, ho c 3 1 (B ng 2-1) void led_put(unsigned char _val); hàm xu t giá tr ra 8 led ñơn void led7_putHex(unsigned char _val); hàm xu t giá tr ra 2 led 7 ño n 2.4.3 Kh i Loa Beep www .bkit4 u.com - 20 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT. .. (Hình 2-10) C ng c m m ch CS ATmega64 C ng USB k t n i v i PC Hình 2-12 Sơ ñ kh i m ch VĐK Chi ti t v thi t k và cách ñi u khi n các kh i trên m ch VĐK ñư c trình bày dư i ñây www .bkit4 u.com - 14 - Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR 2.4.2 Kh i Led Đi u khi n m t led ñơn Led (ñi t phát quang) thư ng dùng trên các m ch ñi n t ñ hi n th thông tin, v i 2 tr ng thái t t/sáng Led thư ng ñư . Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR www .bkit4 u.com - 1 - Hướng dẫn tìm hiểu chương trình BKIT MCR . góc cua tương ứng 37 Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR www .bkit4 u.com - 7 - Chương 1. Tổng quan Tài liệu này sẽ hướng dẫn: Mô tả nguyên lý, hướng dẫn cách ñiều khiển. 07/2010 Bkit Hardware Club – Bkit4 u Bkit Hardware Club – Bkit4 u Chương trình BKIT MCR www .bkit4 u.com - 2 - MỤC LỤC Chương 1. Tổng quan 7 Chương 2. Đặt tả cách các module