Thiết kế xe mini chạy theo vạch kẻ cho trước sử dụng sensor
Đại học Quốc Gia TP.HCM Trƣờng Đại học Công Nghệ Thông Tin - - BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: “Thiết kế xe mini chạy theo vạch kẻ cho trước sử dụng sensor” Giáo viên hƣớng dẫn : Ths.Lâm Đức Khải Khoa : Kỹ thuật máy tính Khóa : 03 Nhóm thực : 1.Nguyễn Thành Đức 08520095 (Nhóm Trưởng) 2.Huỳnh Xuân Tâm 08520326 3.Nguyễn Hoài Nam 08520242 4.Phan Thanh Hưng 08520164 TP.HCM,ngày 15,tháng 2,năm 2012 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng LỜI MỞ ĐẦU Công nghệ robot len lỏi vào ngóc ngách,vào phần nhỏ sống chúng ta.Robot,cho dù sinh phục vụ nhu cầu thƣờng ngày sống,nhƣ robot hút bụi Roomba ,hay để thực công việc lớn nhƣ công việc lắp ráp nhà máy chế tạo ô tô,máy bay,thám hiểm vũ trụ… cho dù chúng hình dạng không xa lạ nhƣ trƣớc nữa.Robot ngày gần với ngƣời Robot đƣợc hiểu “máy tự động đa chức năng,có thể lập trình lại,đƣợc thiết kế để di chuyển vật chất,bộ phận,công cụ,hay thiết bị đặc biệt thông qua chuyển động đƣợc lập trình sẵn dành cho nhiệm vụ đa dạng” Robot có từ khoảng 270 năm trƣớc công nguyên,đó quang đồng hồ nƣớc với hình dáng chuyển động đƣợc kỹ sƣ ngƣời Hy Lạp chế tạo ra!.Năm 1961,tức 20 năm sau có đầy đủ tên,Robot công nghiệp đƣợc chế tạo phân xƣởng nhà máy General Motor New Jersey Có thể coi điểm bắt đầu ngành công nghiệp chế tạo cổ máy tinh vi Trong đề tài này,sản phẩm xe mini sử dụng sensor(hệ thống dò đƣờng) di chuyển theo vạch kẻ cho trƣớc(robot tự dò đƣờng).So với robot đƣợc kể robot nhỏ,đơn giản nhƣng lại tảng cho việc phát triển lớn hơn… GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên,em xin chân thành cảm ơn GVHD-Thầy Lâm Đức Khải có góp ý,hƣớng dẫn nhiệt tình trình thực đồ án này!Cũng nhƣ thông cảm cho nhóm đồng ý cho nhóm gia hạn tiến độ báo cáo đồ án nhóm chƣa hoàn thành tiến độ bảng kế hoạch Xin cảm ơn tất thành viên nhóm tích cực hoạt động,góp phần chung để hoàn tất đồ án Xin chân thành cảm ơn đến số bạn bè lớp có góp ý bổ ích cho đồ án Xin chân thành cảm ơn đến bạn sinh viên số diễn đàn mạng.Chính góp ý bạn giúp cho nhóm hiểu khắc phục đƣợc số vấn đề nảy sinh trình thực đồ án Và cuối cùng,xin chân thành cảm ơn đến bạn làm robot dò đƣờng.Các bạn chia sẻ đồ án bạn,những thông tin quý báu bạn kiến thức vô giá với GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng LỜI NHẬN XÉT _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng MỤC LỤC Cơ sở đề tài 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Giới thiệu đề tài .5 1.3 Sơ đồ khối toàn hệ thống 1.4 Kế hoạch thực .6 Xác định mục tiêu giới hạn 2.1 Mục tiêu 2.2 Giới hạn Hiện thực đề tài 3.1 Khối nguồn 3.2 Khối vi điều khiển .11 3.3 Khối động 14 3.4 Khối cảm biến 16 Tài liệu tham khảo 21 Phụ lục 21 5.1 Hình ảnh khối sản phẩm hoàn chỉnh .21 5.2 Danh sách thiết bị .25 5.3 Các Datasheet 26 GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng 1.Cơ sở đề tài : 1.1.Lý chọn đề tài : Robot có vai trò quan trọng đời sống đặc biệt ứng dụng sản xuất kinh tế, quốc phòng…Tuy nhiên công nghệ chế tạo robot nghành mẻ với Việt Nam nên việc phát triển nghành công nghiệp để bắt kịp với nƣớc phát triển khác điều vô quan trọng Theo nhóm nghĩ,cách tiếp cận robot đơn giản thực thiết kế xe mini sử dụng cảm biến,có thể tránh vật cản,đi mê cung,hoặc dò đƣờng…Và nhóm chọn đề tài xe tự động dò đƣờng.Với đề tài này,nhóm kết hợp lý thuyết vi điều khiển học với thực hành,đồng thời tìm hiểu thêm điện-điện tử 1.2.Giới thiệu đề tài : Sản phẩm xe mini tự động có chức tự di chuyển theo vạch kẻ cho trƣớc(trắng đen-nhóm cho xe theo vạch đen) Đầu tiên ta thiết kế đƣờng vạch đen (nhóm dùng băng keo đen) Xe có phận cảm biến đầu xe,bộ phận dò vạch đen,nếu xe bắt đƣợc vạch đen truyền tín hiệu đến vi điều khiển.Từ đó,vi điều khiển xuất tín hiệu điều khiển động chuyển động cho phù hợp với hoàn cảnh xe bắt đƣợc vạch đen trạng thái (đi thẳng,trái,phải…) Đề tài sử dụng vi điều khiển Atmega8 Ta hiểu rõ chế hoạt động xe thông qua sơ đồ khối bên dƣới GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng 1.3.Sơ đồ khối toàn hệ thống : MẠCH SENSORS MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ XE CHUYỂN ĐỘNG 1.4.Kế hoạch thực hiện: Thời gian :1/11/2011-15/2/2012 Giai đoạn Kế hoạch Tìm hiểu,phân tích yêu cầu đồ án Lập kế hoạch thiết kế khối mạch nguồn Lập bảng kế hoạch Tìm hiểu nguồn cung cấp cho động cơ,vi điều khiển,sensor… Tìm hiểu IC LM7805 : có chức chuyển nguồn 7-24V sang nguồn 5V Vẽ mạch nguyên lý chuyển đổi điện áp từ nguồn 9V5V Orcad Làm board mạch chuyển điện áp 9V5V Khối điều khiển ─Tìm hiểu vi điều khiển(VDK) Atmega8.Tìm hiểu chân VDK,ngắt,timer/couter ─Vẽ sơ đồ nguyên lý khối điều khiển ─Nghiên cứu mạch nạp cho Atmega8 : sơ đồ vị trí chân,cách nạp,cách set để sử dụng đƣợc thạch anh ─ Thiết kế board mạch vi điều khiển cho phép nạp chƣơng trình trực tiếp lên board GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Tên Thành viên thực Cả nhóm Cả nhóm Huỳnh Xuân Tâm & Phan Thanh Hƣng Thời gian 1/11-4/11 5/11-21/11 5/11-7/11 8/11-21/11 8/11-6/12 Nguyễn Thành 8/11-18/11 Đức & Nguyễn Hoài Nam Huỳnh Xuân 19/11-6/12 Tâm & Nguyễn Thành Đức Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng ─Code demo chƣơng trình test thử board mạch vi điều khiển : Chƣơng trình led sáng nhấp nháy Chƣơng trình ấn ngắt làm cho led sáng tắt ngƣợc lại Khối động Tìm hiểu IC L298N điều khiển động : nguyên tắc hoạt động,công dụng chân Tìm hiểu động DC Thiết kế sơ đồ vật lý khối động Kết nối khối vi điều khiển,khối nguồn với khối động Code demo điều khiển động : Động quay thuận ấn ngắt quay ngƣợc,và ấn ngắt tiếp quay thuận Động có ấn ngắt quay chậm hẳn,ấn ngắt tiếp quay nhanh lại Khối cảm biến (sensor) ─Tìm hiểu led thu,phát hồng ngoại,IC khếch đại LM324 Thiết kế cảm biến với cặp led thu-phát hồng ngoại Kết nối khối mạch lại hoàn chỉnh Code demo test mạch xe : Sensor sáng bên nào,động bên quay Hoàn thiện xe ─Xây dựng khung xe.(Nguyễn Thành Đức) Xây dựng đƣờng đi.(Phan Thanh Hƣng) Code hoàn chỉnh.(Nguyễn Hoài Nam) Chỉnh sửa,khắc phục cố.(Huỳnh Xuân Tâm) Viết báo cáo Phan Thanh Hƣng & Nguyễn Hoài Nam 19/11-6/12 7/12-3/1 Nguyễn Thành 7/12-3/1 Đức & Huỳnh Xuân Tâm Nguyễn Hoài Nam & Phan Thanh Hƣng 7/12-3/1 4/1-10/1 Nguyễn Hoài Nam & Phan Thanh Hƣng 11/1-12/1 Nguyễn Hoài Nam 13/1-17/1 Cả nhóm Có liên hệ thành viên nhóm 6/2-13/2 2.Xác định mục tiêu giới hạn : 2.1.Mục tiêu : Hệ thống điều khiển phải có khối nguồn cung cấp ổn định Hệ thống nhận đƣợc tín hiệu báo nhận đƣờng Hệ thống có khả điều khiển động tốt,linh hoạt GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng Khối xử lý trung tâm(khối điều khiển) hoạt động tốt,phối hợp khối khác hoạt động đồng thời ổn định toàn trình hoạt động Có hƣớng phát triển sau nhƣ cải tiến thành robot thông minh Chất lƣợng sản phẩm : kết cấu khí đẹp,chạy ổn định Hoàn thành thời hạn 2.2.Giới hạn : Tốc độ chƣa cao Thỉnh thoảng bị trƣợt khỏi đƣờng chạy nhanh,khi bẻ cua 3.Hiện thực đề tài : 3.1.Khối nguồn : Trong khối nguồn,nhóm sử dụng pin khô 9V.Tuy nhiên,vi điều khiên Atmega8 hoạt động đƣợc điện áp 4.5V-5.5V.Do đó,nhóm tạo nguồn 5V để cung cấp cho hệ thống điều khiển,và khối mạch khác Trƣớc hết,ta xét thử mạch ổn áp dùng Diode Zener: Hình 1: mạch ổn áp dùng Diode Zener Mạch ổn áp tạo áp 33V cố định cung cấp cho mạch dò kênh Ti vi mầu : Từ nguồn 110V không cố định thông qua điện trở hạn dòng R1 gim Dz 33V để lấy điện áp cố định cung cấp cho mạch dò kênh GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng Khi thiết kế mạch ổn áp nhƣ ta cần tính toán điện trở hạn dòng cho dòng điện ngƣợc cực đại qua Dz phải nhỏ dòng mà Dz chịu đƣợc, dòng cực đại qua Dz dòng qua R2 = Nhƣ sơ đồ dòng cực đại qua Dz sụt áp R1 chia cho giá trị R1 , gọi dòng điện I1 ta có I1 = (110 - 33 ) / 7500 = 77 / 7500 ~ 10mA Thông thƣờng ta nên để dòng ngƣợc qua Dz ≤ 25 mA Mạch ổn áp dùng Diode Zener nhƣ có ƣu điểm đơn giản nhƣng nhƣợc điểm cho dòng điện nhỏ ( ≤ 20mA ) Để tạo điện áp cố định nhƣng cho dòng điện mạnh nhiều lần ngƣời ta mắc thêm Transistor để khuyếch đại dòng nhƣ sơ đồ dƣới Hình : Mạch ổn áp dùng Transistor Ở mạch điện áp điểm A thay đổi gợn nhƣng điện áp điểm B không thay đổi tƣơng đối phẳng Hình cách phân cực nguồn điện chung cho Transistor Ta có : VCC= VBB + VBE + VEE Do đó, ta có nguyên lý ổn áp nhƣ sau : Thông qua điện trở R1 Dz gim cố định điện áp chân B Transistor Q1, giả sử điện áp chân E đèn Q1 giảm => điện áp VBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E đèn tăng , ngƣợc lại GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Giải thích sơ đồ : Vi điều khiển Atmega8 có hỗ trợ chân PWM(PB1 PB2) đƣợc dùng điều chế xung để điều khiển động cơ.Đồng thời có nhớ flash,công nghệ nạp ISP (In System Programming) tức nạp mà không cần tháo chip khỏi mạch, giúp việc lập trình test thuận tiện Chân AREF chân AVCC dùng cho chuyển đổi ADC(nhóm không sử dụng).Trong đó: o AVCC nguồn cho ADC hoạt động đƣợc mắc trực tiếp tới nguồn 5V o AREF điện áp tham chiếu (điện áp chuẩn) để ADC so sánh,nếu đƣợc dùng để làm điện áp tham chiếu nội cần chống nhiễu cách nối thêm tới tụ 104 rối nối đất Led đƣợc mắc thêm để báo hiệu mạch đƣợc nạp thành công,hoặc dùng để test động trình thực hiện.Led đƣợc mắc thêm điện trở 330Ω để hạn dòng Bus 5x2 dùng để nạp ISP với vị trí đƣợc mắc phù hợp với chuẩn cho mạch nạp USB AVR910,chuyên dụng cho họ AVR Mạch dao động sử dụng thạch anh 12Mhz,nhƣ dùng Timer có tần số f=12/12=1Mhz chu kỳ T=1/1*106=10-6s=1μs.Tiện cho việc tính toán lập trình.Tuy nhiên có hạn chế truyền thông với máy tính qua cổng COM(đòi hỏi thạch anh 11.0592Mhz).Thạch anh đƣợc nối đất với tụ gốm 22pF để chống nhiễu Mạch sử dụng SW tạo ngắt,đƣợc nối tới chân INT1 INT2 đƣợc mắc nhƣ hợp lí : o Trên mô phòng,thông thƣờng chân INT ta mắc nhƣ sau: Hình : ví dụ cách mắc công tắc o Khi ấn SW VDK đƣợc nối tới đất,lúc VDK đọc giá trị 0.Tuy nhiên,lúc nút nhấn đƣợc thả ra,chúng ta thấy ngõ vào VDK chẳng đƣợc nối tới linh kiện cả,vậy điện áp chân VDK trôi không xác định.Nếu không may mắn,điện áp trôi rơi vào vùng logic 0,rồi lại nhảy sang vùng logic 1…thì rõ ràng xác định đƣợc nút bấm có đƣợc bấm hay không?!!! GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 12 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng o Vì vậy,để đảm bảo,nếu không bấm nút SW,VDK phải có điện áp tham khảo 5V(chip Atmega chịu đƣợc nguồn 4,5V5,5V 20mA),sau bấm nút điện áp giảm xuống 0V: Hình : cách mắc công tắc tránh bị điện áp trôi o Tuy nhiên,nếu ấn nút bấm,thì gây ngắn mạch,vì R=0, I= ∞.Do ta cần phải đƣa thêm vào điện trở đất ,nút bấm nguồn.Vấn đề đặt điện trở đƣợc đặt đâu,và giá trị bao nhiểu?Khi ta có cách mắc sau : Hình 8: cách mắc công tắc tránh ngắn mạch - Ta có I=U/R,nếu mắc trở R=10k,ta có:I=5V/10k=0.5mA - Thiết kế đảm bảo cho hoạt động VDK đƣợc an toàn.Ta thay R=1k thu đƣợc I=5mA phù hợp - Cách mắc 1,ấn nút chân VDK đƣợc nối tới đất - Cách mắc 2,không có tƣợng trôi điện áp o Khi ấn thả SW,sẽ có tƣợng rung,khoảng thời gian rung VDK khó nhận biết nút bấm trạng thái ấn hay không,để đảm bảo ấn nút mà VDK nhận biết đƣợc,ta nối song song với nút ấn tụ hóa(tụ phân cực).Khi vừa ấn nút,điện áp đƣợc nạp cho tụ,ở khoảng thời gian rung,lúc VDK không nhận đƣợc trạng thái ấn SW tụ xả điện áp tạo trạng thái nhƣ ấn nút.Tuy nhiên,dùng loại tụ có giá trị cho vừa đủ ?!!! GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 13 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng - Khi tụ nạp điện,ta có : Vc(t)=VDC(1-e-t/T) t: thời gian tụ nạp (s),T=RC số thời gian(s),ở mắc R nên ta xét giá trị C Để Vc tiến gần VDC 1/et/T >>0 et/T>>∞ T>>0C>>0 Tụ có giá trị nhỏ nạp nhanh - Khi tụ xả điện,ta có :Vc(t)=VDC*e-t/T Để Vc tiến gần VDC 1/et/T >>1 et/T>>1 t/T>>0T>>∞C>>∞ Tụ có giá trị lớn xả nhiều -Tụ có giá trị lớn nạp lâu xả nhiều -Tụ có giá trị nhỏ nạp nhanh xả - Dựa vào cách tính trên,và ta thấy khoảng thời gian nhấn nút SW xảy ngắn nên ta cần loại tụ nạp nhanh,do chọn loại tụ có trị số nhỏ,tụ hóa có trị số từ 1μF10000μF.Do đó,ta chọn tụ hóa 1μF (có thể chọn cao hơn,chẳng hạn nhƣ 10μF) 3.3.Khối động : Sơ đồ vật lý : Hình : Sơ đồ vật lý khối động GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 14 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Giải thích sơ đồ vật lý : IC L298N bên tích hợp hai mạch cầu H,mỗi mạch cầu H gồm cổng AND Tranzito Sơ đồ khối bên nhƣ sau(Hình 10) : Mỗi mạch cầu H đƣợc điều khiển tín hiệu Input tín hiệu Enable Ví dụ với mạch cầu H điều khiển Out1 Out2 cho động 1(bánh trái ) đƣợc điều khiển tín hiệu In1,In2,EnA (In1,In2,EnA đƣợc xuất từ vi điều khiển,EnA=5V) Ta có mối quan hệ tín hiệu nhƣ sau : Out1 Out2 In1 In2 EnA VDC VDC 0 VDC 12 VDC 1 12 VDC VDC 1 12 VDC 12 VDC 1 Treo Treo X x Khi có độ chênh áp Out1 Out2 động quay.Nếu In1In2=01 tiến tới,và In1In2=10 lùi Tƣơng tự cho mạch cầu H thứ chịu điều khiển In3,In4 xuất tín hiệu Out3,Ou4 điều khiển động 2(bánh phải) GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 15 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng Cung cấp nguồn Vcc=5V cho IC hoạt động,và cấp nguồn Vs=12V cho động hoạt động Mỗi mạch cầu H bao gồm đƣờng nguồn Vs(thật đƣờng chung cho mạch cầu),một chân current sensing(cảm biến dòng) phần cuối mạch cầu(ta có chân SENA SENB cho mạch cầu),chân không đƣợc nối đất mà bỏ trống để ngƣời dùng nối điện trở gọi sensing resistor,mục đích để ổn định dòng,nó điện trở công suất có giá trị cỡ nhỏ,thƣờng từ 0,5-2ohm,2W(theo datasheet),khi chuyển mạch L298N dẫn,nó trạng thái bão hòa mạnh,dòng qua gần nhƣ maximum,do khả hút dòng lớn dễ sụt nguồn điện trở Tụ C1 tụ lọc nhiễu cho L298N,thƣơng tụ 0.1uF,tụ C2 C4 tụ lọc nguồn ,giúp nguồn cấp 12V đƣợc phẳng,ổn định Khi đảo chiều động hay ngừng động cơ,lúc động giống nhƣ máy phát điện nhỏ.Nó phát sinh dòng điện ngƣợc có giá trị lớn,về lý thuyết L298N chịu đƣợc 4A,nhƣng 2A IC nóng,nếu dòng phát sinh đạt ngƣỡng chảy ngƣợc IC dễ gây hỏng IC.Chính mạch diode cầu theo để bảo vệ chip.mấy diode dùng để ngăn dòng ngƣợc động đảo chiều hay ngừng không cho dòng quay ngƣợc trở lại làm cháy IC Nhóm dùng diode 1N5399,2A 3.4.Khối cảm biến : Đƣờng xe đƣợc vẽ vạch đen nằm trắng.Để nhận đƣợc đƣờng đi,nhóm sử dụng cặp led thu phát hồng ngoại đặt gần nhau.Led phát hồng ngoại không phát ánh sáng mà phát cƣờng độ,led thu có điện trở phụ thuộc vào có nhận đƣợc cƣờng độ hồng ngoại phản xạ lại từ đƣờng hay không Hình 11 : phản xạ ánh sáng led phát trắng đen GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 16 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng Sơ đồ cặp thu phát hồng ngoại (Hình 12): L1 đèn phát hồng ngoại có dải điện áp ??(chƣa test lại) R1 Led thu đƣợc mắc ngƣợc.Việc tính toán R2 cho độ chênh lệch Vs có ánh sáng lớn nhất.(Vs điện áp rơi R2) - Giả sử điện trở Led thu có ánh sáng Rmin,và ánh sáng Rmax - Tƣơng ứng có điện áp có ánh sáng Vs=I*R2=Vcc*R2/(R2+Rmin) Và ánh sáng Vs=Vcc*R2/(R2+Rmax) Độ chênh lệch điện áp : Delta= |Vcc*R2/(R2+Rmax) - Vcc*R2/(R2+Rmin)| Khảo sát hàm y(R2)= |Vcc*R2/(R2+Rmax) - Vcc*R2/(R2+Rmin)|.Tìm R2 cho hàm y(R2) đạt cực đại Tính toán đơn ta có công thức R2=sqrt(Rmin*Rmax) Với Led thu,theo tính toán thực nghiệm nhóm nghiên cứu trƣớc làm ánh sáng,điện trở led thu cỡ 100k; có ánh sáng giảm xuống 1k R2=sqrt(1*100)=10k Với sơ đồ trên,theo lý thuyết : +Khi ánh sáng(gặp vạch đen) : Vs=5*10/(10+100)=0.45V +Khi có ánh sáng(vạch trắng) : Vs=5*10/(10+1)=4.54V Tuy nhiên,trong trình chạy thực nghiệm,tùy khoảng cách led thu led phát,và khoảng cách cảm biến mặt đƣờng mà cho giá trí GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 17 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng Vs khác có ánh sáng.Với kết thực nghiệm nhóm,khi có ánh sáng nhóm đo đƣợc Vs xấp xỉ 1,6V,và ánh sáng xấp xỉ 0V Điện áp 1,6V thấp,không thể đƣa vào vi điều khiển để hoạt động đƣợc,do cần phải đƣợc khếch đại.Điện áp Vs đƣợc so sánh với điện áp Vref đƣợc tinh chỉnh theo cách mắc sau(Hình 13) : Vref Vs Vref đƣợc tinh chỉnh điện áp 1V Cơ chế hoạt động mạch so sánh : - Khi có ánh sáng : Vs=1,6V>Vref => Output =5V - Khi ánh sáng : Vs=0V Output=0V Nhóm sử dụng cặp led thu-phát.Do cần tới so sánh.Nhóm sử dụng IC LM324.Mỗi IC LM324 chứa so sánh.Với sơ đồ chân nhƣ sau (Hình 14) : IC LM324 với nguồn nuôi 5V cho Output cao 3.7V,do điện áp rơi van chuyển mạch,các điện trở bên nó.Nhóm đo đƣợc xấp xỉ 3,6V.Tuy nhiên,điện áp đủ để vi điều khiển hiểu đƣợc GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 18 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng mức logic 1.Qua kiểm tra trạng thái cảm biến để điều khiển động hƣớng Ngoài ra,nhóm sử dụng đèn led báo hiệu cho cặp led thu-phát để dễ dàng nhận biết đƣợc trạng thái cảm biến gặp vạch đen hay vạch trắng Nhóm sử dụng đèn đỏ 1,4V-1,8V.Nhóm đo đƣợc 1,8V,và muốn dòng 15mA Do ta có : R=(5-1,8)/0.015=213 ,xấp xỉ 220 Khi gặp vạch đen,Output(của so sánh)=0 có chênh áp đèn Led sáng Khi gặp vạch trắng,Output=3,6V chênh áp thấp đèn Led tắt Sơ đồ nguyên lý : gồm mạch Hình 15 : mạch dò đƣờng gồm cặp led thu – phát GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 19 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng Hình 16 : mạch so sánh ,khếch đại Trên mạch này,4 đèn bên trái dùng đèn đỏ báo hiệu,4 đèn bên phải dùng đèn vàng báo hiệu (đèn vàng có V=2V T=(5-2)/220=13,6mA) Xét từ trái qua,đèn báo hiệu đƣợc đánh số từ 1-8.Các trƣờng hợp cảm biến dò đƣờng (bắt vạch đen): Phạm vi đèn 4-5 : thẳng Phạm vi đèn 1-5 : lệch trái quẹo trái Phạm vi đèn 4-8: lệch phải quẹo phải GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 20 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Lƣu đồ giải thuật(Hình 17) : KHỞI TẠO GIỚI THIỆU DÒ ĐƢỜNG NO YES LỆCH Đi thẳng Cua trái Or Cua phải 4.Tài liệu tham khảo : 1.Bài giảng vi xử lý – vi điều khiển-Thầy Nguyễn Minh Sơn 2.Một số trang web tham khảo : - www.hocavr.com www.dientuvietnam.net www.dieukhien.net www.micromouse.tk 5.Phụ lục: 5.1.Hình ảnh khối sản phẩm hoàn chỉnh : *Khối nguồn khối vi xử lý nằm board(Hình 18) GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 21 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Khối động (Hình 19): GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 22 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Khối cảm biến gồm phần : +Bộ dò đƣờng (Hình 20): *Bộ khếch đại tín hiệu từ dò đƣờng(Hình 21): GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 23 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Sản phẩm hoàn chỉnh (Hình 22): *Đƣờng đua (Hình 23): GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 24 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng *Hình ảnh xe dò đƣờng(Hình 24) : 5.2 Danh sách thiết bị : Tên thiết bị Động hộp số Bánh xe động Bánh xe dẫn hƣớng Pin 9V(sạc đƣợc) Led phát Led thu Led thƣờng Tụ điện loại : tụ sứ 22pF,tụ gốm 0.1µF,tụ hóa 0.1µF, 100µF,1000µF, 1µF Điện trở loại : 220,330,10k,100k Atmega8 GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Số lƣợng 2 8 10 vài Vài Page 25 Đồ án môn học : Thiết kế xe dò đƣờng LM7805 L298N LM324 Diode 1N5399 Thạch anh 12Mhz Tản nhiệt loại nhỏ Jump loại Lƣợc Cáp nối : 6,8,10 Dây đồng 5.3.Các Datasheet Atmega8 LM7805 LM324 L298N GVHD : Ths.Lâm Đức Khải 1 1 vài vài vài cuộn Page 26 [...]... môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng mức logic 1.Qua đó có thể kiểm tra các trạng thái của cảm biến để điều khiển động cơ đi đúng hƣớng Ngoài ra,nhóm còn sử dụng 8 đèn led báo hiệu cho 8 cặp led thu-phát để dễ dàng nhận biết đƣợc trạng thái cảm biến gặp vạch đen hay vạch trắng Nhóm sử dụng đèn đỏ 1,4V-1,8V.Nhóm đo đƣợc 1,8V,và muốn dòng 15mA Do đó ta có : R=(5-1,8)/0.015=213 ,xấp xỉ 220 Khi gặp vạch đen,Output(của... : Thiết kế xe dò đƣờng *Khối động cơ (Hình 19): GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 22 Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng *Khối cảm biến gồm 2 phần : +Bộ dò đƣờng (Hình 20): *Bộ khếch đại tín hiệu từ bộ dò đƣờng(Hình 21): GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 23 Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng *Sản phẩm hoàn chỉnh (Hình 22): *Đƣờng đua (Hình 23): GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 24 Đồ án môn học 1 : Thiết kế. .. Thiết kế xe dò đƣờng *Hình ảnh xe đi dò đƣờng(Hình 24) : 5.2 Danh sách thiết bị : Tên thiết bị Động cơ hộp số Bánh xe động cơ Bánh xe dẫn hƣớng Pin 9V(sạc đƣợc) Led phát Led thu Led thƣờng Tụ điện các loại : tụ sứ 22pF,tụ gốm 0.1µF,tụ hóa 0.1µF, 100µF,1000µF, 1µF Điện trở các loại : 220,330,10k,100k Atmega8 GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Số lƣợng 2 2 1 3 8 8 10 vài Vài 1 Page 25 Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò... hợp với chuẩn cho mạch nạp USB AVR910,chuyên dụng cho họ AVR Mạch dao động sử dụng thạch anh 12Mhz,nhƣ vậy khi dùng Timer sẽ có tần số f=12/12=1Mhz chu kỳ T=1/1*106=10-6s=1μs.Tiện cho việc tính toán và lập trình.Tuy nhiên có hạn chế là không thể truyền thông với máy tính qua cổng COM(đòi hỏi thạch anh 11.0592Mhz).Thạch anh này đƣợc nối đất với tụ gốm 22pF để chống nhiễu Mạch sử dụng SW tạo ngắt,đƣợc... tiến tới,và In1In2=10 thì lùi Tƣơng tự cho mạch cầu H thứ 2 chịu điều khiển bởi In3,In4 xuất tín hiệu Out3,Ou4 điều khiển động cơ 2(bánh phải) GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 15 Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng Cung cấp nguồn Vcc=5V cho IC hoạt động,và cấp nguồn Vs=12V cho động cơ hoạt động Mỗi mạch cầu H bao gồm 1 đƣờng nguồn Vs(thật ra là đƣờng chung cho 2 mạch cầu),một chân current sensing(cảm... Với đèn báo hiệu,nhóm sử dụng Led siêu sáng trắng 2-3V Nhóm đo đƣợc Led có áp 2.8V GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 10 Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng Ta có dòng qua Led thƣờng từ 5-20mA.Ở đây,nhóm muốn đèn sáng với I=5mA,khi đó ta có công thức tính cho điện trở nhƣ sau: R=(5-2.8)/0.005=440Ω Do thị trƣờng không bán loại này nên nhóm dùng loại 330Ω,ta đƣợc dòng gần 6,6mA đủ sáng cho Led 3.2.Khối vi... chỉnh theo cách mắc sau(Hình 13) : Vref Vs Vref đƣợc tinh chỉnh ở điện áp 1V Cơ chế hoạt động của mạch so sánh : - Khi có ánh sáng : Vs=1,6V>Vref => Output =5V - Khi không có ánh sáng : Vs=0V Output=0V Nhóm sử dụng 8 cặp led thu-phát.Do đó cần tới 8 bộ so sánh.Nhóm sử dụng 2 IC LM324.Mỗi IC LM324 chứa 4 bộ so sánh.Với sơ đồ chân nhƣ sau (Hình 14) : IC LM324 với nguồn nuôi 5V thì chỉ cho Output... Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng *Giải thích sơ đồ : Vi điều khiển Atmega8 có hỗ trợ 2 chân PWM(PB1 và PB2) đƣợc dùng điều chế xung để điều khiển động cơ.Đồng thời có bộ nhớ flash,công nghệ nạp ISP (In System Programming) tức là nạp mà không cần tháo chip ra khỏi mạch, giúp việc lập trình và test rất thuận tiện Chân AREF và chân AVCC dùng cho bộ chuyển đổi ADC(nhóm không sử dụng) .Trong đó:... IC thì rất dễ gây hỏng IC.Chính vì vậy một mạch diode cầu đi theo để bảo vệ chip.mấy con diode này dùng để ngăn dòng ngƣợc khi động cơ đảo chiều hay ngừng không cho dòng này quay ngƣợc trở lại làm cháy IC Nhóm dùng diode 1N5399,2A 3.4.Khối cảm biến : Đƣờng đi của xe đƣợc vẽ bằng vạch đen nằm trên nền trắng.Để nhận ra đƣợc đƣờng đi,nhóm sử dụng các cặp led thu phát hồng ngoại đặt gần nhau.Led phát hồng... Vs=5*10/(10+100)=0.45V +Khi có ánh sáng (vạch trắng) : Vs=5*10/(10+1)=4.54V Tuy nhiên,trong quá trình chạy thực nghiệm,tùy khoảng cách giữa led thu và led phát,và khoảng cách giữa cảm biến và mặt đƣờng mà cho giá trí GVHD : Ths.Lâm Đức Khải Page 17 Đồ án môn học 1 : Thiết kế xe dò đƣờng Vs khác nhau khi có ánh sáng.Với kết quả thực nghiệm của nhóm,khi có ánh sáng nhóm đo đƣợc Vs xấp xỉ 1,6V,và khi không có ánh ... phẩm xe mini tự động có chức tự di chuyển theo vạch kẻ cho trƣớc(trắng đen-nhóm cho xe theo vạch đen) Đầu tiên ta thiết kế đƣờng vạch đen (nhóm dùng băng keo đen) Xe có phận cảm biến đầu xe, bộ... Trong đề tài này,sản phẩm xe mini sử dụng sensor( hệ thống dò đƣờng) di chuyển theo vạch kẻ cho trƣớc(robot tự dò đƣờng).So với robot đƣợc kể robot nhỏ,đơn giản nhƣng lại tảng cho việc phát triển lớn... tiếp cận robot đơn giản thực thiết kế xe mini sử dụng cảm biến,có thể tránh vật cản,đi mê cung,hoặc dò đƣờng…Và nhóm chọn đề tài xe tự động dò đƣờng.Với đề tài này,nhóm kết hợp lý thuyết vi điều