nghiên cứu, thiết kế, chế tạo board mạch trung tâm ứng dụng điều khiển robot

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BOARD MẠCH TRUNG TÂM ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT S K C 0 9 MÃ SỐ: T2010 - 04 S KC 0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2010 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM  ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BOARD MẠCH TRUNG TÂM ỨNG DỤNG ĐIỀU KHIỂN ROBOT MÃ SỐ: T2010 - 04 THUỘC NHÓM NGÀNH : KHOA HỌC KỸ THUẬT NGƯỜI CHỦ TRÌ : THS LÊ TẤN CƯỜNG ĐƠN VỊ : KHOA CƠ KHÍ MÁY TP HỒ CHÍ MINH – 11/2002 Trang TĨM TẮT ĐỀ TÀI Trong Robot, board mạch trung tâm đóng vai trò quan trọng nhận tín hiệu từ cảm biến, từ u cầu người điều khiển thơng qua nút nhấn, qua giao diện người máy lệnh từ xa, từ định điều khiển cấu chấp hành cách linh hoạt Do vậy, điều khiển thường sử dụng chip điều khiển có tốc độ cao tốn điện vi điều khiển ARM để giúp Robot phản ứng nhanh với tác động từ mơi trường ngồi Trong đề tài nghiên cứu khoa học nội dung vấn đề tác giả cần triển khai: tìm hiểu họ vi điều có cấu trúc ARM, cụ thể dòng LPC2000 Philip;từ áp dụng chip ARM thiết kế board trung tâm điều khiển robot, xây dựng giao diện hình giao tiếp giúp điều khiển hiển thị thơng tin dễ dàng hơn, kết nối mạng RS485 điều khiển driver PID Motor cho mobile robot bánh di chuyển đa hướng cách xác Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang ABSTRACT In Robot, circuit mainboard is important to receive signals from the sensors, from request through the control buttons, the user interface or remote commands, from which its decision to control the observance of a structural flexibility Therefore, the mainboard used the high-speed controller and less power as the ARM microcontroller that will help robot to react quickly to environmental impacts from outside In scientific research this problem content authors need to deploy: learning the structure of ARM LPC2000 particular line of Philip, which applies ARM microcontroller to design a mainboard for controling robot, building an interface screen help to control and display information more easily, RS485 network is used to control three PID Motor Driver that help three-wheeled mobile robot to move towards a multi accurately Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang MỤC LỤC PHẦN : ĐẶT VẤN ĐỀ Đối tượng nghiên cứu Tình hình nghiên cứu ngồi nước Những vấn đề tồn PHẦN : GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I II III I II III Mục đích đề tài Phương pháp nghiên cứu Nội dung PHẦN : KẾT LUẬN 27 I Kết luận 27 II Đề nghị 27 Tài liệu kham khảo Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường 28 Trang Phần ĐẶT VẤN ĐỀ I Đối tượng nghiên cứu Vi điều khiển ARM7 LPC2148, dòng LPC2000 hãng Philip, ngun lý mạch điện, chương trình phần mềm lập trình, phần mềm nạp chip Giao diện điều khiển robot hình LCD 128x128, cơng cụ chuyển đổi icon hình ảnh nạp vào chip, giúp thao tác điều khiển robot dễ dàng trực quan Đo lường hiển thị thơng số hệ thống mức pin, thời gian hệ thống giao diện hình LCD Xây dựng giao thức truyền thơng RS485 nhằm kết nối điều khiển Driver PID Motor cho robot bánh di chuyển đa hướng cách xác II Tình hình nghiên cứu ngồi nước Board mạch sử dụng chip vi điều khiển ARM7 dòng LPC2000 nhiều hang phát triển hỗ trợ tốt cho người dùng Đây mạch mẫu: Board ARM7 MCB2140 hãng Keil, Đức: Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang Hình 1.1 : Board MCB2140 Keil Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang Board ARM7 LPC-P2138 hãng Olimex, Đức: Hình 1.2 : Board LPC-P2138 Olimex Board ARM7 CP-JR ARM7 USB LPC2148 hãng ETT, Thái Lan: Hình 1.3 : Board CP-JR ARM7 USB LPC2148 ETT Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang III Những vấn đề tồn Các board mạch nước ngồi thiết kế có tính thẩm mỹ cao, bên cạnh có số hạn chế sau : Giá thành đắt Board thiết kế dạng board phát triển nên có kích thước to, có nhiều thành phần thí nghiệm board, vấn đề điều khiển robot đơi lại khơng cần thiết mà lại đòi hỏi tính nhỏ gọn, tính chun dụng tốn lượng Từ lúc đặt mua thiết bị hãng đến có hàng thường 4-6 tuần, chi phí chuyển cao nên thiết kế Robot cần có dự trù thời gian hợp lý Từ hạn chế trên, ta thấy việc nghiên cứu chế tạo board mạch sử dụng chip ARM7 điều khiển chun dụng cho robot dựa linh kiện có sẵn nước vấn đề đáng quan tâm nghiên cứu Board mạch thiết kế tùy biến phù hợp với robot điều khiển nên có kích thước nhỏ gọn, giá thành thấp Đó hướng nghiên cứu đề tài Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang Phần GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ I Mục đích đề tài Đề tài cần giải vấn đề sau: Nghiên cứu, tìm hiểu vi điều khiển ARM7 LPC2148, phần mềm biên dịch chương trình nạp chip Thiết kế board mạch dùng vi điều khiển LPC2148, có thành phần ngoại vi sau: hệ thống thời gian thực (realtime) dùng pin lưu trữ, kết nối JTAG dùng debug chương trình, giao tiếp LCD màu 128x128 điểm ảnh, giao tiếp hỗ trợ mạng RS485 dùng truyền thơng với driver tớ, hỗ trợ mạch đo lường báo pin yếu Xây dựng tập lệnh C giao tiếp hiển thị thơng tin LCD, giao tiếp người dùng điều khiển giao tiếp truyền thơng điều khiển Driver PID Motor II Phương pháp nghiên cứu Đề tài thực với phương pháp sau: Khảo sát, tìm hiểu ngun lý số board mạch hãng Keil, Olimex, ETT… từ tổng hợp ngun lý chun dùng cho board robot Tìm hiểu ví dụ lập trình cho ARM, cơng cụ phát triển để từ khai thác lập trình tốt cho ARM Philip Khai thác sử dụng linh kiện dán bề mặt SMD, nhằm thiết kế board robot có kích thước nhỏ gọn, từ dễ dàng lắp robot Khảo sát số thiết bị có giao thức mạng RC Motor Robotis, từ rút giao thức mạng phù hợp với thiết bị, giúp hệ thống linh hoạt hoạt động Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 15 Hình D.4: Module Mainboard Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 16 Board mạch dùng cho robot hình sau: Hình 3.5: Board mạch điều khiển robot Board mạch bao gồm thành phần sau: 1) Vi điều khiển LPC2148 dòng ARM7TDMI-S 16 bit/32 bit NXP Về đặc tính LPC2148 kham khảo thư mục Datasheets đĩa CD 2) Nguồn cung cấp board mạch: 7.4V DC Board mạch có cầu chì bảo vệ, từ nguồn ổn áp loại nguồn: 5V cấp cho module RF, MAX485,…và nguồn 3.3V cấp cho xử lý ARM 3) Pin 3V dùng lưu trữ thời gian thực cho hệ thống Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 17 4) Cổng USB1: dùng để nạp chương trình cho ARM qua USB, giao tiếp chuyển đổi USB sang COM, giao tiếp với ARM qua URT0 5) Cổng USB2: truyền thơng USB ARM hỗ trợ 6) Khe cắm thẻ nhớ MMC/SD giao tiếp với ARM qua truyền nối tiếp đồng SPI 7) Module RF giao tiếp với ARM qua UART1 8) Cổng JTAG chuẩn 20 chân dùng debug chương trình nạp ARM JTAG 9) Giao tiếp RS485 dùng giao tiếp điều khiển smart servos 10) Bốn led đơn thiết kế dùng cho debug chương trình 3.2.4 Pin cho robot mạch giám sát dung lượng pin Để robot di chuyển tự khơng bị vướng víu dây điện robot cần trang bị nguồn lượng riêng Nguồn lượng phải đảm bảo: khối lượng nhẹ để khơng ảnh hưởng nhiều đến khối lượng robot, phải đủ dòng để trì hoạt động cho robot thời gian dài Năng lượng sử dụng nguồn pin cấp cho robot a) Chọn pin cho robot Trong thực tế có nhiều loại pin Trong tài liệu [How to rebuild a Li-Ion battery pack, trang 5] từ [http://www.electronics-lab.com] có đề cập so sánh loại pin thơng dụng bảng 3.1 sau: Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 18 Loại pin Ni-Cd Ni-MH Lead acid Li-ion Li-Po Điện áp cung cấp(V) 1.2 1.2 2.1 3.6/3.7 3.6 Năng lượng cung cấp (Wh/Kg) 50 70 30 100-160 140 Chu kỳ sống (số lần nạp xả) 500 560 - 1000 - Mức độ ảnh hưởng mơi trường thấp trung bình trung bình cao cao Mức độ an tồn cao cao trung bình thấp thấp Giá thành pin thấp trung bình thấp cao cao 25-30 30-35 - 6-9 - có có Có khơng khơng Đặc tính Tỉ lệ tự xả (%/tháng) Ảnh hưởng nhớ Bảng 3.1: Bảng so sánh loại pin thơng dụng Theo bảng so sánh ta thấy pin Li-ion Lipo pin đảm bảo tiêu chí lượng cấp cho robot Ở thị trường Việt Nam pin Li-ion dễ dàng tìm mua loại pin thay cho cell Laptop với giá thành tương đối rẻ, cell pin cho áp 3.7V dòng 1000mA/h Để có dòng cao ta mắc cell song song Các hộp pin chế tạo theo dạng cho giá thành thấp, dòng cung cấp cao, lại nặng to kích thước Hình 3.6 mơ tả hộp pin Li-ion chế tạo theo kiểu này, hộp pin gồm cells cho dung lượng 7.4V, 2000mA Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 19 (a) (b) Hình 3.6: (a) Hộp pin hồn chỉnh, (b) cell Li-ion lắp bên pin Còn pin Lipo Việt Nam dễ dàng tìm mua cửa hàng bán pin sử dụng cho máy bay xe mơ hình Hình 3.7 hai cells pin Lipo dùng mơ hình, cell cho dòng 900mA, hai cell mắc song song cho áp 7.4V dòng tối đa 1800mA Pin dạng có giá thành cao khối lượng lại nhẹ (a) (b) Hình 3.7: (a) Hai cells pin Lipo mắc song song, (b) đồ sạc pin chun dụng cho pin Lipo Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 20 b) Mạch báo dung lượng pin Pin sử dụng mơ hình pin Li-ion pin Lipo, loại pin có giá thành cao, số lần nạp-xả nhiều Nhưng thực tế để số lần nạp-xả đạt tối đa cần phải tn theo ngun tắc sau:  Đối với pin Li-po sử dụng dụng cụ sạc chun dụng, hình 7(b) mạch sạc chun dụng đến từ hãng E-sky, q trình sạc pin báo đầy pin hiển thị đèn led Đối với hộp pin Li-ion tự chế hình 3.6 (a) theo ngun tắc sau : điện áp pin 7.4V ta cần phải sạc với áp 8.4V, theo hãng Panasonic dòng sạc lớn 0.7C, ví dụ pin Li-ion có thơng số 600mAh dòng sạc lớn 0.7*0.600=420mA Khi dòng sạc qua pin vài mA pin đầy  Trong q trình sử dụng điện áp pin giảm dần, cell có điện áp 3.7V nạp đầy điện áp cell 4.2V, điện áp cell nhỏ 3.2V pin cần phải sạc, q trình sử dụng khơng lưu ý điều làm giảm tuổi thọ Pin Với lưu ý ta nhận thấy: pin sạc ngắt mạch sạc chun dụng, để nâng cao tuổi thọ pin q trình sử dụng robot cần có mạch báo dung lượng pin để điện áp pin khơng nhỏ ngưỡng qui định sạc Để giám sát trạng điện áp pin mạch chia điện áp thiết kế để chia điện áp pin mức điện áp cho phép chuyển đổi A/D mainboard Do điện áp vào lớn mainboard 3.3V, nên chọn giá trị điện áp chia cho Chọn R1  6.8k, R2  3.3k cho mạch chia điện áp Kết ngõ điện áp xấp xỉ 1/3 điện áp pin Đối với pin đề tài có điện áp 7.4V, xạc đầy điện áp pin 8.4V pin yếu 6.4V Qua mạch chia điện áp ngõ đo lường nằm tầm từ 2.1V đến 2.8V Dựa vào điều ta thiết kế hiển thị dung lượng pin từ 0100%, hình HMI báo pin 0%, điều có nghĩa pin cần phải Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 21 đem sạc Hình 5.8 mơ tả mạch chia điện áp hiển thị trạng thái pin hình HMI +7V4 R48 6.8k BATVOL R49 3.3k (a) (b) Hình 3.8: (a) Ngun lý mạch chia áp , (b) báo dung lượng pin đạt 90 % Điều quan trọng cần lưu ý là, pin Lipo cần phải sạc đầy phải cân để có điện áp trước ghép chúng song song 3.3 Phương án lựa chọn thiết kế mềm điều khiển 3.3.1 Các chương trình xây dựng ARM Các phần cứng robot bao gồm: hình hiển thị Nokia 6610, giải mã cảm ứng sử dụng chíp ADS7843 , module RF, smartservo, mạch đo dung lượng pin, thời gian thực để ARM giao tiếp với chúng đoạn chương trình xây dựng KeilCARM Hình 3.9 mơ tả hình hàm dùng giao tiếp với phần cứng Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 22 Hình 3.9: Các hàm chương trình ARM dùng giao tiếp với ngoại vi phần cứng 3.3.2 Chương trình giao tiếp hình LCD 6610 LCD 6610 giao tiếp ARM qua SPI0, hàm giao tiếp điều khiển gồm: void InitSPI0(void); void Send_Spi(unsigned int data); void WriteSpiCommand(unsigned int command); void WriteSpiData(unsigned int data); void InitLCD(void); extern void LCDWritebmp(const unsigned char *bitmap, long sizebitmap, unsigned char x,unsigned char y,unsigned char sizex,unsigned char sizey); extern void LCDClearScreen(int color); void LCDSetXY(int x, int y); void LCDSetPixel(int x, int y, int color); void LCDSetLine(int x1, int y1, int x2, int y2, int color); Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 23 extern void LCDSetRect(int x0, int y0, int x1, int y1, unsigned char fill, int color); void LCDSetCircle(int x0, int y0, int radius, int color); void LCDPutChar(char c, int x, int y, int size, int fcolor, int bcolor); extern void LCDPutStr(char *pString, int x, int y, int Size, int fColor, int bColor) ; Các hàm có chức sau: khởi tạo cổng SPI0, đọc ghi liệu qua SPI0, khởi tạo hình cuối hàm hiển thị hình ảnh hình, vẽ đường thẳng, hình chữ nhật, đường tròn ghi ký tự chuỗi hình 3.3.3 Chương trình giao tiếp chíp giải mã touch screen ADS7843 ADS7843 giao tiếp ARM qua SPI0, hàm giao tiếp điều khiển gồm: void InitTouch (void); void Touch_Write(unsigned char data); unsigned int Touch_Read(void); unsigned int Get_X(); unsigned int Get_Y(); Các hàm có chức sau : khởi tạo hình cảm ứng, ghi liệu điều khiển chíp, lấy tọa độ trục X Y, cuối đọc tọa độ điểm chấm hình 3.3.4 Chương trình giao tiếp module RF Module RF giao tiếp ARM qua UART0, tốc độ 9600bits/s hàm giao tiếp điều khiển gồm: void UART0Init( DWORD Baudrate ); int putchar (int ch); int getchar (void); Khởi tạo cổng UART0, gửi nhận ký tự qua UART0 3.3.5 Chương trình giao tiếp smart servo Smart servo giao tiếp mainboard qua RS485 sủ dụng driver Max485, ARM cổng UART1 khởi tạo để truyền thơng 485 Các hàm khởi tạo, truyền nhận gồm: Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 24 DWORD UART1Init( DWORD Baudrate ); void UART1Handler( void ) irq; void UART1Send( BYTE *BufferPtr, DWORD Length ); Trong đó, UART1 khởi tạo với ngắt nhận, có đệm 256bytes, chế ghi vòng tròn để đảm bảo khả giao tiếp với nhiều servo lúc Các lệnh điều khiển servo gồm: BYTE TxPacket(BYTE bID, BYTE bInstruction, BYTE bParameterLength); BYTE RxPacket(BYTE bRxPacketLength); void ScanServo(BYTE numServos ); void WriteServo(BYTE bID,BYTE bInstruction, BYTE *BufferPtr, BYTE Length); TxPacket truyền gói liệu điều khiển đến servo RxPacket nhận gói trạng thái hồi tiếp từ servo ScanServo hàm dò tìm kết nối động hệ thống Cuối hàm ghi thơng tin lên servo 3.3.6 Chương trình đo dung lượng pin ARM sử dụng ADC để đọc áp pin, hàm sau dùng khởi tạo ADC đọc giá trị từ hai chuyển đổi ADC extern void ADC0Handler( void ) irq; extern void ADC1Handler( void ) irq; extern DWORD ADCInit( DWORD ADC_Clk ); extern DWORD ADC0Read( BYTE channelNum ); extern DWORD ADC1Read( BYTE channelNum ); Và hàm void ShowBatteryLevel() dùng hiển thị áp pin LCD dạng % 3.3.7 Chương trình giao tiếp thời gian thực RTC Các hàm giao tiếp điều khiển RTC gồm: extern void RTCHandler (void) irq; extern void RTCInit( void ); extern void RTCStart( void ); extern void RTCStop( void ); extern void RTC_CTCReset( void ); Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 25 extern void RTCSetTime( RTCTime ); extern RTCTime RTCGetTime( void ); extern void RTCSetAlarm( RTCTime ); extern void RTCSetAlarmMask( DWORD AlarmMask ); Các hàm dùng khởi tạo RTC, ghi đọc thời gian, cài ngắt báo 6.3 Các gói phần mềm máy tính Các gói phần mềm bao gồm phần mềm tạo hình để hiển thị LCD, phần mềm kiểm tra lệnh dùng phát triển cho smart servo, phần mềm cân chỉnh góc ban đầu cho robot 6.3.1 Phần mềm tạo hình cho LCD Hàm hiển thị ảnh LCD mơ tả 3.3.2 hỗ trợ file ảnh dạng mãng chiều chiều có tên file la *.h , với ảnh có kích thước 132x132-pixel sang kiểu liệu mảng chiều gồm 39204bytes liệu Cơng cụ Bmptoarray hãng Olimex giúp chuyển hình ảnh tối đa 24-bit màu kiểu *.bmp sang file định dạng *.h Hình 3.10 mơ tả cơng cụ chuyển đổi ảnh Hình 3.10: Cơng cụ chuyển đổi ảnh *.bmp sang *.h dùng hiển thị ảnh LCD Để chạy chương trình nhấn nút Browse dẫn tới hình cần chuyển (dạng file *.bmp kích thước 132x132 pixel), thư mục sinh file *.h Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 26 IV Kết đạt Q trình thiết kế, ta sử dụng phần mềm thiết kế mạch điện tử Orcad 9.2 để tạo sơ đồ ngun lý mạch in cho module Các linh kiện dán SMD sử dụng chế tạo board mạch để board có kích thước nhỏ gọn phù hợp với robot Board mạch lắp ráp lên robot có dạng hình Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 27 Phần KẾT LUẬN I Kết luận Thiết kế thi cơng thành cơng board điều khiển trung tâm sử dụng chíp ARM NXP LPC2148 65MHz (mục 3.2.3) Giao diện điều khiển robot sử dụng hình cảm ứng, tự phát triển HMI có giao diện đồ họa, dễ dàng điều khiển chọn chức robot ngồi giao tiếp điều khiển Robot module khơng dây sóng RF (mục 3.2.1) Năng lượng cho robot dùng pin Lipo, phần cứng hỗ trợ mạch báo dung lượng sử dụng pin, nhằm tuổi thọ sử dụng pin (mục 3.2.4) Các drivers viết C cho Vi điều khiển ARM KeilC dùng điều khiển ngoại vi (mục 3.2.3) II Đề nghị Hồn thiện giao diện điều khiển máy tính Kết hợp với camera, xử lý ảnh cho robot Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 28 TÀI LIỆU KHAM KHẢO [1] Trần Thế Sang, Cơ sở nghiên cứu sáng tạo Robot, Nhà xuất thống kê [2] [Keil Inc, 2010] http://www.keil.com [3] [Olimex Inc, 2010] http://www.olimex.com [4] [ETT Inc, 2010] http://www.ett.co.th [5] [NXP Inc, 2010] http://www.nxp.co.th [6] [Spark Fun Electronics, 2010] Spark Fun Electronics (2010) Spark Fun Electronics http://www.sparkfun.com Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường [...]... trình thiết kế, ta sử dụng phần mềm thiết kế mạch điện tử Orcad 9.2 để tạo sơ đồ nguyên lý và mạch in cho các module Các linh kiện dán SMD được sử dụng chế tạo các board mạch để board có kích thước nhỏ gọn phù hợp với robot Board mạch chính lắp ráp lên robot có dạng như hình Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 27 Phần 3 KẾT LUẬN I Kết luận Thiết kế và thi công thành công board điều khiển trung tâm sử dụng. .. chân này sẽ đưa module vào chế độ ngủ nhằm tiết kiệm năng lượng 3.2.3 Board mạch chính: Sơ đồ nguyên lý board mạch chính như hình sau: Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 15 Hình D.4: Module Mainboard Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 16 Board mạch chính dùng cho robot như hình sau: Hình 3.5: Board mạch chính điều khiển robot Board mạch chính bao gồm các thành phần sau: 1) Vi điều khiển LPC2148 dòng ARM7TDMI-S... 3.2.3) Giao diện điều khiển robot sử dụng màn hình cảm ứng, tự phát triển HMI có giao diện đồ họa, dễ dàng điều khiển chọn chức năng robot ngoài ra có thể giao tiếp điều khiển Robot bằng module không dây sóng RF (mục 3.2.1) Năng lượng cho robot dùng pin Lipo, phần cứng hỗ trợ mạch báo dung lượng sử dụng pin, nhằm năng tuổi thọ sử dụng pin (mục 3.2.4) Các drivers viết trên nền C cho Vi điều khiển ARM bằng... thành tín hiệu RS485 giao tiếp điều khiển các module Driver PID con Bộ điều khiển vị trí và tốc độ: đóng vai trò nhận thông tin điều khiển, xử lý tinh toán và xuất tín hiệu cho mạch công suất điều khiển theo tốc độ đặt hoặc đến đúng vị trí mong muốn Trong quá trình điều khiển nó cũng nhận tín hiệu hồi tiếp, tính toán ra sai lệch và từ đó tạo tín hiệu điều khiển cần thiết Giao thức mạng: đây là chuẩn... III Nội dung 3.1 Sơ đồ hệ thống điều khiển Sơ đồ hệ thống board mạch trung tâm cho robot có dạng như hình sau : Các module Driver PID DC Motor Mạng RS485 RS485 Driver Truyền nối tiếp UART1 ARM CONTROLLER Màn hình cảm ứng HMI Truyền đồng bộ SPI Module wireless RF Truyền nối tiếp UART0 Mạch đo dung lượng pin Bộ chuyển đổi ADC Hình 3.1 : Sơ đồ hệ thống board mạch chính cho robot Hệ thống gồm các thành phần... trong quá trình sử dụng nếu không lưu ý điều này sẽ làm giảm tuổi thọ của Pin Với các lưu ý trên ta nhận thấy: pin sẽ được sạc và ngắt bằng các mạch sạc chuyên dụng, để nâng cao tuổi thọ của pin thì trong quá trình sử dụng trên robot cần có mạch báo dung lượng pin để điện áp của pin không nhỏ hơn ngưỡng qui định sạc Để có thể giám sát trạng điện áp của pin thì mạch chia điện áp đã được thiết kế để chia... trò là bộ xử lý trung tâm của board mạch, nó cần phải có các chức năng sau Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 10  Hai bộ UART: một bộ dùng giao tiếp RS485 điều khiển các bộ Driver con , và kênh còn lại giao tiếp với module RF dùng nhận lệnh điều khiển từ xa của người dùng  Kênh truyền thông nối tiếp đồng bộ tốc độ cao SPI dùng giao tiếp với module LCD  ADC dùng cho việc đo lường pin Mạch RS485: giúp... dùng giao tiếp điều khiển các smart servos 10) Bốn led đơn thiết kế dùng cho debug chương trình 3.2.4 Pin cho robot và mạch giám sát dung lượng pin Để robot di chuyển tự do và không bị vướng víu bởi dây điện thì robot cần được trang bị nguồn năng lượng riêng Nguồn năng lượng phải đảm bảo: khối lượng nhẹ để không ảnh hưởng nhiều đến khối lượng robot, phải đủ dòng để duy trì hoạt động cho robot trong thời... và phải được cân bằng để có cùng điện áp trước khi ghép chúng song song nhau 3.3 Phương án lựa chọn thiết kế mềm điều khiển 3.3.1 Các chương trình con xây dựng trên ARM Các phần cứng trên robot bao gồm: màn hình hiển thị Nokia 6610, giải mã tấm cảm ứng sử dụng chíp ADS7843 , module RF, các smartservo, mạch đo dung lượng pin, bộ thời gian thực để ARM có thể giao tiếp với chúng thì các đoạn chương trình... chuyên dụng cho pin Lipo Thực hiện: Ths Lê Tấn Cường Trang 20 b) Mạch báo dung lượng pin Pin sử dụng trong mô hình là pin Li-ion và pin Lipo, đây là những loại pin có giá thành cao, số lần nạp-xả nhiều Nhưng trong thực tế để số lần nạp-xả đạt tối đa thì cần phải tuân theo những nguyên tắc cơ bản sau:  Đối với pin Li-po sử dụng dụng cụ sạc chuyên dụng, như trong hình 3 7(b) mạch sạc chuyên dụng đến