ROBOT DI CHUYỂN TRONG RÃNH
TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ROBOT DI CHUYỂN TRONG RÃNH Người hướng dẫn Khóa : KS NGÔ TÚ QUỲNH : 2013-2016 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016 TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN ROBOT DI CHUYỂN TRONG RÃNH Người hướng dẫn Khóa : KS NGÔ TÚ QUỲNH : 2013-2016 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2016 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài này, nổ lực thân có giúp đỡ nhiệt tình thầy cô, bạn bè, gia đình Đầu tiên xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Võ Hữu Hậu - giáo viên hướng dẫn trực tiếp tận tình giúp đỡ hoàn thành đề tài Đồng thời xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè, gia đình tạo điều kiện quan tâm, giúp đỡ hoàn thành đề tài Tôi xin chân thành cảm ơn TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2016 SVTH TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ - Độc lập – Tự – Hạnh phúc LỊCH TRÌNH LÀM ĐỒ ÁN Họ tên sinh viên: Đề tài: ROBOT DI CHUYỂN TRONG RÃNH Tuần/ ngày 18/01 Nội dung Nhận đồ án gặp GVHD Xác nhận GVHD Tìm hiểu đề tài, báo cáo tiến độ cho GVHD Báo cáo tiến độ làm đồ án cho GVHD Viết code, chạy mô cảm biến thực tế Bảo vệ đồ án 50% Viết code, chạy mô khối mạch thực tế Báo cáo tiến độ làm đồ án cho GVHD Gửi File báo cáo đồ án cho GVHD GV Hướng Dẫn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DC IC VCC Direct Curent Itegrated Circuit Voltage Common Collector ĐỒ ÁN Trang 8/13 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐO NHIỆT ĐỘ 1.1 Khái niệm nhiệt độ: - Nhiệt độ đại lý đặc trưng cho cường độ chuyển động nguyên tử, phân tử hệ vật chất Tuỳ theo trạng thái vật chất (rắn, lỏng, khí) mà chuyển động có khác trạng thái láng, phân tử dao động quanh vi trí cân vi trí cân dịch chuyển làm cho chất lỏng hình dạng định Còn trạng thái rắn, phần tử, nguyên tử dao động xung quanh vị trí cân Các dạng vận động phân tử, nguyên tử gọi chung chuyển động nhiệt Khi tương tác với bên có trao đổi lượng không sinh công, trình trao đổi lượng nói gọi truyền nhiệt - Nhiệt độ đại lượng vật lý vô hướng Để đo đạc tính toán giá trị ta phải dùng cảm biến Mạch đo nhiệt độ dùng loại cảm biến LM35 Các cảm biến LM35 cảm biến nhiệt, mạch tích hợp xác cao mà điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius (*) - Bộ cảm biến LM35 không yêu cầu cân chỉnh vốn chúng cân chỉnh Chúng đưa điện áp 10mV cho thay đổi 10C Chương sau hướng dẫn chọn cảm biến họ LM35 cho phù hợp với mạch đo nhiệt độ cần thiết kế -Như cần cảm biến LM35 ta tính giá trị nhiệt độ thời điểm xác định dựa vào giá trị điện áp đầu LM35 Như nói trên, ứng với thay đổi 10C, giá trị đầu tăng thêm 10mV Do đo, qua chuyển đổi tín hiệu tương tự (điện áp) sang tín hiệu số (bit) để hiển thị kết đo đạc tính toán, xử lý kết Mạch chuyển đổi tương tự sang số ta dùng IC ADC0804, Vi điểu khiển, Pic… Ở dùng PIC16F877A, vừa chuyển đổi ADC, hiển thị LCD, vừa điều khiển động o o o o o Đo nhiệt độ phương pháp tiếp xúc Đo nhiệt độ nhiệt điện trở: Nhiệt điện trở kim loại Đo nhiệt độ cặp nhiệt ngẫu Các loại cảm biến ĐỒ ÁN Trang 9/13 o o o o Biến áp xoay Con quay Cảm biến tốc độ Đầu dò khói CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 2.1 Tìm hiểu cảm biến LM35 ĐỒ ÁN Trang 10/13 Nhiệt độ xác định cách đo hiệu điện ngõ LM35 Sơ đồ chân LM35 sau: Hình 2.2 Cảm biến LM35 - Chân 1: Chân nguồn Vcc - Chân 2: Đầu Vout - Chân 3: GND - Một số thông số LM35: Cảm biến LM35 cảm biến nhiệt mạch tích hợp xác cao mà điện áp đầu tỷ lệ tuyến tính với nhiệt độ theo thang độ Celsius Chúng không yêu cầu cân chỉnh vốn chúng cân chỉnh Đặc điểm cảm biến LM35 + Điện áp đầu vào từ 4V đến 30V + Độ phân giải điện áp đầu 10mV/oC + Độ xác cao 25 C 0.5 C + Trở kháng đầu thấp 0.1 cho 1mA tải - Dải nhiệt độ đo LM35 từ -55 C - 150 C với mức điện áp khác Xét số mức điện áp sau : - Nhiệt độ -55 C điện áp đầu -550mV - Nhiệt độ 25 C điện áp đầu 250mV - Nhiệt độ 150 C điện áp đầu 1500mV Tùy theo cách mắc LM35 để ta đo giải nhiệt độ phù hợp Đối với hệ thống đo từ đến 150 Chi tiết bạn xem datasheet Sai số LM35 + Tại độ C điện áp LM35 10mV + Tại 150 độ C điện áp LM35 1.5V ==> Giải điện áp ADC biến đổi 1.5 - 0.01 = 1.49 (V) ĐỒ ÁN Trang 16/13 CHƯƠNG THIẾT KẾ 3.1 Sơ đồ khối 3.2 Khối nguồn: Hình Sơ đồ khối Hình Mạch nguồn Chức năng: ĐỒ ÁN Trang 17/13 Đây khối cung cấp nguồn cho toàn hệ thống mạch Nguồn cung cấp ổn định 5V thông qua 7805 Nguồn đầu vào biến áp hạ áp 220VAC-12VAC thông qua chỉnh lưu Chi tiết bạn xem mạch nguyên lý Nguyên lý hoạt động: - Khi ta bật công tắc nguồn => tác động vào IC nguồn qua chân PWR-ON => Mở điện áp khởi động cấp cho khối điều khiển bao gồm: o Cảm biến o Vi điều khiển o khối hiển thị - Sau cấp nguồn, khối vi xửlý hoạt động, CPU sẽtrao đổi liệu với Memory để lấy phần mềm điều khiển hoạt động máy, có lệnh quay lại điều khiển khối nguồn để mở điện áp cấp cho khối thu phát tín hiệu gọi điện áp điều 3.3 Cảm biến: Hình LM35 Chức Dùng để đo nhiệt độ môi trường thay đổi Nguyên lý họat động Sự phân cực chất bán dẫn bị ảnh hưởng nhiệt độ ĐỒ ÁN Trang 18/13 3.3 Vi điều khiển: Hình 3.3 Khối vi xử lý Chức chân: - Chân số 1: VPP + Hoạt động Reset mức thấp +VPP : ngõ vào áp lập trình - Chân số 2: RA0/AN0 + RA0 : xuất/nhập số +AN0 : ngõ vào tương tự - Chân số RA1/AN1 + RA1 : xuất/nhập số + AN1 : ngõ vào tương tự - Chân số RA2/AN2/VREF-/CVREF + RA2 : xuất/nhập số + AN2 : ngõ vào tương tự + VREF -: ngõ vào điện áp chuẩn (thấp) A/D - Chân số RA3/AN3/VREF+ + RA3 : xuất/nhập số + AN3 : ngõ vào tương tự + VREF+ : ngõ vào điện áp chuẩn (cao) A/D - Chân số RA4/TOCKI/C1OUT + RA4 : xuất/nhập số + TOCKI : ngõ vào xung clock bên cho timer0 + C1 OUT : Ngõ so sánh - Chân số RA5/AN4/ /C2OUT + RA5 : xuất/nhập số + AN4 : ngõ vào tương tự + SS : ngõ vào chọn lựa SPI phụ ĐỒ ÁN Trang 19/13 + C2 OUT : ngõ so sánh - Chân số RE0/RD /AN5 + RE0 : xuất nhập số + RD : điều khiển việc đọc port nhánh song song + AN5 : ngõ vào tương tự - Chân số RE1/WR /AN6 + RE1 : xuất/nhập số + WR : điều khiển việc ghi port nhánh song song + AN6 : ngõ vào tương tự - Chân số 10 RE2/WR/AN7 + RE2 : xuất/nhập số + CS : Chip lựa chọn điều khiển port nhánh song song + AN7 : ngõ vào tương tự - Chân số 11 VDD Chân nguồn PIC - Chân số 12 VSS Chân nối đất - Chân số 13 OSC1/CLKIN ngõ vào dao động thạch anh xung clock bên ngoài.Ngõ vào Schmit trigger cấu tạo chế độ RC ; cách khác CMOS + CLKIN : ngõ vào nguồn xung bên Luôn kết hợp với chức OSC1 - Chân số 14 OSC2/CLKO Ngõ vào dao động thạch anh xung clock + OSC2 : Ngõ dao động thạch anh Kết nối đến thạch anh cộng hưởng + CLKO : chế độ RC, ngõ OSC2, tần số OSC1 tốc độ chu kỳ lệnh - Chân số 15 RC0/T1 OCO/T1CKI + RC0 : xuất/nhập số + T1OCO : ngõ vào dao động Timer + T1CKI : ngõ vào xung clock bên Timer - Chân số 16 RC1/T1OSI/CCP2 + RC1 : xuất/nhập số + T1OSI : ngõ vào dao động Timer + CCP2 : ngõ vào Capture 2, ngõ compare 2, ngõ PWM2 - Chân số 17 RC2/CCP1 + RC2 : xuất/nhập số + CCP1 : ngõ vào Capture 1, ngõ compare 1, ngõ PWM1 - Chân số 18RC3/SCK/SCL + RC3 : xuất/nhập số + SCK : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ngõ chế độ SPI + SCL : ngõ vào xung clock nối tiếp đồng bộ/ ngõ chế ĐỒ ÁN Trang 20/13 độ I2C - Chân số 19 RD0/PSP0 + RD0 : xuất/nhập số + PSP0 : liệu port nhánh song song - Chân số 20 RD1/PSP1 + RD1 : xuất/nhập số + PSP1 : liệu port nhánh song song - Chân số 21 RD2/PSP2 + RD2 : xuất/nhập số + PSP2 : liệu port nhánh song song - Chân số 22 RD3/PSP3 + RD3: xuất/nhập số + PSP3 : liệu port nhánh song song - Chân số 23 RC4/SDI/SDA + RC4 : xuất/nhập số + SDI : liệu vào SPI + SDA : xuất/nhập liệu vào I2C - Chân số 24 RC5/SDO + RC5 : xuất/nhập số + SDO : liệu SPI - Chân số 25 RC6/TX/CK + RC6 : xuất/nhập số + TX : truyền bất đồng USART + CK : xung đồng USART - Chân số 26 RC7/RX/DT + RC7 : xuất/nhập số + RX : nhận bất đồng USART + DT : liệu đồng USART - Chân số 27 RD4/PSP + RD4: xuất/nhập số + PSP4 : liệu port nhánh song song - Chân số 28 RD5/PSP5 + RD5: xuất/nhập số + PSP5 : liệu port nhánh song song - Chân số 29 RD6/PSP6 + RD6: xuất/nhập số + PSP6 : liệu port nhánh song song - Chân số 30 RD7/PSP7 + RD7: xuất/nhập số + PSP7 : liệu port nhánh song song - Chân số 31 VSS Chân nối đất - Chân số 32 VDD Chân nguồn PIC - Chân số 33 RB0/INT ĐỒ ÁN Trang 21/13 + RB0 : xuất/nhập số + INT : ngắt - Chân số 34 RB1 xuất/nhập số - Chân số 35 RB2 xuất/nhập số - Chân số 36 RB3 + RB3 : xuất/nhập số + Chân cho phép lập trình điện áp thấp ICPS - Chân số 37 RB4 + xuất/nhập số + Ngắt PortB - Chân số 38 RB5 + xuất/nhập số + Ngắt PortB - Chân số 39 RB6/PGC + RB6 : xuất/nhập số + PGC : mạch vi sai xung clock lập trình ICSP + Ngắt PortB - Chân số 40 RB7/PGD + RB7 : xuất/nhập số + PGD : mạch vi sai liệu lập trình ICSP + Ngắt PortB Nguyên lý họat động ĐỒ ÁN Trang 22/13 Hình 3.3: Nguyên lý hoạt động vi điều khiển 3.4 Khối hiển thị ĐỒ ÁN Trang 23/13 Hình 3.4 Khối hiển thị Chức Hiển thị thời gian thực Hiển thị nhiệt độ cần đo Nguyên lý hoạt động Hoạt động hiển thị thời gian thực: Cpu xử lý tín hiệu thời gian thực sau xuất liệu qua PIC 16F877A (Giải mã) Sau hiển thị LCD 3.4 Khối động Hình 3.4 Khối động Chức năng: Được vi điều khiển hoàn toàn dựa thay đổi nhiệt độ Nguyên lý hoạt động: - Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cữu hay nam châm điện rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều, phần quan trọng khác động điện chiều phận chỉnh lưu, ĐỒ ÁN Trang 24/13 có nhiệm vụ đổi chiều dòng điện chuyển động quay rotor liên tục - Nếu trục động điện chiều kéo lực ngoài, động hoạt động máy phát điện chiều, tạo sức điện động cảm ứng Electromotive force (EMF) Khi vận hành bình thường, rotor quay phát điện áp gọi sức phản điện động counter-EMF (CEMF) sức điện độngđối kháng, đối kháng lại điện áp bên đặt vào động Sức điện động tương tự sức điện động phát động sử dụng máy phát điện (như lúc ta nối điện trở tải vào đầu động cơ, kéo trục động ngẫu lực bên ngoài) Như điện áp đặt động bao gồm thành phần: sức phản điện động, điện áp giáng tạo điện trở nội cuộn dây phần ứng Dòng điện chạy qua động tính theo biều thức sau: CHƯƠNG CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 4.1 PIC 16F877A ĐỒ ÁN Trang 25/13 Hình 4.1 PIC 16F877A Là vi sử lý mạch 4.2 Thạch anh 12 MHz - 4.3 Hình 4.2 thạch anh Chức năng: Là nguồn tạo xung nhip dao động clock ổn định(12MHz) cho dao động 16F877A Thạch anh gắn vào chân OSC1 OSC2 ( chân 13 14) 16F877A Tụ hóa 1000uF, 100nF, 10uF, 33pF Hình 4.3Tụ điện - 4.4 Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện môi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu Điện trở 10K,1K ĐỒ ÁN Trang 26/13 - 4.5 Hình 4.4 Điện Trở Dùng để cản trở dòng điện Biến trở Hình 4.5 Biến Trở Là điện trở chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu VR 4.6.1 Transistor NPN:C1815 Hình 4.6 Transistor NPN - Trong chế độ tuyến tính hay gọi chế độ khuyếch đại, Transitor phần tử khuyếch đại dòng điện với dòng Ic β lần dòng bazo (dòng điều khiển).Trong β hệ số khuyếch đại dòng điện Ic = βIB ĐỒ ÁN Trang 27/13 5.1 CHƯƠNG THỰC NGHIỆM Mạch mô proteus 5.2 Sơ đồ mạch in Hình 5.1 mô proteus Hình 5.2 Mạch in 5.3 Mạch thực tế ĐỒ ÁN Trang 28/13 Hình 5.3 Mạch thực tế CHƯƠNG KẾT LUẬN Ưu,nhược điểm mạch: 6.1 - Ưu điểm: Mạch có dải đo nhiệt độ lớn Khả đáp ứng nhanh với nhiệt độ môi trường Mạch hiển thị lên LCD nên dễ dàng cho người sử dụng theo dõi nên dễ sử dụng dù điều kiện thiếu ánh sáng.Mạch thiết kế nhỏ gọn,dễ sử dụng,tiện lợi Nhược điểm: - Tính ổn định không cao mang xa hay sử dụng di - chuyển Còn có sai số nhiệt độ đo sai số linh kiện sai số tính toán thiết kế mạch chấp nhận ĐỒ ÁN Trang 29/13 Hướng phát triển: - Mạch lắp thêm chuông báo nhiệt độ môi trường lớn hay nhỏ nhiệt độ khống chế để tiện lợi cho người sử dụng theo dỏi 6.2 Phục lục để chương trình điều khiển ngôn ngữ C #include #device *=16 adc=10 #fuses hs, noput, nowdt #use delay(clock=12M) #define LCD_RS_PIN pin_d1 #define LCD_RW_PIN pin_d2 #define LCD_ENABLE_PIN pin_d3 #define LCD_DATA4 pin_d4 #define LCD_DATA5 pin_d5 #define LCD_DATA6 pin_d6 #define LCD_DATA7 pin_d7 #include float nhdo; void main() { setup_adc(ADC_CLOCK_INTERNAL);//su dung ADC voi tan so=tan so dao dong ben chip setup_adc_ports(AN0);//cau hinh PIN:ADC set_adc_channel(0);//Truoc doc ADC can chi ro kenh can doc SETUP_TIMER_2(T2_DIV_BY_4,255,1); SETUP_CCP1(CCP_PWM); delay_ms(100); lcd_init(); lcd_gotoxy(1,1); lcd_putc("Do nhiet do"); while(true) { nhdo=read_adc(); nhdo=nhdo/2.046; lcd_gotoxy(1,2); printf(lcd_putc,"Nh do: %4.1f",nhdo); lcd_putc(223); lcd_putc("C "); if(nhdo