Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án gồm 3 chương CHƯƠNG 1 2 TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 2 1.1 Lý do chọn đề tài 2 1.1.1 Cơ sở lý thuyết 2 1.1.2 Cơ sở thực tiễn 2 1.2 Giới thiệu về robot 2 1.2.1 Lịch sử hình thành và phát triển của robot 2 1.2.2 Ứng dụng của Robot 4 1.2.3 Định nghĩa về Robot 5 1.3 Giới thiệu về điều khiển từ xa 6 1.3.1 Lịch sử của điều khiển từ xa 6 1.3.2 Khái niệm về điều khiển từ xa 7 1.3.3 Phân loại 7 1.3.1.1 Điều khiển từ xa bằng tia hồng ngoại (IR) 7 1.3.3.2 Điều khiển từ xa bằng tần số vô tuyến (RF) 8 1.4 Sơ đồ khối của hệ thống 9 1.4.1 Sơ đồ khối đầy đủ 9 1.4.2 Giải thích sơ đồ 10 CHƯƠNG 2 11 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 11 2.1 Khối Vi Điều Khiển 11 2.1.1 Lý do chọn chíp 11 2.1.1.1 Vi Điều Khiển 8051 11 2.1.1.2 Vi điều khiển Atmega 16 12 2.1.1.3 Vi Điều Khiển PIC 13 2.1.1.4 Vi Điều Khiển ARM 14 2.2 Cấu chúc của Atmega16 16 2.2.1 Sơ đồ chân và hình ảnh thực tế của Atmega16 16 2.2.1 Sơ đồ cấu trúc bên trong và các thanh ghi 18 2.2 Khối thu phát RF 20 2.2.1 Giới thiệu về bộ thu phát RF DRF7020D13 20 2.2.2 Cách sử dụng module 20 2.2.3 Sơ đồ chân và kết nối với Vi Điều Khiển 22 2.2.3.1 Sơ đồ các chân của module 22 2.2.3.1 Sơ đồ kết nối với VĐK 23 2.2.4 Giao tiếp UART với AVR 23 2.2.4.1 Truyền thông nối tiếp không đồng bộ 23 2.2.4.2 Truyền thông nối tiếp không đồng bộ với AVR (UART). 27 2.2.3.3 Sử dụng UART trong AVR 31 2.3 Khối cảm biến 36 2.3.1 Giới thiệu về cảm biến siêu âm SRF05 36 2.3.3 Cách tính khoảng cách 39 2.3.4 Sơ đồ chân và giao tiếp với AVR 40 2.3.4.1 Sơ đồ chân 40 2.3.4.2 Kết nối với VĐK 40 2.4 Bộ phận bàn phím và hiện thị 43 2.4.1 Sơ đồ tổng quát 43 2.4.2 Giải thích các bộ phận 43 2.5 Mạch dàn dò 44 2.5.1 Linh kiện sử dụng 44 2.5.2 Sơ đồ nguyên lý 44 2.6 Khối công suất 45 2.6.1 Giới thiệu về MOSFET IRF540 45 2.6.2 Giới thiệu về Role 46 2.7 Khối chấp hành 47 2.7.1 Cấu tạo của động cở điện một chiều 47 2.7.2 Nguyên lý làm việc của động cơ một chiều 49 CHƯƠNG 3 50 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 50 3.1 Sơ đồ nguyên lý 50 3.1.1 Khối xử lý trung tâm 50 3.1.2 Khối nguồn 51 3.1.3 Bộ cách ly quang 52 3.1.4 Khối điều khiển động cơ 52 3.1.5 Mạch in hoàn chỉnh 53 3.2 Lưu đồ thuật toán 54 3.2.1 Lưu đồ thuật toán phần robot 54 3.2.2 Lưu đồ thuật toán phần điều khiển 56 3.3 Code Hoàn chỉnh của sản phẩm 57 3.3.1 Phần robot 57 3.2.2 Phần điều khiển 82 3.4 Sản phẩm hoàn thiện 88 KẾT LUẬN 89 LỜI CẢM ƠN 90 TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - MỤC LỤC Read-only memory LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 1.2.1 Lịch sử hình thành phát triển robot .3 Bảng 1.1 Số lượng robot sản xuất số nước 1.3.1 Lịch sử điều khiển từ xa 1.3.1.1 Điều khiển từ xa tia hồng ngoại (IR) 1.3.3.2 Điều khiển từ xa tần số vô tuyến (RF) 1.4.1 Sơ đồ khối đầy đủ Hình 1.1: Hệ thống điều khiển từ xa .10 CHƯƠNG .11 PHÂN TÍCH HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỪ XA .11 2.1 Khối Vi Điều Khiển 11 2.1.1 Lý chọn chíp .11 2.1.1.1 Vi Điều Khiển 8051 11 2.1.1.2 Vi điều khiển Atmega 16 .12 2.1.1.3 Vi Điều Khiển PIC 13 2.1.1.4 Vi Điều Khiển ARM 14 2.2 Cấu chúc Atmega16 16 2.2.1 Sơ đồ chân hình ảnh thực tế Atmega16 16 Hình 2.1 Vi Điều Khiển Atmega16 .17 2.2.1 Sơ đồ cấu trúc bên ghi 18 Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc ATmega16 .19 2.2 Khối thu phát RF 20 Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - 2.2.1 Giới thiệu thu phát RF DRF7020D13 20 Hình 2.3 : Bộ thu phát RF DRF7020D13 21 2.2.2 Cách sử dụng module 21 Hình 2.4: Bộ chuyển đổi DAC02 22 Hình 2.5: Cài đặt thông số cho thu phát .23 2.2.3 Sơ đồ chân kết nối với Vi Điều Khiển 23 2.2.3.1 Sơ đồ chân module 23 Bảng 2.1 Sơ đồ chân DRF7020D13 .23 2.2.3.1 Sơ đồ kết nối với VĐK 24 Hình 2.6: Sơ đồ kết nối với VĐK 24 2.2.4 Giao tiếp UART với AVR 24 2.2.4.1 Truyền thông nối tiếp không đồng 24 Thuật ngữ USART tiếng anh viết tắt cụm từ: Universal Synchronous & Asynchronous serial Reveiver and Transmitter, nghĩa truyền nhận nối tiếp đồng không đồng Cần ý khái niệm USART (hay UART nói đến truyền nhận không đồng bộ) thường để thiết bị phần cứng (device, hardware), chuẩn giao tiếp USART hay UART cần phải kết hợp với thiết bị chuyển đổi mức điện áp để tạo chuẩn giao tiếp Ví dụ, chuẩn RS232 (hay COM) máy tính cá nhân kết hợp chip UART chip chuyển đổi mức điện áp Tín hiệu từ chip UART thường theo mức TTL: mức logic high 5, mức low 0V Trong đó, tín hiệu theo chuẩn RS232 máy tính cá nhân thường -12V cho mức logic high +12 cho mức low (Hình2.7) Chú ý giải thích tài liệu theo mức logic TTL USART, không theo RS232 24 Bảng 2.2: chọn kiểm tra parity 30 Bảng 2.3: Độ dài liệu truyền 30 Bảng 2.4: Tính tốc độ baud 31 Bảng 2.5: số tốc độ baud mẫu.(Error đơn vị %) 32 2.2.4.3 Sử dụng UART AVR 32 Hình 2.9 : Truyền UART .33 Hình 2.10: Nhận UART 37 2.3 Khối cảm biến 37 2.3.1 Giới thiệu cảm biến siêu âm SRF05 37 Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - Hình 2.11: Cảm biến siêu âm SRRF05 38 Hình 2.12: Góc phát sóng SRF05 39 Hình 2.13: Giản đồ xung chân chế độ 39 Hình 2.14: Giản đồ xung chế độ .40 2.3.3 Cách tính khoảng cách 40 2.3.4 Sơ đồ chân giao tiếp với AVR 41 2.3.4.1 Sơ đồ chân 41 Hình 2.15: Sơ đồ chân SRF05 .41 2.3.4.2 Kết nối với VĐK 41 Hình 2.16: Kết nối SRF05 với Vi Điều Khiển 42 Hình 2.17: Mô tính khoảng cách Proteus 44 2.4 Bộ phận bàn phím thị .44 2.4.1 Sơ đồ tổng quát 44 Hình 2.18:Sơ đồ bàn phím thị 45 2.4.2 Giải thích phận 45 Hình 2.20: LED mầu 3mm 45 2.5 Mạch dàn dò 45 2.5.1 Linh kiện sử dụng 45 Hình 2.21: LED siêu sáng quang trở .45 46 Hình 2.22: Mạch dàn dò 46 2.6 Khối công suất .46 2.6.1 Giới thiệu MOSFET IRF540 46 Hình 2.23: Cấu tạo MOSFET kênh N 47 Hình 2.24: MOSFET IRF540 47 2.6.2 Giới thiệu Role 47 Hình 2.25: Role 12V chân 48 Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - 2.7 Khối chấp hành 48 2.7.1 Cấu tạo độngc cở điện chiều 48 Hình 2.26: Cấu tạo động DC 49 2.7.2 Nguyên lý làm việc động chiều 51 Khi đặt lên dây quấn kích từ điện áp kích từ uk dây quấn kích từ có dòng điện ik dẫn đến mạch từ máy có từ thông Φ Tiếp đặt giá trị điện áp U lên mạch phần ứng dây quấn phần ứng có dòng điện I chạy qua Tương tác dòng điện phần ứng từ thông kích từ tạo thành mômen điện từ Giá trị mômen điện từ: .51 CHƯƠNG .51 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA 51 3.1.1 Khối xử lý trung tâm .52 Hình 3.1 Khối xử lý trung tâm .52 3.1.2 Khối nguồn .53 Hình 3.2 Khối nguồn 53 3.1.3 Bộ cách ly quang 53 Hình 3.3 Bộ cách ly quang .54 3.1.4 Khối điều khiển động 54 Hình 3.4 Khối công suất khiển động 54 3.1.5 Mạch in hoàn chỉnh .55 Hình 3.5 Sơ đồ mạch in robot 55 Hình 3.6 Sơ đồ mạch in điều khiển .55 Hình 3.7: Lưu đồ thuật toán phần robot 57 Hình 3.8: Ngắt nhận tín hiệu UART 58 Hình 3.9: Lưu đồ thuật toán phần điều khiển 59 3.3 Code Hoàn chỉnh sản phẩm 59 3.3.1 Phần robot 59 3.2.2 Phần điều khiển .85 3.4 Sản phẩm hoàn thiện 91 Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - Hình 3.10: Phần robot .92 Hình 3.11: Phần điều khiển .92 KẾT LUẬN 92 LỜI CẢM ƠN .93 TÀI LIỆU THAM KHẢO 94 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Hệ thống điều khiển từ xa .Error: Reference source not found Hình 2.1 Vi Điều Khiển Atmega16 Error: Reference source not found Hình 2.2: Sơ đồ cấu trúc ATmega16 Error: Reference source not found Hình 2.3 : Bộ thu phát RF DRF7020D13 Error: Reference source not found Hình 2.4: Bộ chuyển đổi DAC02 .Error: Reference source not found Hình 2.5: Cài đặt thông số cho thu phát .Error: Reference source not found Hình 2.6: Sơ đồ kết nối với VĐK Error: Reference source not found Hình 2.7: Tín hiệu tương đương UART RS232Error: Reference source not found Hình 2.8: Truyền bit theo phương pháp song song nối tiếp Error: Reference source not found Hình 2.9 : Truyền UART Error: Reference source not found Hình 2.10: Nhận UART Error: Reference source not found Hình 2.11: Cảm biến siêu âm SRRF05 Error: Reference source not found Hình 2.12: Góc phát sóng SRF05 .Error: Reference source not found Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông Lớp: ĐH Điện tử K1 Hình 2.13: Giản đồ xung chân chế độ Error: Reference source not found Hình 2.14: Giản đồ xung chế độ Error: Reference source not found Hình 2.15: Sơ đồ chân SRF05 Error: Reference source not found Hình 2.16: Kết nối SRF05 với Vi Điều Khiển Error: Reference source not found Hình 2.17: Mô tính khoảng cách Proteus Error: Reference source not found Hình 2.18: Sơ đồ bàn phím thị Error: Reference source not found Hình 2.19: Nút nhấn Error: Reference source not found Hình 2.20: LED mầu 3mm Error: Reference source not found Hình 2.21: LED siêu sáng quang trở Error: Reference source not found Hình 2.22: Mạch dàn dò Error: Reference source not found Hình 2.23: Cấu tạo MOSFET kênh N .Error: Reference source not found Hình 2.24: MOSFET IRF540 .Error: Reference source not found Hình 2.25: Role 12V chân Error: Reference source not found Hình 2.26: Cấu tạo động DC Error: Reference source not found Hình 3.1 Khối xử lý trung tâm Error: Reference source not found Hình 3.2 Khối nguồn Error: Reference source not found Hình 3.3 Bộ cách ly quang Error: Reference source not found Hình 3.4 Khối công suất khiển động Error: Reference source not found Hình 3.5 Sơ đồ mạch in robot .Error: Reference source not found Hình 3.6 Sơ đồ mạch in điều khiển Error: Reference source not found Hình 3.7: Lưu đồ thuật toán phần robot .Error: Reference source not found Hình 3.8: Ngắt nhận tín hiệu UART Error: Reference source not found Hình 3.9: Lưu đồ thuật toán phần điều khiển Error: Reference source not found Hình 3.10: Phần robot Error: Reference source not found Hình 3.11: Phần điều khiển Error: Reference source not found Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Đồ án tốt nghiệp Lớp: ĐH Điện tử - Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Số lượng robot sản xuất số nước Error: Reference source not found Bảng 2.1 Sơ đồ chân DRF7020D13 .Error: Reference source not found Bảng 2.2: Chọn kiểm tra parity Error: Reference source not found Bảng 2.3: Độ dài liệu truyền Error: Reference source not found Bảng 2.4: Tính tốc độ baud Error: Reference source not found Bảng 2.5: Một số tốc độ baud mẫu.(Error đơn vị %) Error: Reference source not found Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng anh Ý nghĩa ADC Analog Digital Convert Chuyển đổi tương tự số UART Universal Asynchronous serial Reveiver and Transmitter Transmitter Thu phát không đồng RF Radio Frequency Tần số vô tuyến RXD Reveived Data Nhận liệu TXD Transmitted Data Nhận liệu OSC Oscillator Bộ dao động IC Integrated circuit Vi mạch tích hợp ROM Read-only memory Bộ nhớ đọc ALU Arithmetic and logic unit Đơn vị số học logic RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy nhập ngẫu nhiên Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 Lớp: ĐH Điện tử - LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến, giới ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng lọat thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho họat động người đạt hiệu cao Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ứng đòi hỏi không ngừng từ lĩnh vực công–nông-lâm-ngư nghiệp nhu cầu cần thiết họat động đời sống ngày.Một ứng dụng quan trọng công nghệ điện tử kỹ thuật điều khiển từ xa Nó góp phần lớn việc điều khiển thiết bị từ xa, đặc biệt hữu ích cho người công việc nặng nhọc hay nguy hiểm Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, em nghiên cứu thiết kế robot điều khiển từ xa sóng vô tuyến RF Nội dung đồ án gồm chương: Chương 1: Tổng quan điều khiển từ xa Chương 2: Phân tích hệ thống điều khiển từ xa Chương 3: Thiết kế thi công robot điều khiển từ xa Mặc dù hoàn thành thời gian, tài liệu kỹ thân hạn chế nên luận án chắn tránh thiếu sót Kính mong dẫn góp ý tất thầy cô bạn Đồ án tốt nghiệp Khoa: CNKT Điện tử - Viễn thông K1 { Lớp: ĐH Điện tử - stop_DC(); puts("B"); //Phát tín hiệu báo B } if(vt == 1) { Lui(); delay_ms(100); while((sensor != R6)&&(nhan==7)) { quay_DC(); } while((sensor != L4)&&(nhan==7)) { quay_DCV(); } stop_DC(); delay_ms(100); while((HCA != 0)&&(nhan==7)) { if(khoangcach 1000) Lớp: ĐH Điện tử - { delay_ms(1); doc_cam_bien(); read_sensor(); do_duong(); puts("C"); khoang_cach(); lcd_gotoxy(8,0); lcd_puts("DEN A "); } } puts("B"); lcd_gotoxy(8,0); lcd_puts("Ve A ? "); stop_DC(); delay_ms(10); } if(nhan != 7) nhan=nhan; if(nhan == 7) nhan=0; } if(nhan==8) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_puts("K.Cach"); lcd_gotoxy(8,0); lcd_puts("N_Nang "); DC_N = 1; for(dem=0;dem