cach thiet ke robot do duong×thiết kế mạch dò đường×thiết kế robot tìm đường×đồ án thiết kế nhà máy đường×đồ án thiết kế nhà máy đường thô×đồ án thiết kế robot×Từ khóađồ án thiết kế robot dò đườngđồ án thiết kế hình học đường ô tôthiết kế cảnh quan đường đô thịthiết kế chiếu sáng đường đô thịMô tả
Báo cáo tập lớn vi xử lý LỜI NÓI ĐẦU Như biết, vi xử lý có vai trò lớn đới sống người Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, nhiều hệ vi xử lý đời với nhiều chức nhỏ gọn Chính vậy, ngày vi xử lý thâm nhập sâu vào đời sống người Nhằm giúp sinh viên tự động hóa hiểu rõ mơn vi xử lý nâng cao khả thưc hành môn học Các sinh viên tổ chức làm tập lớn với đề tài thiết kế robot dò đường Một vấn đề quan tâm thiết kế robot phải lập trình cho robot theo quỹ đạo mong muốn Điều phụ thuộc nhiều vào người thiết kế Bản báo cáo đưa để giải vấn đề với robot dò đường đơn giản Đề tài có tham gia tất thành viên nhóm.Tất hợp tác với sản phẩm cuối Mặc dù cố gắng nhiều, chắn báo cáo nhiều thiếu sót lần đầu em tham gia làm mạch nên có kinh nghiệm Rất mong góp ý thầy Em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Văn Hà! Trong thời gian thiết kế robot, chúng em nhận nhiều giúp đỡ thầy kiến thức bổ ích học kỳ Báo cáo tập lớn vi xử lý PHẦN NGUYÊN TẮC CHUNG Thật ra, robot dò đường biến thể đặc biệt robot hướng sáng Sở dĩ nói chúng có nguyên tắc hoạt động sử dụng cảm biến quang điện ( quang trở diode hồng ngoại) để so sánh cường độ sáng từ điều chỉnh hướng thích hợp.Tuy nhiên, robot dò đường, cảm biến bố trí gần mặt đường nguồn sáng để so sánh lúc robot tạo Nhưng đâu lại có sai lệch cường độ sáng Câu trả lời nằm đường vẽ, đường vẽ có tính chất khác với xung quanh, thường có màu đen để hấp thụ ánh sáng Khi robot lệch vào vùng có vạch vẽ, ánh sáng phát từ robot khơng phản xạ lại bình thường mà bị đường kẻ hấp thụ phần làm sai lệch độ sáng cảm biến Việc lại thiết kế cho robot có hành vi khắc phục sai lệch ta có loại robot theo đường vẽ Nhiệm vụ cảm biến quang mơ tả hình sau: Đường vạch sẵn với chiều dài mặt cắt ngang xác định Đường đặt có vật liệu khác loại Nếu đường vật liệu phản quang khơng phản quang ngược lại Ơtơ sử dụng LED hồng ngoại chiếu xuống mặt đường Ánh sáng hồng ngoại phản xạ lại gặp vật liệu phản quang Sử dụng thu ánh sáng hồng ngoại phản quang này, ôtô xác định trạng thái mặt đường: lệch trái phải so với mặt đường, khơng mặt đường,…; từ đưa định điều khiển tương ứng Báo cáo tập lớn vi xử lý PHẦN CẤU TẠO 2.1 Vật liệu – Linh kiện 2x động chiều 12V(DC motor) 1x IC7805, 1x tản nhiệt 6x cặp thu phát hồng ngoại, 6x mắt thu hồng ngoại 4x IC LM393N, 1x IC L293D, 1x IC 89S52 2x Cáp 10 sợi, 3x juck sợi 6x điện trở 1kΩ, 6x điện trở 4.7kΩ, 6x điện trở 20kΩ 3x Board mạch 2x tụ thường 33p, 2x tụ sứ 10µ, 1x tụ hóa 470µ 10x đèn LED đỏ 6x Diode 1N4007 1x thạch anh 12MHz 1xBăng đen giấy A0 để làm đường 1xPin 11,1 V (3 cell) 2xNút nhấn 2.2 Mô tả kỹ thuật Thiết kế xe tự động dò đường thỏa mãn yêu cầu sau: - Xe dừng sau chạy vòng - Đảm bảo dò đường - Xe chạy đảm bảo tốc độ ổn định - Có đèn LED hiển thị trạng thái xe đường - Xe có khả đảo chiều quay động cơ, hãm ngược - Thiết kế phần mềm dễ nhìn, dễ kiểm tra, sửa chữa đảm bảo thực yêu cầu đề Dựa yêu cầu đề bám sát với nội dung mơn học, nhóm chọn phương án thiết kế: Xe vận hành có bánh, bánh sau chủ động, bánh trước xoay tròn định hướng (bánh lái) Xe dẫn động động chiều đặt hai bánh sau Phần dò đường dùng cặp cảm biến (1 led phát hồng ngoại quang trở.), tín hiệu đưa qua khâu so sánh LM293D để đảm bảo mức điện áp đưa vào vi điều khiển Báo cáo tập lớn vi xử lý Phần xử lý chọn vi điều khiển 89S52 Atmel Xe có hiển thị trạng LED (báo nguồn, động cơ…) tương ứng với trạng thái xe Phần điều khiển chuyển động chọn mạch cầu H tích hợp sẵn L298 PHẦN THIẾT KẾ PHẦN MỀM Báo cáo tập lớn vi xử lý Tổng quan thiết kế bao gồm khối sau: Khối nguồn: cung cấp điện áp 12V cho động 5V cho khối vi điều khiển Khối vi điều khiển Khối sensor: nhận tín hiệu đường Khối so sánh Khối điều khiển động DC 3.1 Chi tiết thiết kế Sơ đồ nguyên lý khối Sơ đồ mạch dây Báo cáo tập lớn vi xử lý a.Khối senser Dùng LED phát hồng ngoại quang trở: Báo cáo tập lớn vi xử lý Khi Led phát tín hiệu có tín phản lại quang trở thay đổi điện trở phát tín hiệu vào LM393 để so sánh đưa vào vi điều khiển để vi điều khiển xử lý đưa tín hiệu để phát lệnh điều khiển động Chức khối: + Tạo tín hiệu phản hồi khối vi xử lý trung tâm để từ điều khiển động + Nguyên lý hoạt động: Khi có ánh sáng điện trở quang trở giảm ngược lại, điện trở thay đổi cỡ từ 0.5k (khi có ánh sáng) đến 250k (khơng có ánh sáng), ta sử dụng led phát làm nguồn sáng cho Khi gặp trắng, ánh sáng phản xạ lên quang trở làm điện trở giảm xuống gặp vạch đen (băng keo đen) ánh sáng khó phản xạ nên quang trở nhận ánh sáng => trở tăng Từ dựa vào quang trở, robot phân biệt vạch đen trắng (dưới hỗ trợ opamp so sánh) b.Khối so sánh Báo cáo tập lớn vi xử lý Chức mạch so sánh: Do tín hiệu từ sensor nằm mạch phân áp nên điện áp dao động phụ thuộc vào độ sáng phản xạ lại, đo ta nên dùng khối so sánh LM393 để tạo mức tín hiệu phù hợp cho VĐK xử lý hoạt động Mức điện áp đầu so sánh nhận biết sáu led sáu đầu so sánh, gặp vạch trắng, mức điện áp 0V, đèn sáng gặp vạch đen, mức điện áp 5V, Báo cáo tập lớn vi xử lý đèn tắt c.Khối động Loại động ta sử dụng động DC-12V, phục vụ cho việc điều khiển xe tiến, lùi, tăng tốc, quay phải, quay trái, với cấp tốc độ khác Ta lựa chọn L298 để điều khiển động với mạch cầu H tích hợp sẵn bên Sơ đồ khối điều khiển: d.Khối nguồn Dùng nguồn 12V để cấp điện áp vào, sau thơng qua khối lọc, hạ áp dùng 7805 ta lấy điện áp 5V ổn định để cung cấp cho khối lại Ngồi có số biện pháp bảo vệ dùng cầu chi 2A, dùng diode chống ngược nguồn Báo cáo tập lớn vi xử lý e.Khối điều khiển Sử dụng vi xử lý bit AT89S2 có cấu trúc tương tự 89C51 (8051) Đây VĐK thuộc họ MCS-51, với 8K bytes nhớ, đọc/ghi liệu khoảng 1000 lần Điện áp hoạt động đầu vào từ 4.0 đến 5.5V Tần số cung cấp tĩnh từ đến 33 kHz 32 đường I/O lập trình Timer/Counter 16 bit nguồn ngắt Cấu trúc chân sơ đồ khối bên trong: 10 Báo cáo tập lớn vi xử lý Sơ đồ khối bên trong: 11 Báo cáo tập lớn vi xử lý Trong mạch ứng dụng em dùng thạch anh 12MHz Các chân tín hiệu sensor đưa vào Port1, tín hiệu điều khiển động từ Port2 Sơ đồ chi tiết thiết kế: 3.2 Phần mạch Sơ đồ mạch chính: 12 Báo cáo tập lớn vi xử lý 3.3 Lập trình cho 89S52 a Sơ đồ khối điều khiển tóm tắt sau: MẠCH SENSORS MẠCH VI ĐIỀU KHIỂN XE CHUYỂN ĐỘNG Lưu đồ thuật toán điều khiển: 13 ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Báo cáo tập lớn vi xử lý KHỞI TẠO GIỚI THIỆU DÒ ĐƯỜNG NO YES LỆCH Đi thẳng Cua trái Or Cua phải NO VẠCH YES Chương trình bắt vạch đích Đơn giản ta sử dụng phương pháp điều khiển động theo kiểu ON/OFF b.Code chương trình ngơn ngữ C: Chương trình viết cho vi điều khiển sử dụng ngơn ngữ Assembler với trình dịch phần mềm Keil C Ưu điểm ngôn ngữ Assembler mã nguồn chạy nhanh gọn, giúp sinh viên nắm cấu trúc phần cứng vi điều khiển bước lập trình phần mềm Tuy nhiên nhược điểm ngơn ngữ khó hiểu rắc rối 14 Báo cáo tập lớn vi xử lý Dưới chương trình viết ngơn ngữ C cho IC AT89S52 Chương trình viết dịch phần mềm keil C: KẾT LUẬN Trong trình thực tập lớn, chúng em gặp số khó khăn sau bước khắc phục Tài liệu Đây lần thực sản phẩm thực dựa kiến thức học tập nên nhiều vấn đề chưa thông suốt Trước hết, cách làm xe khí, thiết kế mạch, dò đường sao, cua xe trái phải thuận ngược Khắc phục: học hỏi từ hướng dẫn thầy giáo, bạn lớp đặc biệt bạn tham dự thi Robocon, học hỏi từ anh khóa trước, tham khảo nguồn tài liệu mạng Internet… Kết quả: Học hỏi nhiều kinh nghiệm làm robot đơn giản từ nguồn trên, tutorial thiết kế mạch, thiết kế khí, băm xung, ngắt… Thiết kế mạch Vấn đề: Chưa có kinh nghiệm thiết kế mạch thực tế, cần giải vấn đề: vẽ mạch nguyên lý mạch in sử dụng phần mềm Altium Designer 9.0, kĩ thuật xếp linh kiện, dây… Do thời gian ngắn nên làm mạch tay nên em tiến hành đặt mạch cho kịp thời gian phí đắt Khắc phục: Học cách sử dụng phần mềm nói với nhiều tutorial diễn đàn www.dientuvietnam.net, www.picvietnam.com , mạch sử dụng thư viện chân linh kiện download hai diễn đàn chúng em chỉnh sửa lại Lập trình Đây coi vấn đề phức tạp linh hồn xe tự hành, điều khiển toàn hoạt động xe vấn đề tiêu tốn nhiều thời gian 15 Báo cáo tập lớn vi xử lý Vấn đề 1: Đọc xử lý tín hiệu SENSORS Tính tốn, thu thập trường hợp xe lệch khỏi đường, xe gặp khúc cua, xe không bắt vạch đen, xe bắt vạch đích, xe cua góc cua gấp… Xử lý trường hợp nào? Trong trình test xe, nhiều Sensors bắt không chuẩn không ổn định Khắc phục: Để thu thập trường hợp, dùng tay đẩy xe theo đường đặc biệt khúc cua ghi tín hiệu hiển thị led báo về, tính tốn trường hợp lệch trái, lệch phải, lệch ít, lệch nhiều, khơng lệch, bắt vạch đích… Hàn mối hàn mạch SENSORS, kiểm tra cáp nối với mạch vi điều khiển, điều chỉnh biến trở để lấy điện áp so sánh hoạt động ổn định đưa vào IC L298 Kết quả:Mạch hoạt động ổn định, SENSORS bắt tốt, tín hiệu báo mạch vi điều khiển chuẩn xác Vấn đề 2: Không sử dụng phương pháp điều chế độ rộng xung PWM để đưa vào chân IN1, IN3 điều khiển chiều quay tốc độ quay hai động truyền động xe chuyển động chưa trơn mà bị giật chút, tốc độ xe chưa cao, mơmen động nhỏ khó vượt qua chướng ngại vật nhỏ để tiếp Trên báo cáo sơ lược robot dò đường Mặc dù cố gắng nhiều tránh khỏi sai sót 16 Báo cáo tập lớn vi xử lý TÀI LIỆU THAM KHẢO Tống Văn On Họ Vi điều khiển 8051 Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng Cấu trúc lập trình họ vi điều khiển 8051 Bài giảng lớp Website: Datasheetarchive.com www.dientuvietnam.net www.picvietnam.com www.8051projects.com www.dieukhien.net 17 ... ánh sáng Khi robot lệch vào vùng có vạch vẽ, ánh sáng phát từ robot khơng phản xạ lại bình thường mà bị đường kẻ hấp thụ phần làm sai lệch độ sáng cảm biến Việc lại thiết kế cho robot có hành... sánh cường độ sáng từ điều chỉnh hướng thích hợp.Tuy nhiên, robot dò đường, cảm biến bố trí gần mặt đường nguồn sáng để so sánh lúc robot tạo Nhưng đâu lại có sai lệch cường độ sáng Câu trả lời...Báo cáo tập lớn vi xử lý PHẦN NGUYÊN TẮC CHUNG Thật ra, robot dò đường biến thể đặc biệt robot hướng sáng Sở dĩ nói chúng có nguyên tắc hoạt động sử dụng cảm biến quang