Đồ án robot dò đường

Đồ án thiết kế robot dò đường, Đồ án thiết kế, chế tạo robot dò line.Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao.Các bộ điều khiển sử dụng vi điều khiển tuy đơn giản nhưng để vận hành và sử dụng được lại là một điều rất phức tạp. Các bộ vi điều khiển theo thời gian cùng với sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã tiến triển rất nhanh, từ các bộ vi điều khiển 4 bit đơn giản đến các bộ vi điều khiển 32 bit, rồi sau này là 64 bit. Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng từ các lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hằng ngày.Robot có vai trò rất quan trọng trong đời sống hiện nay đặc biệt là những ứng dụng của nó trong công nghiệp, sản xuất kinh tế, quốc phòng…. Vì vậy chúng em chọn đề tài “ Thiết kế và thi công robot dò đường” để làm đồ án tích hợp 1.

Đồ án tích hợp MỤC LỤC LỜI NĨI 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 loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu cao Các điều khiển sử dụng vi điều khiển đơn giản để vận hành sử dụng lại điều phức tạp Các vi điều khiển theo thời gian với phát triển công nghệ bán dẫn tiến triển nhanh, từ vi điều khiển bit đơn giản đến vi điều khiển 32 bit, sau 64 bit Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ứng đòi hỏi khơng ngừng từ lĩnh vực công – nông – lâm – ngư nghiệp nhu cầu cần thiết hoạt động đời sống ngày Robot có vai trò quan trọng đời sống đặc biệt ứng dụng cơng nghiệp, sản xuất kinh tế, quốc phòng… Vì chúng em chọn đề tài “ Thiết kế thi cơng robot dò đường” để làm đồ án tích hợp Mặc dù cố gắng thiết kế làm mạch lực hạn chế nên mạch sai sót Em mong thầy giáo bạn góp ý để em sớm hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! Giáo viên hướng dẫn : Đặng Văn Khanh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Minh Tuyền Đào Ngọc Tuyên NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp Ngày Tháng Năm CHỮ KÝ GIÁO VIÊN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ROBOT DÒ ĐƯỜNG Giới thiệu loại robot dò đường Các loại robot lau dò đường có kỹ thuật dẫn đường cho robot khác Có hai hướng sử dụng cảm biến sử dụng hình ảnh 1.1 Robot dò đường sử dụng cảm biến Trên thị trường có nhiều loại robot dò đường sử dụng cảm biến để tránh dò đường, tất hoạt động theo nguyên tắc chung sử dụng cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại, cảm biến quang trở, để nhận biết đường Ưu điểm việc sử dụng cảm biến cho robot dò đường tín hiệu vào hai mức cao thấp lên dễ cho việc lập trình điều khiển 1.2 Robot dò đường sử dụng xử lý hình ảnh Với phương án xử lý hình ảnh, sử dụng camera để quét trần nhà xử lý hình ảnh để tạo đồ di chuyển cho robot SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp Tuy nhiên robot sử dụng cơng nghệ xử lý hình ảnh có nhược điểm khơng thể hoạt động điều kiện thiếu ánh sáng nên người sử dụng chuyển sang sử dụng cảm biến để dò đường cho robot làm việc Từ đó, chúng em chọn sử dụng cảm biến để nhận biết đường cho robot Các phương án thực đề tài Dùng cảm biến quang: Ở ta dùng LED siêu sáng quang trở để cảm biến dò đường Khi LED phát tin hiệu có tín hiệu phản xạ quang trở thay đổi điện trở phát tín hiệu vào ic opamp để so sánh đưa vào vi điều khiển để vi điều khiển xử lý rối đưa tín hiệu để phát lệnh điều khiển động  Dễ bị ảnh hưởng ánh sáng trắng từ môi trường xung quanh Dùng cảm biến hồng ngoại: mắt phát hồng ngoại phát sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại , mắt thu bình thường có nội trở lớn (khoảng vài trăm kilo ôm ) , mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào nội trở giảm xuống ( khoảng vài chục ôm) Dùng oppam chẳng hạn để tạo mức logic cách so sánh giá trị điện áp cầu chia điện trở (ở ta dùng biến trở ) điện áp anot mắt nhận hồng ngoại Nếu có tia hồng ngoại chiếu vào mắt nhận nội trở mắt nhận giảm nên điện áp cực anot mắt nhận tăng lên , điện áp lớn điện áp cầu phân áp điện trở mức điện áp VCC ( mức logic 1) ngược lại mức logic  Ít bị ảnh hưởng ánh sáng từ môi trường xung quanh Vậy chọn phương án dùng cảm biến hồng ngoại SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN SẼ DÙNG 2.1 Thiết kế sơ đồ khối, phân tích khối • • • •  Hình 2.1: Sơ đồ khối tồn mạch Khối nguồn: Cung cấp nguồn điện cho toàn mạch hoạt động Khối cảm biến: Nhận biết đường đi, đưa tín hiệu vào khối điều khiển Khối điều khiển: Nhận biết xử lý tín hiệu từ khối cảm biến, đồng thời điều khiển tín hiệu khối động lực Khối động lực: Nhận biết tín hiệu từ khối điều khiển để điểu khiển hướng cho robot 2.2 Một số linh kiện dùng 2.2.1 Khối cảm biến Giới thiệu Module Thu Phát Hồng Ngoại MH-IR01 • Một vài thong số kỹ thuật: - Nguồn cung cấp (VCC): 3,3V – 5V - Đâu ra: logic (0,1) SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp Kích thước: 3,2 x 1,4 cm Đầu kết nối trực tiếp với chân I/O vi điều khiển IC so sánh LM393 hoạt động ổn định Thứ tự chức chân: - 1: Chân cấp nguồn 5V - 2: Chân GND - 3: Chân OUT :logic (mức mức 0) - • Hình 2.2.1.a: Module Thu Phát Hồng Ngoại MH-IR01 2.2.2 Khối điều khiển  Giới thiệu tổng quan họ Vi điều khiển 8051 AT89C51 vi điều khiển bit, chế tạo theo công nghệ CMOS chất lượng cao, công suất thấp với KB PEROM (Flash Programeable and erasable read only memory) Các đặc điểm 8951 tóm tắt sau: - 4KB nhớ, lập trình lại nhanh, có khả ghi xóa tới 1000 chu kỳ - Tần số hoat động từ Hz đến 24 MHz - mức khóa nhớ lập trình - Timer/Counter 16 bit - 128 Byte RAM nội - Port xuất/nhập (I/O) bit - Giao tiếp nối tiếp - 64 KB vùng nhớ mã - 64 KB vùng nhớ liệu - Xử lý Boolean (hoạt động bit đơn) SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp - 210 vị trí nhớ định vị bit - 4μs cho hoạt động nhân chia Sơ đồ khối AT89S52 Hình 2.2.2.a Sơ đồ khối 89s52 Chức chân AT89S52 Port (P0.0 – P0.7 hay chân 32 – 39): Ngoài chức xuất nhập ra, port bus đa hợp liệu địa (AD0 – AD7), chức sử dụng AT89C51 giao tiếp với thiết bị ngồi có kiến trúc bus SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp Port (P1.0 – P1.7 hay chân – 8): có chức xuất nhập theo bit byte Ngoài ra, chân P1.5, P1.6, P1.7 dùng để nạp ROM theo chuẩn ISP, chân P1.0 P1.1 dùng cho Timer Port (P2.0 – P2.7 hay chân 21 – 28): port có cơng dụng kép Là đường xuất nhập byte cao bus địa thiết kế dùng nhớ mở rộng Port (P3.0 – P3.7 hay chân 10 – 17): chân port ngồi chức xuất nhập có số chức đặc biệt sau: Bit Tên Chức chuyển đổi P3.0 RXD Dữ liệu nhận cho port nối tiếp P3.1 TXD Dữ liệu truyền cho port nối tiếp P3.2 INT0 Ngắt bên P3.3 INT1 Ngắt bên P3.4 T0 Ngõ vào Timer/Counter P3.5 T1 Ngõ vào Timer/Counter P3.6 WR Xung ghi nhớ liệu P3.7 RD Xung đọc nhớ liệu RST (Reset – chân 9): mức tích cực chân mức 1, để reset ta phải đưa mức (5V) đến chân với thời gian tối thiểu chu kỳ máy (tương đương 2µs thạch anh 12MHz XTAL 1, XTAL 2: AT89S52 có dao động chip, thường nối với dao động thạch anh có tần số lớn 33MHz, thơn thường 12MHz EA (External Access): EA thường mắc lên mức cao (+5V) mức thấp (GND) Nếu mức cao, vi điều khiển thi hành chương trình từ ROM nội Nếu mức thấp, chương trình thi hành từ nhớ mở rộng ALE (Address Latch Enable): ALE tín hiệu để chốt địa vào ghi bên nửa đầu chu kỳ nhớ Sau đường port dùng để xuất nhập liệu nửa chu kỳ sau nhớ PSEN (Program Store Enable): PSEN điều khiển phép nhớ chương trình mở rộng thường nối với đến chân /OE (Output Enable) EPROM phép đọc bytes mã lệnh PSEN mức thấp thời gian đọc lệnh Các mã nhị phân chương trình đọc từ EPROM qua Bus chốt vào ghi lệnh vi điều khiển để giải mã lệnh Khi thi hành chương trình ROM nội, PSEN mức thụ động (mức cao) SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp Vcc, GND: AT89S52 dùng nguồn chiều có dải điện áp từ 4V - 5.5V cấp qua chân 40 (Vcc) chân 20 (GND) 2.2.3 Khối động lực  Giới thiệu động giảm tốc Hình 2.2.3.a: Động giảm tốc Hình 2.2.3.b: Cấu tạo động DC Stator động điện chiều thường hay nhiều cặp nam châm vĩnh cửu, hay nam châm điện, rotor có cuộn dây quấn nối với nguồn điện chiều 2.2.4 Khối Nguồn  IC 7805 Hình 2.2 4.a: IC 7805 SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp Chức ic7805 ổn định điện áp đầu 5V đầu vào từ 5V đến 8V CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH 3.1 Thiết kế mạch cho khối 3.1.1 Khối điều khiển trung tâm Hình 3.1.1: Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển Khối điều khiển trung tâm sử dụng vi điều khiển AT89S52, qua chương trình lập trình nạp cho chip, vi điều khiển điều khiển hoạt động robot Bộ dao động thạch anh có tác dụng tạo xung nhịp với tần số 12MHz cho VĐK hoạt động Hai đầu nối vào 2chân XTAL1 XTAL2 VĐK Bộ RESET có tác dụng đưa vi điều khiển trạng thái ban đầu Khi nút Reset ấn điện áp +5V từ nguồn nối vào chân Reset vi điều khiển chạy thẳng xuống đất lúc điện áp chân vi điều khiển thay đổi đột SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang Đồ án tích hợp ngột 0, VĐK nhận biết thay đổi khởi động lại trạng thái ban đầu cho hệ thống 3.1.2 Khối cảm biến Hình 3.1.2: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến Mắt phát hồng ngoại phát sóng ánh sáng có bươc sóng hồng ngoại, bên mắt thu bình thường có nội trở lớn ( khoảng vài trăm kilô ôm), mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào nội trở cảu giảm xuống ( khoảng vài chục ôm) Dùng ic opamp (LM393) để tạo mức logic cách so sánh hai giá trị điện áp cầu chia điện áp( dung biến trở) điện áp cầu phân áp điện trở mức điện áp VCC ( mức logic 1) ngược lại mức logic SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang 10 Đồ án tích hợp 3.1.3 Khối động lực Hình 3.1.3: Sơ đồ khối động lực Khi vi điều khiển nhận tín hiệu cảm biến cấp tín hiệu cho động thong qua MOC ( phần tử cách ly động khối điều khiển) 3.1.4 Khối nguồn Hình 3.1.4: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn Nguyên lý hoạt động: Nguồn điệnmột chiều Vm = 7.4V lấy từ pin Dòng điện Vm sau qua IC ổn áp 7805 cho dòng điện có điện áp 5V ổn định Sau IC 7805 ta mắc song song với led để báo mạch có nguồn 3.2 Thiết sơ đồ tồn mạch Phân tích ngun lý tồn mạch: Khi cấp nguồn cho robot mạch tạo xung bắt đầu hoạt động, cảm biến bật Tín hiệu từ cảm biến truyền đến vi điều khiển Vi điều truyền đến vi điều khiển Vi điều khiển xử lý tín hiệu cung cấp tín hiệu điều khiển động SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang 11 Đồ án tích hợp SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang 12 Đồ án tích hợp 3.3 Thiết kế mạch in Hình 3.3: Sơ đồ mạch in Hình 3.3.b: Sơ đồ bố trí linh kiện SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang 13 Đồ án tích hợp 3.4 Lưu đồ thuật tốn điều khiển START Cảm biến Ngắt S Đ S Đ Đi thẳng Rẽ phải END Hình 3.4: Lưu đồ thuật toán điều khiển SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang 14 Rẽ trái Đồ án tích hợp 3.5 Chương trình điều khiển #include sbit phai = P2^0; sbit trai = P2^1; void main() { EA=1; // cho chep ngat hoat dong EX0=1; // cho phep ngat ngoai EX1=1; // cho phep ngat ngoai while(1) { P2=0xC0; } } void benphai() interrupt // ngat ngoai { phai = ; trai = ; } void bentrai() interrupt // ngat ngoai { trai = ; phai = ; } CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Những kết đạt Đồ án hoàn thành yêu cầu thiết kế ứng dụng, robot dò đường đường cong Những hạn chế, khó khăn Do hạn chế thời gian kiến thức nên đồ án nhóm em hạn chế như: khả xác chưa cao, tốc độ chưa cao,… SVTH: NGUYỄN MINH TUYỀN ĐÀO NGỌC TUYÊN Trang 15 ... Ngày Tháng Năm CHỮ KÝ GIÁO VIÊN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ROBOT DÒ ĐƯỜNG Giới thiệu loại robot dò đường Các loại robot lau dò đường có kỹ thuật dẫn đường cho robot khác Có hai hướng... hướng sử dụng cảm biến sử dụng hình ảnh 1.1 Robot dò đường sử dụng cảm biến Trên thị trường có nhiều loại robot dò đường sử dụng cảm biến để tránh dò đường, tất hoạt động theo nguyên tắc chung... nhận biết đường Ưu điểm việc sử dụng cảm biến cho robot dò đường tín hiệu vào hai mức cao thấp lên dễ cho việc lập trình điều khiển 1.2 Robot dò đường sử dụng xử lý hình ảnh Với phương án xử lý