XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout)

XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout) .............. XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout) .............. XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout) .............. XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout) .............. XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout) .............. XE tự HÀNH TRÁNH vật cản DÙNG PIC (có code và layout) ..............

BÁO CÁO ĐỒ ÁN XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN DÙNG PIC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DC Direct Current PIC Programmable Intelligent Computer ĐỒ ÁN Trang 6/36 CHƯƠNG GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu − Ngày hệ thống điều khiển đóng vai trò quan trọng việc phát triển tiến khoa học kỹ thuật công nghệ, văn minh đại Thực tế khía cạnh hoạt động ngày bị chi phối vài loại hệ thống điều khiển Dễ dàng tìm thấy hệ thống điều khiển máy công cụ, kỹ thuật không gian hệ thống vũ khí, điểu khiển máy tính, hệ thống giao thông, hệ thống lượng, robot… − Khơng dừng lại đó, phát triển tự động hóa đem lại nhiều tiện ích phục vụ đời sống hàng ngày cho người Để phục vụ tốt đời sống người thời điểm xã hội ngày đại phát triển Thay dần người làm việc nơi nguy hiểm, độc hại, hay nơi tới Vấn đề đặt trước tiên xây dựng hệ thống tự động hóa khơng nên hay khơng nên, mà lựa chọn hệ thống điều khiển, mạng truyền thông để điều khiển giám sát cho phù hợp với yêu cầu nhiệm vụ thực tế 1.2 Mô tả mạch Xe tự hành sử dụng cảm biến siêu âm đo khoảng cách gửi tín hiệu vi điều khiển PIC16F877A xử lí, sau truyền tín hiệu qua Module L298N điều khiển động DC điều hướng xe tránh vật cản XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 7/36 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F877A VÀ MỘT SỐ LINH KIỆN KHÁC 1.3 Tổng quan vi điều khiển PIC16F877A [1] 1.1.1 Một vài thơng số vi điều khiển PIC16F877A Hình 2-1: Sơ đồ chân hình ảnh thực tế PIC16F877A − Đây vi điều khiển thuộc họ PIC16Fxxx với tập lệnh gồm 35 lệnh có độ dài 14 bit − Mỗi lệnh điều thực thi chu kì xung clock − Tốc độ hoạt đống tối đa cho phép 20Mhz với chu kì lệnh 20ns − Bộ nhớ chương trình 8K x 14 bit, nhớ liệu 368 x byte RAM nhớ liệu EEPROM với dung lượng 256 x byte − Số PORT I/O (A, B, C, D, E) với 33 pin I/O − Các đặc tính ngoại vi bao gồm khối chức sau: + Timer 0: Bộ đếm bit với chia tần số bit + Timer 1: Bộ đếm 16 bit với chia tần số, thực chức đếm dựa vào xung clock ngoại vi vi điều khiển hoạt động chế độ sleep + Timer 2: Bộ đếm bit với chia tần số, postcaler XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 8/36 1.1.2 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A Hình 2-2: Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A 1.1.3 Tổ chức nhớ Cấu trúc nhớ vi điều khiển PIC16F877A bao gồm: Bộ nhớ chương trình (Program memory), nhớ liệu (Data memory) 1.1.1.1 Bộ nhớ chương trình (Program memory) − Bộ nhớ chương trình vi điều khiển PIC16F877A nhớ flash, dung lượng nhớ 8K word (1word = 14 bit) phân thành nhiều trang (từ page đến page 3) Như nhớ chương trình có khả chứa 8*1024=8192 lệnh lệnh sau mã hóa có dung lượng 1word (14bit) Để mã hóa địa 8K word nhớ chương trình, đếm chương trình có dung lượng 13 bit (PC) Khi vi điều khiển reset, đếm chương trình đến địa 0000h (Reset vector) Khi có ngắt xảy ra, đếm chương trình đến địa 0004h (Interrupt vector) XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 9/36 − Bộ nhớ chương trình khơng bao gồm nhớ stck khơng địa hóa đếm chương trình Hình 2-3: Bộ nhớ chương trình PIC16F877A 1.1.1.2 Bộ nhớ đũ liệu (Data memory) − Bộ nhớ liệu PIC16F877A nhớ EEPROM chia làm nhiều bank Đối với PIC16F877A nhớ liệu chia làm bank Mỗi bank có dung lượng 128 byte, bao gồm ghi có chức đặc biệt SFG (Special Function Register) nằm vùng địa thấp ghi mục đích chung GPR (General Purpose Register) nằm vùng địa lại bank Các ghi SFR thường xuyên sử dụng (ví dụ ghi STATUS) đặt tất bank nhớ liệu giúp thuận tiện trình truy xuất làm giảm bớt lệnh chương trình XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 10/36 Hình 2-4: Sơ đồ nhớ liệu PIC16F877A 1.1.1.3 Thanh ghi chức đặc biệt SFR − Đây ghi sử dụng CPU dùng để thiết lập điều khiển khối chức tích hợp bên vi điều khiển Có thể phân ghi SFR làm hai loại: Thanh ghi SFR liên quan đến chức bên (CPU) ghi SFR dùng để thiết lập điều khiển khối chức bên XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 27/36 Hình 2-21: Giản đồ định thời SRF05 chế độ tách biệt kích hoạt phản hồi − Chế độ dùng chân cho kích hoạt phản hồi Chế độ dùng chân cho tín hiệu kích hoạt hồi tiếp, thiết kế để lưu giá trị chân lên điều khiển nhúng Để sử dụng chế độ này, chân chế độ kết nối vào chân mass Tín hiệu hồi tiếp suất chân với tín hiệu kích hoạt SRF05 khơng tăng dòng phản hồi 700uS sau kết thúc tín hiệu kích hoạt Hình 2-22: Giản đồ định thời SRF-05 chế độ 1.1.12 Nguyên lí hoạt động đo khoảng cách SRF-05 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 28/36 − Đo khoảng cách dùng cảm biến đo thời gian chân echo mức cao − Đo thời gian Echo mức cao ta dùng timer VĐK − Trình tự đo khoảng cách: + Kích chân Trigger lên mức cao, delay tối thiểu 10ms, kéo + Đợi chân Echo lên mức cao, lúc kích hoạt timer VĐK + Đợi cho chân Echo xuống mức thấp + Khi chân Echo xuống mức thấp, ngắt timer tính tốn thời gian từ timer, từ suy khoảng cách − Reset đếm Timer lần đo − Thiết lập cơng thức tính khoảng cách: + Gọi qng đường sóng âm D: Ta có D = 2xL (với L khoảng cách từ cảm biến đến vật cản) + Vận tốc sóng âm v = 344 m/s = 0.0344 cm/us + T thời gian truyền sóng âm: D=VxT  2xL = VxT  L= (VxT)/2 = 0.0344T/2 = T/58 Vậy L = T/58 (T : us, L : cm) Hình 2-23: Sự phản xạ sóng truyền SRF-05 1.5 IC điều khiển động L298N − IC L298 IC tích hợp nguyên khối gồm mạch cầu H bên Với điện áp làm tăng công suất đầu từ 5V – 47V , dòng lên đến 4A, L298 thích hợp ứng dụng công suất nhỏ động DC loại vừa XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 29/36 Hình 2-24: IC L298N Module tích hợp [3] − Chức chân Module IC L298N: + Bốn chân INPUT: IN1, IN2, IN3, IN4 nối với chân 5, 7, 10, 12 L298 Đây chân nhận tín hiệu điều khiển + Bốn chân OUTPUT: OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 (tương ứng với chân INPUT) nối với chân 2, 3, 13, 14 L298 Các chân nối vớiđộngcơ + Hai chân ENA ENB dung để điều khiển mạch cầu H L298 Nếu mức logic “1” (nối với nguồn 5V) cho phép mạch cầu H hoạt động, mức logic “0” mạch cầu H khơng hoạt động − Điều khiển chiều quay Module + Khi ENA/ENB = 0: Động không quay với đầu vào + Khi ENA/ENB = 1: + INT1/INT3 = 1; INT2/INT4 = 0: động quay thuân + INT1/INT3 = 0; INT2/INT4 = 1: động quay nghịch + INT1/INT3 = INT2/INT4: động dừng tức 1.6 Pin sạc 18650 Panasonic [4] − Thông số kỹ thuật: XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 30/36 + Kiểu pin: 18650 + Điện áp trung bình: 3.7VDC, sạc đầy 4.2VDC + Dung lượng: 1100mAh + Dòng xả: 2A + Size: 18 x 65mm + Trọng lượng: 34g Hình 2-25: Pin sạc 18650 Panasonic XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 31/36 CHƯƠNG KẾT QUẢ MÔ PHỎNG VÀ THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 1.7 Sơ đồ khối mạch Khối tín hiệu Khối xử lý tín h Khối nguồn Hình 3-1: Sơ đồ khối − Khối nguồn: Khối nguồn sử dụng pin sạc mắc nối tiếp, tổng điện áp cường độ dòng điện nguồn 12VDC – 2A cấp trực tiếp vào Module L298N, từ module L298N cấp nguồn 5V cho PIC16F877A − Khối tín hiệu: Module cảm biến siêu âm SRF-05 gửi tín hiệu phát thu lại tín phản xạ gửi cho vi điều khiển PIC16F877A xử lí để điều khiển động Hình 3-2: Khối tín hiệu − Khối xử lí tín hiệu: XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 32/36 PIC 16F877A dùng để điều khiển xử lý tín hiệu đầu vào đầu thiết bị module cảm biến, động DC Hình 3-3: Khối xử lí tín hiệu − Khối chấp hành: Khối chấp hành: gồm động DC kết hợp với IC L298 để điều khiển động quay thuận, nghich Màn hình LCD LM016L dùng để hiển thị khoảng cách đo từ xe đến vật cản XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 33/36 Hình 3-4: Khối chấp hành 1.8 Sơ đồ nguyên lí Hình 3-5: Sơ đồ ngun lí XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 34/36 CHƯƠNG KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 1.9 Kết luận − Đã làm được: + Biết lập trình với vi điều khiển PIC 16F877A + Hiểu nguyên lý hoạt động cách điều khiển động DC thông qua module L298N + Hiểu cách thức hoạt động module cảm biến siêu âm SRF-05 + Biết sử dụng phần mền lập trình CCS 5.008 phần mền mô Proteus − Chưa làm được: + Do hạn chế mặt kiến thức, thời gian, điều kiện kinh tế nên phạm vi đồ án dừng lại mơ hình + Chương trình lập trình chưa tối ưu, xảy số lỗi xử lí 1.10 Ứng dụng − Robot tự hành mang vác nhà máy công nghiệp, robot dò phá bom mìn, robot dò địa hình… 1.11 Hướng phát triển − Có thể phát triển tích hợp thêm chế độ điều khiển tay thơng qua sóng RF bluetooth để linh động tăng nhu cầu sử dụng ứng dụng như: thiết bị chữa cháy từ xa, điều khiển thiết môi trường hóa chất mơi trường phóng xạ độc hại, điều khiển thiết bị đóng cắt từ xa trạm biến áp nhà máy điện… TÀI LIỆU THAM KHẢO XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 35/36 [1] http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39582b.pdf [2] http://mlab.vn/20736-huong-dan-su-dung-module-cam-bien-sieu-am-hysrf05.html [3] https://www.stdio.vn/articles/read/467/dieu-khien-2-dong-co-bang-icl298 [4] http://hshop.vn/ [5] http://codientu.org/ [6] http://www.picvietnam.com/ [7] http://mcu.banlinhkien.vn/ [8] Nguyễn Văn Tình - Tài liệu vi điều khiển – Trường Sỹ Quan Chỉ Huy Kĩ Thuật Thông Tin [9] Trần Xuân Trường – Tài liệu sử dụng CCS tiếng Việt – Đại Học Bách Khoa Tp.HồChí Minh XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 36/36 PHỤ LỤC A XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 37/36 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 38/36 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 39/36 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 40/36 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 41/36 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ... PIC1 6F877A xử lí, sau truyền tín hiệu qua Module L298N điều khiển động DC điều hướng xe tránh vật cản XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 7/36 CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ VI ĐIỀU KHIỂN PIC1 6F877A VÀ... Slave XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 23/36 Hình 2-17: Kết nối song song nhiều Slave − Kết nói Daisy Chain Hình 2-18: Kết nối Daisy Chain 1.1.1.11 Các hàm hỗ trợ giao tiếp SPI PIC1 6F877A XE TỰ... khoảng cách SRF-05 XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN ĐỒ ÁN Trang 28/36 − Đo khoảng cách dùng cảm biến đo thời gian chân echo mức cao − Đo thời gian Echo mức cao ta dùng timer VĐK − Trình tự đo khoảng cách: