Đang tải... (xem toàn văn)
Robocar chạy line đen(trắng) tự động và dừng lại khi có vật cản .Code hoàn chỉnh, chỉ việc làm theo là xong. PCB vẽ bằng proteus 8.9. Nếu dùng phiên bản older sẽ không mở đc. Có kèm link code và mạch trong báo cáo
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ROBOCAR DỊ ĐƯỜNG NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN CHUN NGÀNH: HỆ THỐNG NHÚNG SINH VIÊN: NGUYỄN TUẤN THÀNH MÃ LỚP: 101183 HƯỚNG DẪN: TS Vũ Huy Thế HƯNG YÊN – 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN THIẾT KẾ ROBOCAR DỊ ĐƯỜNG NGÀNH: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN CHUN NGÀNH: HỆ THỐNG NHÚNG SINH VIÊN: NGUYỄN TUẤN THÀNH MÃ LỚP: 101183 HƯỚNG DẪN: TS Vũ Huy Thế CHƯƠNG 1: CHƯƠNG 2: CHƯƠNG 3: HƯNG YÊN – 2020 CHƯƠNG 1: GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 2: CHƯƠNG 3: Nhận xét giảng viên đánh giá trình: CHƯƠNG 4: CHƯƠNG 5: Ký ghi họ tên CHƯƠNG 6: CHƯƠNG 7: CHƯƠNG 8: CHƯƠNG 9: Nhận xét giảng viên đánh giá trình: CHƯƠNG 10: CHƯƠNG 11: Ký ghi họ tên CHƯƠNG 12: CHƯƠNG 13: CHƯƠNG 14: CHƯƠNG 15: Nhận xét giảng viên hướng dẫn: CHƯƠNG 16: GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 17: Ký ghi họ tên CHƯƠNG 18: GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 19: LỜI CAM ĐOAN CHƯƠNG 20: CHƯƠNG 21: Em xin cam đoan đồ án “Thiết kế robocar dị đường” cơng trình nghiên cứu thân Những phần sử dụng tài liệu tham khảo đồ án nêu rõ phần tài liệu tham khảo Các số liệu, kết trình bày đồ án hồn tồn trung thực, sai em xin chịu hoàn toàn trách nhiệm chịu kỷ luật môn nhà trường đề CHƯƠNG 22: Hưng yên, ngày … tháng … năm… CHƯƠNG 23: Sinh viên CHƯƠNG 24: CHƯƠNG 25: Nguyễn Tuấn Thành GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 26: LỜI CÁM ƠN CHƯƠNG 27: CHƯƠNG 28: Lời đầu tiên, em xin chân thành cảm ơn môn Kỹ Thuật Máy Tính, khoa Cơng nghệ Thơng tin, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên tạo điều kiện thuận lợi cho em thực đồ án CHƯƠNG 29: Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Vũ Huy Thế tận tình hướng dẫn, bảo em suốt thời gian thực đồ án vừa qua CHƯƠNG 30: Em xin chân thành cảm ơn tất Thầy, Cô Trường tận tình giảng dạy, trang bị cho em kiến thức cần thiết, quý báu để giúp em thực đồ án CHƯƠNG 31: Mặc dù em có cố gắng, với trình độ cịn hạn chế, q trình thực đề tài khơng tránh khỏi thiếu sót Em hi vọng nhận ý kiến nhận xét, góp ý Thầy giáo, Cô giáo vấn đề triển khai đồ án CHƯƠNG 32: Em xin trân trọng cảm ơn! CHƯƠNG 33: CHƯƠNG 34: CHƯƠNG 35: CHƯƠNG 36: CHƯƠNG 37: CHƯƠNG 38: CHƯƠNG 39: GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 40: GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 41: MỤC LỤC CHƯƠNG 42: CHƯƠNG 43: LỜI CAM ĐOAN CHƯƠNG 44: LỜI CÁM ƠN CHƯƠNG 45: MỤC LỤC CHƯƠNG 46: DANH SÁCH TỪ VIẾT TẮT CHƯƠNG 47: CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 10 CHƯƠNG 48: 1.1 Lý chọn đồ án 10 CHƯƠNG 49: 1.2 Mục tiêu đồ án 10 CHƯƠNG 50: .1.2.1 Mục tiêu tổng quát 10 CHƯƠNG 51: 1.2.2 Mục tiêu cụ thể 10 CHƯƠNG 52: 1.3 Giới hạn phạm vi đồ án 10 CHƯƠNG 53: 1.3.1 Đối tượng nghiên cứu 10 CHƯƠNG 54: 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu 11 CHƯƠNG 55: 1.4 Nội dung thực 11 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 56: 1.5 Phương pháp nghiên cứu 11 CHƯƠNG 57: .CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 12 CHƯƠNG 58: 2.1 Linh kiện điện tử, vi điều khiển cảm biến 12 CHƯƠNG 59: 2.1.1 Vi điều khiển PIC16F877A 12 CHƯƠNG 60: 2.1.1.1 Sơ đồ chân sơ đồ khối PIC16F877A 12 CHƯƠNG 61: 2.1.1.2 Tổ chức không gian nhớ 13 CHƯƠNG 62: 2.1.3 Cảm biến(5 cặp led thu phát hồng ngoại) 17 CHƯƠNG 63: 2.1.2 Linh kiện điện tử 17 CHƯƠNG 64: 2.1.2.1 Module điều khiển động L298 17 CHƯƠNG 65: 2.1.2.2 Motor DC 5V 21 CHƯƠNG 66: 2.2 Phầm mềm cho hệ thống nhúng 21 CHƯƠNG 67: 2.3 Nguyên lý hoạt động 22 CHƯƠNG 68: CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 24 CHƯƠNG 69: 3.1 Đặc tả yêu cầu hệ thống 24 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG 70: 3.1.1 Các yêu cầu chức 24 CHƯƠNG 71: 3.1.2 Các yêu cầu phi chức 24 CHƯƠNG 72: 3.2 Thiết kế hệ thống 24 CHƯƠNG 73: 3.2.1 Thiết kế phần cứng cho hệ thống 24 CHƯƠNG 74: 3.2.2 Thiết kế phần mềm cho hệ thống 27 CHƯƠNG 75: 4.1 Xây dựng tích hợp hệ thống 28 CHƯƠNG 76: .4.1.1 Thiết kế phần cứng 28 CHƯƠNG 77: 4.1.2 Lập trình phần mềm cho hệ thống 29 CHƯƠNG 78: 4.1.3 Tích hợp hệ thống 30 CHƯƠNG 79: 4.2 Kiểm thử đánh giá hệ thống 30 CHƯƠNG 80: 4.3 Hướng dẫn vận hành hệ thống 30 CHƯƠNG 81: .KẾT LUẬN 31 CHƯƠNG 82: Kết đạt đề tài 31 CHƯƠNG 83: .Hạn chế đề tài 31 10 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 2.3: Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H dùng transistor BJT Nguyên lý hoạt động: Theo sơ đồ hình 2.3, ta có A B cực điều khiển mắc nối tiếp với điện trở hạn dòng, tùy vào loại transistor bạn dùng mà trị số điện trở khác Phải đảm bảo dòng điện qua cực Base transistor không lớn để làm hỏng chúng Trung bình dùng điện trở 1k Ohm Ta điều khiển cực mức tín hiệu HIGH, LOW tương ứng 12V 0V Transistor BJT loại NPN mở hoàn toàn điện áp cực Base điện áp cực Collector, mạch xét 12V Transistor BJT loại PNP mở hoàn toàn điện áp cực Base 0V Với cực điều khiển mức tín hiệu HIGH/LOW tương ứng 12V/0V cho cực, có trường hợp xảy sau: A mức LOW B mức HIGH Ở phía A, transistor Q1 mở, Q3 đóng Ở phía B, transistor Q2 đóng, Q mở Dó đó, dịng điện mạch chạy từ nguồn 12V đến Q1, qua động đến Q4 để 23 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành GND Lúc này, động quay theo chiều thuận Bạn để ý cực (+) (-) động thấy A mức HIGH B mức LOW Ở phía A, transistor Q1 đóng, Q3 mở Ở phía B, transistor Q2 mở, Q đóng Dó đó, dịng điện mạch chạy từ nguồn 12V đến Q2, qua động đến Q3 để GND Lúc này, động quay theo chiều ngược A B mức LOW Khi đó, transistor Q1 Q2 mở Q3 Q4 đóng Dịng điện khơng có đường GND khơng có dịng điện qua động - động không hoạt động A B mức HIGH Khi đó, transistor Q1 Q2 đóng Q3 Q4 mở Dịng điện khơng thể chạy từ nguồn 12V khơng có dịng điện qua động - động khơng hoạt động Điều khiển tốc độ động cơ: Bạn cần thay đổi điện áp đặt vào cực điều khiển mạch cầu H Hiệu điện cực điều khiển lớn động chạy nhanh Động chạy theo chiều thuận điện áp A nhỏ B ngược lại 2.1.2.2 Motor DC 5V Motor DC 5v dùng để giúp xe robot di chuyển 2.2 Phầm mềm cho hệ thống nhúng Phần mềm nhúng: Là firmware Được phát triển ngơn ngữ lập trình C 24 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dị đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Mơi trường phát PICC CCS 2.3 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động: Robocar dò đường di chuyển theo vạch màu(đen – trắng) nhờ cảm biến hồng ngoại phát vật cản Dựa vào nguyên lý phạn xạ tia hồng ngoại led phát(IR transmitter) phát ra, gặp vật cản phản xạ lại led thu(IR Receiver) thu lại Khi ko có vật cản led thu(IR Receiver) khơng nhận tia phản xạ từ led phát(IR Transmitter) Dùng bề mặt trắng để phản xạ lại tia hồng ngoại led phát phát Khi led thu nhận tia từ led phát nhờ phản xạ lên bề mặt màu trắng Hình 2.5: Phản xạ tia hồng ngoại Dùng bề mặt đen để hấp thụ tia phát giống khơng có vật cản 25 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 2.6: Tia hồng ngoại bị hấp thụ bề mặt có màu đen 26 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG III: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 3.1 Đặc tả yêu cầu hệ thống 3.1.1 Các yêu cầu chức Yêu cầu hệ thống: Robocar tự hành tự điều khiển theo vạch kẻ sẵn 3.1.2 Các yêu cầu phi chức Yêu cầu phi chức năng: gặp vật cản dừng lại 3.2 Thiết kế hệ thống 3.2.1 Thiết kế phần cứng cho hệ thống Sơ đồ khối: Sơ đồ nguyên lý 27 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 3.1: Sơ đồ mạch ngun lý Phân tích sơ đồ mạch nguyên lý: Hình 3.2: Sơ đồ khối tạo dao động(thạch anh 20MHz) - Khối tạo dao động tạo dao động cho VĐK hoạt động 28 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 3.3: Khối điều khiển - Khối điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến đưa lệnh điều khiển cho module L298 Hình 3.4: Khối cảm biến - Khối cảm biến để khép nối với cảm biến L298 29 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường - SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Và nhận tín hiệu từ cảm biến truyền VĐK Hình 3.5: Khối cơng suất l298 Khối cơng suất l298: nhận tín hiệu điều khiển từ VĐK để điều khiển động 3.2.2 Thiết kế phần mềm cho hệ thống Lưu đồ thuật toán: 30 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dị đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý Robocar dò đường 31 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành 32 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành CHƯƠNG TÍCH HỢP VÀ ĐÁNH GIÁ HỆ THỐNG 4.1 Xây dựng tích hợp hệ thống 4.1.1 Thiết kế phần cứng Hình 4.1 Thiết kế phần cứng(Góc nhìn ngang) Phần cứng bao gồm : motor DC12v gắn với bánh xe robot để di chuyển Mạch điểu khiển động l298 Mạch VĐK Để điều khiển xe 33 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 4.2 Thiết kế phần cứng( Góc nhìn dọc) Cảm biến siêu âm SR – 04 để dừng xe có vật cản Cam biến hồng ngoại TCL5000 để dị đường theo line 4.1.2 Lập trình phần mềm cho hệ thống Điều khiểu xe chạy theo vạch line có sẵn: Khi cảm biến dị đường nhận tín hiệu từ vạch đường gửi tín hiệu VĐK VĐK xử lý đưa tín hiệu điều khiển cho L298 để điều khiển động cho phù hợp để xe di chuyển xác Có vật cản phía trước dừng lại 34 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành 4.1.3 Tích hợp hệ thống Trong chương trình định nghĩa chân điều khiển chân tín hiệu xác với phàn cứng 4.2 Kiểm thử đánh giá hệ thống Phương pháp kiểm thử: Kẻ vạch băng dính cách điện Vạch đường thằng, rẽ trái, rẽ phải vịng trịn, góc vng 90 độ Cho vật cản trước Đánh giá hệ thống: Đi thẳng, rẽ trái, rẽ phải, vòng chạy tốt Khi gặp góc 90 độ xe cần lùi lại lần qua Khi có vật cản xe đứng im có đèn báo 4.3 Hướng dẫn vận hành hệ thống Các bước vận hành: Kẻ đường line có độ rộng khoảng 3-4 cm xe chạy trạng thái tốt Lắp pin: viên pin 18650 4.7v viên pin 18650 3.7v Đặt xe vào đường line bật công tắc KẾT LUẬN Kết đạt đề tài Kiến thức: Biết điều khiển động dùng l298 với microchip pic16f877a 35 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Xử lý tín hiệu với cảm biến Xử lí nhiễu tín hiệu Sản phẩm: Tự tay làm sản phẩm nhúng Hạn chế đề tài Cịn thiếu nhiều chức Phân tích hệ thống chưa hồn thiện đề tài có số chức đơn giản Kỹ thuật lập trình cịn 36 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Phạm Ngọc Hưng (2020), “Đề cương giảng môn thiết kế hệ thống nhúng,” Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên [2] Đặng Hoài Bắc, Nguyễn Ngọc Minh (2013), Thiết kế hệ tống nhúng, NXB thông tin truyền thông [3] Alexander G Dean (2017), Embedded Systems Fundamentals with ARM Cortex-M based Microcontrollers: A Practical Approach, ARM Education Media UK Link code PCB: https://drive.google.com/drive/folders/1lVZPt0vdT57QbvRGxAMnhSInGDU_56eT? usp=sharing 37 GVHD: TS Vũ Huy Thế ... tài: Thiết kế robocar dị đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 4.2 Thiết kế phần cứng( Góc nhìn dọc) Cảm biến siêu âm SR – 04 để dừng xe có vật cản Cam biến hồng ngoại TCL5000 để dò đường theo line. .. khiển động 3.2.2 Thiết kế phần mềm cho hệ thống Lưu đồ thuật toán: 30 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dò đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý Robocar dò đường 31 GVHD:... lại 3.2 Thiết kế hệ thống 3.2.1 Thiết kế phần cứng cho hệ thống Sơ đồ khối: Sơ đồ nguyên lý 27 GVHD: TS Vũ Huy Thế Đề tài: Thiết kế robocar dị đường SVTH: Nguyễn Tuấn Thành Hình 3.1: Sơ đồ mạch