Đồ án thiết kế hệ thống nhúng, học viện công nghệ bưu chính viễn thông (3)

Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - - KHOA: KĨ THUẬT ĐIỆN TỬ I BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN : ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG NHÚNG ĐỀ TÀI: “Robot dò đường kết hợp điều khiển từ xa” Giảng viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Nguyễn Ngọc Minh Hoàng Đức Mạnh(NT) – B17DCDT121 Triệu Quang Hào – B17DCDT065 Cù Minh Vương – B17DCDT217 21 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 Hà Nội – 2021 I NHẬN XÉT, ĐÁNH GIÁ, CHO ĐIỂM II ( Của giảng viên ) III IV V VI VII VIII IX X XI XII XIII XIV XV XVI XVII XVIII XIX Điểm: (Bằng chữ:…………………………… ) XX 22 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 XXI Hà Nội, Ngày… Tháng… Năm 2021 XXII CÁN BỘ - GIẢNG VIÊN XXIII (Ký, họ tên) 23 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 XXIV LỜI MỞ ĐẦU XXV XXVI Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học đời sống, sống người thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công công nghiệp hóa, đại hóa Đặc biệt góp phần khơng nhỏ ngành kĩ thuật điện – điện tử nghiệp xây dựng đất nước Những thiết bị điện, điện tử phát triển ứng dụng rộng rãi đời sống ngày Từ thời gian đầu phát triển vi xử lý cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng khơng thể thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế môn vi xử lý, sau thời gian học tập thầy cô khoa giảng dạy kiến thức chuyên ngành, đồng thời giúp đỡ nhiệt tình thầy khoa Điện-Điện tử, với nỗ lực nhóm, nhóm em “ Thiết kế robot dò line điều khiển qua điện thoại” thời gian, kiến thức kinh nghiệm chúng em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong giúp đỡ 24 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 tham khảo ý kiến thầy bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài XXVII XXVIII XXIX XXX XXXI LỜI CẢM ƠN XXXII Lời em xin chân thành cảm ơn đến thầy Nguyễn Ngọc Minh giúp em nhiều trình thực đồ án Trong trình thực đồ án, giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Ngọc Minh em thu nhiều kiến thức quý báu giúp em nhiều trình học làm việc tương lai: tiếp XXXIII xúc với Arduino, Module Bluetooth, Module L298 thi công mạch in, Trong trình thực đồ án em chưa có nhiều kinh nghiệm nên khơng tránh khỏi sai sót Mong nhận góp ý thầy để hồn thiện Một lần em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ quý thầy trình thực đồ án để em hoàn thành đồ án XXXIV XXXV XXXVI XXXVII 25 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 XXXVIII XXXIX XL XLI XLII XLIII XLIV XLV XLVI XLVII 26 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 Đề Mục MỤC LỤC Trang 27 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu đề tài Ngày nay, robotic đạt thành tựu to lớn sản xuất công nghiệp đời sống Sản xuất robot nghành công nghiệp trị giá hang tỉ USD ngày phát triển mạnh, họ robot không nhắc tới mobile robot với đặc thù riêng mà loại robot khác khơng có Mobile robot di chuyển cách linh hoạt, tạo nên không gian hoạt động lớn dần khẳng định vai trị quan trọng thiếu nhiều lĩnh vực, thu hút nhiều đầu tư nghiên cứu Mobile robot chia làm nhiều loại: robot học đường đi, robot dò đường line, robot tránh vật cản, robot tìm đường cho mê cung,…trong số robot dị đường line, tránh vật cản dễ dàng ứng dụng nhiều sống Việc phát triển loại robot phục vụ đắc lực cho người 1.2 Mục đích đề tài Robot dị line vừa có nhiều ứng dụng thực tế vừa dễ dàng để sinh viên vận dụng kiến thức tiếp thu giảng đường vào Với kết cấu khí đơn giản lại kết hợp với nhiều thành phần điện tử (encoder, sensor xác định đường line, sensor đo khoảng cách…) nên Robot phù hợp để sinh viên học tập nghiên cứu thêm ngành Điện tử cách cụ thể 1.3 Sơ lược bước thực - Trước tiên ta phải chế tạo khung xe robot Khung xe phải đảm bảo bền đạt độ xác định việc bố trí bánh xe động thông qua việc vẽ phần mềm cắt CNC tay -Và cuối công đoạn lập trình dựa kiến thức học CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU ARDUINO VÀ CÁC THÀNH PHẦN CỦA MẠCH 2.1 Giới thiệu ARDUINO 28 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 2.1.1 Sơ Lược ARDUINO NANO Khi tiếp xúc với Arduino Nano tiện dụng, đơn giản, lập trình trực tiếp máy tính (như Arduino Uno R3) đặc biệt kích thước Kích thước Arduino Nano nhỏ tương đương đồng nghìn gấp lại lần thơi (1.85cm x 4.3cm), thích hợp cho bạn bắt đầu học giá rẻ Arduino Uno dùng tất thư viện mạch Bài nhằm mục đích giới thiệu mạch Arduino Nano thơng số kĩ thuật, với gợi ý ứng dụng bắt đầu với mạch Hình 2.1 Arduino Nano Các thông số kĩ thuật Arduino Nano giống hồn Arduino Uno R3, thư viện Arduino Uno hoạt động tốt Arduino Uno Tuy nhiên, Nano có lợi quan trọng, nhờ Arduino Nano ứng dụng nhiều dự án DIY, kích thước Dịng mạch Arduino 29 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 phổ biến, bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino mạch Arduino thường nói tới dịng Arduino UNO 2.1.2 Một vài thơng số Arduino Nano Bảng 2.1 Thông số Arduino Nano Vi Điều khiển Điện áp hoạt động Tần số hoạt động Dòng tiêu thụ Điện áp vào khuyên dùng Điện áp vào giới hạn Số chân Digital I/O Số chân Analog Dòng tối đa chân I/O Dòng tối đa (5V) Dòng tối đa (3.3V) ATmega328 (họ 8bit) 5V – DC 16 MHz 30mA 7-12V – DC 6-20V – DC 14 (6 chân PWM) (độ phân giải 10bit) 40 mA 500 mA 50 mA 32 KB (ATmega328) với 2KB dùng Bộ nhớ flash bootloader SRAM KB (ATmega328) EEPROM KB (ATmega328) Kích thước 1.85cm x 4.3cm Các thông số kĩ thuật Arduino Nano giống hồn Arduino Uno R3, thư viện Arduino Uno hoạt động tốt Arduino Uno Tuy nhiên, Nano có lợi quan trọng, nhờ Arduino Nano ứng dụng nhiều dự án IOT, kích thước Đồng thời Nano cịn số lượng chân Analog nhiều Uno (2 chân A6, A7 dùng để đọc) với dòng tối đa chân IO lên đến 40mA Nhưng, có điểm trừ nhẹ cho Nano, mạch Nano cần đến 2KB nhớ cho bootloader (ở Uno 0.5KB) 2.1.3 Cổng kết nối với Arduino Nano Khác với Arduino UNO sử dụng cổng USB Type B, Nano lại sử dụng cổng nhỏ có tên mini USB 210 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 Phần 2: Tự dò line + Đầu tiên trình đọc liệu analog từ cảm biến hồng ngoại + Xét giá trị ngưỡng cố định để biết xe vào line + Sau q trình tính vị trí xe 1- vị trí = 7000 ; 2-vị trí = 3500; 3-vị trí = + Sẽ có sai số gọi error tính vị trí xe line (3500) trừ vị trí + Sau tính vị trí xe tính tốc độ qua thuật toán PID để điều chỉnh tốc độ động phù hợp 233 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 234 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 3.6 Sản phẩm thực tế 235 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 236 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 Hình ảnh thực tế xe dị line nhóm 3.7 Chương trình điểu khiển ứng dụng điều khiển qua bluetooth 237 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 238 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 239 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 240 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 241 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 242 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 243 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 244 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 App điều khiển bluetooth 245 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 4.1 Kết dự án - Kết tương đối xác - Tốc độ nhanh - Những chỗ rẽ mạnh xe cịn sai sót - Mỗi lần cần chạy tự động cần lấy mẫu cho xe 4.2 Hướng phát triển dự án - Cải tiến xe nhanh hơn, tải trọng lớn bám đường tốt - Xây dựng giải thuật hồn chỉnh - Có thể cải tiến xe kết hợp dò đường tránh vật cản đồng thời nhớ đường tìm đường nhanh 4.3 Tài liệu tham khảo http://arduino.vn/ https://create.arduino.cc/projecthub/electropeak/getting-started-with-hc-05bluetooth-module-arduino-e0ca81 https://www.instructables.com/Line-Follower-Robot-With-Arduino-Really-Fastand-R/ https://www.hackster.io/anova9347/line-follower-robot-with-pid-controller-cdedbd https://text.123docz.net/document/988095-gioi-thieu-thuat-toan-dieu-khien-pid.htm 246 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 4.4 Phân chia cơng việc • Hồng Đức Mạnh(NT) : - Xây dựng lưu đồ thuật tốn - Code mơ điều khiển bluetooth - Code mơ dị line tự động • Triệu Quang Hào + Cù Minh Vương : - Tìm hiểu chọn lựa linh kiện Thiết kế khung xe Lắp ráp + hàn mạch Vẽ sơ đồ ngun lý Vẽ mạch PCB Tìm hiểu thuật tốn PID Làm word 4.5 Video demo sản phẩm https://drive.google.com/drive/folders/1kDUkROuAAeBS2Gpa7bJP4 nJSrwh3yPGt?usp=sharing 247 ... 237 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 238 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 239 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 240 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 241 Đồ án thiết kế hệ thống. .. động phù hợp 233 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 234 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 3.6 Sản phẩm thực tế 235 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 236 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm... nhóm 12 242 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 243 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 244 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng nhóm 12 App điều khiển bluetooth 245 Đồ án thiết kế hệ thống nhúng