HƯỚNG DẪN TÌM HIỂU CHƯƠNG TRÌNH TDC MCR doc

Giao diện kết nối Hình 1 - 1: Vị trí các mạch điện trên xe TDC MCR Xe TDC MCR bao gồm board cảm biến dò đường, board xử lý cảm biến, board MCU PIC16F887, board công suất 2 DC Motor L29

Tran Hong Van Microsoft 10/1/2012 HƯỚNG DẪN TÌM HIỂU CHƯƠNG TRÌNH TDC MCR

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: ĐẶT TẢ CÁC MODULE CỦA XE TDC MCR

1.1 Giao diện kết nối 1

1.2 Board cảm biến dò đường: 2

1.3 Board xử lý sensor: 3

1.4 Board công suất 2 DC Motor L298: 4

1.5 Boar vi điều khiển PIC16F887: 6

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN MODULE CỦA XE TDC MCR 2.1 Khối LED 9

2.2 Khối Loa Beep 10

2.3 Khối DipSwitch 11

2.4 Khối nút nhấn 12

2.5 Khối RC Servo 13

2.6 Khối động cơ DC 14

2.7 Khối Xử lý sensor 16

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 3.1 Cấu trúc chương trình 17

3.2 Giải thuật xử lý khi qua các đoạn đường thẳng và cong 19

3.3 Giải thuật qua đoạn đường 900 0 22

3.4 Giải thuật chuyển làn bên phải 23

3.5 Các lỗi có thể xảy ra trên đường đua 25

CHƯƠNG 4: CÀI ĐẶT CÔNG CỤ LẬP TRÌNH 4.1 Cài đặt phần mềm MPLAB 33

4.2 Mở dự án mẫu 40

CHƯƠNG 5: CHƯƠNG TRÌNH MẪU MCR 5.1 Mã chương trình 42

5.2 Giải thích một số đoạn code trong chương trình 53 CHƯƠNG 6: NẠP CHƯƠNG TRÌNH VÀ SỬ DỤNG XE TDC MCR

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 - 1: Vị trí các mạch điện trên xe TDC MCR 1

Hình 1 - 2: Sơ đồ khối kết nối các mạch trên TDC MCR 1

Hình 1 - 3: Hình dáng board dò đường 2

Hình 1 - 4: Nguyên lý 1 đầu dò cảm biến 2

Hình 1 - 5: Nguyên lý phản xạ ánh sáng 2

Hình 1 - 6 : Hình dáng board xử lý dò đường 3

Hình 1 - 7: Nguyên lý 1 kênh xử lý cảm biến 3

Hình 1 - 8: Hình dáng board công suất 2 DC Motor L298 4

Hình 1 - 9: Nguyên lý board công suất 2 DC Motor L298 5

Hình 1 - 10: Bảng trạng thái tín hiệu điều khiển 1 kênh DC Motor 5

Hình 1 - 11: Hình dáng board vi điều khiển 6

Hình 1 - 12: Sơ đồ nguyên lý board vi điều khiển PIC16F887 cho xe MCR 7

Hình 2- 1: Nguyên lý Led 9

Hình 2- 2: Các loại led thông dụng 9

Hình 2- 3: 2 Led trên board 9

Hình 2- 4: Sơ đồ nguyên lý khối Led 10

Hình 2- 5: Buzzer thực tế trên board 10

Hình 2- 6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển Buzzer 10

Hình 2- 7: Dipswitch thực tế 11

Hình 2- 8: Sơ đồ nguyên lý dipswitch 4 11

Hình 2- 9: Dipswitch 4 trên board 11

Hình 2- 10: Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn 12

Hình 2- 11: Nút nhấn thực tế trên board 12

Hình 2- 12: Tín hiệu rung nhiễu khi nhấn nút 13

Hình 2- 13: RC Servo 14

Hình 2- 14: Tín hiệu PWM điều khiển RC Servo 14

Hình 2- 15: Động cơ DC 15

Hình 2- 16: Điều khiển chiều quay động cơ điện một chiều 15

Hình 2- 17: PWM điều khiển tốc độ động cơ 16

Hình 2- 18: Khối sensor 16

Hình 3- 1: Sơ đồ giải thuật 17

Hình 3- 2: Sensor bắt được nửa line bên trái 17

Hình 3- 3: Chạy qua đoạn chuyển làn trái 18

Hình 3- 4: Sensor bắt được nửa line bên phải 18

Hình 3- 5: Chạy qua đoạn chuyển làn trái 18

Hình 3- 6: Sensor bắt được nguyên line 19

Hình 3- 7: Chạy xong đoạn đường cua 90 0 19

Hình 3- 8: Sensor báo hiệu vị trí giữa line 21

Hình 3- 9: Sensor báo hiệu lệch nhỏ về phía bên trái so với vị trí trung tâm 21

Hình 3- 10: Sensor báo hiệu lệch về phía bên trái so với vị trí trung tâm 22

Hình 3- 11: Các bước qua đoạn đường 90 0 22

Hình 3- 12: Các bước qua vị trí line cắt ngang 23

Hình 3- 13: Các bước chuyển làn bên phải 24

Hình 3- 14: Các bước qua vị trí nửa line cắt ngang 24

Hình 3- 15: Vị trí queo trái – xe vượt qua đường đua 25

Hình 3- 16: Vị trí xác định line cắt ngan, xe bị lệch 26

Hình 3- 17: Sensor bắt nữa line bên phải 26

Hình 3- 18: Xe không quẹo một cách chính xác 26

Hình 3- 19: Các trạng thái sensor khi quẹo 27

Hình 3- 20: Vị trí chuyển làn xe tiếp tục đi về phía trước 28

Hình 3- 21: Các trạng thái sensor trước khi chuyển làn 28

Hình 3- 22: Chạy theo line biên của đường đua 29

Hình 3- 23: Trạng thái quẹo bám line trung tâm và line biên 29

Hình 3- 24: Trạng thái sensor thay đổi chính xác 30

Hình 3- 25: Trạng thái sensor thay đổi không chính xác 30

Hình 3- 26: Thay đổi trạng thái 0x83, 0x81, 0xC1 30

Hình 3- 27: Các trạng thái chuyển line biên về line trung tâm 31

Hình 3- 28: Xe chuyển làn sau đó vượt khỏi đường đua 31

Hình 3- 29: Trạng thái chuyển làn đúng và không đúng 32

Hình 4 1: Click file setup 33

Hình 4 2: Nạp chương trình cài đặt 33

Hình 4 3: Đồng ý tiếp tục cài đặt phần mềm 34

Hình 4 4: Chấp nhận các điều khoản khi sử dụng phần mềm 34

Hình 4 5: Lựa chọn cách cài đặt 34

Hình 4 6: Lựa chọn thư mục chứa phần mềm 35

Hình 4 7: Chấp nhận cài đặt ứng dụng Maestro 35

Hình 4 8: Chấp nhận cài đặt ứng dụng MPLAB C32 35

Hình 4 9: Xem lại các lựa chọn cài đặt 36

Hình 4 10: Tiến trình cài đặt 36

Hình 4 11: Cài đặt HI – TECH C? 36

Hình 4 12: Tiếp tục cài đặt phần mềm hỗ trợ HI – TECH C 37

Hình 4 13: Chấp nhận cài đặt HI – TECH C 37

Hình 4 14: Lựa chọn thư mục cài đặt HI – TECH C 38

Hình 4 15: Chọn ngôn ngữ sử dụng trong HI – TECH C 38

Hình 4 16: Quá trình cài đặt HI – TECH C 38

Hình 4 17: Hoàn thành quá trình cài đặt HI-TECH C 39

Hình 4 18: Hoàn thành quá trình cài đặt MPLAB 39

Hình 4 19: Các hướng dẫn MPLAB IDE 39

Hình 4 20: Mở dự án mẫu 40

Hình 4 21: Code của dự án mẫu 40

Hình 4 22: Biên dịch dự án mẫu 41

Hình 5 1: Lưu đồ giải thuật do line 58

Hình 6 1: Nối nguồn cho xe 59

Hình 6 2: Mở nguồn cho xe 59

Hình 6 3: Báo pin yếu 60

Hình 6 4: Sạc pin 60

Hình 6 5: Nối một đầu USB vào máy tính 61

Hình 6 6: Nối 1 đầu USB vào mạch nạp 61

Hình 6 7: Nối mạch nạp với board vi điều khiển pic16f887 61

Hình 6 8: Mạch nạp kết nối thành công 62

Hình 6 9: Mạch nạp kết nối không thành công 62

Hình 6 10: Biên dịch thành công 63

Hình 6 11: Nạp dữ liệu xuống vi điều khiển 63

CHƯƠNG 1: ĐẶT TẢ CÁC MODULE CỦA XE TDC MCR

1.1 Giao diện kết nối

Hình 1 - 1: Vị trí các mạch điện trên xe TDC MCR

Xe TDC MCR bao gồm board cảm biến dò đường, board xử lý cảm biến, board MCU PIC16F887, board công suất 2 DC Motor L298 kết hợp với nhau để điều khiển sự di chuyển của xe, tức là điều khiển hệ thống động cơ trái, phải và động cơ rc servo

Hình 1 - 2: Sơ đồ khối kết nối các mạch trên TDC MCR

Mạch dò

đường

VĐK PIC 16F887

Buttons DIPSW4

Mạch xử

lý sensor

Led Buzzer

1.2 Board cảm biến dò đường:

a Hình dáng:

Hình 1 - 3: Hình dáng board dò đường

b Sơ đồ nguyên lý 1 đầu dò cảm biến:

Hình 1 - 4: Nguyên lý 1 đầu dò cảm biến

c Nguyên lý hoạt động:

Board cảm biến dò đường gồm 8 đầu dò sensor, mỗi đầu dò có nguyên lý như hình

1-4 Nguồn cấp VCC=5V lấy từ board xử lý cảm biến, led phát là led siêu sáng phát ánh sáng trắng, phần thu dùng quang trở , qua cầu phân áp R19 và PR1 tín hiệu ra là áp thay đổi tùy thuộc vào lượng ánh sáng phản xạ về (theo hình 1-5) Tín hiệu ra IN1 được đưa đến mạch xử lý cảm biến

Hình 1 - 5: Nguyên lý phản xạ ánh sáng

1.3 Board xử lý sensor:

a Hình dáng:

Hình 1 - 6 : Hình dáng board xử lý dò đường

b Sơ đồ nguyên lý 1 kênh xử lý sensor:

Hình 1 - 7: Nguyên lý 1 kênh xử lý cảm biến

c Nguyên lý hoạt động:

Tín hiệu IN1 từ đầu dò sensor được đưa đến ngõ vào (-) để so sánh với với ngõ vào (+) của opam LM324 Tại ngỏ vào (+) luôn có 1 điện áp V+ được thay đổi bởi biến trở 100K Nếu sensor được đưa đến nền màu trắng thì lượng ánh sáng phản xạ về nhiều, điện trở quang trở sẽ nhỏ làm điện áp IN1 cũng nhỏ theo Ta có điện áp IN1 cũng chính

là điện áp V-, V-<V+ nên ngõ ra OUT1 của opam =1 Qua cổng đệm không đảo 74HC245 thì T1=5V làm led D10 sáng, tín hiệu T1 này được đưa đến board MCU để

Hình 1 - 9: Nguyên lý board công suất 2 DC Motor L298

c Nguyên lý hoạt động:

Board công suất 2 DC motor gồm các khối:

 Khối ổn áp nguồn: gồm nguồn 5V cấp cho các mạch logic, 6V cấp cho RC Servo

Motor

 Khối mạch logic : gồm các cổng NOT và NAND kết hợp nhau nhằm tạo ra các

ngõ vào gồm tín hiệu PWM ( tốc độ), DIR (đảo chiều quay) và các ngõ ra IN1,

IN2 tương thích với logic điều khiển của L298 Bảng trạng thái tín hiệu điều

khiển 1 kênh DC Motor như hình sau:

Hình 1 - 10: Bảng trạng thái tín hiệu điều khiển 1 kênh DC Motor

Trong bảng trên ta thấy: để Motor có thể quay thuận, quay ngược và thay đổi tốc độ ta

cần 2 kênh điều chế xung PWM, điều này lại hạn chế đối với vi điều khiển hỗ trợ ít

kênh PWM Để giải quyết điều này thì khối logic đã đảm nhiệm, với ngõ vào PWM và

DIR ta dễ dàng điều khiển DC Motor, lúc này ta chỉ cần một kênh PWM để thay đổi tốc

độ và 1 chân tín hiệu số để đảo chiều quay

1.5 Boar vi điều khiển PIC16F887:

Khối vi điều khiển: Các kết nối:

Các chức năng phụ:

Hình 1 - 12: Sơ đồ nguyên lý board vi điều khiển PIC16F887 cho xe MCR

c Nguyên lý hoạt động:

 Khối nguồn: nguồn vào từ pin Lipo 11.1V, có led báo nguồn, zenner 12V hạn

quá áp Ổn áp 5V dùng LM2576, dòng 3A, nguồn này sử dụng cấp cho board vi

điều khiển và board cảm biến

 Khối báo yếu pin: việc sử dụng pin Lipo cấp cho xe có nhiều ưu điểm nổi trội:

dung lượng cao 1500mA ( thời gian sử dụng xe lâu hơn), khối lượng nhẹ; nhưng

nó cũng có những hạn chế nhất định: giá thành cao, nếu sử dụng không đúng qui cách ( sử dụng dưới áp giới hạn của pin) thì tuổi thọ của pin sẽ giảm đáng kể, thậm chí sẽ bị hỏng Do đó, mạch báo yếu pin trong quá trình sử dụng xe là hết sức cần thiết Ngưỡng điện áp so sánh yếu pin đã được chỉnh trước là 10VDC, nếu điện áp pin dưới ngưỡng này thì đèn đỏ sẽ sáng lên và pin phải cần đem đi sạc

 Khối vi điều khiển: MCU sử dụng là PIC 16F887, dao động xung clock 20Mhz

 Các cổng kết nối: ICSP dùng cho nạp chíp, SENSOR dùng cho kết nối với board

xử lý sensor, DC MOTOR dùng kết nối board công suất

 Các chức năng phụ: BUTA, BUTB, BUTC sử dụng cho các chức năng như

START, MODE….; còi BUZZER dùng cho gỡ rối chương trình; LEDA, LEDB là các user led dùng chung với DIPSW4 để hiển thị các trạng thái test xe; DIPSW4

sử dụng mục đích test các chức năng trên xe

CHƯƠNG 2: ĐIỀU KHIỂN MODULE CỦA XE TDC MCR

2.1 Khối LED

a Hình nguyên lý của LED:

Hình 2- 1: Nguyên lý Led

b Các loại Led thông dụng

Hình 2- 2: Các loại led thông dụng

c Led thực tế trên board

Hình 2- 3: 2 Led trên board

d Điều khiển Led

Led (diốt phát quang) thường dùng trên các mạch điện tử để hiển thị thông tin, với 2 trạng thái tắt/sáng Led thường được mắc nối tiếp với một điện trở (có giá trị khoảng từ 100Ω đến 2kΩ) để hạn dòng (tránh làm hỏng led), thành một đoaạn mạch AB nối tiếp

Khi đó để làm led sáng, ta đặt điện thế +5V vào đầu A và điện áp 0V vào đầu B còn lại Xem hình 2-4

Hình 2- 4: Sơ đồ nguyên lý khối Led

Để điều khiển led bằng VĐK ta cũng áp dụng tương tự Đầu A ta nối vào 1 chân vi điều khiển (LEDA nối vào chân RC5, LEDB nối vào chân RD7), đầu B ta nối GND (0V) Khi RC5 = 1 (5V) thì LEDA sáng, và khi RC5 = 0 (0V) LEDA tắt (tương tự LEDB)

2.2 Khối Loa Beep

a Hình thực tế trên board

Hình 2- 5: Buzzer thực tế trên board

b Sơ đồ nguyên lý khối loa beep

Hình 2- 6: Sơ đồ nguyên lý điều khiển Buzzer

Khối Loa beep tắt/mở bằng một khóa điện tử và được điều khiển bởi chân RD6 của VĐK Khi RD6 = 1 (+5V): OFF, loa không phát ra tiếng kêu; khi RD6 = 0 (0V): ON, loa phát ra tiếng kêu

2.3 Khối DipSwitch

a Hình dipswitch thực tế

Hình 2- 7: Dipswitch thực tế

b Sơ đồ nguyên lý dipswitch

Hình 2- 8: Sơ đồ nguyên lý dipswitch 4

c Dipswitch 4 thực tế trên board

Hình 2- 9: Dipswitch 4 trên board

d Điều khiển dipswitch

Dipsw gồm nhiều công tắc hoạt động độc lập nhưng được gắn chung với nhau thành một thanh Có nhiều loại Dipsw, khác biệt lớn nhất giữa chúng là số lượng công tắc Trong mạch VĐK dùng Dipsw-4, tức là Dipsw có 4 công tắc

Về nguyên lý thì rất đơn giản, khi gạt một công tắc lên ON thì hai chân tương ứng với hai phía công tắc đó sẽ nối với nhau

 SW0 nối với chân RB1 của VĐK

 SW1 nối với chân RB2 của VĐK

 SW2 nối với chân RB4 của VĐK

 SW3 nối với chân RB5 của VĐK

Khi các SW ở vị trí OFF các chân RB1, RB2, RB4, RB5 = 1(+5V), các SW tương ứng ở

vị trí ON thì các chân tương ứng của VĐK = 0(0V) SW0 ở vị trí ON thì RB1 = 0(0V)

2.4 Khối nút nhấn

Mỗi nút nhấn có hai chân, nguyên lý hoạt động rất đơn giản, khi không nhấn nút (OFF) thì hai chân của nút không nối nhau, và ngược lại khi nhấn nút (ON), hai chân của nút

sẽ nối nhau

a Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn

Hình 2- 10: Sơ đồ nguyên lý khối nút nhấn

b Hình thực tế khối nút nhấn trên board

Hình 2- 11: Nút nhấn thực tế trên board

Trên mạch VĐK có 3 nút nhấn được kết nối theo sơ đồ, BUTA nối với chân RB3, BUTB nối với chân RB6, BUTC nối với chân RB7 của VĐK Đồng thời chân của các nút nhấn cũng được nối với chân INT (chân tạo sự kiện ngắt) của VĐK (chân này dùng để báo

cho VĐK biết có nút nhấn vừa mới nhấn, tạm dừng các chương trình đang chạy để xem rằng nút nào được nhấn từ đó xử lý Sau quá trình xử lý chương trình tiếp tục chạy tại vị trí bị dừng trước đó)

Khi không nhấn (OFF) các chân nối với nút nhấn của VĐK sẽ nhận được mức 1 (+5V),

và khi nút nhấn được nhấn (ON) ta nhận được mức 0 (0V)

c Điều khiển khối nút nhấn

 Chống rung phím nhấn

Vấn đề rung, nhiễu khi nhấn nút

Hình 2- 12: Tín hiệu rung nhiễu khi nhấn nút

Khi không nhấn nút tín hiệu ở mức cao, khi nhấn nút tín hiệu xuống mức thấp Trong khoảng thời gian tín hiệu chuyển từ mức cao xuống mức thấp sẽ xảy ra tình trạng rung, nhiễu làm cho tín hiệu không rõ ràng Mặc dù khoảng thời gian rung, nhiễu là rất nhỏ, chưa tới 1ms (phụ thuộc vào cách nhấn nút và chất lượng nút nhấn), nhưng với tốc độ

xử lý rất cao của VĐK thì đây là một vấn đề cần phải giải quyết

 Giải pháp chống rung

Có hai giải pháp thường được đưa ra để lựa chọn là giải pháp phần cứng (thực hiện trong giai đoạn thiết kế mạch), và giải pháp phần mềm (lúc lập trình) Ở đây hướng dẫn các bạn một giải thuật chống rung nút nhấn bằng phần mềm

2.5 Khối RC Servo

RC Servo là hệ thống gồm động cơ DC, hộp số, và vi mạch điều khiển Tùy theo tín hiệu điều khiển mà nó nhận được, RC Servo sẽ quay trục đến một góc xác định trong khoảng từ 00 đến 1800

Khoảng thời gian rung, nhiễu- Tín hiệu không rõ ràng

a Hình thực tế RC servor

Hình 2- 13: RC Servo

b Điều khiển RC Servo

Điều khiển RC Servo chính là điều khiển tín hiệu vào dây PWM để RC Servo quay theo góc mà mình mong muốn Tín hiệu PWM cho RC Servo có chu kỳ 16ms, độ rộng xung

từ 0,7ms đến 2.3ms, mô tả theo hình bên dưới:

Hình 2- 14: Tín hiệu PWM điều khiển RC Servo

a Hình động cơ DC

Hình 2- 15: Động cơ DC

b Điều khiển chiều của động cơ điện một chiều

Khi ta cấp điện thế đương (+) vào một cực của động cơ và cấp điện thế âm (-) vào cực còn lại thì động cơ sẽ quay theo một chiều cố định Và khi ta cấp điện thế ngược lại, đảo chiều dương âm thì động cơ sẽ quay theo chiều ngược lại

Hình 2- 16: Điều khiển chiều quay động cơ điện một chiều

c Điều khiển tốc độ động cơ điện một chiều

Để điều khiển tốc động động cơ điện một chiều ta dùng phương pháp điều xung (PWM) Như trên ta đã biết, khi được cấp điện thì động cơ quay, và khi không cấp điện nữa thì động cơ ngừng hoạt động Trong một khoảng thời gian rất ngắn 128us (gọi là chu kỳ điều xung T), và chia khoảng thời gian này thành 2 phần, ta sẽ cấp điện cho một động cơ một phần thời gian đầu, và ngừng cấp điện ở phần thời gian sau Lặp lại chu

kỳ đó liên tục, như thế động cơ sẽ liên tục ở trạng thái quay-ngừng-quay-ngừng-quay…

Vì chu kỳ điều xung là rất nhỏ nên ta sẽ thấy động cơ quay liên tục Tốc độ của động

cơ phụ thuộc vào tỷ lệ thời gian động cơ được cấp điện trong một chu kỳ

Hình 2- 17: PWM điều khiển tốc độ động cơ

2.7 Khối Xử lý sensor

a Hình khối sensor

Hình 2- 18: Khối sensor

b Tín hiệu

8 Sensor được nối với board xử lý Tín hiệu từ board xử lý (T1-T8) được đưa về VĐK

Ví dụ về trạng thái của sensor tương ứng với màu đen, trắng trên đường đua

Giá trị của sensor sensor

Sensor thứ 3 bên trái

Sensor trung tâm

Sensor trung tâm

Sensor thứ 3 bên phải

Sensor thứ 2 bên phải

Sensor thứ 1 bên phải

CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN3.1 Cấu trúc chương trình

 Chương trình chia làm 4 trạng thái chính:

Hình 3- 1: Sơ đồ giải thuật

 Bước chuyển 1 (I  II): khi thấy nửa line bên trái

Hình 3- 2: Sensor bắt được nửa line bên trái

 Bước chuyển 2 (II  I): khi đã đi qua được đoạn đường chuyển làn trái

Xử lý các đoạn đường thẳng và đường cong (I)

Xử lý các đoạn đường cua vuông 90 0

Hình 3- 3: Chạy qua đoạn chuyển làn trái

 Bước chuyển 3 (I  III): khi thấy được nửa line bên phải

Hình 3- 4: Sensor bắt được nữa line bên phải

 Bước chuyển 4 (III  I): khi chạy qua đoạn chuyển làn phải

Hình 3- 5: Chạy qua đoạn chuyển làn trái

 Bước chuyển 5 (I  IV), bước chuyển 7 (II  IV), bước chuyển 8 (III  IV): ngay khi thấy được một line

Hình 3- 6: Sensor bắt được nguyên line

 Bước chuyển 6 (IV  I): khi chạy xong đoạn đường cua 900

Hình 3- 7: Chạy xong đoạn đường cua 90 0

3.2 Giải thuật xử lý khi qua các đoạn đường thẳng và cong

Các trạng thái sensor có thể gặp thể hiện tương đối độ lệch hướng của xe với phương đường đua:

Ta dựa vào trạng thái sensor để biết được độ lệch hướng chạy của xe so với phương của đường đua, ứng với một trạng thái sensor ta chọn một góc bẻ hợp lý sao cho xe có

xu hướng di chuyển về phía chính giữa đường đua, với độ lệch hướng càng lớn thì ta chọn góc bẻ lái càng lớn

Trạng thái sensor của sensor Giá trị Hexadecimal quay Góc

RC ervo

Động

cơ trái PWM

Động

cơ phải PWM

Bảng 3- 2: Các trạng thái led gặp trên đường đua báo hiệu chuyển làn, cua 90 0

 Khi sensor trả về giá trị: 0x08 ; 0x10 ; 0x18

Hình 3- 8: Sensor báo hiệu vị trí giữa line

 Động cơ trái và phải chạy với công suất 100%, RC servo góc 00

 Xe chạy lệch về phía bên trái so với trung tâm

Ở trạng thái này giá trị của sensor là 0x04 Vị trí của xe lệch về phía bên trái so với trung tâm tương đối ít nên lúc này ta chỉnh RC servo về phía bên phải 1 góc 7,50, vận tốc của 2 động cơ DC vẫn 100%

Hình 3- 9: Sensor báo hiệu lệch nhỏ về phía bên trái so với vị trí trung tâm

Trạng thái sensor Đặc tính và quá trình

xử lý

Các hàm cần phải xây dựng để kiểm tra trạng

check_leftline

Ở trạng thái này giá trị của sensor là 0x06 Vị trí của xe lệch về phía bên trái so với trung tâm tương đối nên lúc này ta chỉnh RC servo về phía bên phải 1 góc 140, vận tốc động cơ trái bằng 80% và vận tốc động cơ phải bằng 69%

Hình 3- 10: Sensor báo hiệu lệch về phía bên trái so với vị trí trung tâm

Như vậy khi xe lệch càng nhiều về phía bên trái của trung tâm thì RC servo được điều chỉnh về phía bên phải với 1 góc càng lớn, vận tốc của động cơ bên trái và bên phải giảm dần, tuy nhiên do lệch về phía bên trái nên vận tốc của động cơ bên trái lớn hơn bên phải

Tương tự ngược lại với xe lệch về phía bên phải so với trung tâm

3.3 Giải thuật qua đoạn đường 90 0

Hình 3- 11: Các bước qua đoạn đường 90 0

[1] : Hàm check_crosline phát hiện sự hiện diện của line cắt ngang Báo hiệu rằng còn 500mm đến 1000mm nữa là đến đoạn đường cua 900 (bên trái hoặc bên phải) Lúc này

ta phải giảm tốc độ của xe để đảm bảo điều hướng thành công Tin hiệu sensor lúc này không được tham chiếu cho đến vị trí [2] để ngăn chặn phát hiện sai lầm tại line cắt ngang thứ hai

[2] Xe tiến đến vị trí này một cách từ từ, xe chạy thẳng tới trước theo đường trung tâm [3] khi mà vị trí cua 900 được phát hiện, xe tiến hành quay theo hướng (trái hoặc phải) [4] khi đường trung tâm được phát hiện, xe trở lại chương trình đi đường thẳng và đường cong

Chương trình được mô tả như sau :

Khi mà line cắt ngang được phát hiện (thông qua hàm check_crosline) Đầu tiên xe sẽ

di chuyển qua đoạn line cắt ngang này, sau đó mới kiểm tra nửa line cắt ngang báo hiệu cua phải hay trái Như hình bên dưới

Hình 3- 12: Các bước qua vị trí line cắt ngang

[1] đường cắt ngang đầu tiên

[2] chạy thẳng

[3] đường cắt ngang thứ hai

[4] chạy thẳng, chạy chậm để xe bám vị trí đường trung tâm

3.4 Giải thuật chuyển làn bên phải

Hình 3- 13: Các bước chuyển làn bên phải

[1] Hàm check_rightline phát hiện nửa line cắt ngang bên phải Xe phải đổi làn đường bên phải sau 500mm đến 1200mm, do đó xe phải thắng lại Sensor bỏ qua vị trí [2] để ngăn chặn phát hiện sai lầm tại nửa line cắt ngang bên phải thứ hai

[2] ở vị trí này xe chạy từ từ bám theo đường trung tâm

[3] khi vị trí quay được phát hiện, xe quay theo hướng quay (trái, phải)

[4] khi line trung tâm được nhận diện, xe thực hiện chạy theo chương trình đi thẳng và đường cong

Chương trình được mô tả như sau :

Khi phát hiện nửa line bên phải Đầu tiên xe đi qua các line cắt ngang Các đặc tính theo dõi đường line từ vị trí line thứ hai được thể hiện trong hình sau đây:

Hình 3- 14: Các bước qua vị trí nửa line cắt ngang

[1] Line đầu tiên

[2] Chạy thẳng

[3] Line thứ hai

[4] chạy thẳng, chạy chậm để xe bám vị trí đường trung tâm

3.5 Các lỗi có thể xảy ra trên đường đua

a Line cắt ngang không phát hiện chính xác

 Mô tả vấn đề

Sau khi gặp tín hiệu quẹo 900 xe không quẹo mà tiếp tục đi thẳng rời khỏi đường đua

Hình 3- 15: Vị trí queo trái – xe vượt qua đường đua

 Phân tích nguyên nhân

Thu thập và phân tích dữ liệu cho thấy tại thời điểm phát hiện line cắt ngang, trạng thái sensor là 0x1F, không phải là giá trị dự đoán 0xE7

Hình 3- 16: Vị trí xác định line cắt ngang, xe bị lệch

Trong quá trình phát hiện nửa line, ta cần sử dụng cả tám bộ cảm biến

Hình 3- 17: Sensor bắt nửa line bên phải

Vì dữ liệu sensor nhận về tương ứng với dữ liệu phát hiện nửa line nên tất nhiên sẽ xảy ra sự cố

 Giải quyết

Sử dụng lập trình để giải quyết tình huống này không thể thực hiện được Một cách tương đối khi sensor phát hiện nửa line, không xử lý sự kiện ngay lập tức mà đợi 1 thời gian ngắn Sau đó sensor nhận line có thể rõ ràng hơn

b Không phát hiện đường quẹo một cách chính xác

 Mô tả vấn đề

Hình 3- 18: Xe không quẹo một cách chính xác

 Phân tích nguyên nhân

Thu thập và phân tích dữ liệu đang chạy cho thấy tại thời điểm chuẩn bị quay bên phải, trạng thái cảm biến là 0x0F, 0x3F, 0x7F, không giống như giá trị dự đoán 0x1F

Hình 3- 19: Các trạng thái sensor khi quẹo

Mặc dù đã gặp phải vị trí cần phải quay bên phải, nhưng dữ liệu cảm biến không phù hợp với trạng thái cảm biến dự kiến cho quay phải và xe tiến thẳng ra đường đua

 Giải quyết

Trong chương trình thay vì khi phát hiện quay bên phải là 0x1F Trong thực thế gặp phải các trạng thái khác như 0x0F, 0x3F hoặc 0x7F Vì vậy, những trạng thái cảm biến nên được bổ sung vào chương trình khi phát hiện quay bên phải

c Lỗi khi chuyển làn

 Mô tả vấn đề

Tại vị trí chuyển làn thay vì xe chuyển làn, xe lại tiếp tục đi thẳng về phía trước

Hình 3- 20: Vị trí chuyển làn xe tiếp tục đi về phía trước

 Phân tích nguyên nhân

Thu thập và phân tích các dữ liệu của xe đang chạy cho thấy tại thời điểm phát hiện nửa line, trạng thái cảm biến là 0x0F, 0x3F, 0x7F không giống như trạng thái dự đoán

d Xe chạy theo line biên của đường đua

 Mô tả vấn đề

Khi vị trí quay bên trái được phát hiện, xe quay bên trái Sau khi di chuyển trong một thời gian với 1 vòng cung hơi rộng, xe bắt đầu theo dõi line biên của đường đua và di chuyển theo line này

Hình 3- 22: Chạy theo line biên của đường đua

 Phân tích nguyên nhân

Trạng thái quẹo bám line trung tâm Trạng thái quẹo bám line biên

Hình 3- 23: Trạng thái quẹo bám line trung tâm và line biên

Xem lại những thay đổi trạng thái của cảm biến khi đường trung tâm được phát hiện chính xác Trạng thái sensor thay đổi từ 0x00 đến 0xC0 đến 0x60, cuối cùng quay về chạy bình thường