Báo cáo công nghệ phần mềm nhúng đề tài thiết kế xe tự hành tránh vật cản

CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU01 Tìm hiểu về lý thuyết vi xử lý Arduino 2 Cách kết nối và sử dụng cảm biến siêu âm HCSR04 3 Cách kết nối module điều khiển động cơ L298 với Arduino 4 Kết nối các

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO CÔNG NGHỆ PHẦN MỀM NHÚNG

Giảng viên hướng dẫn: ThS Lê Đức Thuận

NỘI DUNG CHÍNH

1

2

3 2

4 3

5

Giới thiệu

Cơ sở lý thuyết

Mô hình thực nghiệm Kết luận, hướng phát triển

Mở rộng đề tài

GIỚI THIỆU

Tính cấp thiết của đề tài và các nội dung nghiên cứu.

TÍNH CẤP THIẾT

trường trong và ngoài nước ngày càng tăng cao, sự nổi lên của các mô hình tự động trong sản xuất thaythế nguồn nhân lực lao động chân tay là rất lớn

động hóa là một vấn đề cấp thiết , đặc biệt là dòng

 xeXe tựtựhànhhành giúp thay thế các phương tiệntrong chuỗi cung ứng vật liệu thủ công như xe nâng tay, xe đẩy tay, xe kéo,… thay thế và đảm bảo chonăng suất cao cho dù thiếu nguồn nhân lực

hành tránh vật cản mong muốn phát triển thành một mô hình rộng lớn đưa ra thị trường ở nước ta đápứng nhu cầu phát triển mạnh mẽ này

CÁC NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

01 Tìm hiểu về lý thuyết vi xử lý Arduino

2 Cách kết nối và sử dụng cảm biến siêu âm HCSR04

3 Cách kết nối module điều khiển động cơ L298 với

Arduino

4 Kết nối các linh kiện và sử dụng phần mềm Arduino

IDE để viết chương trình điều khiển cho xe thực hiện như ý muốn.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chi tiết về các thành phần lắp ráp xe tự

hành tránh vật cản.

ARDUINO UNO

textArduinoslideboardcó rất nhiều phiên bản Trong số đó, Arduino Uno R3 là một trong những phiên bản được sử dụng rộng rãi nhất bởi chi phí và tính linh động của nó.

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,

ATmega168, ATmega328.

“Bộ não” này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ

xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD hoặc những ứng dụng khác.

ARDUINO UNO R3

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện

áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 20V.

6-Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ có 2 mức điện áp

là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA.

Module điều khiển động cơ L298

 Module điều khiển động cơ L298 là một module gồm

2 mạch cầu H tích hợp trong IC L298, nhờ đó module này có thể điều khiển được 2 động cơ riêng biệt.

• Chân A Enable, B Enable là 2 chân điều khiển tốc

độ 2 động cơ riêng biệt.

• Input: Là 4 chân điều khiển chiều quay của 2 động cơ.

• Bộ nguồn 12V-GND-5V: Tùy thuộc loại động cơ

mà ta chọn 12V hay 5V.

 Output A, Output B: Là 2 đầu ra kết nối với 2 động cơ.

CẢM BIẾN SIÊU ÂM

HCSR-04

Cảm biến HCSR-04 hoạt động dựa trên nguyên tắc phát đi một xung và tính thời gian từ lúc phát xung đến lúc nhận về được xung đó Từ đó tính khoảng cách bằng cách với thời gian vừa đọc được nhân với vận tốc sóng siêu âm.

ĐỘNG CƠ SERVO SG90

Động cơ Servo SG90 là loại động servo có kíchthước nhỏ, được sử dụng để làm các mô hình nhỏhoặc các cơ cấu kéo không cần đến lực nặng

SG90 có tích hợp sẵn Driver điều khiển động cơ bên trong nên có thể dễ dàng điều khiển góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM Tuy nhiên nó chỉ quay góc từ 0 -180 độ

ĐỘNG CƠ MOTOR DC

Động cơ điện một chiều được sử dụng trong các ứng dụng đặc biệt yêu cầu mô men khởi động cao hoặc yêu cầu tăng tốc êm ở một dải tốc độ rộng.

Động cơ điện một chiều sử dụng dòng điện một chiều.

MÔ HÌNH THỰC NGHIỆM

Sử dụng các linh kiện và chạy thực tế sản phẩm cùng với

chương trình viết trên Arduino IDE

Sơ đồ khối

Biểu đồ

usecase

Biểu đồ

tuần tự

Mô hình xe tự

hành

SƠ ĐỒ CẤP

NGUỒN

NGUYÊN LÝ

HOẠT ĐỘNG

Khi cấp nguồn cho mạch xe tự khởi động chế độ chạytránh vật cản Khi đó arduino nhận tín hiệu từ cảmbiến siêu âm để xử lý điều khiển module điều khiểnđộng cơ cho xe chạy một cách hợp lý Khi không cóvật cản ở phía trước xe sẽ chạy thẳng Nếu gặp vậtcản xe sẽ dừng lại Servo hoạt động quay 180 độ bắtđầu từ trái qua phải để tìm đường di chuyển Xe sẽ rẽ

về hướng không có vật cản Quá trình tiếp diễn nhưvậy đến khi tắt nguồn

MÔ HÌNH THỰC TẾ

TIẾN HÀNH CHẠY

KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN

 Kết quả đạt được

 Hạn chế của xe tự hành

 Hướng phát triển

KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC

LÝ THUYẾT

 Xe tự hành có khả năng đi đến vị trí đặt trước và có khả

năng tránh vật cản trong quá trình di chuyển.

 Xe được thiết kế đơn giản, giá thành thấp dễ dàng cho mọi

người tìm hiểu nghiên cứu.

THỰC NGHIỆM

 Triển khai tại nhà và

đã thu được kết quả như mong đợi, đánh giá một cách thực tế nhất về sản phẩm.

 Mô hình thực tế cho thấy có thể phát triển thành mô hình to hơn trong tương lai.

4 Mặt tiếp xúc của vật cản cũng sẽ ảnh hưởng tới việc nhận biết của cảm biến.

MỞ RỘNG ĐỀ TÀI

Phát triển xe tự hành có gắn thêm một vài

thiết bị và thực nghiệm thực tế.

toàn, hiệu quả, tiết kiệm chi phí.

 Có thể áp dụng trực tiếp vào đời sống như giao hàng cho người dân vẫn tuân thủ đảm bảo khoảng cách giữa người với người là lớn hơn 2m,

…

2 Các linh kiện sử dụng

Remote IR1838 và Module thu hồng ngoại

Thiết kế nhỏ gọn, tiện dụng và dễ dàng kếtnối với vi điều khiển để điều khiển các thiết

bị từ xa qua hồng ngoại

Trên remote có 1 hoặc nhiều LEDs hồng ngoại được sử dụng để truyền tín hiệu hồng ngoại.Tín hiệu này sẽ được nhận bởi 1 bộ thu hồng ngoại đặc biệt và chuyển thành dạng xung điện,sau đó các xung điện này được chuyển đổi

thành dữ liệu được sử dụng cho các thiết bị điệntử

3 Kết quả sau khi mở rộng

Portfolio

Pre-sentation

Mô hình thực

tế

You can simply impress your audience and add a unique zing

and appeal to your Presentations Easy to change colors, photos

and Text Get a modern PowerPoint Presentation that is

beautifully designed You can simply impress your audience and

add a unique zing and appeal to your Presentations Easy to

change colors, photos and Text Get a modern PowerPoint

Presentation that is beautifully designed.

Portfolio Presentation

3 Kết quả sau khi mở rộng

Nhận xét:

 Xe tự hành sau khi mở rộng với thiết bị Remote IR18238 và Module thu hồng ngoại đã giải quyếtđược một số hạn chế của xe ban đầu như:

 Xe chạy với khoảng cách xa hơn mà vẫn chạy ổn định

 Di chuyển trong môi trường có vật chuyển động vẫn đảm bảo tránh va chạm do có người điều khiển qua thiết bị

 Đã khắc phục được vấn đề điểm mù của xe khi có vật cản nằm dưới độ cao của cảm biến

 Tuy nhiên là nếu khoảng cách lớn hơn 10m thì xe sẽ dừng hoạt động