bài báo cáo bài tập lớn vi xử lý -xe tự hành

bài báo cáo bài tập lớn vi xử lý -xe tự hành tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất...

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN

VI XỬ LÝ

Đề tài:

XE TỰ HÀNH

Giảng viên hướng dẫn: Võ Duy Thành Sinh viên thực hiện :

Lớp :

Hà Nội, 11-2011

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN MÔN VI XỬ LÝ

TÊN ĐỀ TÀI:XE TỰ ĐỘNG NHÓM SỐ: 2

ĐÁNH GIÁ VỀ ĐỀ TÀI

Lời nói đầu 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mô tả đề tài và sơ đồ khối 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Chỉ tiêu hoàn thành của sản phẩm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Mô tả chi tiết hệ thống 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tóm tắt và kết luận 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tài liệu tham khảo 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Phụ lục A: Đóng góp của từng thành viên 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Phụ lục B: Danh sách phần mềm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Cách thức trình bày 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tổng

Nhận xét:

MỤC LỤC

1.1 Lý do chọn đề tài

1.2 Giới thiệu về đề tài

1.3 Sơ đồ khối

5

6

7

3.1 Khối nguồn

3.2 Khối VDK

3.3 Khối cảm biến

3.4 Khối động cơ

8

9

12

13

LỜI NÓI ĐẦU

Cụng nghệ rôbốt đã len lỏi vào từng ngóc ngách, vào từng phần nhỏ nhất của cuộc sống của chúng ta Rô bốt, cho dù chỉ sinh ra phục vụ những nhu cầu thường ngày của cuộc sống, như rô bốt hút bụi Roomba ở trên, hay để thực hiện những công việc lớn hơn như công việc lắp ráp ở các nhà máy chế tạo ôtô, máy bay, như thám hiểm vũ trụ… cho dù chúng có hình dạng như những chiếc xe tự hành Opportunity đang thăm dò Sao Hoả hay gần giống hình dạng người như ASIMO, vừa đến Việt Nam, thì cũng đã không còn quá

xa lạ như trước nữa Rô bốt đã và đang càng ngày càng gần với con người hơn Nhưng có lẽ ít ai trong chúng ta lại quan tâm đến một điều tưởng chừng rất đơn giản, đó là xuất xứ của thuật ngữ Robot_ vậy Robot là gì?

Có thể sẽ thật ngạc nhiên với ai đó khi biết rằng nếu chỉ hiểu đơn giản Robot

là cỗ máy có thể chuyển động, thì Robot đã có từ khoảng 270 năm trước công nguyên, đó là những cơ quan và đồng hồ nước với hình dáng có thể chuyển động được do một kỹ sư người Hy Lạp cổ đại chế tạo ra!

Năm 1961, tức là 20 năm sau khi đã có đầy đủ tên, Robot công nghiệp đầu tiên mới được chế tạo tại phân xưởng nhà máy General Motor ở New Jersey

Có thể coi đây là điểm bắt đầu của ngành công nghiệp chế tạo những cỗ máy tinh vi này

Vậy, có thể kết luận gì về Robot ? Đó là những “máy tự động đa chức năng,

có thể lập trình lại, được thiết kế để di chuyển vật chất, bộ phận, công cụ, hay các thiết bị đặc biệt thông qua những chuyển động đã được lập trình sẵn dành cho những nhiệm vụ đa dạng ”

1.0 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI VÀ SƠ ĐỒ KHỐI

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

“Gần đây, ở Việt Nam đã xuất hiện một số máy thông minh, trong đó

đa số là robot công nghiệp được chế tạo thành công ở Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh, Trung tâm khoa học và

kĩ thuật quân sự thuộc Bộ Quốc phòng Đó là những robot hỗ trợ việc cấp phôi, robot cấp than cho máy nghiền, robot mini bốn bậc tự do dùng trong đào tạo và lắp ráp nhỏ Viện Cơ học thuộc Trung tâm khoa học tự nhiên và công nghệ quốc gia và một số đơn vị khác cũng đang nghiên cứu và đã mô phỏng trên máy tính các robot cơ cấu điều kiện song song, robot di động “ (Trích báo điện tử Hà Nội Mới);

Robot có vai trò rất quan trọng trong đời sống hiện nay đặc biệt là những ứng dụng của nó trong sản xuất kinh tế, quốc phòng…Tuy nhiên công nghệ chế tạo robot là 1 nghành còn khá mới mẻ với Việt Nam nên việc phát triển nghành công nghiệp này để bắt kịp với các nước phát triển khác là 1 điều vô cùng quan trọng

Bên cạnh đó, VDK là một môn học còn khá xa lạ đối với sinh viên nên việc tìm hiểu lý thuyết kết hợp với thực hành là rất cần thiết và bổ ích Họ VDK

8051 là họ vi điều khiển cơ bản rất thích hợp cho mọi người mới bắt đầu làm quen với VDK Qua việc thực hiện giao tiếp giữa VDK với động cơ, cảm biến, phím bấm, LCD sẽ giúp chúng ta phần nào hiểu được cấu trúc cơ bản của VDK Những kiến thức cơ bản đó sẽ làm nền tảng giúp chúng ta có thể tìm hiểu về các loại VDK khác

1.2 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Sản phẩm là 1 chiếc xe tự động có chức năng tự di chuyển đến điểm mong muốn trên sân.Với các chế độ 1,2… chiếc xe có thể thực hiện được đa dạng trong việc di chuyển và có nhiều hướng phát triển thêm sau này

Đề tài của nhóm chúng em là chế tạo sản phẩm xe tự động.Chức năng của sản phẩm là thực hiện việc di chuyển từ điểm xuất phát đến 1 điểm bất kỳ trên sân, từ đó thực hiện các đường đi cụ thể trên sân.VDK sử dụng trong đề tài là VDK họ 8051.Đây là họ VDK cơ bản thích hợp cho những người mới tìm hiểu về VDK Đề tài chủ yếu giúp sinh viên làm quen với các chức năng

cơ bản của VDK thông qua các giao tiếp với cảm biến, động cơ, LCD, phím bấm…Hướng phát triển của đề tài là có thể cải tiến sản phẩm thành 1 chiếc

xe đa năng thông minh, có thể thực hiện được mềm dẻo các nhiệm vụ.(Ví dụ như có thể cải tiến cho xe có thể tự chọn đường đi tối ưu nhất )

1.3 SƠ ĐỒ KHỐI

Sơ đồ khối của hệ thống

2.0 CÁC CHỈ TIấU CỦA SẢN PHẨM

+Về chức năng:

 Hệ thống điều khiển trước hết phải có khả năng giao tiếp với người sử dụng, tức là cho phép thay đổi thiết lập hệ thống và hiển thị trạng thái hệ thống Chức năng giao tiếp này phải được thiết kế thân thiện với người sử dụng

 Hệ thống điều khiển phải có khối cung cấp nguồn ổn định

 Hệ thống có thể nhận được các tín hiệu báo nhận đường đi

 Hệ thống có khả năng điều khiển tốc độ bánh xe Robot một cách linh hoạt

 Hệ thống có khả năng điều khiển các mô tơ với công suất khác nhau theo cả hai chiều

 Một vấn đề là hệ thống cần có chức năng hiển thị, để cho ta biết chế độ hoạt động cũng như trạng thái của hệ thống

 Hệ thống có khả năng lựa chọn nhiều chế độ hoạt động khác nhau

 Và yêu cầu quan trọng nhất đối với một hệ thống là có đơn vị xử lý trung tâm để có thể phối hợp các khối khác hoạt động đồng thời và ổn định trong toàn bộ quá trình hoạt động

-Cú hướng phỏt triển sau này như cải tiến thành 1 robot thụng minh hơn nữa

+Về chất lượng sản phẩm: kết cấu cơ khớ đẹp, chạy ổn định, cú thể thớch nghi với cỏc mặt sõn khỏc nhau

+Về kinh phớ: dưới 300K

+Về thời gian hoàn thành: hoàn thành trước chỉ tiờu 1 tuần

3.0 Mễ TẢ CHI TIẾT ĐỀ TÀI

* Tờn sản phẩm:xe tự động

VDK sử dụng: AT89S52

* Chức năng: thực hiện việc di chuyển tự động đến điểm đó định sẵn và cỏc đường di chuyển khỏc nhau

* Cỏc khối cơ bản của sản phẩm:

3.1Khối nguồn

Trong khối nguồn chỳng ta sử dụng 1 bỡnh ắc quy khụ 12V.Mặt khỏc hệ thống diều khiển cần phải cú nguồn 0V và 5V để cung cấp cho khối VDK và khối cảm biến.Nguồn 0V của hệ thống ta sẽ dung chung với nguồn 0V của

khối điều khiển động cơ, và được lấy trực tiếp từ nguồn của ắc quy.Cũn để tạo nguồn 5 VDC chỳng ta sử dụng IC ổn ỏp 7805, với đầu vào gồm đất chung của toàn hệ thống và nguồn 12 VDC lấy trực tiếp từ nguồn ắc quy Như vậy tõ cú thể xõy dựng được sơ đồ khối nguồn như sau:

Trong mạch nguồn này ta dung nguồn đất chung cho toàn hệ thống nờn chỳng ta dựng một cầu chỡ cho đường nguồn đất để bảo vệ mạch chống quỏ tải Đồng thời tại đầu vào cũng như tại đầu ra chỳng ta đều dung cỏc tụ lọc

õm tần và cao tần

Trờn mạch nguồn chỳng ta cũng mắc them diot LED ở đầu ra và đầu vào để bỏo hiệu đó cú nguồn ra và nguồn vào

3.2 Khối VDK:

Khối điều khiển trung tâm có nhiệm vụ phối hợp toàn bộ hệ thống hoạt động một cách thích hợp và ổn định Khối này sử dụng vi điều khiển là IC 89C52

Vi điều khiển này sẽ giao tiếp với các khối khác thông qua khối vào ra cơ

nhau, trong khi các cổng xuất nhập dữ liệu của nó là hạn chế, chính vì vậy ta chọn phương án dùng chỉ dùng một Port0 làm cổng xuất nhập dữ liệu từ các khối khác thông qua khối giao tiếp vào ra, khối giao tiếp vào ra bao gồm nhiều IC chốt dữ liệu hoạt động ở các chế độ khác nhau phù hợp với chế độ vào hay chế độ ra

Từ đây ta có thể xây dựng sơ đồ nguyên lý cho khối điều khiển trung tâm: Như vậy vi điều khiển trung tâm sẽ nhận dữ liệu từ khối cảm biến, bao gồm các tín hiệu báo nhận về đường đi và tín hiệu báo nhận kết thúc các quá trình cơ khí, sau đó sẽ xử lý dữ liệu nhận được để đưa các quết định điều khiển mô tơ xuống khối mô tơ Đồng thời cho hiển thị ra trạng thái của hệ thống

3.3 Khối cảm biến:

Khối cảm biến gồm các tín hiệu cảm biến bằng tiếp giáp cơ báo hết hành trình động tác và các cặp cảm biến hồng ngoại phát và quang trở

Một đầu cảm biến phát ra bức xạ hồng ngoại đầu còn lại thu lấy bức xạ, lượng tìn hiệu thu được phụ thuộc rất nhiều vào độ bong, màu sắc của bề mặt phản xạ Độ bóng càng lớn, màu càng sang thì độ phản xạ càng nhiều, tín hiệu thu được càng lớn và ngược lại Tín hiệu thu được ở đầu ra cảm biến thu được chỉ là tín hiệu tương tự, để VDK có thể xử lý được tín hiệu này, thì tín hiệu thu được cần qua một mạch so sánh mức Ở đây ta sử dụng một mạch khuyếch đại thuật toán, được tích hợp trong IC LM324, với điện áp cung cấp là 5V, khi đó đầu ra của mạch khuyếch đại thuật toán sẽ là mức 0 hoặc 5V tương thích với tín hiệu đầu vào Để thay đổi mức điện áp so sánh

ta di chuyển con chạy trên biến trở phân áp

Trên mặt sân tại vạch đen ta thu được tín hiệu có điện áp ra là a V và tại nền

ta thu được tín hiệu điện áp là b V thì ta điều chỉnh điện áp ngưỡng phù hợp sao cho hai mức điện áp ra tương ứng là 0V và 5V để nhận biết được vạch đen

3.4 Khối động cơ:

Gồm 2 động cơ ghộp nối với VDk thụng qua L298.L298 là linh kiện cú tỏc dụng đảo chiều động cơ Khối động cơ cú tỏc dụng trực tiếp đến việc thực hiện cỏc chức năng của sản phẩm nhờ việc nhận cỏc tớn hiệu điều khiển từ VDK

chúng ta cần điều chỉnh tốc độ của hai bánh xe một cách linh hoạt, vì vậy

PWM Do mạch cầu H dùng Rơle đáp ứng bằng tiếp giáp cơ điện nên độ trễ lớn, chính vì vậy ta phải mắc cầu H dùng Tranzito Trong mạch này ta ứng dụng IC L298 đã được tích hợp hai mạch cầu H bên trong, và có sơ đồ khối như ta thấy dưới đây

Mỗi cầu H trong IC L298 được điều khiển bởi 3 tín hiệu In1, In2, EnA tương ứng với 3 tín hiệu ta lấy ra từ vi điều khiển SLAVE là Left Forward, Left Backward, Left EN

Ta có quan hệ giữa các tín hiệu này như sau:

1 1 1 24 VDC 24 VDC

Vì vậy các tín hiệu điều khiển của chúng ta có trạng thái sau:

Left

Forward

Left Backward Left EN STATE MOTO

1 0 1 Dir_Forward (quay hướng tiến)

0 0 1 Dir_ Hold (dừng và chập hai đầu moto)

0 0 0 Dir_Stop (dừng và thả trôi moto)

KẾT LUẬN

Có thể nói với tốc độ phát triển của công nghệ hiện nay thì việc nghiên cứu

và chế tạo robot là vô cùng quan trọng Điều này góp 1 phần đáng kể trong việc nâng tầm mọi ngành lên 1 tầm cao mới

Đây là 1 điều thúc đẩy các sinh viên càng phải tích cực học tập, nghiên cứu,

và sáng tạo hơn nữa để góp phần đưa nền công nghệ nước nhà phát triển mạnh mẽ và vững chắc

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Cấu trúc và lập trình họ VDK 8051 Nguyễn Tăng Cường, Phan Quốc Thắng

2 Các mạch robot và lập trình của các đội BKPro, BKBamboo……

3 Các trang web

http://www.robocon.vn

http://www.alldatasheet.com/

http://www.dientuvietnam.net

http://www.đienandientu.com

http://www.atmel.com