Sử dụng các bộ thu các ánh sáng hồng ngoại phản quan này , ô tô xác định được trạng thái của mình trên mặt đường: lệch trái hoặc phải so với mặt đường, còn hoặc không còn trên mặt đường,
Trang 1Trường đại học Bách Khoa Hà Nội Khoa Công Nghệ Thông Tin
Báo cáo bài tập lớn
Môn : Thiết bị ngoại vi và giao diện
Nội dung : Ô tô dò đường
Thầy giáo : Bùi Quốc Anh
Sinh viên : Mai Thành Trung
Lớp : Tin 6 – K46 Điện thoại : 8693471 Mail : maithanhtrung@hinet.net.vn
Em xin cảm ơn anh Trần Trung Hiếu đã giúp đỡ em bước đầu làm quen với lĩnh vực mới này
Mục ục
Mục lục 2
Phần 1 Nguyên tắc chung 2
Phần 2 Cấu tạo 3
2.1 Vật liệu – linh kiện 3
2.2 Phía cảm biến 3
2.3 Phía động cơ 6
2.4 Phía điều khiển 7
Phần 3 Lập trình cho 89C51 8
Phần 4 Thực nghiệm và đánh giá 10
4.1 Thực nghiệm 10
4.2 Một số hình ảnh ô tô 10
4.3 Kết quả thực nghiệm 10
4.4 Đề nghị cải tiến 11
Phần 1 Nguyên tắc chung
1
Đường đi được vạch sẵn với chiều dài mặt cắt ngang xác định Đường đi được đặt trên nền có vật liệu khác loại Nếu đường đi là vật liệu phản quang thì nền không phản quang và ngược lại
Ô tô sử dụng các LED hồng ngoại chiếu xuống mặt đường đi hoặc nền Ánh sáng hồng ngoại sẽ phản xạ lại khi gặp vật liệu phản quang Sử dụng các bộ thu các ánh sáng hồng ngoại phản quan này , ô tô xác định được trạng thái của mình trên mặt đường: lệch trái hoặc phải so với mặt đường, còn hoặc không còn trên mặt đường, …; từ đó đưa ra quyết định điều khiển tương ứng
Trang 2Phần 2 Cấu tạo
2.1 Vật liệu – linh kiện
2
• 2 x động cơ một chiều (DC motor)
• 3 x cặp thu phát hồng ngoại (φ 3 mm)
• 1 x IC LM324N
• 1 x IC 89C51
• 3 x R270 Ω
• 3 x R10 kΩ
• 1 x R8.2 kΩ
• 1 x biến trở 20 kΩ
• 4 x transitor PNP
• 8 x transitor NPN
• 1 x thạch anh 12 MHz
• 2 x C30 pF (tụ sứ)
• 1 x C10 µF (tụ hoá)
• Giấy gói quà đề làm đường đi
2.2 Phía cảm biến
Ô tô sử dụng 3 cảm biến đặt thẳng hàng theo chiều nằm ngang:
• Hai cảm biến hai bên gọi là cảm biến trái và cảm biến phải Hai cảm biến này dùng để kiểm tra xem ô tô có đi lệch khỏi đường không
• Một cảm biến ở chính giữa gọi là cảm biến giữa Cảm biến này xác định xem ô tô có còn ở trên đường đi không
Hình 2.1
Các cảm biến
Dựa vào các cảm biến, ô tô xác định xem mình đang lệnh về phía bên nào của đường để có sự điều chỉnh tay lái tương ứng Hoặc xác định xem ô tô có còn ở trên đường không để quyết định đi tiếp hoặc dừng lại
Trang 3Hình 2.2
Vị trí bố trí các
cảm biến
Trang 4Hình 2.3
Sơ đồ phía cảm
hồng ngoại (φ = 3 mm) Mỗi cặp thu phát hồng ngoại được nối với một bộ
so sánh như hình bên Khi gặp vật liệu phản quang, mỗi đầu ra của cảm biến
sẽ có tín hiệu tích cực
Biến trở 20kΩ được
sử dụng để điều chỉnh độ nhạy của cảm biến
Trang 52.3 Phía động cơ
Ô tô sử dụng hai động cơ môt chiều (DC) Một động cở điều khiển quay trái, phải; và một động cơ đầy, điều khiển tiến, dừng
Quay trái
Quay phải
Trạng thái
0 0 thẳng Đi
trái
phải
Lùi Tiến Trạng thái
1 0 Lùi
Hình 2.4
Sơ đồ nối động
cơ
Mỗi động cơ được nối với một mạch cầu transitor Chiều quay của mỗi động cơ được điều khiển bằng cách đưa điện áp vào hai chân điều khiển Hai chân điện áp này có mức điện áp khác nhau hoặc cùng bằng 0V, nhưng không bao giờ cùng ở mức tích cực
Trong bài này, chân lùi của động cơ đầy luôn được đặt ở mức tích cực thấp 0V, động cơ không bao giờ đi lùi
Trang 62.4 Phía điều khiển
Phía điều khiển sử dụng vi điều khiển 89C51 như hình dưới để điều khiển phía động cơ làm cho ô
tô quay trái, phải, đi thẳng hoặc dừng lại; tuỳ theo các tín hiệu nhận được ở phía cảm biến
Hình 2.5
Sơ đồ nối chân
89C51
Tuỳ theo các tín hiệu từ các đầu phía cảm biến: phải, trái, và giữa 89C2051 điều khiển hai động cơ thông qua các chân tiến, dừng, quay trái, và quay phải
Trang 7Phần 3 Lập trình cho 89C51
Nếu sử dụng đường đi làm bằng vật liệu phản quang, nền bằng vật liệu không phản quang; quy tắc điều khiển của động cơ như trong bảng sau
Trái phải giữa quay
trái
quay phải tiến
Ý nghĩa
0 0 0 0 0 0 Không tìm thấy đường Æ Dừng xe
0 0 1 0 0 1 Xe không bị lệch với đường Æ Đi thẳng
0 1 x 0 1 1 Xe bị lệch về phía trái Æ Rẽ phải
1 0 x 1 0 1 Xe bị lệch về phía phải Æ Rẽ trái
Đoạn chương trình sau thực hiện việc điều khiển như bảng trên Chương trình được viết và dịch bằng Prog – Studio 5 của Batronix
;====================================================================
;
;
;
;===================================================================
INCLUDE 89C2051.mc
RightSensor EQU P3.3 ; sensor phai
ForwardSensor EQU P3.1 ; sensor giua
; Khoi dong
; Quy dinh P3 lam cong vao va P1 lanm cong ra
MOV A, #0FFH MOV P3, A ; P3 lam cong vao
Trang 8CHECK_STATE: ; dau vong lap
; Su dung loai duong khong phan quang, vat lieu co phan quang
; Kiem tra trang thai cua xe
JB LeftSensor, TURN_LEFT ; Neu sensor trai bat thi re trai
JB RightSensor, TURN_RIGHT ; Neu sensor phai bat thi re phai
JB ForwardSensor, FORWARD ; Neu sensor giua khong bat thi dung xe
CLR ForwardPin ; Chan di tien 0
JB RightSensor, FORWARD ; Neu cam bien phai cung dang bat
; thi di thang
SETB ForwardPin ; Chan di thang 1
SETB ForwardPin ; Chan di thang 1
SETB ForwardPin ; Chan di thang 1
SJMP CHECK_STATE ; Ve dau vong lap
END_CHECK_STATE:
Trang 9Phần 4 Thực nghiệm và đánh giá
4.1 Thực nghiệm
Để tăng tính đơn giản, giảm nhẹ phần cơ khí, có thể tận dụng ôtô điều khiển từ xa của Trung Quốc
vì đã có sẵn phần mạch điều khiển động cơ và phần cơ khí, vỏ xe đã được làm sẵn rất đẹp
Đường đi có thể được cắt từ giấy gói quà có bề mặt phản quan tốt hoặc làm bằng một đường kẻ sơn trằng
4.2 Một số hình ảnh ô tô
4.3 Kết quả thực nghiệm
Trang 104.4 Đề nghị cải tiến
• Tăng số lượng cảm biến để nhận diện đường chính xác hơn
• Không sử dụng mô hình động cơ điều khiển tay lái; thay vào đó sử dụng hai động cơ điều khiển hai bánh độc lập Æ tăng tính linh hoạt của ô tô (Xe ba bánh) - Sẽ bàn tiếp trong các phiên bản sau