báo cáo,hướng dẫn làm xe dò line(dò đường)

Hướng dẫn, qui trình các bước cơ bản về làm xe và kiểm tra khi làm xe dò đường và tính năng công dụng của nghành kĩ thuật tự đông hóa . Lời đầu tiên, em xin cảm ơn thầy Trần Văn Hùng và anh (chị) khóa trên đã giúp đỡ em trong việc thực hiện đồ án này Đồ án thiết kế mạch giao tiếp là đồ án đầu tiên em thực hiện ,cũng là nền tảng cho em thực hiện các đồ án sau.Trong quá trình thực hiện, mặc dù lớp em chưa học ORCAD nên việc vẽ mạch khá khó khăn, nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy em cũng biết cơ bản về thiết kế mạch,và nhiều thứ khác... Trong quá trình thực hiện Đồ án, do em chưa có kinh nghiệm nên còn gặp những điều thiếu sót mong nhận sự góp ý của thầy để em hoàn thiện hơn. Một lần nữa em xin trân thành cảm ơn thầy đã quan tâm ( lớp ) và em trong quá trình thực hiện hoàn thiện đồ án, em xin trân thành cảm ơn. SVTH Nguyễn Hữu Tình MỤC LỤC Chương 1 :Tổng Quan ………………………………………………trang 6 Chương 2: Phương Pháp Và Nội Dung Nguyên Cứu…………………trang 10 2.1: Phương pháp nguyên cứu…………………………………………trang 10 2.2: Yêu cầu hệ thống……………………………………………….......trang 10 2.2.1: Yêu cầu phần cứng………………………………………………trang 10 2.2.2: Yêu cầu phần mềm………………………………………………trang 10 2.3: Phương án thiết kế………………………………………………trang 10 2.3.1: Phương án 1…........……………………………………………trang 10 2.3.2: Phương án 2…........……………………………………………trang 10 2.3.4: Kết luận…..................……………………………………………trang 11 2.4: Thiết kế, chế tạo phần cơ khí……………………………………trang 11 2.4.1: Cơ sở lý thuyết………………………………………………trang 11 2.4.2: Thiết kế……………………………………………............…trang 11 2.5: Thiết kế, chế tạo phần điều khiển…………………………….…trang 11 2.5.1: cơ sở lý thuyết………………………………..............................trang 11 2.5.1.1. AVR………………………………........................................trang 11 2.5.1.2. 7805……………………………….........................................trang 14 2.5.1.3. IRF540……………………………........................................trang 15 2.5.1.4. Thạch anh……………………………...............................…trang 15 2.5.1.5. Tụ gốm……………………………….....................................trang 16 2.5.1.6. Tụ hóa……………………………......................................…trang 16 2.5.1.7. Điện trở………………………………...................................trang 17 2.5.1.8. opto………………………………..........................................trang 17 2.5.1.9. Biến trở nhỏ…………………………............................……trang 18 2.5.1.10. Quang trở……………………………….............................trang 18 2.5.1.11. lm324………………………………...................................trang 19 2.5.1.12. Diode 1a……………………………….............................trang 20 2.5.2: Thiết kế……………………………....................................…trang 21 2.5.2.1: Mạch điều khiển………………………………...................trang 21 2.5.2.2. Chương trình điều khiển trên MCU………...……………trang 29 2.5.2.3a. Chương trình điều khiển trên PC( code robot dò đường) …trang 30 Chương 3:Thử Nghiệm Và Phân Tích Kết Qủa………………………trang 35 3.1. Chuẩn bị………………………………..............................................trang 35 3.2. Thi công và lắp ráp…………………………............................……trang 35 3.2.1. Vẽ mạch in………………………….................................……trang 35 3.2.2. In mạch lên mạch đồng………………………….............……trang 35 3.2.3. Hàn linh kiện và kiểm tra mạch………………………………trang 36 3.2.4. Lắp ráp mạch lên khung……………………………............…trang 36 3.3. Sản phẩm thực tế…………………………….................................…trang 36 3.3.1. Hình ảnh các mạch………………………………..................trang 36 3.3.2. Các chi tiết cơ khí………………………………...................trang 38 3.3.3. Hệ thống mô hình ( không có) ………………………………trang 39 3.4. Cho chạy thử và kiểm nghiệm độ ổn định…………………………trang 39 3.4.1. Kiểm tra trước khi đưa vào hoạt động…………………trang 39 3.4.1.1. Kiểm tra nguồn………………………………...............trang 39 3.4.1.2. kiểm tra mạch L298n………………………………trang 41 3.4.1.3. kiểm tra phần cơ khí. ……………………………......…trang 41 3.4.2. Cài đặt các thông số……………………………….................trang 41 3.4.3. Mô hình lúc hoạt động………………………………............trang 41 3.4.3.1. Tình huống 1…………………………….....................…trang 41 3.4.3.2. Tình huống 2……………………………......................…trang 41 Chương 4: Kết Luận và Đề Xuất.........………………………………trang 42 4.1. Kết luận……………………………...........................................…trang 42 4.1.1. Kết quả đạt được…………………………….....................…trang 42 4.1.2. Kết quả chưa đạt được………………………….............……trang 42 4.2. Đề xuất……………………………............................................…trang 42 4.2.1. Đề xuất phần cứng……………………………...................…trang 42 4.2.2. Đề xuất phần mềm……………………………...................…trang 42 4.2.3. Đề xuất cả hệ thống……………………………..................…trang 42 Tài liệu tham khảo …………………………………………………..trang 43   DANH MỤC CÁC BẢNG   CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN • Xe thám hiểm trên các tàu vũ trụ, xe dò mìn, robot hỗ trợ y tế, xe dò đường…  Xe dò mìn ( Uran6 ) : Uran6 là một robot dò mìn do quốc phòng Nga sản xuất , có thể tiến hành loại bỏ các chất nổ như mìn do đối phương triển khai hoặc sau chiến tranh để lại. Hiệu quả gỡ mìn của Uran6 rất cao , mỗi giờ có thể di chuyển khoảng cách 1.000m, quét sạch bãi mìn rộng 2.000m2. Tương đương công suất làm việc của 20 lính công binh. Nhân viên vận hành có thể đứng ở khoảng cách an toàn sử dụng thiết bị điều khiển không dây từ xa để vận hành nó, cự ly điều khiển xa nhất đến 1km.Uran6 có thể chịu được sức phá hủy của khối thuốc nổ TNT nặng 60kg và đồng thời nó cũng có khả năng tự kiểm tra loại vật thể để đưa ra những biện pháp xử lí hợp lí.Robot này đã được Nga triển khai đến dò mìn ở Palmyra sau khi quân đội Syria giải phóng được thành phố này vào cuối tháng 3. Nga cho biết, Uran6 và các lính công binh đã vô hiệu hóa được tổng cộng 3.000 vật liệu nổ tại đây.  Xe thám hiểm trên các tàu vũ trụ ( robot dò thám Criosity ) Khi robot này di chuyển tự do trên bề mặt sao Hỏa , chúng sẽ sử dụng năng lượng laze đủ lớn để làm vỡ các khối đất đá thành từng mảnh nhỏ .Sau đó dựa vào khí ion hóa sự hoạt động tách của laze. Chemcam xác định chính xác các thành phần hóa học hiện hữu trên bề mặt sao hỏa thông qua kính quang phổ. Ứng dụng của con robot này vô cùng có ý nghĩa to lớn trong việc chinh phục vũ trụ của NASA , bởi chúng giúp các nhà khoa học khảo sát được bề mặt sao Hỏa và từ đó dễ khoanh vùng yếu điểm để nguyên cứu.  Robot hỗ trợ y tế (Robot Robear ) Một trong những lĩnh vực mà Nhật Bản chú trọng đưa robot vào phục vụ nhất đó là dịch vụ y tế. Các nhà khoa học không ngừng phát minh và ứng dụng các loại thiết bị khác nhau để đơn giản hóa việc chăm sóc người ốm nặng và các trường hợp nằm liệt giường, thậm chí cả những robot có khả năng thay thế người chăm bệnh nhân... Ngày nay, các y tá và điều dưỡng có thể sử dụng sự trợ giúp của robot “Robear” nhằm hỗ trợ bệnh nhân ngồi xuống và đứng lên, đồng thời có thể bế bệnh nhân di chuyển qua những nơi có không gian hẹp dễ dàng. Hay như robot có tên “Hospi” có khả năng di chuyển trong bệnh viện, thực hiện công việc lấy thuốc và mẫu xét nghiệm thay cho các điều dưỡng viên. Với Hospi, các cô y tá không còn phải mất thời gian chạy lên chạy xuống các tầng để lấy thuốc. • Ưu điểm: hoạt động ổn định, làm việc ở những môi trường khắc nghiệt và làm việc chính xác, thiết kế mẫu mã đẹp… • Khuyết điểm: giá thành cao, còn chưa thịnh hành, chưa tiếp cận được người dân… • Yêu cầu đề tài: thiết kế được mạch giao tiếp, sản phẩm là robot dò đường chạy theo vạch trắng nền đen, hoạt động ổn định với tốc độ cao nhất có thể. Hiểu được cơ chế hoạt động của xe dò đường đơn giản nhất. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGUYÊN CỨU 2.1: Phương pháp nguyên cứu Thầy hướng dẫn, về nhà tự nguyên cứu, chủ yếu là tra mạng, những vấn đề mạng internet không giải thích được thì hỏi những người đã hoàn thành xong đề tài, hoặc hỏi những anh khóa trước. 2.2: Yêu cầu hệ thống 2.2.1: Yêu cầu phần cứng Thiết kế được robot dò đường , mạch giao tiếp xe chạy được. 2.2.2: Yêu cầu phần mềm Điều khiển được xe chạy đúng đường, chạy ổn định với tốc độ nhanh nhất mà robot có thể đạt được. 2.3: Phương án thiết kế 2.3.1: Phương án 1 2.3.1.1: Nêu Mạch giao tiếp đọc ADC. 2.3.1.2: Ưu Tín hiệu trả về chip xử lý có độ chính xác cao. 2.3.1.3: Nhược Khi khởi động phải lấy mẫu nên khởi động chậm. 2.3.2: Phương án 2 2.3.2.1: Nêu Mạch giao tiếp so sánh. 2.3.2.1: Ưu Khởi động nhanh. 2.3.2.3: Nhược Phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: biến trở, mạch so sánh. 2.3.4: Kết luận Em sử dụng phương pháp: mạch giao tiếp so sánh. Khởi động nhanh, không phải mất thời gian khởi động nhiều. 2.4: Thiết kế, chế tạo phần cơ khí 2.4.1: Cơ sở lý thuyết 2.4.1.1: chủ yếu là tra mạng. 2.4.2: Thiết kế Khung xe và 2 bánh sau mua ở tiệm linh kiện điện tử Lê Nguyên. Vì là mua nên khung xe được gia công sẵn những lỗ vừa với chi tiết đi kèm để lắp 2 bánh sau và bánh trước một cách hợp lý nhất. Khi lắp xong bánh trước và 2 bánh sau phải tạo thành tam giác cân, như vậy xe mới có thể hoạt động tốt và đạt tốc độ nhanh nhất có thể. Quang trở được nối với khung xe bằng một miếng meca nhỏ,6 con ốc ( 4 con ốc cố định ở phần thân 2 con ốc còn lại cố định phần mạch mắt ) 2.5: Thiết kế, chế tạo phần điều khiển 2.5.1: cơ sở lý thuyết 2.5.1.1. AVR. Em dùng chip atmega 16( theo sơ đồ mạch layout của thầy ( Hùng)). Atmega16 là vi điều khiển 8 bit dựa trên kiến trúc RISC. Với khả năng thực hiện mỗi lệnh trong vòng một chu kỳ xung clock, Atmega16 có thể đạt được tốc độ 1MIPS trên mỗi MHz ( 1 triệu lệnhsMHz). Dưới đây là sơ đồ khối của Atmega16 Hình 1: sơ đồ cấu trúc Atmega16 Atmega16 có những đặc điểm như sau: 16KB bộ nhớ Flash với khả năng đọc trong khi ghi, 512 byte bộ nhơ ERPROM, 1K bộ nhớ SRAM, 32 thanh ghi chưc năng chung, 32 đường vào ra chung, 3 bộ địnhbộ đếm, ngắt nguội và ngắt ngoại, USART, giao tiếp nối tiếp 2 dây, 8 kênh ADC 10 bit,... Atmega16 hỗ trợ đầy đủ các chương trình và công cụ phát triển hệ thống như: trình dịch C, macro asemlers, chương trình mô phỏng sửa lỗi... Cấu trúc nhân AVR: CPU của AVR có chức năng đảm bảo sự hoạt động chính xác của chương trình. Do đó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, điều khiển các thiết bị ngoại vi và quản lý ngắt. Hình 2: cấu trúc tổng quát AVR

LỜI NÓI ĐẦU

Lời đầu tiên, em xin cảm ơn thầy Trần Văn Hùng và anh (chị) khóa trên đã giúp đỡ em trong việc thực hiện đồ án này !

Đồ án thiết kế mạch giao tiếp là đồ án đầu tiên em thực hiện ,cũng là nền tảng cho

em thực hiện các đồ án sau.Trong quá trình thực hiện, mặc dù lớp em chưa học ORCAD nên việc vẽ mạch khá khó khăn, nhưng nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy

em cũng biết cơ bản về thiết kế mạch,và nhiều thứ khác

Trong quá trình thực hiện Đồ án, do em chưa có kinh nghiệm nên còn gặp những điều thiếu sót mong nhận sự góp ý của thầy để em hoàn thiện hơn Một lần nữa

em xin trân thành cảm ơn thầy đã quan tâm ( lớp ) và em trong quá trình thực hiệnhoàn thiện đồ án, em xin trân thành cảm ơn

SVTH

Nguyễn Hữu Tình

MỤC LỤC

Chương 2: Phương Pháp Và Nội Dung Nguyên Cứu………trang 10

2.1: Phương pháp nguyên cứu………trang 10 2.2: Yêu cầu hệ thống……… trang 10 2.2.1: Yêu cầu phần cứng………trang 10 2.2.2: Yêu cầu phần mềm………trang 10 2.3: Phương án thiết kế………trang 10 2.3.1: Phương án 1… ………trang 10 2.3.2: Phương án 2… ………trang 10 2.3.4: Kết luận… ………trang 11 2.4: Thiết kế, chế tạo phần cơ khí………trang 11 2.4.1: Cơ sở lý thuyết………trang 11 2.4.2: Thiết kế……… …trang 11 2.5: Thiết kế, chế tạo phần điều khiển……….…trang 11 2.5.1: cơ sở lý thuyết……… trang 11 2.5.1.1 AVR……… trang 11 2.5.1.2 7805……… trang 14 2.5.1.3 IRF540……… trang 15 2.5.1.4 Thạch anh……… …trang 15 2.5.1.5 Tụ gốm……… trang 16 2.5.1.6 Tụ hóa……… …trang 16

2.5.1.7 Điện trở……… trang 17 2.5.1.8 opto……… trang 17 2.5.1.9 Biến trở nhỏ……… ……trang 18

2.5.1.10 Quang trở……… trang 18

2.5.1.11 lm324……… trang 19 2.5.1.12 Diode 1a……… trang 20

2.5.2: Thiết kế……… …trang 21 2.5.2.1: Mạch điều khiển……… trang 21 2.5.2.2 Chương trình điều khiển trên MCU……… ………trang 29 2.5.2.3a Chương trình điều khiển trên PC( code robot dò đường) …trang 30

Chương 3:Thử Nghiệm Và Phân Tích Kết Qủa………trang 35

3.1 Chuẩn bị……… trang 35

3.2 Thi công và lắp ráp……… ……trang 35 3.2.1 Vẽ mạch in……… ……trang 35 3.2.2 In mạch lên mạch đồng……… ……trang 35 3.2.3 Hàn linh kiện và kiểm tra mạch………trang 36 3.2.4 Lắp ráp mạch lên khung……… …trang 36 3.3 Sản phẩm thực tế……… …trang 36

3.3.1 Hình ảnh các mạch……… trang 36 3.3.2 Các chi tiết cơ khí……… trang 38 3.3.3 Hệ thống mô hình ( không có) ………trang 39 3.4 Cho chạy thử và kiểm nghiệm độ ổn định………trang 39

3.4.1 Kiểm tra trước khi đưa vào hoạt động………trang 39

3.4.1.1 Kiểm tra nguồn……… trang 39 3.4.1.2 kiểm tra mạch L298n………trang 41 3.4.1.3 kiểm tra phần cơ khí ……… …trang 41 3.4.2 Cài đặt các thông số……… trang 41 3.4.3 Mô hình lúc hoạt động……… trang 41

3.4.3.1 Tình huống 1……… …trang 41 3.4.3.2 Tình huống 2……… …trang 41

Chương 4: Kết Luận và Đề Xuất ………trang 42

4.1 Kết luận……… …trang 42 4.1.1 Kết quả đạt được……… …trang 42 4.1.2 Kết quả chưa đạt được……… ……trang 42 4.2 Đề xuất……… …trang 42 4.2.1 Đề xuất phần cứng……… …trang 42 4.2.2 Đề xuất phần mềm……… …trang 42 4.2.3 Đề xuất cả hệ thống……… …trang 42

Tài liệu tham khảo ……… trang 43

DANH MỤC CÁC BẢNG

Uran-6 là một robot dò mìn do quốc phòng Nga sản xuất , có thể tiến hành loại

bỏ các chất nổ như mìn do đối phương triển khai hoặc sau chiến tranh để lại Hiệuquả gỡ mìn của Uran-6 rất cao , mỗi giờ có thể di chuyển khoảng cách 1.000m,quét sạch bãi mìn rộng 2.000m2 Tương đương công suất làm việc của 20 lính côngbinh Nhân viên vận hành có thể đứng ở khoảng cách an toàn sử dụng thiết bị điềukhiển không dây từ xa để vận hành nó, cự ly điều khiển xa nhất đến 1km.Uran-6 cóthể chịu được sức phá hủy của khối thuốc nổ TNT nặng 60kg và đồng thời nó cũng

có khả năng tự kiểm tra loại vật thể để đưa ra những biện pháp xử lí hợp lí.Robotnày đã được Nga triển khai đến dò mìn ở Palmyra sau khi quân đội Syria giảiphóng được thành phố này vào cuối tháng 3 Nga cho biết, Uran-6 và các lính côngbinh đã vô hiệu hóa được tổng cộng 3.000 vật liệu nổ tại đây

 Xe thám hiểm trên các tàu vũ trụ ( robot dò thám Criosity )

Khi robot này di chuyển tự do trên bề mặt sao Hỏa , chúng sẽ sử dụng năng lượng laze đủ lớn để làm vỡ các khối đất đá thành từng mảnh nhỏ Sau đó dựa vào khí ionhóa sự hoạt động tách của laze Chemcam xác định chính xác các thành phần hóa học hiện hữu trên bề mặt sao hỏa thông qua kính quang phổ Ứng dụng của con robot này vô cùng có ý nghĩa to lớn trong việc chinh phục vũ trụ của NASA , bởi chúng giúp các nhà khoa học khảo sát được bề mặt sao Hỏa và từ đó dễ khoanh vùng yếu điểm để nguyên cứu

 Robot hỗ trợ y tế (Robot Robear )

Một trong những lĩnh vực mà Nhật Bản chú trọng đưa robot vào phục vụ nhất đó làdịch vụ y tế Các nhà khoa học không ngừng phát minh và ứng dụng các loại thiết

bị khác nhau để đơn giản hóa việc chăm sóc người ốm nặng và các trường hợp nằmliệt giường, thậm chí cả những robot có khả năng thay thế người chăm bệnh nhân Ngày nay, các y tá và điều dưỡng có thể sử dụng sự trợ giúp của robot “Robear” nhằm hỗ trợ bệnh nhân ngồi xuống và đứng lên, đồng thời có thể bế bệnh nhân di chuyển qua những nơi có không gian hẹp dễ dàng Hay như robot có tên “Hospi”

có khả năng di chuyển trong bệnh viện, thực hiện công việc lấy thuốc và mẫu xét nghiệm thay cho các điều dưỡng viên Với Hospi, các cô y tá không còn phải mất thời gian chạy lên chạy xuống các tầng để lấy thuốc

 Ưu điểm: hoạt động ổn định, làm việc ở những môi trường khắc nghiệt và làm việc chính xác, thiết kế mẫu mã đẹp…

 Khuyết điểm: giá thành cao, còn chưa thịnh hành, chưa tiếp cận được người dân…

 Yêu cầu đề tài: thiết kế được mạch giao tiếp, sản phẩm là robot dò đường chạy theo vạch trắng nền đen, hoạt động ổn định với tốc độ cao nhất có thể Hiểu được cơ chế hoạt động của xe dò đường đơn giản nhất.

CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI

DUNG NGUYÊN CỨU2.1: Phương pháp nguyên cứu

Thầy hướng dẫn, về nhà tự nguyên cứu, chủ yếu là tra mạng, những vấn đề mạng internet không giải thích được thì hỏi những người đã hoàn thành xong

đề tài, hoặc hỏi những anh khóa trước

2.5: Thiết kế, chế tạo phần điều khiển

Dưới đây là sơ đồ khối của Atmega16

Hình 1: sơ đồ cấu trúc Atmega16

Atmega16 có những đặc điểm như sau: 16KB bộ nhớ Flash với khả năng đọc trong khi ghi, 512 byte bộ nhơ ERPROM, 1K bộ

nhớ SRAM, 32 thanh ghi chưc năng chung, 32 đường vào ra chung, 3 bộ định/bộ đếm, ngắt nguội và ngắt ngoại, USART, giao tiếp nối tiếp 2 dây, 8 kênh ADC 10 bit,

Atmega16 hỗ trợ đầy đủ các chương trình và công cụ phát triển

hệ thống như: trình dịch C, macro asemlers, chương trình mô phỏng/ sửa lỗi

Cấu trúc nhân AVR:

CPU của AVR có chức năng đảm bảo sự hoạt động chính xác của chương trình Do đó nó phải có khả năng truy cập bộ nhớ, thực hiện các quá trình tính toán, điều khiển các thiết bị ngoại vi

và quản lý ngắt

Hình 2: cấu trúc tổng quát AVR

Hình 3: hình ảnh và các chân của atmega16

AVR sử dụng cấu trúc Harvard, tách riêng bộ nhớ và các bus cho chương trình và dữ liệu Các lệnh chỉ trong một chu kỳ xung clock Bộ nhớ chương trình được lưu trong bộ nhớ Flash

2.5.1.2 7805: 78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp

dương đầu ra, với điều kiện đầu vào luôn luôn > đầu ra

Tùy loại IC 78xx mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu

Ví dụ: 7805,7812, 7086,

Họ IC ổn áp gồm có 3 chân:

Chân 1(Vin): Chân nguồn đầu vào

Chân 2(GND): Chân nối đất

Chân 3(Vout): Chân nguồn đầu ra

Hình 4: hình ảnh LM7805 và chân

2.5.1.3 IRF540: là transistor hiệu ứng trường, là một transistor

đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với transistor thông

thường mà ta biết, IRF có nguyên tắc hoạt động dựa trên nguyênhiệu ứng từ trường tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuếch đại các nguồn tín hiệu yếu.IRF có 3 chân:

G: Gate gọi là cực cổng

S: Source gọi là cực nguồn

D: Drain gọi là cực máng

Hình 5: hình ảnh IRF

2.5.1.4 Thạch anh: mảnh cắt tinh thể thạch anh được sử dụng

để tạo ra linh kiện cộng hưởng thạch anh hay X-tal, được đóng

gói kín, dùng cho ổn định tần số trong mạch dao động tinh thể X-tal có độ ổn định cỡ 10-6.

Hình 6: thạch anh

2.5.1.5 Tụ gốm: cấu tạo của tụ gồm 2 bản cực đặt song song, ở

giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi Người ta dùng gốmlàm chất điện môi nên được gọi là tụ gốm

Hình 7: tụ gốm

2.5.1.6 Tụ hóa: cấu tạo của tụ gồm 2 bản cực đặt song song, ở

giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi Người ta dùng hóachất làm chất điện môi nên được gọi là tụ hóa

Hình 8: tụ hóa

2.5.1.7 Điện trở: điện trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng

cho tính chất cản trở dòng điện của điện trở Điện trở khángđươcj định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa 2đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó:

Hình 9: điện trở

2.5.1.8 opto: tác dụng là cách ly điều khiển giữa 2 tần mạch

điện với nhau Khi cung cấp 5v vào chân số 1, LED phía trong Opto nối giữa chân số 1 và 2 sáng, xảy ra hiệu ứng quan điện dẫn đến 3-4 thông nhau, mức logic chuyển từ 1 sang 0 mà không cần tác động trực tiếp từ IC

Mục đích: nếu có sự cố từ tần ứng dụng như cháy , chập, tang áp,… thì cũng không làm ảnh hưởng đến tần điều khiển

Hình 10: Opto

2.5.1.9 Biến trở nhỏ: là các thiết bị có điện trở thuần có thể

biến đổi được theo ý muốn Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện

Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,

Hình 11: Biến trở

2.5.1.10 Quang trở: là một linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm theo ánh sáng chiếu vào Đó là điện trở phi tuyến, phi ohmic

Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch

dò, như trong mạch đóng cắt đèn chiếu bằng kích hoạt của sáng tối

Nguyên lý hoạt động: Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao, và không có tiếp giáp nào Trong bóng tối, quang trở

có điện trở đến vài MΩ Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω

Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự do trong khối chất và làm chất bán dẫn thành dẫn điện Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc

số photon được hấp thụ

Tuỳ thuộc chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác nhau với bước sóng photon khác nhau Quang trở phản ứng trễ hơn điốt

quang, cỡ 10 ms, nên nó tránh được thay đổi nhanh của nguồn sáng.

Ứng dụng: Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò sáng tối để đóng cắt đèn chiếu sáng Dàn nhạc có guitar điện thì dùng quang trở để nhận biết độ sáng từ dàn đèn màu nhạc để tạo hiệu ứng âm thanh Trong thiên văn hồng ngoại và quang phổ hồng ngoại, hợp chất Gecu được chế

thành bảng photocell làm cảm biến ảnh

Hình 12: Quang trở

2.5.1.11 lm324: là 1 IC khuếch đại thuật toán, công suất thấp,

bao gồm 4 bộ khuếch đại thuật toán (Op-amp) trong nó LM324 được thiết kế đặc biệt để sử dụng nguồn đơn Tức là chỉ cần Vcc

và GND là đủ Nguồn cung cấp LM324 có thể hoạt động độc lập với nguồn tín hiệu

Vấn đề cần quan tâm khi thiết kế mạch LM324:

-Điện áp cung cấp: Nguồn cung cấp cho LM324 tầm

từ 5V~32V

-Áp tối đa ngõ vào: từ 0~32V đối với nguồn đơn và cộng

trừ 15V đối với nguồn đôi

-Công suất của Lm324 loại chân cắm (Dip): khoảng 1W

Hình 15: Diode 1a

2.5.2: Thiết kế

2.5.2.1: Mạch điều khiển

a mạch 1

Sơ đồ nguyên lý ( Schematic)

Hình 18: sơ đồ nguyên lý mạch vi điều khiển

Sơ đồ mạch in (layout)

Hình 19: sơ đồ layout mạch vi điều khiển

Linh kiện: 1 atmega16

Chức năng: điều khiển tín hiệu vào ra.

Nguyên lý hoạt động: vi điều khiển atmega16 có 32 đường vào ra chia

làm 4 nhóm 8 bit một Các dường vào ra này có rất nhiều tính năng và

và có thể lập trình được Ở đây ta sẽ xét chúng là các cổng vào ra số Nếu xét trên phương diện này thì các cổng vào ra này là cổng vào ra hai chiều có thể định hướng theo từng bit Và chứa cả điện trơ pull-up.Mặc dù mõi port có các đặc điểm riêng nhưng khi xét chúng là các cổng vào ra số thì dường như điều khiển vào ra dữ liệu thì hoàn toàn lànhư nhau Chúng ta có thanh ghi là địa chỉ đối với mỗi cổng đó là : thanh ghi dữ liệu cổng ( PORTA, PORTB, PORTC, PORTD), thanh ghi dữ liệu điều khiển cổng ( DDRA, DDRB, DDRC, DDRD), vàcuối cùng là địa chỉ chân vào của cổng ( PINA, PINB, PINC, PIND)

b Mạch 2

Sơ đồ nguyên lý ( Schematic)

Hình 20: sơ đồ nguyên lý mạch công suất L298N

Hình 21: Hình ảnh mạch L298N ( Mạch mua sẵn )

Chức năng: Kiểm soát điều khiển 2 động cơ bánh sau của xe.

Nguyên lý hoạt động:Khi cung cấp nguồn và xung,L298N sẽ kiểm soát một hoặc hai động cơ DC là khá dễ dàng Đầu kết nối mỗi động

cơ cho các kết nối A và B trên L298N mô-đun Nếu bạn đang sử dụng hai động cơ cho một robot (vv) đảm bảo rằng các cực của động

cơ là như nhau trên cả hai đầu vào

c Mạch 3

Sơ đồ nguyên lý ( Schematic)

Hình 22: sơ đồ nguyên lý mạch quang trở

Sơ đồ mạch in (layout)

Hình 23: sơ đồ layout mạch quang trở Linh kiện: 6 quang trở

6 đèn led

6 trở 1k

6 trở 10k

Chức năng: nhận tín hiệu ánh sang.

Nguyên lý: khi quang trở có tín hiệu ánh sang sẽ truyền tín hiệu về

mạch so sánh là mức 1 Mạch so sánh truyền về cho vi điều khiển để

xử lý Khi xử lý xong vi điều khiển cấp xung cho mạch công suất để điều khiển 2 động cơ bánh sau của xe

d.Mạch 4

Sơ đồ nguyên lý ( Schematic)

Hình 24: sơ đồ nguyên lý mạch so sánh

Sơ đồ mạch in (layout)

Hình 25: :sơ đồ layout mạch so sánh Linh kiện: 2 LM324

6 biến trở

6 đèn led

6 biến trở 1k

Chức năng: so sánh tín hiệu từ mạch quang trở.

Nguyên lý: nhận tín hiệu từ quang trở rồi so sánh Khi so sánh xong

truyền tín hiệu về vi điều khiển để vi điều khiển cấp xung cho mạch công suất, để điều khiển 2 động cơ bánh sau của xe

d.Mạch 5:

Sơ đồ nguyên lý ( Schematic)

Hình 24: sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

Sơ đồ mạch in (layout)

Hình 25: :sơ đồ layout mạch nguồn Linh kiện: 3 led

Chức năng: biến đổi dòng điện xoay chiều thành 1 chiều, tự chia thành

các điện áp khác nhau khi qua LM78xx hoặc cắm dòng điện DC không đúngcực

Nguyên lý: khi có dòng điện AC hoặc DC vào điot chỉnh lưu cầu sẽ được dòng điện qua các tụ và LM78xx ,từ LM78xx sẽ chia thành các dòng điện

5v,8v,12v để cung cấp nguồn cho các mạch

2.5.2.2 Chương trình điều khiển trên MCU

a.1 Tổng thể (code robot dò đường)

Chức năng: điều khiển xe chạy theo vạch trắng.

Giải thuật: nhận tín hiệu ánh sáng từ cảm biến ~> chip nhận tín hiệu ~> xử lýtín hiệu ~> điều khiển tốc độ động cơ 1 trong 2 bên hoặc điều khiển cả 2 động cơ

2.5.2.3a Chương trình điều khiển trên PC( code robot dò đường)

if(PINA.6==1 &&PINA.5==1){

OCR1A=500;

OCR1B=200;

}

if(PINA.1==1 &&PINA.2==1){

OCR1A=400;

}

}

CHƯƠNG 3:THỬ NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH

KẾT QUẢ3.1 Chuẩn bị:

Linh kiện, mạch đồng, mỏ hàn, chì, nhựa thông, hút chì, bàn ủi

3.2 Thi công và lắp ráp

3.2.1 Vẽ mạch in

3.2.2 In mạch lên mạch đồng

Chà mạch in: miếng chà xoong, giấy nhám loại mịn

Cố định tờ giấy với mạch in: gấp các mép giấy quanh mạch đồng

Cắm bàn là, để số 3/5 → Max: chờ bàn là nóng khoảng 3-4 phút

Ủi mạch in khoảng 3 → 7 phút: Kiểm tra độ