XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout)

XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout) XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout) XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout) XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout) XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout) XE tự HÀNH dò LINE bám VẠCH DÙNG PIC (có code và layout)

XE TỰ HÀNH DÒ LINE - BÁM VẠCH

DÙNG PIC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VII

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ THI CÔNG 7

2.1 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH 7

CHƯƠNG 3 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 10

3.1 LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT 10

CHƯƠNG 4 NHẬN XÉT 12

5.1.2 Nhược điểm 13

5.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

PHỤ LỤC 15

Hình 1-2 Sơ đồ chân Vi điều khiển PIC16F877A.[3] 3

Hình 1-3 Module Cảm biến hồng ngoại.[6] 4

Hình 1-4 Sơ đồ nguyên lý Module Cảm biến hồng ngoại 5

Hình 1-5 Module điều khiển động cơ L298N.[5] 5

Hình 1-6 Động Cơ một chiều (DC) và bánh xe 6

Hình 2-1 Sơ đồ khối hoạt động của xe 7

Hình 2-2 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn [1] 8

Hình 2-3 Mạch in mạch nguồn 8

Hình 2-4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của xe.[1] 9

Hình 2-5 Mạch in khối điều khiển của xe 9

Hình 3-1 Lưu đồ giải thuật 10

Hình 3-2 Giao diện trình biên dịch mikroC PRO 11

Hình 3-3 Mô hình xe thực tế 11

CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor

IC Integrated Circuit

PWM Pulse Width Modulation

RAM Random Access Memory

ROM Read Only Memory

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.1 Giới thiệu

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ điện tử ứng dụng trong các lĩnhvực khác nhau, Robot tự hành là một hướng phát triển của lĩnh vực robotic mà trọngtâm là nghiên cứu chuyển động của robot trong không gian nhất định

Robot tự hành có thể di chuyển được trong môi trường nguy hiểm, độc hại màcon người không đặt chân lên được; có thể vẽ lại bản đồ khu vực thuận tiện cho việcquan sát và đưa ra những kế hoạch tiếp theo để tránh nguy ngại cho con người vàgiảm tối đa sức lực con người

1.1.1 Tổng quan về đề tài

Sử dụng cảm biến hồng ngoại kết nối với PIC16F877A điều khiển động cơ chạyvào đường line do người dùng tạo ra để tránh trường hợp có chướng ngại vật trênđường đi

1.1.2 Yêu cầu đề tài

- Thiết kế mô hình robot xe tự hành chạy theo line đen

- Viết chương trình điều khiển robot xe hoạt động

- Thiết kế mạch nguồn cấp cho xe hoạt động

1.1.3 Phương án thực hiện

- Khảo sát nhu cầu thị trường để biết được người dùng cần thiết kế mạch theohình dáng và kích thước xe cùng với cách vận hành xe

- Bắt đầu lên ý tưởng thiết kế mạch, tìm hiểu các linh kiện cần sử dụng

- Phân tích, xử lý ý tưởng đi đến mô hình xe cuối cùng

1.2 Các thành phần chính trong mạch

1.2.1 Vi điều khiển PIC16F877A

Hình 1-1 Vi điều khiển PIC16F877A [3]

PIC16F877A là họ vi điều khiển có 40 chân, mỗi chân có một chức năng khácnhau Trong đó có một số chân nhiều chức năng, mỗi chân có khả năng hoạt độngnhư một đường xuất/nhập (I/O) độc lập hoặc là một chức năng đặc biệt dùng đểgiao tiếp với những thiết bị ngoại vi

1.2.1.1 Cấu trúc chung

- 8K Flash ROM

- 238 bytes RAM

- 256 bytes EEPROM

- 5 port xuất nhập (A, B, C, D, E)

- 2 bộ định thời 8 bit Timer 0, Timer 2

- 1 bộ định thời 16 bit Timer 1

- 2 bộ CCP, Capture /Compare/PWM (Bắt giữ/ So sánh/ Điều rộng xung)

- 1 bộ biến đổi tương tự - số (ADC) 10 bit, 8 ngõ vào

- Nguồn dao động lập trình được tạo bởi công nghệ CMOS.

- Sử dụng tập lệnh RISC gồm 35 lệnh cơ bản có độ dài 14 bit

- Tần số hoạt động tối đa 20MHz

1.2.1.2 Chức năng các chân sử dụng trong đề tài

Hình 1-2 Sơ đồ chân Vi điều khiển PIC16F877A.[3]

- RA1: Xuất nhấp số - bit thứ 1 của port A

- RA2: Xuất nhập số - bit thứ 2 của port A

- RE0: Xuất nhập số

- RE1: Xuất nhập số

- RE2: Xuất nhập số

- RC1/CPP2: Xuất nhập số/ ngõ ra PWM2.

- RC2/CPP1: Xuất nhập số/ ngõ ra PWM1

- RC4: Xuất nhấp số - bit thứ 4 của port C

- RC5: Xuất nhấp số - bit thứ 5 của port C

- RC6: Xuất nhấp số - bit thứ 6 của port C

- RC7: Xuất nhấp số - bit thứ 7 của port C

1.2.2 Cảm biến hồng ngoại

Hình 1-3 Module Cảm biến hồng ngoại.[6]

- Module cảm biến hồng ngoại dùng để phát hiện vật trong phạm vi hoạtđộng của cảm biến Tia hồng ngoại phát ra một tần số nhất định, khi pháthiện hướng truyền có vật cản (mặt phản xạ), phản xạ vào đèn thu hồngngoại, sau khi so sánh, đèn màu xanh sẽ sáng lên, đồng thời cho tín hiệu

Hình 1-4 Sơ đồ nguyên lý Module Cảm biến hồng ngoại.

1.2.3 Module L298

Hình 1-5 Module điều khiển động cơ L298N.[5]

Mạch điều khiển động cơ DC L298 có thể điều khiển 2 động cơ DC.Thông số kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động 5V đến 12V

- Dòng cấp tối đa 2A

- Điện áp tín hiệu điều khiển 5V đến 12V

- Dòng tín hiệu điều khiển 0 đến 36mA

- Công suất phí: 20W

- Nhiệt độ hoạt động từ -25 độ đến 130 độ

Chức năng các chân :

Chân 12V, 5V : Cấp nguồn nuôi driver L298N

Chân GND : Nối đất

Chân ENA, ENB : Cấp xung cho động cơ

Chân IN1, IN2, IN3, IN4 : Điều khiển chiều quay động cơ

1.2.4 Động cơ DC và bánh xe

Hình 1-6 Động Cơ một chiều (DC) và bánh xe.

Động cơ DC hoạt động khi được cấp nguồn từ 3V đến 5V, đồng thời khi cấpnguồn ngược thì động cơ sẽ quay ngược và nếu cấp nguồn thuận thì động cơ sẽquay thuận

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ THI CÔNG

2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch

- Khi nhấn nút nguồn pin 12v một chiều sẽ cấp vào để hạ từ 12v xuống 5v cấpcho mạch hoạt động

- Khi những cảm biến hồng ngoại nhận được tín hiệu từ line đen sẽ có giá trịđiện áp 5v cũng như khi ra khỏi line cảm biến hồng ngoại sẽ trả về giá trị 0vvào vi điều khiển Khi đó vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu tới các chân ra do ngườidùng lập trình sẵn để cấp tín hiệu cho module L298N hoạt động, đồng thờiđiều biến xung PWM cho 2 động cơ hoạt động

- Trường hợp xe chạy lệch khỏi line đen về bên trái hoặt bên phải thì vi điềukhiển sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến hồng ngoại và điều khiển cho xe chạy lạivào line đen

2.2 Sơ đồ khối của mạch

Hình 2- Sơ đồ khối hoạt động của xe.

- Khối nguồn 5V một chiều: Cấp cho Vi điều khiển hoạt động

- Khối vi điều khiển: Xử lý tín hiệu từ cảm biến trả về để đưa ra yêu cầu điềukhiển cho khối thực hiện

- Khối cảm biến : Sử dụng cảm biến hồng ngoại để nhận dạng tín hiệu từ đógửi về vi điều khiển để xử lý

- Khối thực hiện: Có nhiệm vụ chấp hành những yêu cầu do khối vi điều khiểngửi xuống

Vi điềukhiển

Thực hiện

Cảm biếnNguồn

2.3 Sơ đồ nguyên lý

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

Hình 2- Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn

Hình 2- Mạch in mạch nguồn.

CHƯƠNG 3 GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN

3.1 Lưu đồ giải thuật

Kiểm tra vạch đen

Động cơ xe chạy thẳng Động cơ xe chạy ngược

Kết thúc

3.2 Trình biên dịch MikroC PRO

Hình 3- Giao diện trình biên dịch mikroC PRO.

Với mikroC PRO thì sẽ có được công cụ đầy đủ tính năng và mạnh mẽ, đồng thời rất trực quan và thuận tiện cho việc viết chương trình điều khiển trên PIC

3.3 Kết quả mô hình thực tế

Hình 3- Mô hình xe thực tế

CHƯƠNG 4 NHẬN XÉT

4.1 Nhận xét

- Mạch hoạt động đúng với yêu cầu đã đặt ra

- Hệ thống mô hình xe dò line, bám vạch hoạt động ổn định xe chạy tốc độtương đối cao và có thể né tránh vật cản

- Độ xử lý của xe tương đối mịn và chính xác

- Do thời gian nghiêm cứu còn hạn hẹp nên chưa khắc phục được nhiễu vàdừng lại ở việc tự hành

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN

5.1 Kết luận

5.1.1 Ưu điểm

- Thao tác vận hành xe đơn giản

- Các linh kiện dễ dàng tìm kiếm và chi phí không cao

- Sử dụng nguồn 5V một chiều nên có thể đảm bảo an toàn

5.1.2 Nhược điểm

- Mạch có nhiều thành phần được nối dây với nhau nên có thể dây nối không

ăn khớp

- Các chân linh kiện có thể bị nhiễu do tác động bên ngoài

- Cảm biến hồng ngoài có độ nhạy cao và rất khó để điều chỉnh để có độ chínhxác tuyệt đối

5.2 Hướng phát triển

- Tối ưu kích thước mạch thực

- Nâng cao khả năng giao tiếp với máy tính, smartphone hoặc với các thiết bịkhác

- Có thể thêm các cảm biến khác hay chức năng định vị cho xe

TÀI LIỆU THAM KHẢO

http://arduino.vn/bai-viet/893-cach-dung-module-dieu-khien-dong-co-l298n-[6] http://www.machdientu.com.vn/

if ( (PORTE.B0=0) &(PORTE.B1=0) &(PORTE.B2=1) ) {