THIẾT kế mô HÌNH các XE tự ĐỘNG CHẠY THEO LUẬT GIAO THÔNG (có code)

Việc áp dụng mộ hình xe chạy trong giao lộ mà không cầntới tín hiệu đèn giao thông sẽ tạo một bước đột phá trong ngành giao thông, gópphần thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô phát triển theo

THIẾT KẾ MÔ HÌNH CÁC XE TỰ ĐỘNG CHẠY THEO LUẬT GIAO THÔNG

DC Direct Current

EEPROM Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory

GPIO General-Purpose Input/Output

GPS Global Positioning System

IC Integrated Circuit

I2C Inter-Integrated Circuit

IDE Integrated Development Environment

LED Light Emitting Diode

MCU Micro Control Unit

MPU Motion Processing Unit

PID Propotional Integral Derivative

PWM Pulse Width Modulation

SRAM Static Random-Access Memory

TTL Transistor-Transistor Logic

VCC Voltage Common Collector

USP Unique Selling Point

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

ra mô hình xe cũng có thể ứng dụng trong quân sự, mặt khác nó vẫn còn tồn tại một

số khuyết điểm như: chi phí chưa được tối ưu gây khó khăn cho việc ứng dụng sảnxuất hàng loạt, giới hạn về các địa hình di chuyển

Xe chạy trong giao lộ sẽ là một giải pháp cho việc tạo ra một xu hướng mới củaviệc di chuyển trong giao thông Trên giao lộ sẽ không còn có sự xuất hiện của tínhiệu đèn giao thông, thay vào đó các xe chạy trên đường đều tự động thực hiện việctính toán khoảng cách an toàn cho phép, khi tới giao lộ xe tự động xem sét sẽ dừnglại hay tiếp tục đi tiếp Việc áp dụng mộ hình xe chạy trong giao lộ mà không cầntới tín hiệu đèn giao thông sẽ tạo một bước đột phá trong ngành giao thông, gópphần thúc đẩy ngành công nghiệp ô tô phát triển theo hướng tự động hóa Bên cạnh

đó mô hình này sẽ giúp giảm chi phí cho việc đầu tư vào hệ thống đèn tín hiệu tạicác giao lộ vốn rất tốn kém cho ngân sách của các nước

Hiện nay, ở Mỹ đã áp dụng luật cho xe chạy theo các luật đó Một số luật giaothông được áp dụng cho đề tài là:

 Chạy giữ khoảng cách giữa xe phía trước và xe phía sau

 Xe chạy trên các lane khác nhau thì không lấn xang lane của xe khác

 Xe chạy tới giao lộ thì phải dừng lại

 Xe nào tới giao lộ trước thì dừng lại trược và cũng đồng thời sẽ được đitrước

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Xe chạy trong giao lộ sử dụng nhiều loại cảm biến khác nhau giúp việc tính toánkhoảng cách, giữ khoảng cách an toàn phía trước và phía sau, xác định xe khác, tínhtoán tốc độ phù hợp bằng cách áp dụng nhiều giải thuật, công thức phù hợp Trong

số các giải thuật điều khiển trên thì giải thuật điều khiển bằng PID cho thấy được sựđơn giản và dễ sử dụng nhất Giải thuật điều khiển PID để điều khiển xe chạy tronggiao lộ đúng với lane mà xe đang chạy, không lấn qua lane của xe khác

Ngoài thiết kế xe, thiết kế mô hình giao lộ cũng rất quan trọng, mô hình giao lộgiúp xe chạy đúng luật, giúp xe chạy mà không cần tới tín hiệu đèn giao thông Thết kế mô hình các xe chạy trong giao lộ hoàn chỉnh, hiểu về các phần mềmlập trình cho vi điều khiển và nắm rõ các phương pháp lập trình cho vi điều khiển,hiểu rõ nguyên lý hoạt động của các Module cảm biến khoảng cách, cảm biến dòline Kết nối và điều khiển động cơ DC thông qua Module driver L298N giúp cho

xe chạy theo đúng yêu cầu của đề tài

1.2Yêu cầu kĩ thuật

Đề tài này chúng ta sẽ tìm hiểu về nguyên lý hoạt động của Module cảm biếnkhoảng cách, cảm biến siêu âm cảm biến dò line đơn được gắn lên xe Bên cạnh đóchúng ta cũng biết được nguyên lý hoạt động của Module driver L298N nhằm điềukhiển động cơ DC giảm tốc GA12-N20, tìm hiểu về vi điều khiển Atmega328P-AUcũng như phần mềm hỗ trợ viết chương trình cho vi điều khiển, tìm hiểu kết cấu vàthiết kế phần cứng của xe và cách lắp ráp để tạo ra một mô hình xe hoàn chỉnh Đềtài sử dụng mô hình giao lộ bằng giấy foam dựa trên tính toán phù hợp kích thước

và yêu cầu di chuyển của xe

Thiết kế hoàn chỉnh mô hình hai xe chạy trong giao lộ và mô hình giao lộ tươngứng đúng với yêu cầu của đề tài

tích hợp Atmega328P-AU với đầy đủ chức năng phục vụ cho việc lập trình trở nênđơn giản hơn

Bên cạnh đó cần phải lựa chọn đúng loại vi điều khiển phù hợp, giá thành rẻ màchất lượng và tốc độ trả về tín hiệu tốt nhất Ngoài ra ta cần đặt vị trí của cảm biếntrên xe một cách tối ưu nhất, đảm bảo không bị chắn, không bị nhiễu, giá trị trả về

ổn định và liên tục, đảm báo tính thẩm mĩ cho xe Xe chạy đúng với nhiệm vụ mà

đề tại đặt ra với chi phí thấp, hiệu năng sử dụng, tính ứng dụng cao, bền bỉ

Phương pháp thực hiện luôn cần phải đáp ứng được mục đích nghiên cứu đề tàicác xe chạy trong giao lộ là nghiên cứu các ứng dụng của các Module cảm biến kếthợp với các linh kiện điện tử phổ biến Đề tài phần nào đó đã góp một phần nhỏ vào

sự phát triển mạnh mẽ của ngành tự động hóa đến cuộc sống và các ngành côngnghiệp khác có liên quan khác Từ việc nghiên cứu đề tài, sinh viên được tạo cơ hội

để tìm ra các xu hướng mới của thế giới, giúp nâng cao khả năng tự học hỏi, ôn lạicác kiến thức đã được học tại Trường Đại Học Tôn Đức Thắng Từ những kiến thứcmới và kiến thức đã được học sẽ giúp cho sinh viên nâng cao chuyên môn, đáp ứngcho công việc sau khi ra trường, thỏa mãn yêu cầu tuyển dụng của doanh nghiệp

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG2.1Sơ đồ khối tổng quát của hệ thống

Khối Trung Tâm Điều Khiển

(Atmega328P)

Khối Nguồn

(pin 18650)

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Trang 4/45

Hình 2-1: Sơ đồ khối của hệ thống

Sơ đồ khối của đề tài thể hiện mối liên hệ giữa các khối với nhau được thể hiệnmột cách đầy đủ ở hình 2-1

Nguyên lý hoạt động của toàn hệ thống: Các Module cảm biến sẽ thu thập dữ liệu,

các thông số về khoảng cách, tín hiệu tại giao lộ khi có line, các thông số đó sẽđược gửi và update liên tục về khối trung tâm xử lý là vi điều khiển Atmega328P-

AU Từ đó vi điều khiển sẽ gửi tín hiệu điều khiển về cho khối động cơ điều khiểnthông qua Module drive L298N để điều khiển động cơ giảm tốc đi theo mục đíchcủa yêu cầu sao cho xe di chuyển trơn tru và đúng với luật giao thông

2.2Luật giao thông

Đề tài thiết kế các xe chạy theo luật giao thông có các luật giao thông mà xe sẽthực hiện theo khi đã được lập trình như:

Khi tới giao lộ, mỗi xe tự chọn đi thẳng hoặc rẽ một cách ngẫu nhiên

Nếu 2 xe đến giao lộ theo hướng vuông góc: khi tới giao lộ, mỗi xe đều phải dừng.Sau đó, xe nào tới trước được đi trước, xe nào tới sau sẽ được lập trình để đi sau.Các xe chạy theo thứ tự và không va chạm vào nhau

Nếu 2 xe chạy cùng chiều: nếu xe sau đến quá gần xe phía trước thì xe phía sau sẽ

tự tự động giảm tốc độ hoặc dừng 2 xe luôn giữ một khoảng cách an toàn để tránhtrường hợp va chạm vào đuôi xe trước

Nếu 2 xe chạy ngược chiều: mỗi xe chạy trên lane riêng, nếu đến giao lộ cũng phảitheo luật tương tự như luật 2

2.3Khối nguồn (Pin Cell)

Khi nói tới khối nguồn thì ta có thể hiểu rằng nó có vai trò cực kì quan trọng.Với chức năng chính là cấp nguồn cho toàn bộ hệ thống, đề tài sử dụng các viên pincell để cấp nguồn cho các khối khác hoạt động

Hình 2-2 thể hiện sơ đồ kết nối giữa nguồn với các khối khác, các linh kiện củacác khối sẽ được cấp nguồn trực tiếp từ nguồn pin cell tới các cực âm (-) và dương(+) Nguồn được cấp được đo và luôn phù hợp với mức điện áp hoạt động trongmức cho phép của các linh kiện

Hình 2-2: Kết nối giữa nguồn pin với Atmega328P-AU và L298N

Nguyên lý hoạt động của khối nguồn được mô tả như sau:

Nguồn pin cell sẽ cung cấp nguồn cho Module driver L298N, các cảm biến vàmạch có Atmega328P-AU hoạt động ổn định Pin có mức điện áp 3.7V, mỗi xe cần

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

hai viên pin để đủ nguồn hoạt động.

Hình 2-3: Pin Cell

Hình 2-3 cho chúng ta thấy được hình dáng thực của một viên pin, phía ngoàicủa mỗi viên pin được bọc bằng nhựa và ghi đầy đủ các thông số kĩ thuật để chongười sử dụng có thể đọc và sử dụng đúng mục đích

Pin với thành phần chính là chất điện phân đóng vai trò tạo môi trường cho cácion Li+ di chuyển qua lại giữa hai bảng điện cực, khi Pin thực hiện cung cấp nguồnđiện cho các thiết bị khác hoạt động thì các ion Li+ sẽ dịch chuyển theo chiều từcực dương sang cực âm để cung cấp điện cho thiết bị, ngược lại khi Pin được sạc thìcác ion Li+ sẽ dịch chuyển từ cực âm về cực dương, một chu kì sẽ kết thúc khi hoànthành quá trình nạp xả Ta phải xác định đúng đầu dương và đầu âm của viên pin đểcắm vào khay đựng pin cho đúng vị trí, tránh trường hợp mắc ngược gây ra hư hỏngcác linh kiện khác

2.4Khối trung tâm điều khiển

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Hình 2-4: Sơ đồ nguyên lý của Atmega328P-AU

Hình 2-4 thể hiện nguyên lý, chức năng cụ thể của của các chân mà chíp điềukhiển Atmega328P-AU được thiết kế theo thiết kế của nhà sản xuất cung cấp

Khối trung tâm điều khiển mà đại diện là mạch tích hợp Atmegap328P-AU cóchức năng điều khiển mọi hoạt động của xe Mạch sẽ điều khiển khối động cơ vàkhối cảm biến hoạt động theo đúng yêu cầu mà người lập trình mong muốn

Đề tài này sử dụng vi điều khiển là Atmega328P-AU bởi vì nó có giá thành rẽ,phù hợp cho sinh viên với mục đích nghiên cứu và dễ dàng lập trình, ngoài ra viđiều khiển có thiết kế phần cứng cũng khá đơn giản Đây là khối đóng vai trò quantrọng nhất, là trung tâm xử lý và thực thi mọi hoạt động mà người lập trình mongmuốn Việc nhận tín hiệu trả về từ khối cảm biến và xuất ra các port để điều khiểnđộng cơ thông qua Module drive L298N

Mạch có tích hợp Atnega328P-AU được thiết kế nhỏ gọn, tối đa nhiều chứcnăng trên chỉ một board, nó có nguyên lý hoạt động của nó chình là nguyên lý hoạtđộng của chíp Atmega328P-AU:

Atmega328P-AU loại chíp dán với 32 chân, trong đồ án kết nối các linh kiệnkhác với chíp bằng các chân Analog hay Digital qua đó phục vụ chức năng của việclập trình đúng với mục đích điều khiển

Cụ thể việc kết nối như sau:

Các chân trên Module drive L298N là IN1, IN2, IN3, IN4, ENA và ENB sẽ lầnlượt được nối đến các chân Digital của chíp là chân số 8, 10, 13, 12, 9 và chân số

11

Chân tín hiệu trên cảm biến dò đường TCRT5000 sẽ nối tới chân số 4 của chíp,việc kết nối này sẽ giúp tín hiệu trả về ở mức 1 hoặc mức 0 Khi tín hiệu ở mức 1đồng nghĩa là đã phát hiện line, chíp sẽ điều khiển Module L298N dừng 2 động cơ

và xe sẽ dừng lại Ngược lại, khi tín hiệu ở mức 0 đồng nghĩa là không gặp line và

xe sẽ tiếp tục di chuyển

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Chân tín hiệu của cảm biến hồng ngoại sẽ nối tới chân A2 (chân Analog) củachíp, việc kết nối này sẽ trả về giá trị khoảng cách mà cảm biến đo về một cách liêntục, khi giá trị nhỏ hơn 650 thì xe sẽ dừng lại, phục vụ chức năng cuae xe là giữkhoảng cách an toàn với xe khác hay khi xe chạy mà gặp phải vật cản phía trước.Chân tín hiệu của 3 cảm biến tiệm cận E18-D50NK gắn trên xe sẽ được nối lầnlượt tới các chân số 2, 5 và 3 của chíp Tín hiệu trả về sẽ là giá trị ở mức 1 hoặc 0,khi ở mức 1 thì các cảm biến chưa thấy xe khác, khi ở mức 0 đồng nghĩa là xe đãthấy xe khác ở các vị trí nào đó dựa theo ví trí đặt cảm biến Qua đó giúp xe xácđịnh có xe khác hay không và xe nào tới trước, xe nào tới sau.

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều chíp điều khiển được thiết kế để cho ngườidùng có thể lập trình, nạp đi nạp lại nhiều lần Atmega328P-AU cũng là một trongnhững chíp điều khiển như vậy, nhưng nó cũng có những tính năng riêng biệt ngoàinhững điểm giống như những chíp khác

Atmega328P-AU là một trong những vi điều khiển hiện nay đang rất phổ dohãng Atmel chế tạo ra, Atmega328P-AU hiện nay phổ biến với 2 loại đó là: chândán với 32 chân (Atmega328P-AU) và chân cắm với 28 chân (Atmega328P-PU),loại chip dán (Atmega328P-AU) được sử dụng cho đề tài này Tiếp sau sẽ là một sốthông số kĩ thuật và từng ứng dụng cụ thể của vi điều khiển Atmega328P-AU Hình2-5 là sơ đồ chân cụ thể của Atmega328P-AU, trên mỗi chân có ghi chức năng cụthể của từng chân đó, qua đó giúp lập trình dễ dàng hơn

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Hình 2-5: Sơ đồ chân vi điều khiển Atmega328P-AU

IC được tích hợp của mạch ATmega328P-AU.

6-9VDC (khi dùng chân Raw)

Có tích hợp Led báo nguồn

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Tần số hoạt động tối đa của vi điều

(mỗi timer có 2 kênh)

(1 timer 8 bit và 2 timer 16 bit)

Bảng 2-1: Thông số kĩ thuật của Atmega328P-AU

Bảng 2-1 mô tả đầy đủ các thông số kĩ thuật của Atmega328P-AU, qua đó cho

ta dễ dàng lập trình theo yêu cầu, sử dụng đúng chức năng mà mỗi chân quy định và

số lượng các ngoại vi có thể kết nối tới mạch

2.5Khối cảm biến

Khối cảm biến là một trong những khối quan trọng trong đề tài này, nguyên lýhoạt động của khối dựa trên nguyên lý hoạt động của các cảm biến được sử dụngcho xe Cảm biến sẽ xử lý và đọc tín hiệu trả về giá trị 0 và 1 thông qua chân OUT,khi gặp line thì giá trị trả về là 1, khi không có line thì giá trị trả về là 0 Cảm biếnhồng ngoại đọc giá trị trả Analog thay đổi liên tục, ta sẽ lập trình theo giá trị hợp lýgiúp xe giữ được khoảng cách an toàn với xe trước

Cảm biến tiệm cận E18-D50NK đọc và trả về giá trị 1 hoặc 0, ta nối chân tínhiệu với chân Digital của Atmega328P, khi có xe trong giới hạn khoảng cách màcảm biến xác nhận được thì giá trị trả về là 0, còn khi không có xe trong giới hạnkhoảng cách thì giá trị trả về là 1 Góc mà cảm biến đọc và xác định có xe làkhoảng 15o Phía sau của cảm biến có một nút vặn để điều chỉnh tăng khoảng cách

và tính toán rồi gửi dữ liệu đó về khối điều khiển, điều khiển xe chạy đúng theo cácluật đã quy định Ngoài ra còn có các Module cảm biến dò đường TCRT5000 cóchức năng là đọc các giá trị về đường đi của xe khi tới giao lộ rồi gửi về khối điềukhiển, nó quy định xe sẽ dừng lại ngay tại giao lộ và tiếp tục thực hiện các chứcnăng khác.

2.5.1 Cảm biến tiệm cận E18-D50NK

Hình 2-6 là sơ đồ nguyên lý và hình dạng cấu tạo bên ngoài của cảm biến tiệmcận E18-D50NK

Hình 2-6: Sơ đồ nguyên lý cảm biến tiệm cận E18-D50NK

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Hình 2-7: Hình ảnh cảm biến tiệm cận E18-D50NK

Hình 2-7 ở trên là hình ảnh thực tế được chụp của cảm biến tiệm cận D50NK Được thiết kế khá nhỏ gọn và bắt mắt, 3 sợi dậy trong đó có 2 dây nguồn

E18-và 1 dây tín hiệu được bọc nhựa E18-và phía ngoài được bảo vệ bằng một lớp nhựa dẻocách điện màu đen

Cảm biến tiệm cận E18-D50NK hoạt động theo cơ chế thu phát hồng ngoại, nó

có một mắt thu và một mắt phát Khi mắt phát đụng vật cản thì tín hiệu trả về chomắt thu và tín hiệu sẽ được cảm biến tự xử lý Khi thấy có xe khác thì giá trị 0 sẽđược trả về, ngược lại khi không thấy xe trong giới hạn khoảng cách mong muốn thìgiá trị 1 sẽ được trả về Giá trị trả về sẽ được đưa tới khối trung tâm để xử lý

Cảm biến có tốc độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do mắt thu và mắt phát tiahồng ngoại với tấn số riêng biệt Phía sau cảm biến có thêm một led báo hiệu

Ngoài chức năng tìm vật cản cảm biến tiện cận còn có chức năng đếm sảnphẩm, các chức năng ra vào, chống trộm, hệ thống tự động trong nhà bếp Cảmbiến có thể điều chỉnh khoảng cách mong muốn của từng yêu cầu khác nhau thôngqua biến trở vặn đặt ở phía sau Ngõ ra của cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần cóthêm một điện trở kéo lên nguồn ở chân tín hiệu Bảng 2-2 liệt kê đầy đủ thông số

kĩ thuật của cảm biến tiệm cận E18-D50NK

Khoảng điến áp hoạt động của cảm

Điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở tinh chỉnh

Bảng 2-2: Thông số kĩ thuật của cảm biến tiệm cận E18-D50NK

Hình 2-8 cho ta thấy được rằng cảm biến tiệm cận E18-D50NK có hai loại, dựatheo màu của 3 dây ta xác định được các dây nào là dây nguồn, dây nào là dây tínhiệu Qua đó giúp việc kết nối phần cứng trở nên chính xác hơn, giúp cảm biến hoạtđộng đúng

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Hình 2-8: Các loại cảm biến tiệm cận

Bảng 2-3: Phân loại cảm biến tiệm cận theo màu

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

2.5.2 Cảm biến hồng ngoại

Hình 2-9: Sơ đồ nguyên lý cảm biến hồng ngoại

Hình 2-9 là sơ đồ nguyên lý hoạt động của cảm biến hồng ngoại, chức năngchính là so sánh các mức điện áp thông qua LM358N để xuất ra các mức tín hiệu 0hoặc 1 tùy theo quá trình hoạt động của xe

Cảm biến vật cản hồng ngoại là cảm biến đo khoảng cách và giá trị số được trả

về trên chân OUT Mạch tích hợp có Atmega328P-AU sẽ điều khiển thông qua tínhiệu trả về ở chân OUT, nếu có vật cản thì sẽ đọc giá trị ở mức 1, và ngược lại sẽ làmức 0 Chân OUT được nối vào chân Digital là chân D4, D5 hay D6 vv Hình 2-10

là hình ảnh thực tế của cảm biến hồng ngoại đã được mô ta một cách đầy đủ ở trên

Hình 2-10: Cảm biến hồng ngoại Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Cảm biến có 1 LED thu và 1 LED phát tia hồng ngoại, tia hồng ngoại sẽ phát ra ởmột tần số nhất định, khi phát hiện vật cản tại hướng truyền thì sẽ xuất hiện tín hiệuphản xạ tại LED thu, sau khi tiến hành so sánh thông qua bộ so sánh thì LED thôngbáo sáng và đồng thời xuất ra tín hiệu ở chân OUT.

Khả năng phát hiện vật cản trong khoảng 2-30cm, khoảng cách này có thể điềukhiển thông qua chiết áp trên cảm biến sao cho thích hợp nhằm tăng độ nhạy

Bảng 2-4 cho ta thấy được thông số kĩ thuật của cảm biến hồng ngoại, từ đó giúpcho việc lập trình và sử dụng cảm biến trở nên đơn giản hơn Tối ưu hóa được chứcnăng của cảm biến

Hình 2-11: Sơ đồ cảm biến dò đường TCRT5000

Hình 2-11 cho ta thấy một cách rõ nhất về sơ đồ chân và cấu tạo phía bên trongcủa cảm biến dò đường TCRT5000 Điện trở 100 ohm được nối với diode sau đó đixuống đất, chân 5V được đi qua điện trở 5000 ohm sau đó đi thẳng tới transitor cónhiệm vụ như một công tắc đóng mở

Module cảm biến dò line TCRT5000 sẽ được cấp nguồn bằng mạch có tích hợpAtmega328P-AU Trên Module dò line đơn cho ta 2 sự lựa chọn sẽ sử dụng tín hiệuxuất ra là Analog hay Digital Trong đề tài sẽ chọn sử dụng chân D0 Chân D0 sẽđược kết nối với chân Digital của mạch tích hợp Atmega328P-AU

Module cảm biến dò line TCRT5000 thiết kế dựa trên nguyên lý của một cảmbiến hồng ngoại với hai mắt thu và mắt phát làm bằng LED Khi LED phát hồngngoại phát ra ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, ngay lúc này LED thu của hồngngoại có nội trở rất lớn, khi tại LED thu nhận được ánh sáng hồng ngoại chiếu vàothì nội trở sẽ lập tức giả xuống khoảng vài chục ohm

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Hình 2-12: Nguyên lý hoạt động cảm biến dò đường TCRT5000

Hình 2-12 mô tả cho ta thấy được nguyên lý hoạt động của cảm biến dò line Haimắt thu và phát phát huy chức năng phát hiện line, từ đó đưa tín hiệu về cho ICLM393 có chức năng so sánh hai giá trị điện áp của cầu chia trở và điện áp trên anotcủa LED thu tín hiệu hồng ngoại Nếu hồng ngoại được phản xạ và chiếu vào LEDthu thì nội trở LED thu sẽ tự động giảm suy ra điện áp trên cực anot của LED thu sẽtăng Khi mà điện áp trên cực anot của LED thu cao hơn điện áp tại cầu phân ápbằng điện trở thì mức tín hiệu ra là Vcc tương ứng mức 1, ngược lại sẽ ra mức 0.Bảng 2-4 mô tả các chân của cảm biến, ở chân giá trị trả về ta có thể chọn làAnalog nếu nối dây tại chân A0 hoặc chọn là Digital nếu nối dây tại chân D0 củacảm biến Nó giúp cho ta có thể linh động trong việc chọn giá trị trả về tùy theomục đích hay tình trạng của cảm biến

Bảng 2-5: Sơ đồ chân cảm biến dò đường TCRT5000

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

Hình 2-13: Module cảm biến dò đường TCRT5000

Hình 2-13 cho ta thấy được một cách rõ ràng về hình ảnh thực tế của cảm biến

dò đường TCRT5000, số chân, vị trí của IC so sánh, nút tinh chỉnh độ nhạy cho cảmbiến Và Bảng 2-5 trình bày các thông số kĩ thuật của cảm biến dò đườngTCRT5000, giúp cho việc sử dụng của người dùng trở nên chính xác và đơn giảnhơn

Module sử dụng cảm biến hồng ngoại TCRT5000

Bảng 2-6: Thông số kĩ thuật cảm biến dò đường TCRT5000

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

2.6Khối điều khiển động cơ

Hình 2-14: Sơ đồ nguyên lý mạch l298n

Khối này có chức năng chính là tiếp nhận tín hiệu xuất ra từ các port, sau đó tiếnhành điều khiển cho khối động cơ hoạt động thông qua băm xung và điều khiển tốc

độ Qua đó giúp xe chạy đúng yêu cầu

Hình 2-14 mô ta sơ đồ nguyên lý của mạch L298N, mạch điều khiển động cơvới 12 chân Gồm các chân cấp nguồn cho Module Drive L298N hoạt động là 5Vhoăc 12V, các chân OUT1, OUT2, OUT3, OUT4 là các chân tín hiệu ENA và ENBvới chức năng điều khiển 2 động cơ hoạt động

Module drive L298N được dùng để điều khiển Động cơ DC giảm tốc N20, trạng thái ở đầu vào Input1, Input2, EnableA sẽ trực tiếp điều khiển trạng tháiđộng cơ tại đầu ra Output1 và Output2 đã được kết nối tới động cơ DC một, bêncạnh đó trạng thái ở đầu ra Output3, Output4 được kết nối trực tiếp với động cơ DChai sẽ được điều khiển bởi trạng thái tại đầu vào Input3, Input4 và EnableB Haiđộng cơ với chức năng chính điều khiển trạng thái xe chạy tiến, rẽ trái, rẽ phải hoặcchạy lùi Tất cả các trạng thái hoạt động ở trên đều chủ yếu do sự điều khiển trực

GA12-Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông

tiếp của MCU, khi MCU gửi tín hiệu xuống Module driver L298N để kích hoặc cáctrạng thái từ chân Input1, Input2, Input3 và Input4 đồng thời là EnableA vàEnableB ngay lúc đó trạng thái của chân ngõ ra Module là Output1, Output2,Output3, Output4 sẽ được kích tương ứng.

Hình 2-15 là hình ảnh của động cơ Driver L298N thực tế Các chân của động cơgồm có chân Input, Output A, Output B, các chân cấp nguồn cho Driver +5V Power

và +12V Power cùng với chân GND, cuối cùng là các chân Enable

Hình 2-15: Sơ đồ chân Module Driver L298N

IC chính L298N (2 mạch cầu H)

Điện áp ngõ vào 5V tới 30V

Công suất tối đa 25W cho 1 mạch cầu H

Dòng tối đa mỗi cầu H là 3A

Mức điện áp logic Mức thấp 0.3V tới 1.5V

Bảng 2-7: Thông số kĩ thuật Module Driver L298N 2.7Khối động cơ

Hình 2-16: Sơ đồ chân Module Driver L298N

Hình 2-16 cho ta thấy được kích thước thực tế của động cơ DC giảm tốc thôngqua các mặt cắt khác nhau

Động cơ DC giảm tốc GA12-N20 hoạt động nhờ vào Module Driver L298Ncấp xung làm quay các bánh răng bên trong động cơ, bánh răng quay dẫn đến bánh

xe cũng quay theo Bánh xe bằng nhựa được sử dụng giúp xe di chuyển dễ dàngtrong gia lộ Đông cơ giảm tốc có ưu điểm là momen lớn giúp xe có lực kéo lớn và

di chuyển ổn định

Động cơ DC giảm tốc GA12-N20 được thiết kế nhỏ gọn với cơ cấu hộp số giảmtốc kim loại giúp tăng lực kéo động cơ đầy mạnh mẽ, thích hợp cho các ứng dụngchế tạo Robot nhỏ gọn hoặc các thiết kế cần động cơ giảm tốc với kích thước nhỏ

Là bộ phận rất quan trọng được đưa vào cho xe chạy trong giao lộ được thiết kế cho

mô hình của xe, động cơ có chức năng làm xe chuyển động, chạy tới, rẽ trái, rẽphải, chạy lùi, hoặc theo một phương hướng nào đó tùy theo yêu cầu của trung tâmđiều khiển

Thiết Kế Mô Hình Các Xe Tự Động

Chạy Theo Luật Giao Thông