Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn ASBTRACT –¯— “Robot” is a technical term to define a device can active follow a program The project “Designing Arm Robot” is designed for studying and learning about robot This project include two following parts: - Designing mechanism realized by Nguyen Van Khoa - Controller board and interface software designed by Nguyen Huu Cuong will explain in this part Arm Robot of this project has some characteristics: - Control close-loop - Can active follow program, this program programmed though interface software SCAR (Software Control for Arm Robot) - Include four clutches: sole (A), shoulder (B), elbow (C) and wrist (D) - Supplied by 5V DC - Can run in two modes: Manual mode and Auto mode Controller board designed with PIC16F84A micro-controller, this is one of the family This chip can satisfy with some requires of project, it is Trung PIC tâmmicro-controller Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu compatible for communication between system and computer Software Control for Arm Robot programmed by Microsoft Visual Basic 6.0, this software running in Windows 9x/ME operating system In this environment, users easy use and control system though a familiar interface of Windows Cantho University, December 16 th 2002 Student, NGUYEN HUU CUONG SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.1 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn LỜI NÓI ĐẦU –¯— Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành điều khiển học tự động hóa có bước tiến quan trọng Quá trình góp phần không nhỏ vào việc tăng suất lao động, giảm giá thành, tăng chất lượng độ đồng chất lượng, đồng thời tạo điều kiện cải thiện môi trường làm việc người, đặc biệt số công việc có độ an toàn lao động thấp có tính độc hại cao Ngày nay, khái niệm “Dây chuyền sản xuất tự động” hay “Robot” – “Người máy” – “Tay máy” trở nên quen thuộc người Ngày nay, nhiều nước robot phát triển không theo hướng phục vụ sản xuất công nghệ mà theo hướng phục vụ sinh hoạt giải trí gia đình Robot gia đình hay robot cá nhân phát triển nhằm thay giúp việc nhà Ngày nay, thiết kế loại robot này, nhà thiết kế thêm vào cảm biến cảm nhận, giải thuật điều khiển thích nghi fuzzy logic với mục đích để robot thực nhiều nhiệm vụ đa dạng khác gia đình Đặc biệt chúng di chuyển linh hoạt để phục vụ lónh vực giải trí Trong công xây dựng đất nước nay, đẩy mạnh công nghiệp hóa đại hóa nhiều đường lối chủ trương lớn Đảng Nhà nước ta Trong đó, điều khiển tự động hóa góp phần không nhỏ chiến lược Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Nghiên cứu robot không lónh vực xa lạ ngành khoa học kỹ thuật nước ta điều có sinh viên Đại học Cần Thơ nói chung sinh viên Khoa Công nghệ Thông tin nói riêng Do đó, đề tài luận văn tốt nghiệp nghiên cứu robot Khoa Đề tài luận văn tốt nghiệp gồm hai phần chính: - Thiết kế cánh tay robot (phần động học khí) Nguyễn Văn Khoa thực - Thiết kế mạch điều khiển cánh tay robot phần mềm giao diện người dùng Nguyễn Hữu Cường thực trình bày viết Đề tài thực công việc sau: ü Mô tả giải thuật phần cứng phần mềm hệ thống ü Khảo sát vi điều khiển PIC16F84A ü Khảo sát lập trình giao tiếp máy tính Windows ü Thiết kế lắp ráp mạch điều khiển ü Viết chương trình cho vi điều khiển ü Thiết kế viết chương trình giao diện máy tính ü Hoàn chỉnh hệ thống Vì đề tài nghiên cứu nên chắn nhiều thiếu sót hạn chế việc thực trình bày Rất mong nhận đóng góp ý kiến quý thầy cô toàn thể bạn sinh viên để đề tài hoàn chỉnh SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.2 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn ĐHCT, ngày 16 tháng 12 năm 2002 Sinh viên thực Nguyễn Hữu Cường Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.3 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn CHƯƠNG I GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI –¯— I.1 I.2 Tổng quan Robot Giới thiệu đề tài I.1 TỔNG QUAN VỀ ROBOT I.1.1 Một số đònh nghóa Viện nghiên cứu Robot Hoa kỳ đưa đònh nghóa robot sau: “Robot tay máy nhiều chức năng, chương trình hoạt động thay đổi được, dùng để di chuyển vật liệu, chi tiết máy, dụng cụ dùng cho công việc đặc biệt thông qua chuyển động khác lập trình nhằm c đích hoànliệu thànhĐH nhữnCần g nhiệm vụ đa@ dạnTài g” liệu học tập nghiên cứu Trung mụ tâm Học Thơ Đònh nghóa robot Mikell P.Groover, nhà nghiên cứu hàng đầu lónh vực robot, mở rộng sau: “Robot công nghiệp máy, thiết bò tổng hợp hoạt động theo chương trình có đặc điểm đònh tương tự người” Theo Artobolevski I I., Vorobiov M V nhà nghiên cứu thuộc trường phái khối SEV trước phát biểu rằng: “Robot công nghiệp máy hoạt động tự động điều khiển theo chương trình để thực việc thay đổi vò trí đối tượng thao tác khác với mục đích tự động hóa trình sản xuất” Sự thống tất đònh nghóa nêu đặc điểm “điều khiển theo chương trình” Một số nhà khoa học hàng đầu lónh vực robot Nhật Bản đưa đònh nghóa robot dạng yêu cầu sau Theo giáo sư Sitegu Watanabe (Đại học tổng hợp Tokyo) robot công nghiệp phải thỏa năm yếu tố sau: - Có khả thay đổi chuyển động - Có khả cảm nhận đối tượng thao tác - Có số bậc chuyển động (bậc tự do) cao - Có khả thích nghi với môi trường hoạt động - Có khả hoạt động tương hỗ với đối tượng bên SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.4 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Theo giáo sư Masahiro Mori (Viện công nghệ Tokyo) robot công nghiệp phải có đặc điểm sau: - Có khả thay đổi chuyển động - Có khả xử lý thông tin (biết suy nghó) - Có tính vạn - Có đặc điểm người máy P.J McKerrow, nhà nghiện cứu robot Úc đưa đònh nghóa Theo ông, robot loại máy lập trình để thực công việc đa dạng tương tự máy tính, mạch điện tử lập trình để thực công việc đa dạng I.1.2 Phân loại Robot Để nhận biết dạng robot người ta dựa vào đặc điểm khác chúng Có yếu tố để phân loại robot sau: - Theo dạng hình học không gian hoạt động - Theo hệ robot - Theo điều khiển - Theo nguồn dẫn động a Phân loại theo dạng hình học không gian hoạt động Robot phân loại theo phối hợp ba trục chuyển động sau bổ sung để mở rộng thêm bậc chuyển động nhằm tăng thêm độ linh hoạt Vùng giới hạn tầm hoạt động robot gọi không gian làm việc hay ng hoạ t độnliệu g Trung vù tâm Học ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu - Robot tọa độ vuông góc (cartesian robot): robot loại có ba bậc chuyển động gồm ba chuyển động tònh tiến dọc theo ba trục vuông góc - Robot tọa độ trụ (cylindrical robot): ba bậc chuyển động gồm hai trục chuyển động tònh tiến trục quay - Robot tọa độ cầu (spherical robot): ba bậc chuyển động gồm trục tònh tiến hai trục quay - Robot khớp lề (articular robot): ba bậc chuyển động gồm ba trục quay b Phân loại theo hệ - - Phân loại dựa theo trình phát triển robot Robot hệ thứ nhất: + Sử dụng tổ hợp cấu cam với công tắc giới hạn hành trình + Điều khiển vòng hở + Có thể sử dụng băng từ băng đục lỗ để đưa chương trình vào điều khiển, nhiên loại thay đổi chương trình + Sử dụng phổ biến công việc gắp-đặt (pick-place) Robot hệ thứ hai: + Điều khiển vòng kín chuyển động tay máy + Có thể tự đưa đònh lựa chọn chương trình đáp ứng dựa tín hiệu phản hồi từ cảm biến nhờ chương trình cài đặt từ trước SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.5 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC Trung GVHD: ThS Phạm Văn Tấn + Hoạt động robot lập trình nhờ công cụ bàn phím, panen điều khiển - Robot hệ thứ ba: + Có đặc điểm loại điều khiển hoạt động sở xử lý thông tin thu nhận từ hệ thống thu nhận hình ảnh (Vision systems – Camera) + Có khả nhận dạng mức độ thấp phân biệt đối tượng có hình dạng kích thước khác biệt - Robot hệ thứ tư: + Có đặc điểm tương tự hệ thứ hai thứ ba, có khả tự động lựa chọn chương trình hoạt động lập trình lại cho hoạt động dựa tín hiệu thu nhận từ cảm biến + Bộ điều khiển phải có nhớ tương đối lớn để giải toán tối ưu với điều kiện biên không xác đònh trước Kết toán tập hợp tín hiệu điều khiển đáp ứng robot - Robot hệ thứ năm: + Robot trang bò kỹ thuật trí tuệ nhân tạo nhận dạng tiếng nói, hình ảnh, xác đònh khoảng cách, cảm nhận đối tượng qua tiếp xúc, … để đònh giải vấn đề nhiệm vụ đặt cho + Robot trang bò mạng Neuron có khả tự học + Robot trang bò thuật toán dạng Neuron Fuzzy / Fuzzy Logic để tự nghó raĐH quyếCần t đònh Thơ cho các@ ứngTài xử tương i nhữvà ng tín hiệu nhậcứu n tâm suy Học liệu liệu thích họcvớtập nghiên từ môi trường theo thuật toán tối ưu hay nhiều mục tiêu đồng thời c Phân loại theo điều khiển - Robot gắp-đặt Robot đường dẫn liên tục d Phân loại theo nguồn dẫn động Robot dùng nguồn cấp điện Robot dùng nguồn khí nén Robot dùng nguồn thủy lực Những ứng dụng robot Dựa vào đặc điểm riêng biệt mà robot ứng dụng lónh vực khác nhau: I.1.3 a Ứng dụng công nghiệp - b c d e Đây lónh vực ứng dụng công nghệ robot nhiều Ứng dụng robot công nghệ hàn Ứng dụng robot lắp ráp Ứng dụng robot nhà máy sản xuất Ứng dụng robot phòng thí nghiệm Ứng dụng robot thao tác cần khuếch đại lực Ứng dụng robot nông nghiệp Ứng dụng robot không gian SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.6 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC f g h i GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Ứng dụng robot tàu lặn Ứng dụng robot giáo dục Ứng dụng robot hỗ trợ người tần tật Ứng dụng robot sinh hoạt giải trí I.2 GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI I.2.1 Đặc điểm cánh tay đề tài Dựa vào đònh nghóa phân loại robot bên trên, cánh tay robot dùng đề tài phân loại theo đặc điểm sau: - Đây robot hệ thứ hai - Điểu khiển hoạt động vòng kín - Robot khớp lề: gồm bốn trục quayA, B, C D - Robot dùng nguồn cấp điện - Cánh tay hoạt động tự động theo chương trình đònh trước - Người dùng thay đổi chương trình điều khiển thông qua phần mềm giao diện Để có đặc điểm trên, hệ thống cánh tay robot gồm phần sau: - Phần động học cánh tay (cơ khí) thực đề tài: “Thiết kế cánh tay robot – Phần khí” Nguyễn Văn Khoa CácHọc phần cò n lạiĐH đượcCần giới thiệ u tài nà y là:học tập nghiên cứu Trung tâm liệu Thơ @đềTài liệu - Mạch điều khiển, sử dụng vi điều khiển PIC16F84A - Phần mềm giao tiếp người dùng qua máy vi tính (Phần mềm điều khiển cánh tay robot – Software Control for Arm Robot SCAR) viết ngôn ngữ Visual Basic 6.0 Cánh tay robot hoạt động hai chế độ: - Chế độ Manual: người dùng nhập liệu cho hệ thống hoạt động theo liệu đưa vào Có thể sử dụng chế độ để xác lập vò trí ban đầu cánh tay - Chế độ Auto: hệ thống hoạt động theo chương trình lập trình trước I.2.2 Lựa chọn vi điều khiển Bộ vi điều khiển phần quan trọng robot bảo đảm cho robot hoạt động cách tự động theo chương trình đònh sẵn Vì việc chọn lựa vi điều khiển ảnh hưởng không nhỏ đến hoạt động robot Microchip Embedded Control Solutions Company (tạm gọi công ty giải pháp điều khiển có ghi nhớ) Trọng tâm công ty sản phẩm cần thiết thường gặp thò trường điều khiển có ghi nhớ Chúng là: - Các loại vi điều khiển đa dụng 8-bit (8-bit General Purpose Microcontrollers – PICmicro™ MCUs) - Các thiết bò nhớ chuyên biệt chuẩn bất biến - Các thiết bò bảo vệ - Các sản phẩm tiêu chuẩn ứng dụng riêng biệt SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.7 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Trong khứ, người dùng MCU 8-bit dùng kiểu MCU cổ điển cho sản phẩm họ, yêu cầu cần phải có thiết bò ROM Microchip có mặt mạnh kỹ thuật EPROM Đó kỹ thuật nhớ chọn cho nhớ chương trình PICmicro MCU Microchip đánh giá thấp khác biệt giá thành kỹ thuật nhớ EPROM ROM, từ Microchip đem đến nhiều lợi ích lớn cho người dùng Các PICmicro 8-bit MCU Microchip có tỉ lệ giá thành/hiệu suất cho phép chúng dùng đến ứng dụng 8-bit MCU cổ điển ứng dụng 4-bit cổ điển (Base-Line family), dành cho ứng dụng thay luận lý giới hạn mức thấp DSP (High-End family) Các điểm đặc trưng tỉ số giá thành/hiệu suất làm cho PICmicro MCU coi giải pháp hấp dẫn cho hầu hết ứng dụng Vì chọn PICmicro MCU cho đề tài để từ tìm hiểu rõ phát triển ứng dụng vi điều khiển họ PIC nhiều lónh vực khác Điển hình vi điều khiển PIC16F84A I.2.3 Nguyên tắc hoạt động Hệ thống nhận liệu thông tin điều khiển (chế độ quay số xung hồi tiếp motor) từ máy tính thông qua mạch điện phần mềm giao tiếp máy tính Điều khiển motor hoạt động theo liệu Trong trình hoạt động, hệ thống nhận xung hồi tiếp từ motor, tiến hành đếm so sánh với số xung hồi tiếp nhận từ liệu điều khiển ban đầu Khi số xung hồi tiếp n đượ c từ liệu motorĐH bằngCần với dữThơ liệu xung hồi tiế p ban đầutập , hệ thố kết thúcứu c Trung nhậ tâm Học @ Tài liệu học vàngnghiên trình điều khiển motor Dữ liệu điều khiển Tín hiệu điều khiển motor Motor Xung hồi tiếp HI.1 Mô hình sở tự động hệ thống Ngoài ra, hệ thống truyền thông tin trạng thái motor máy tính, từ thông qua chương trình giao diện người dùng quan sát trạng thái hoạt động motor I.2.4 Nhận xét đề tài Đề tài thực số yêu cầu đề như: - Có thể điều khiển cánh tay robot gắp vật từ điểm, mang thả vật điểm khác - Người dùng nhập số xung hồi tiếp để xác đònh thử vò trí đến cánh tay sau lưu lại dạng lệnh điều khiển file điều khiển cho chạy lại file điều khiển SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.8 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Người dùng xác đònh góc quay khớp quay để cánh tay di chuyển từ vò trí reset đến vò trí vùng hoạt động cánh tay - Hệ thống điều khiển điều khiển cánh tay robot có chế hoạt động tương tự cánh tay robot đề tài Tuy nhiên, đề tài gặp số hạn chế sau: - Cánh tay robot đường phát tín hiệu chạm công tắc giới hạn, hệ thống dừng lại khớp quay chạm công tắc giới hạn Điều làm cho việc đưa cánh tay vò trí reset thực tự động - Hệ thống motor cánh tay robot motor DC đóa phát xung phát xung lần sau quay vòng Vì vậy, hoạt động cánh tay không xác việc xác đònh tọa độ - Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.9 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn CHƯƠNG II GIỚI THIỆU SƠ LƯC VỀ VI ĐIỀU KHIỂN HỌ PIC VI ĐIỀU KHIỂN PIC16F84A –¯— II.1 II.2 II.3 Giới thiệu sơ lược vi điều khiển họ PIC Giới thiệu sơ lược vi điều khiển PIC16F84A Tổng quan tập lệnh vi điều khiển họ PIC II.1 GIỚI THIỆU SƠ LƯC VỀ VI ĐIỀU KHIỂN HỌ PIC Các vi điều khiển PICmicro phân nhóm theo kích thước từ lệnh (Instruction Word) chúng Có dòng PICmicro sau: - Base-Line: chiều dài từ lệnh 12-bit - Mid-Range: chiều dài từ lệnh 14-bit - High-End: chiều dài từ lệnh 18-bit Ở ta giới thiệu sơ lược dòng vi điều khiển Mid-Range chúng có Trung nhiề tâmu ứHọc ĐH Thơ liệu học ng dụnliệu g thựcCần tế vi điều @ khiểTài n PIC16F84A cũntập g thuộvà c dònghiên ng cứu II.1.1 Cấu trúc a Cấu trúc nội vi Cấu trúc nội vi gắn liền với đặc điểm cần thiết thiết bò hoạt động Chúng bao gồm: - Bộ tạo dao động thiết bò - Reset luận lý - CPU – Bộ xử lý trung tâm - ALU – Bộ luận lý toán học - Tổ chức nhớ thiết bò - Hoạt động ngắt - Tập lệnh b Cấu trúc ngoại vi Cấu trúc ngoại vi có điểm khác biệt so với vi xử lý Chúng kết nối giới bên với cấu trúc bên vi điều khiển - Bộ vào/ra (I/O) đa mục đích - Bộ đònh thời Timer0 - Bộ đònh thời Timer1 - Bộ đònh thời Timer2 - Bộ giữ (Capture), so sánh (Compare), biến điệu độ rộng xung (PWM) - CCP - Port nối tiếp đồng (Synchronous Serial Port – SSP) - Port nối tiếp đồng (Basic Synchronous Serial Port – BSSP) SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.10 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC Trung tâm Học liệu Top Width : : 1440 1935 Name Captio n Height Left Top Width : : Label4 Distance from C to D: 255 720 1920 2055 Name Captio n Height Left Top Width : : Name : Captio : n Cần ĐH Height : Left : Top : Width : : : : : : : : : Name Captio n Height Left Top Width Label5 Reset-angle of B (Bo): 255 600 2400 2055 Label6 Distance from Resetpoint to Thơ @ Tài liệu học P: tập 255 240 2880 2775 Name Captio n Height Left Top Width SVTH:Nguyễn Hữu Cường GVHD: ThS Phạm Văn Tấn : : : : : : : : : : : : Label7 Rotate-angle of A (phi): 255 720 3360 2295 Label8 Rotate-angle of B (anpha): 255 720 3840 2535 nghiên cứu Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC d Các hộp nhập Name Captio n Height Left Top Width : : Label9 Rotate-angle of C (beta): 255 720 4320 2295 : : : : Name : Text Heigh t Left Top Width : : 285 txtY p Text : Heigh : 285 t Thơ @ Tài liệu Left : 1200 Top : 720 Width : 855 Name Text Heigh t Left : : : txtb : Top : 300 144 855 Width : SVTH:Nguyễn Hữu Cường txtX p : 1200 : 360 : 855 Name : Trung tâm Học liệu ĐH Cần GVHD: ThS Phạm Văn Tấn 285 Name Text Heigh t Left : : : txtc : Top : 300 192 285 học tập nghiên cứu Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC Width : Name : Text Enable d Height Left Top Width : : : : : : Name Text Enable d Height Left Top Width : : : : : : : GVHD: ThS Phạm Văn Tấn 855 txtB Fals e 285 3000 2400 855 txtr Fals e 285 3000 2850 855 Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Name : txtph i : : Fals e : 285 : 3000 : 3360 : 855 Text Enable d Height Left Top Width Name : Text Enable d Height Left Top Width : : False : : : : 285 3000 3840 855 Name SVTH:Nguyễn Hữu Cường txtanph a : txtbet Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn a Text Enable d Height Left Top Width e Các nút lệnh Name Captio n Defaul t Height Left Top Width Name : : False : : : : 285 3000 4320 855 : cmdCalculatio n : &Calculation : True : : : : 375 480 4800 1095 : cmdClos e Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu Captio : Cl&ose n Cancel : True Height : 375 Left : 2160 Top : 4800 Width : 1095 VII.1.4 Mã nguồn chương trình học tập nghiên cứu a Khai báo số Pi Const Pi = 3.1415926535897 b Mã nguồn cho nút Calculation Private Sub cmdCalulation_Click() Dim b As Double ‘Khoang cach tu Dim c As Double ‘Khoang cach tu Dim r As Double ‘Khoang cach tu B den C C den D O den P (r) Dim Dim Dim Dim Dim SVTH:Nguyễn Hữu Cường r0 As Double B0 As Double Xp As Double Yp As Double phi As Double ‘Bien tam cho r ‘Goc reset cua B ‘Toa Xp cua P ‘Toa Yp cua P ‘Goc quay cua A Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Dim anpha As Double Dim beta As Double Dim be As Double ‘Goc quay cua B ‘Goc quay cua C ‘Bien tam cho beta ‘Nhap cac gia tri Xp = Val(txtXp.Text) Yp = Val(txtYp.Text) b = Val(txtb.Text) c = Val(txtc.Text) ‘Tinh goc reset cua B B0 = Atn(c / b) txtB0.Text = B0 * 180 / Pi ‘Tinh r r = Sqr(Xp ^ + Yp ^ 2) ‘Kiem tra vung hoat dong canh tay If (r > b + c) Or (r < Sqr(b ^ + c ^ 2)) Then MsgBox ("Point P(Xp,Yp) not in action area!") Trung tâm Exit Sub End If txtr.Text = r ‘Xac dinh goc phi If Xp = Then phi Thơ = Pi @ / Học liệu ĐH Cần Tài liệu học tập nghiên cứu Else phi = Atn(Yp / Xp) End If txtphi.Text = phi * 180 / Pi ‘Xac dinh goc beta be = Do beta = be * Pi / 180 r0 = Sqr((b * Cos(B0) + c * Sin(B0 + beta)) ^ + _ (b * Sin(B0) - c * Cos(B0 + beta)) ^ 2) be = be + Loop Until (r0 >= r) Or (be > 90) be = be - txtbeta.Text = be ‘Xac dinh goc anpha anpha = Atn((b * Sin(B0) - c * Cos(B0 + beta)) / _ (b * Cos(B0) + c * Sin(B0 + beta))) If anpha < Then anpha = End If SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn txtanpha.Text = anpha * 180 / Pi End Sub c Mã nguồn cho nút Close Private Sub cmdClose_Click() Unload Me End Sub VII.2 CHƯƠNG TRÌNH TR GIÚP Đây phần không quan trọng chương trình, góp phần không nhỏ việc quảng bá chương trình đến tay người dùng, giúp người sử dụng chương trình điều khiển hệ thống cách dễ dàng Toàn phần trợ giúp trình bày thông qua menu Help, gồm hai phần phần hộp thoại About tập tin trợ giúp VII.2.1 Hộp thoại About Đây cửa sổ Form bình thường gồm nút lệnh nhất, hộp hình ảnh số nhãn để giới thiệu thông chương trình người thiết kế Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu HVI.2 Hộp About Khi ấn nút OK hộp About đóng lại sau thực đoạn mã sau: Private Sub cmdOK_Click() Unload Me End Sub VII.2.2 Tập tin Help SCAR.hlp Tập tin Help SCAR.hlp tạo từ phần mềm soạn thảo file trợ giúp Help Magician Pro Nội dung sau: a Làm để nhập liệu điều khiển cho motor Thực cách nhập trực tiếp số xung hồi tiếp motor vào hộp nhập tương ứng Khi giá trò hộp nhập khác 0, nút tùy chọn kích hoạt ta chọn chế độ quay trái, quay phải, quay lên hay quay xuống tương ứng cho motor Như ta nhập xong liệu cho motor Riêng motor E, ta cho phép hay không cho hoạt động cách chọn hay bỏ qua ô chọn Khi ô chọn chọn, nút tùy chọn làm trễ kích hoạt Ta chọn chế độ kẹp hay nhả tùy thuộc vào nút tùy chọn, thời gian hoạt động dựa vào giá trò Time delay SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn b Làm để xuất liệu mạch điều khiển Ta xuất liệu nhập sẵn mạch điều khiển cách kích hoạt menu Load sau: System -> Load, ấn vào nút công cụ Load, ấn phím nóng F5 c Làm để tạo file chứa lệnh điều khiển Để tạo file chứa lệnh điều khiển ta phải nắm rõ lệnh điều khiển sau: - Lệnh tạo liệu cho motor: Motor:;; A, B, C, D hay E số xung hồi tiếp motor A, B, C D thời gain thực motor E U: quay lên (Up); D: quay xuống (Down); L: quay trái (Left); R: quay phải (Right) tương ứng cho mode quay loại motor - Các lệnh điều khiển: + Lệnh xuất liệu hoạt động: Load; + Lệnh lặp: Goto:; Chú ý lệnh chứa khoảng trắng Trung tâm Sau Họckhiliệu CầnlệThơ Tài học cứu soạn ĐH thảo xong nh điều@ khiể n, taliệu lưu o filetập bằngvà cáchnghiên dùng menu Save As sau: File -> Save As Lúc hộp thoại File Save xuất hiện, ta chọn đường dẫn tạo tên file cuối ấn nút Save d Làm để mở file chứa lệnh điều khiển Để mở file điều khiển (*.arm) ta kích hoạt menu Open cách: File > Open, ấn nút công cụ Open, dùng tổ hợp phím Lúc hộp thoại File Open mở Ta chọn đường dẫn tên fiel cần mở, ấn phím Open Nội dung file lên khung soạn thảo đường dẫn, tên file tiêu đề SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn e Làm để hiệu chỉnh file chứa lệnh điều khiển Trước tiến hành hiệu chỉnh file ta phải mở file Đảm bảo nội dung file cần hiệu chỉnh Sử dụng thao tác soạn thảo văn bình thường tiến hành chỉnh sửa Cuối lưu lại menu Save sau: File -> Save ấn lên nút công cụ Save, tổ hợp phím f Làm để chọn chế độ hoạt động Hệ thống hoạt động hai chế độ khác nhau: - Chế độ Manual: (mặc đònh) Người dùng nhập liệu, xuất liệu cho hệ thống hoạt động cách kíck hoạt menu hay nút công cụ Lúc Panel Mode Statusbar hiển thò dòng "Manual" - Chế độ Auto: Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu Hệ thống hoạt động theo lệnh chứa file điều khiển ( *.arm) Lúc Panel Mode Statusbar hiển thò dòng "Auto" Để lựa chọn hai chế độ Ta thực cách kích hoạt menu Mode sau: - Chế độ Manual: System -> Mode -> Manual - Chế độ Auto: System -> Mode -> Auto g Làm để hệ thống điều khiển motor Hệ thống điều khiển motor theo hai chế độ: a Chế độ Manual (thường trực) Motor điều khiển theo bước - Bước 1: Nhập liệu điều khiển motor - Bước 2: Xuất liệu mạch điều khiển - Bước 3: Ấn menu Run (F5) nút công cụ Run Có thể dừng điều khiển lúc cách kích hoạt menu Reset (F7) ấn nút công cụ Reset b Chế độ Auto Các motor điều khiển theo file điều khiển viết trước - Bước 1: Chọn chế độ Auto cho hệ thống - Bước 2: Mở file điều khiển - Bước 3: Kích hoạt menu Autorun (F8) SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Đề kết thúc điều khiển (nếu file chương trình có số lần lặp vô hạn) chuyển hệ thống sang chế độ Manual thực Reset h Sử dụng phím tắt Ctrl + Ctrl + S Ctrl + X Ctrl + C Ctrl + V Ctrl + A F5 F6 F7 F8 Ctrl + H a Menu Contents Open Save Cut Copy Paste Sellect All Load Run Reset Autorun Help VII.2.3 Menu Help Menu mở tập tin trợ giúp dạng Contents, có mã nguồn sau: Private Sub mnuContents_Click() HelpFile = "help scra.hlp" n = WinHelp(hwnd, HelpFile, cdlHelpContents, 0) End Sub b Menu Index Trung tâm Menu Học nà liệu ĐH @i Tài liệu tập nghiên cứu y mở tập Cần tin trợ Thơ giúp dướ ng mụhọc c, ngườ i dùvà ng tìm trợ giúp từ khóa Private Sub mnuIndex_Click() HelpFile = "help scra.hlp" n = WinHelp(hwnd, HelpFile, cdlHelpKey, 0) End Sub c Menu Close Help Tập tin trợ giúp đóng lại kích hoạt menu Private Sub mnuCHelp_Click() HelpFile = "help scra.hlp" n = WinHelp(hwnd, HelpFile, cdlHelpQuit, 0) End Sub d Menu About SCRA Mở hộp thoại About Private Sub mnuAbout_Click() frmAbout.Show End Sub SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn PHỤ LỤC –¯— A HEF 4069UB B Thiết kế mạch điều khiển C Mạch nạp chương trình cho PIC16F84A D Phần mềm tạo file trợ giúp E Phân phối cài đặt chương trình A HEF 4069UB (Hex inverter – cổng đảo ) A.1 Sơ đồ chức I1 O1 I2 O2 I O I4 O4 11 I5 O5 10 13 I6 O6 12 Trung tâm Học liệu ĐH Cần 5Thơ3 @ Tài liệu học tập nghiên cứu A.2 Sơ đồ chân VDD I6 14 13 SVTH:Nguyễn Hữu Cường O6 12 I5 11 O5 10 I4 O4 I1 O1 I2 O2 I3 O3 VSS Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC B THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN B.1 Bảng kê linh kiện Linh kiện Trung tâm Học liệu PIC16F84A HEF4069UB C828 Điện trở 1K Điện trở 10K Điện trở dãy 1K – 11 chân Điện trở dãy 1K – 10 chân Điện trở dãy 10K – 10 chân Relay 12V Led đỏ Led vàng (xanh) Đầu nối 25 chân Đầu nối 14 chân Đầu nối chân ĐHĐầCần u nối 2Thơ chân @ Tài SW Đế cắm 20 chân B.2 Sơ đồ xếp linh kiện SVTH:Nguyễn Hữu Cường GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Số lượng 16 1 2 liệu 17 1 học 11 tập nghiên cứu Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu C MẠCH NẠP PIC16F84A C.1 Sơ đồ nguyên lý SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn C.2 Phần mềm IC – Prog Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập nghiên cứu D PHẦN MỀM TẠO FILE HELP – HELP MAGICIAN PRO SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn E PHÂN PHỐI VÀ CÀI ĐẶT CHƯƠNG TRÌNH SCAR Package & Deployment Wizard Wizard biến trình ứng dụng biên dòch thành đóa cài đặt hoàn chỉnh Package & Deployment Wizard tạo chương trình phân phối dành cho loại cài đặt nào, chẳng hạn cài đặt từ CD-ROM, cho người dùng máy tính nối mạng muốn cài đặt trình ứng dụng từ máy chủ Thực ra, Package & Deployment Wizard thực nhiều tác vụ, bao gồm: - Nén tập tin, cho tập tin đóa cài đặt chiếm không gian trình ứng dụng cài đặt - Tạo cấu hình bỏ cài đặt (uninstall) để sau người dùng gỡ bỏ trình ứng dụng tất tập tin có liên quan - Tạo đóa chứa tập tin cài đặt, chí trải rộng tập tin lớn qua nhiều volume đóa cần - Tập chương trình Setup cho người dùng cài đặt trình ứng dụng - Tạo cài đặt đóa cứng để chép trình Setup CD-ROM (nếu có phần cứng thích hợp) cài đặt trình ứng dụng qua mạng đến người dùng khác - Tậo chương trình phân phối đặc biệt cho phép người dùng cài trình ứng dụng qua Internet Gọi Package & Deployment Wizard từ menu Start -> Programs -> Microsoft Visual Studio 6.0 Tools -> Package & Deployment Wizard đóaliệu cài đặ t củaCần chương trình@ Software Control Armvà Robot ghi Trung tâm Bộ Học ĐH Thơ Tài liệu họcfortập nghiên cứu hai đóa 1.44M gồm tập tin sau: - Setup.exe - Robot1.cab - Robot2.cab - Setup.lst Sau chép toàn file vào thư mục ổ đóa cứng, người dùng nhấp chuột vào file Setup.exe để tiến hành cài đặt chương trình Quá trình cài đặt tương tự phần mềm ứng dụng chạy Windows khác Sau cài đặt, không thay đổi thư mục chương trình cài đặt vào thư mục \Program Files\Robot\, người dùng chạy chương trình menu Start -> Software Control for Arm Robot Để gỡ bỏ chương trình, người dùng vào Control Panel -> Add/Remove Programs chọn Software Control for Arm Robot ấn phím Add/Remove… để tiến hành gỡ bỏ chương trình SVTH:Nguyễn Hữu Cường Điều khiển cánh tay robot vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn TÀI LIỆU THAM KHẢO –¯— ĐÀM VĂN CHƯƠNG – Sổ tay kỹ thuật Visual Basic + 20 ứng dụng mẫu – NXB Thống kê – 1998 LÊ PHỤNG LONG – Tự học Visual Basic nhanh – NXB Thống kê – 1998 NEBOJSA MATIC – The PIC microcontroller (Book 1) - Mc Graw Hill – 2000 LÊ HOÀI QUỐC v CHUNG TẤN LÂM – Nhập môn Robot công nghiệp (tập 1) – NXB Khoa học kỹ thuật – 2001 LƯƠNG VĂN SƠN – Giáo trình Kỹ thuật số – Khoa CNTT ĐHCT - 1995 TRƯƠNG VĂN TÁM – Giáo trình Mạch điện tử – Khoa CNTT ĐHCT 1999 PHẠ VĂNĐH TẤNCần – GiáThơ o trình@ KỹTài thuậliệu t vi xửhọc lý –tập Khoavà CNTT ĐHCTcứu Trung tâm HọcMliệu nghiên 1998 PHẠM VĂN TẤN – Giáo trình Cơ sở tự động học – Khoa CNTT ĐHCT 2001 NGÔ DIÊN TẬP – Lập trình giao tiếp máy tính Windows – NXB Khoa học kỹ thuật – 2000 10 NGUYỄN TIẾN, ĐẶNG XUÂN HƯỜNG, NGUYỄN VĂN HOÀI TRƯƠNG NGỌC VÂN – Giáo trình tự học lập trình Visual Basic – NXB Giáo dục – 1998 11 PICmicro Mid-range MCU family – Microchip – 2000 12 PIC16F84A Data Sheet – Microchip – 2001 13 WEBSITES: http://www.microchip.com http://www.mikroelektronika.com http://www.ic-prog.com http://www.rentron.com SVTH:Nguyễn Hữu Cường [...]... Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn II.2.2 Các chân vi điều khiển PIC1 6F84A Vi điều khiển PIC1 6F84A có 2 kiểu phân bố chân là kiểu 18 chân và kiểu 20 chân, ở đây ta dùng kiểu 18 chân vì đây là loại thông dụng nhất HII.1: Sơ đồ phân bố chân của vi điều khiển PIC1 6F84A Chức năng các chân của vi điều khiển PIC1 6F84A được mô tả như... Shirnk Small Outline (SS) – 209 mil, 5.30 mm (SSOP) HII.11 Dạng 20 chân SSOP II.3 TỔNG QUAN TẬP LỆNH VI ĐIỀU KHIỂN HỌ PIC SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.27 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Mỗi lệnh của vi điều khiển họ PIC nhóm Mid-Range là một từ 14 bit, bao gồm một OPCODE chỉ rõ loại lệnh và một hay nhiều toán hạng chỉ... IV.28 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn - Lệnh hướng bit đối với thanh ghi file: - b là 3 bit đòa chỉ của bit f là 7 bit đòa chỉ thanh ghi file Lệnh đối với các biến tầm thường và điều khiển: - k là 8 bit giá trò tức thời Lệnh CALL và GOTO: k là 11 bit giá trò tức thời II.3.2 Tập lệnh vi điều khiển họ PIC Từ gợi nhớ, Toán... thể xóa ngắt theo các cách sau: - Đọc hoặc ghi PORTB Vi c này sẽ kết thúc điều kiện không cân đối - Xóa bit cờ RBIF SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.22 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Một điều kiện không cân đối sẽ tiếp tục đặt lại bit cờ RBIF Vi c đọc PORTB sẽ kết thúc điều kiện không cân đối và xóa bit cờ RBIF Bảng dưới... tính điện VIL (Input Low Voltage), có thể có một số khác biệt giữa một loại thiết bò EPROM và một loại thiết bò ROM SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.11 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Microchip cho ra đời ba loại bộ nhớ chương trình Loại bộ nhớ được thiết kế được phân biệt bằng chữ cái đầu tiên trong tên của vi điều khiển -... các cấu trúc ngoại vi dùng các thanh ghi SFR để điều khiển hoạt động thiết bò Các thanh ghi này là RAM tónh Các thanh ghi SFR có thể được phân thành hai bộ, nội vi và ngoại vi Đò a Tên gọi chỉ Bank 0 Bit7 Bit6 SVTH: Nguyễn Hữu Cường Bit5 Bit4 Trang IV.17 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 Giá trò khi cấp nguồn Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC 00 h 01 h 02 h... Hữu Cường Trang IV.21 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn PORTB là một cổng hai chiều, có độ rộng 8 bit Thanh ghi hướng dữ liệu tương ứng là TRISB Vi c đặt một bit TRISB (=1) tương ứng một chân của PORTB là ngõ vào (nghóa là, đặt tương ứng bộ điều khiển ngõ ra vào một chế độ trở kháng cao) Vi c xóa một bit TRISB (=0) tương ứng... trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Chân RA4 được đa hợp với ngõ vào xung clock module Timer0 tạo thành chân RA4/TOCKI Chân RA4/TOCKI là một ngõ vào Schmitt Trigger và một ngõ ra ống dẫn mở Các chân còn lại của PORTA có các tầng ngõ vào TT L và các bộ điều khiển ngõ ra CMOS đầy đủ Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và... Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ PIC - GVHD: ThS Phạm Văn Tấn Dòng phá hủy tối đa của PORTA: 80mA Dòng nguồn tối đa của PORTA: 50mA Dòng phá hủy tối đa của PORTB: 150mA Dòng nguồn tối đa của PORTB: 100mA HII.8 Đồ thò tần số – điện thế của PIC1 6F84A b Các đặc tính DC Trung tâm ĐH Tài liệu vàunghiên cứu Ký Học liệặ c tínhCần ThơMi@ Max Đơnhọc tập Điề kiện... chọn bank1 Mỗi bank được mở rộng đến 7Fh (128 byte) 12 đòa chỉ đầu tiên của mỗi bank được dành riêng cho các thanh ghi chức năng đặc biệt (SFR) Phần còn lại dành cho các thanh ghi đa dụng (GPR), được dùng như RAM tónh Trung tâm Học liệu ĐH Cần Thơ @ Tài liệu học tập và nghiên cứu SVTH: Nguyễn Hữu Cường Trang IV.16 Chương trình cho vi điều khiển họ PIC Điều khiển cánh tay robot bằng vi điều khiển họ