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