Nguyễn Duy Linh MSSV: 13D520201025 Lớp: Điện - Điện Tử 8 VD Ngiên cứu cơ bản:  Nghiên cứu thiết kế mạch điện thu ghi số liệu cho dự án theo dõi sự thay đổi năng lượng theo phổ bức xạ mặt trời  Nghiên cứu chế tạo thử nghiệm Pin nhiên liệu dùng methanol trực tiếp (DMFC) sử dụng vật liệu nano VD Ngiên cứu ứng dụng:  Phương pháp dạy học bằng máy chiếu có làm tăng khả năng học tập của học sinh không?  Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển mờ để điều khiển hệ thống gương mặt trời PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU & VIẾT BÁO CÁO KHOA HỌC THIẾT KẾ ROBOT DÒ ĐƯỜNG Bước 1: Chọn đề tài nghiên cứu Đề tài: Thiết kế robot dò đường  Đặt vần đề: Như chúng ta đã biết, vi xử lý có vai trò rất lớn trong đới sống của con người. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nhiều thế hệ vi xử lý mới đã ra đời với nhiều chức năng và nhỏ gọn. Chính vì vậy, càng ngày vi xử lý càng thâm nhập sâu vào đời sống con người. Nhằm giúp các sinh viên tự động hóa hiểu rõ hơn về môn vi xử lý cũng như nâng cao khả năng thưc hành môn học. Các sinh viên đã được tổ chức làm bài tập lớn với đề tài thiết kế robot dò đường. Một vấn đề rất được quan tâm khi thiết kế robot là phải lập trình làm sao cho robot có thể đi theo một quỹ đạo mong muốn. Điều này phụ thuộc rất nhiều vào người thiết kế. Bản báo cáo này được đưa ra để giải quyết các vấn đề trên với một robot dò đường đơn giản.  Mục tiêu nghiên cứu: - Hiểu rõ hơn về môn vi xử lý cũng như nâng cao khả năng thưc hành môn học - Nghiên cứu về cấu tạo và lập trình của robot - Lập trình làm sao cho robot có thể đi theo một quỹ đạo mong muốn Bước 2: Xác định những nội dung phải thực hiện  Xác định những cơ sở lý luận của đề tài: Thật ra, robot dò đường là 1 biến thể đặc biệt của robot hướng sáng. Sở dĩ nói như vậy là do chúng có cùng nguyên tắc hoạt động là sử dụng cảm biến quang điện ( quang trở hoặc diode hồng ngoại) để so sánh cường độ sáng từ đó điều chỉnh hướng đi thích hợp.Tuy nhiên, ở robot dò đường, cảm biến được bố trí gần mặt đường và nguồn sáng để so sánh lúc này do chính robot tạo ra. Nhưng do đâu lại có sự sai lệch về cường độ sáng. Câu trả lời nằm ở đường vẽ, đường vẽ này có tính chất khác với xung quanh, thường thì nó có màu đen để hấp thụ ánh sáng. Khi robot đi lệch vào vùng có vạch vẽ, ánh sáng phát ra từ robot không phản xạ lại như bình thường mà bị đường kẻ hấp thụ 1 phần làm sai lệch độ sáng giữa 2 cảm biến. Việc còn lại là thiết kế sao cho robot có hành vi khắc phục sự sai lệch đó và ta có được loại robot đi theo đường vẽ.  Phải tính toán những nội dung: - Nguyên tắc hoạt động chung - Cấu tạo: • Vật liệu - Linh kiện • Mô tả kỹ thuật - Thiết kế phần mềm: • Chi tiết thiết kế • Phần mạch chính • Lập trình cho 89S52  Trình tự và thuật toán giải quyết các vấn đề. Thiết kế quá trình ngiên cứu Bước 3: Xác định dữ liệu cần thu thập và phân loại dữ liệu: Vật liệu – Linh kiện • 2x động cơ một chiều 12V(DC motor) • 1x IC7805, 1x tản nhiệt • 6x cặp thu phát hồng ngoại, 6x mắt thu hồng ngoại • 4x IC LM393N, 1x IC L293D, 1x IC 89S52 • 2x Cáp 10 sợi, 3x juck 2 sợi • 6x điện trở 1kΩ, 6x điện trở 4.7kΩ, 6x điện trở 20kΩ • 3x Board mạch • 2x tụ thường 33p, 2x tụ sứ 10µ, 1x tụ hóa 470µ • 10x đèn LED đỏ • 6x Diode 1N4007 • 1x thạch anh 12MHz • 1xBăng đen và giấy A0 để làm đường đi • 1xPin 11,1 V (3 cell) • 2xNút nhấn Mô tả kỹ thuật Thiết kế xe tự động dò đường thỏa mãn các yêu cầu sau: - Xe dừng sau khi chạy 3 vòng - Đảm bảo dò đúng đường. - Xe chạy đảm bảo tốc độ ổn định. - Có đèn LED hiển thị đúng trạng thái hiện tại của xe trên đường. - Xe có khả năng đảo chiều quay động cơ, hãm ngược. - Thiết kế phần mềm dễ nhìn, dễ kiểm tra, sửa chữa đảm bảo thực hiện đúng yêu cầu đề bài. Dựa trên yêu cầu của đề bài và bám sát với nội dung môn học, nhóm chọn phương án thiết kế:  Xe vận hành có 3 bánh, 2 bánh sau chủ động, bánh trước xoay tròn định hướng (bánh lái).  Xe dẫn động bằng 2 động cơ 1 chiều đặt ở hai bánh sau.  Phần dò đường dùng 6 cặp cảm biến (1 led phát hồng ngoại và 1 quang trở.), tín hiệu đưa về đi qua khâu so sánh LM293D để đảm bảo mức điện áp đưa vào vi điều khiển.  Phần xử lý chọn vi điều khiển 89S52 của Atmel.  Xe có hiển thị trạng LED (báo nguồn, động cơ…) tương ứng với trạng thái xe. Phần điều khiển chuyển động chọn 2 mạch cầu H được tích hợp sẵn trong L298. Tổng quan thiết kế sẽ bao gồm 5 khối chính như sau: • Khối nguồn: cung cấp điện áp 12V cho động cơ và 5V cho khối vi điều khiển. • Khối vi điều khiển. • Khối sensor: nhận tín hiệu đường đi. • Khối so sánh. • Khối điều khiển 2 động cơ DC. Chi tiết thiết kế  Sơ đồ nguyên lý các khối.  Sơ đồ mạch đi dây. a.Khối senser Dùng 6 LED phát hồng ngoại và 6 quang trở: Khi Led phát tín hiệu khi có tín phản lại thì quang trở sẽ thay đổi điện trở nó phát tín hiệu vào LM393 để so sánh rồi đưa vào vi điều khiển để vi điều khiển xử lý rồi đưa ra tín hiệu để phát lệnh điều khiển động cơ. Chức năng của khối: + Tạo tín hiệu phản hồi về khối vi xử lý trung tâm để từ đó điều khiển động cơ. + Nguyên lý hoạt động: Khi có ánh sáng thì điện trở của quang trở sẽ giảm và ngược lại, điện trở của nó thay đổi cỡ từ 0.5k (khi có ánh sáng) đến 250k (không có ánh sáng), ta sử dụng led phát làm nguồn sáng cho nó. Khi gặp nền trắng, ánh sáng sẽ phản xạ lên quang trở làm điện trở nó giảm xuống và khi gặp vạch đen (băng keo đen) thì ánh sáng sẽ khó phản xạ nên quang trở nhận ít ánh sáng => trở nó tăng. Từ đó dựa vào 2 quang trở, robot có thể phân biệt được vạch đen trên nền trắng (dưới sự hỗ trợ của opamp so sánh). b.Khối so sánh Chức năng của mạch so sánh: Do tín hiệu ra từ sensor như nằm ở 1 mạch phân áp nên điện áp này sẽ dao động phụ thuộc vào độ sáng phản xạ lại, do đo ta nên dùng 1 khối so sánh LM393 để tạo mức tín hiệu phù hợp cho VĐK xử lý hoạt động. Mức điện áp đầu ra so sánh được nhận biết bằng sáu led ở sáu đầu ra so sánh, nếu gặp vạch trắng, mức điện áp ra là 0V, đèn sáng và nếu gặp vạch đen, mức điện áp ra là 5V, đèn tắt. c.Khối động cơ Loại động cơ ta sử dụng là 2 động cơ DC-12V, phục vụ cho việc điều khiển xe tiến, lùi, tăng tốc, quay phải, quay trái, với các cấp tốc độ khác nhau Ta lựa chọn L298 để điều khiển động cơ với 2 mạch cầu H đã tích hợp sẵn ở bên trong. Sơ đồ khối điều khiển: d.Khối nguồn Dùng nguồn 12V để cấp điện áp vào, sau đó thông qua khối lọc, hạ áp dùng 7805 ta lấy ra điện áp 5V ổn định để cung cấp cho các khối còn lại. Ngoài ra còn có một số biện pháp bảo vệ như dùng cầu chi 2A, dùng diode chống ngược nguồn. e.Khối điều khiển Sử dụng vi xử lý 8 bit AT89S2 có cấu trúc tương tự như 89C51 (8051). Đây là VĐK thuộc họ MCS-51, với 8K bytes bộ nhớ, có thể đọc/ghi dữ liệu khoảng 1000 lần. Điện áp hoạt động đầu vào từ 4.0 đến 5.5V Tần số cung cấp tĩnh từ 0 đến 33 kHz. 32 đường I/O có thể lập trình được. 3 Timer/Counter 16 bit 8 nguồn ngắt ngoài Cấu trúc chân và sơ đồ khối bên trong: Sơ đồ khối bên trong: Trong mạch ứng dụng em dùng thạch anh 12MHz. Các chân tín hiệu sensor được đưa vào Port1, tín hiệu điều khiển động cơ ra từ Port2. Sơ đồ chi tiết thiết kế: Sơ đồ mạch chính: [...]... trình bằng ngôn ngữ C: Chương trình viết cho vi điều khiển sử dụng ngôn ngữ Assembler với trình dịch là phần mềm Keil C Ưu điểm của ngôn ngữ Assembler là mã nguồn chạy nhanh và gọn, giúp sinh viên nắm chắc cấu trúc phần cứng của vi điều khiển cũng như các bước lập trình phần mềm Tuy nhiên nhược điểm của ngôn ngữ này là khó hiểu và rắc rối Bước 4: Viết báo cáo khoa học . phần cứng của vi điều khiển cũng như các bước lập trình phần mềm. Tuy nhiên nhược điểm của ngôn ngữ này là khó hiểu và rắc rối. Bước 4: Viết báo cáo khoa học KHỞI TẠO GIỚI THIỆU KHỞI TẠO GIỚI. dạy học bằng máy chiếu có làm tăng khả năng học tập của học sinh không?  Nghiên cứu ứng dụng bộ điều khiển mờ để điều khiển hệ thống gương mặt trời PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU & VIẾT BÁO CÁO KHOA. kế. Bản báo cáo này được đưa ra để giải quyết các vấn đề trên với một robot dò đường đơn giản.  Mục tiêu nghiên cứu: - Hiểu rõ hơn về môn vi xử lý cũng như nâng cao khả năng thưc hành môn học -