phân loại sản phẩm theo màu sắc dùng vi điều khiển

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan bài tiểu luận đề tài : “Thiết kế và mô phỏng hệ thống phân
loại sản phẩm bằng màu sắc” là bài viết của tôi, không sao chép, không thuê mướn
người khác thực hiện.
Tất cả những sự giúp đỡ cho việc xây dựng cơ sở lý luận cho bài báo cáo đều
được trích dẫn đầy đủ, ghi rõ nguồn gốc và được phép công bố.
Tôi xin cam đoan hồn tồn chịu trách nhiệm về tính trung thực của các nội
dung trong đề tài của mình.
Ngày ....... tháng ........ năm .........
SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ giáo trong Trường Đại Học
Sài Gịn nói chung, các thầy cơ trong khoa Điện Tử – Viễn Thơng nói riêng đã dạy dỗ
cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có
được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học
tập.
Em cũng xin gửi lời tri ân và biết ơn sâu sắc đến ThS. Trương Tấn người đã tận
tình hướng dẫn, chỉ bảo em trong suốt quá trình làm tiểu luận.

Ngày ....... tháng ........ năm .........
SINH VIÊN THỰC HIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)


NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
............................................................................................................................................. .........
.................................................................................................................................... ..................
........................................................................................................................... ...........................

.................................................................................................................. ....................................
......................................................................................................... .............................................
................................................................................................ ......................................................
....................................................................................... ...............................................................
.............................................................................. ........................................................................
..................................................................... .................................................................................
............................................................ ..........................................................................................
................................................... ...................................................................................................
.......................................... ............................................................................................................
................................. .....................................................................................................................
........................ ..............................................................................................................................
............... .......................................................................................................................................
...... ............................................................................................................................................. ..
........................................................................................................................................... ...........
.................................................................................................................................. ....................
......................................................................................................................... .............................
................................................................................................................ ......................................
....................................................................................................... ...............................................
.............................................................................................. ........................................................
..................................................................................... .................................................................
............................................................................ ..........................................................................
................................................................... ...................................................................................
.......................................................... ............................................................................................
.................................................

Ngày ....... tháng ........ năm .........
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM THI

.................................................................................................................
............................ ....................................................................................
......................................................... .......................................................
...................................................................................... ..........................
.................................................................................................................
.. ..............................................................................................................
............................... .................................................................................
............................................................ ....................................................
......................................................................................... .......................
.................................................................................................................
..... ...........................................................................................................
.................................. ..............................................................................
............................................................... .................................................
............................................................................................ ....................
.................................................................................................................
........ ........................................................................................................
..................................... ...........................................................................
.................................................................. ..............................................
............................................................................................... .................
.................................................................................................................
........... .....................................................................................................
........................................ ........................................................................
..................................................................... ...........................................
.................................................................................................. ..............
.................................................................................................................


.............. ..................................................................................................

........................................... .....................................................................
........................................................................ ........................................
..................................................................................................... ...........
.................................................................................................................
................. ...............................................................................................
.............................................. ..................................................................
........................................................................... .....................................
........................................................................................................ ........
.................................................................................................................
.................... ............................................................................................
.................................................
Ngày ....... tháng ........ năm .........
GIẢNG VIÊN CHẤM THI
(Ký và ghi rõ họ tên)

5


MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN.......................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................. ii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN..................................................... iii
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN CHẤM THI....................................................................... iiii
MỤC LỤC.................................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH ẢNH............................................................................................3
DANH MỤC BẢNG....................................................................................................4
TĨM TẮT....................................................................................................................5
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN.......................................................................................6
1.1. Đặt vấn đề..........................................................................................................6
1.2. Mục tiêu.............................................................................................................6

1.3. Nội dung nghiên cứu.........................................................................................6
1.4. Phạm vi nghiên cứu...........................................................................................7
CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT..........................................................................8
2.1. Tổng quan về hệ thống phân loại bằng màu sắc.............................................8
2.2. Giới thiệu chung về Arduino............................................................................9
2.2.1. Giới thiệu chung về Arduino......................................................................9
2.2.2. Giới thiệu chung về Arduino Mega 2560...................................................9
2.3. Giới thiệu về cảm biến màu sắc TSC3200......................................................11
2.3.1. Tổng quan..................................................................................................11
2.3.2. Đặc điểm....................................................................................................12
2.3.3. Nguyên lý hoạt động cảm biến mầu của linh kiện điện tử TCS3200....13
2.3.4. Giao tiếp với Arduino...............................................................................14
2.4. Giới thiệu về cảm biến phát hiện vật.............................................................15
2.4.1. Tổng quan.................................................................................................15
2.4.2. Nguyên lý hoạt động.................................................................................15
2.4.3. Giao tiếp với Arduino...............................................................................16
2.5. Một số thiết bị khác.........................................................................................16
2.5.1. Led.............................................................................................................16
2.5.2. Động cơ Servo...........................................................................................16
2.5.3. Nguồn tổ ong 12V.....................................................................................17
1


2.5.4. LCD 16x2...................................................................................................17
2.5.5. Mạch giảm áp LM2596............................................................................18
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG.........................................19
3.1. Mơ hình hệ thống............................................................................................19
3.1.1. Giới thiệu về hệ thống...............................................................................19
3.1.2. Chức năng từng phần...............................................................................19
3.2. Thi công hệ thống............................................................................................19

3.2.1. Thiết kế hệ thống......................................................................................19
3.2.2. Lắp đặt và kiểm tra..................................................................................21
3.3. Lập trình hệ thống...........................................................................................22
3.3.1. Lưu đồ giải thuật......................................................................................22
3.3.2. Phần mềm lập trình cho Aruino Mega 2560...........................................23
CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN ĐỀ TÀI...........................................................................30
4.1. Kết luận............................................................................................................30
4.2. Hướng phát triển.............................................................................................30
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................31

2


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Dây chuyền phân loại cà chua....................................................................8
Hình 2.2: Arduino Mega 2560.....................................................................................9
Hình 2.3: Sơ đồ chân kết nối của Arduino Mega 2560............................................10
Hình 2.4: Cảm biến màu sắc TSC 3200....................................................................12
Hình 2.5: Cấu tạo cảm biến TCS 3200.....................................................................13
Hình 2.6: Cảm biến phát hiện vật.............................................................................15
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo cảm biến phát hiện vật......................................................15
Hình 2.8:Led đơn.......................................................................................................16
Hình 2.9: Động cơ Servo............................................................................................16
Hình 2.10: Nguồn tổ ong 12V....................................................................................17
Hình 2.11: LCD 16x2.................................................................................................17
Hình 2.12: Mạch giảm áp LM2596...........................................................................18
Hình 3.1: Sơ đồ các khối chức năng.........................................................................19
Hình 3.2: Sơ đồ đầu nối linh kiện với Arduino Mega 2560.....................................20
Hình 3.3: Mặt trên của hệ thống...............................................................................21
Hình 3.4: Mặt bên của hệ thống................................................................................22

Hình 3.5: Lưu đồ giải thuật.......................................................................................23
Hình 3.6: Logo phần mềm lập trình Arduino IDE..................................................23

3


DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560........................................................11
Bảng 2.2. Bảng sơ đồ chân TCS 3200.........................................................................12
Bảng 2.3: Bảng lựa chọn 4 loại photodiode.................................................................13
Bảng 2.4: Bảng chọn mở rộng tần số đầu ra................................................................14
Bảng 2.5: Cách kết nối Arduino với TCS3200.............................................................14
Bảng 2.6: Kết nối cảm biến phát hiện vật với Arduino................................................16
Bảng 3.1: Danh sách các linh kiện...............................................................................22

4


TÓM TẮT
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh
vực khoa học kỹ thuật, quản lý, cơng nghiệp tự động hóa… Do đó chúng ta cần phải
nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự
phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật
điều khiển tự động nói riêng.
Sau khi tìm hiểu, nghiên cứu về các đề tài và cơng trình trước đây, nhóm quyết
định chọn đề tài: “THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN
PHẨM BẰNG MÀU SẮC”.
Với đề tài này, em hy vọng sẽ làm cơ sở nghiên cứu cho các nhóm sau có thể
mở rộng, phát triển nữa. Nếu được điều chỉnh tốt, ý tưởng này kết hợp với hệ thống

đóng gói… sẽ tạo ra một hệ thống phân loại sản phẩm khép kín tối ưu hơn hiện tại.
Và nhiều hệ thống chỉ thực hiện phân loại mà chưa thực hiện giám sát, quản lý
việc phân loại. Vì vậy chúng ta cần xây dựng việc giám sát quá trình phân loại cho hệ
thống.

5


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay cùng với sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật, kỹ thuật
điện tử mà trong đó điều khiển tự động đóng vai trị hết sức quan trọng trong mọi lĩnh
vực khoa học kỹ thuật, quản lý, công nghiệp tự động hóa… Do đó chúng ta cần phải
nắm bắt và vận dụng điều khiển tự động một cách hiệu quả nhằm đóng góp vào sự
phát triển khoa học kỹ thuật của thế giới nói chung và trong sự phát triển của kỹ thuật
điều khiển tự động nói riêng.
Một trong những khâu tự động trong dây chuyền sản xuất tự động hóa đó là số
lượng sản phẩm sản xuất ra được các băng tải vận chuyển và sử dụng hệ thống kiểm
tra và phân loại sản phẩm. Tuy nhiên đối với những doanh nghiệp vừa và nhỏ thì việc
tự động hóa hồn toàn chưa được áp dụng trong những khâu phân loại, đóng bao bì mà
vẫn cịn sử dụng nhân cơng, chính vì vậy nhiều khi cho ra năng suất thấp chưa đạt hiệu
quả. Từ những điều đã được nhìn thấy trong thực tế cuộc sống và những kiến thức mà
em đã học được ở trường muốn tạo ra hiệu suất lao động lên gấp nhiều lần, đồng thời
vẫn đảm bảo được độ chính xác cao về màu sắc cũng như chất lượng của sản phẩm.
Nên chúng em đã quyết định thiết kế và thi cơng một mơ hình sử dụng băng chuyền để
phân loại sản phẩm vì nó rất gần gũi với thực tế, vì trong thực tế có nhiều sản phẩm
được sản xuất ra địi hỏi phải có màu sắc chính xác và nó thật sự rất có ý nghĩa đối với
chúng em, góp phần làm cho xã hội ngày càng phát triển mạnh hơn, để xứng tầm với
sự phát triển của thế giới.

1.2. Mục tiêu
Với đề tài này mục tiêu mà nhóm đề ra là tìm hiểu và nghiên cứu sâu hơn về
Arduino Mega 2560 và các ứng dụng trong thực tế. Từ đó thiết kế và thi cơng mơ hình
phân loại sản phẩm theo màu sắc. Bên cạnh đó là điều khiển và giám sát hoạt động của
mơ hình.
1.3. Nội dung nghiên cứu
NỘI DUNG 1: Nghiên cứu tài liệu cảm biến màu sắc TCS3200, board Arduino
Mega 2560, cảm biến vật cản hồng ngoại.
NỘI DUNG 2: Dựa trên các dữ liệu thu thập được tiến hành lựa chọn giải
6


pháp thiết kế và thi cơng mơ hình. Kết nối các thiết bị ngoại vi với Arduino
NỘI DUNG 3: Thiết kế lưu đồ giải thuật và viết chương trình điều khiển cho
Arduino.
NỘI DUNG 4: Thử nghiệm và điều chỉnh phần mềm, phần cứng để mơ hình
được tối ưu, sử dụng dễ dàng. Đánh giá các thơng số của mơ hình so với thông số thực
tế, hiệu suất hoạt động của hệ thống so với tính tốn.
NỘI DUNG 5: Viết báo cáo thực hiện.
NỘI DUNG 6: Đánh giá kết quả thực hiện.
1.4. Phạm vi nghiên cứu
Mơ hình phân loại quy mơ nhỏ.
Phân loại theo 3 màu: Xanh, Trắng và Đỏ.
Tốc độ phân loại chậm.

7


CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Tổng quan về hệ thống phân loại bằng màu sắc

Hệ thống phân loại sản phẩm là hệ thống điều khiển tự động hoặc bán tự động
nhằm chia sản phẩm ra các nhóm có cùng thuộc tính với nhau để thực hiện đóng gói
hay loại bỏ sản phẩm hỏng.
Cũng như bất kỳ nguyên tắc phân loại khác, việc phân loại theo màu sắc
không giúp ta chọn lọc được các sản phẩm đồng đều, đẹp mắt nhưng với với độ chính
xác cao của cảm biến sẽ giúp tăng hiệu suất phân loại các sản phẩm có màu sắc khác
nhau hay các sản phẩm lỗi khơng đạt chất lượng về độ đồng đều màu.

Hình 2.1: Dây chuyền phân loại cà chua

8


2.2. Giới thiệu chung về Arduino
2.2.1. Giới thiệu chung về Arduino
Arduino thực ra là một bo mạch vi xử lí được dùng để tương tác với các
thiết bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hay các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật
của Arduino là môi trường phát triển ứng dựng cực kì dễ sử dụng. Với ngơn ngữ lập
trình có thể học nhanh chóng ngay cả khi người học ít hiểu biết về điện tử và lập trình.
Một hệ thống Arduino có thể cung cấp cho bạn rất nhiều sự tương tác với
môi trường xung quanh với:
Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ ẩm, gia tốc,
vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyển động,
phát hiện kim loại, khí độc, …).
Các thiết bị hiển thị (màn hình LCD, đèn LED).
Các module chức năng (shield) hỗ trợ kêt nối có dây với các thiết bị khác
hoặc các kết nối không dây thông dụng (3G, GPRS, Wifi, Bluetooth, 315/433Mhz,
2.4Ghz,…). Định vị GPS, nhắn tin SMS, và nhiều thứ thú vị khác.
2.2.2. Giới thiệu chung về Arduino Mega 2560

Hình 2.2: Arduino Mega 2560

Arduino Mega 2560 là một bảng vi điều khiển dựa trên ATmega2560 (biểu
9


dữ liệu). Nó có 54 chân đầu vào / đầu ra kỹ thuật số (trong đó 14 chân có thể được sử
dụng làm đầu ra PWM), 16 đầu vào tương tự, 4 UART (cổng nối tiếp phần cứng).
Sơ đồ kết nối chân của Arduino Mega 2560:
Hình 2.3: Sơ đồ chân kết nối của Arduino Mega 2560
Thông số kĩ thuật:
Bảng 2.1: Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560
2.3. Giới thiệu về cảm biến màu sắc TSC3200
2.3.1. Tổng quan
Cảm biến màu hoạt động dựa trên nguyên tắc hấp thụ và phản xạ ánh sáng.
Chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tần số hoặc giá trị điện áp. Sau đó tần số, giá trị
điện áp này được đưa qua một bộ chuyển đổi. Chính tần số hoặc giá trị điện áp này sẽ
quyết định màu sắc đã cảm nhận được.
Cảm biến TCS3200 có bộ lọc màu, nó chỉ cho phép nhận biết một màu và
các màu khác sẽ bị chặn lại. Ví dụ khi lựa chọn các bộ lọc màu đỏ thì chỉ có ánh sáng
tới là màu đỏ mới có thể được thông qua, màu xanh và màu xanh lá cây sẽ được ngăn
chặn, nên chúng ta nhận được ánh sáng đỏ và tương tự các màu khác cũng vậy.
Cảm biến khi có ánh sáng và chuyển đổi nó thành tần số nhất định. sau đó
tần số này được đưa vào một bộ chuyển đổi tần số. Tần số được tạo ra, tương ứng với
Chip xử lý

ATmega2560

Điện áp hoạt động

5V

Điện áp vào (đề nghị)

7V-15V

Điện áp vào (giới hạn)

6V-20V

Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin

50 mA

Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin

20 mA

Flash Memory

256 KB

SRAM
EEPROM
Clock Speed

10

8 KB
4 KB

16 Hz


màu sắc của ánh sáng, tạo ra một tần số nhất định. tần số đầu ra này sau đó sẽ quyết
định màu sắc đã cảm nhận được. Vì vậy, về cơ bản là ánh sáng đã được chuyển đổi
thành một tần số. Mỗi màu sắc có tần số riêng của nó. Vì vậy, đây là cách cảm biến
này có thể phân biệt giữa các màu sắc.

Hình 2.4: Cảm biến màu sắc TSC 3200
2.3.2. Đặc điểm
Chuyển đổi cường độ ánh sáng thành tần số có độ phân giải cao.
Lập trình lựa chọn bộ lọc màu sắc khác nhau và dạng tần số xuất ra.
Dễ dàng giao tiếp với vi điều khiển.
Điện áp đầu vào 2.7-5.5V
Bảng 2.2. Bảng sơ đồ chân TCS 3200
GND

GND

OE

Enable (Mức Thấp)

OUT

Đầu ra tín hiệu tần số

VCC

2.7V đến 5.5V

S0

Dùng để lựa chọn tỉ lệ tần số

S1

Dùng để lựa chọn tỉ lệ tần số

S2

Lựa chọn kiểu photodiode

S3

Lựa chọn kiểu photodiode
11


2.3.3. Nguyên lý hoạt động cảm biến mầu của linh kiện điện tử TCS3200
Cấu tạo cảm biến TCS3200 gồm 2 khối như hình vẽ phía dưới:

Hình 2.5: Cấu tạo cảm biến TCS 3200
Khối đầu tiên là mảng ma trận 8x8 gồm các photodiode. Bao gồm 16
photodiode có thể lọc màu sắc xanh dương (Blue), 16 photodiode có thể lọc màu đỏ
(Red), 16 photodiode có thể lọc màu xanh lá (Green) và 16 photodiode trắng không lọc
. Tất cả photodiode cùng màu được kết nối song song với nhau và được đặt xen kẽ
nhau nhằm mục đích chống nhiễu.
Bản chất của 4 loại photodiode trên như là các bộ lọc ánh sáng có màu sắc
khác nhau. Có nghĩa nó chỉ tiếp nhận các ánh sáng có cùng màu với loại photodiode

tương ứng và khơng tiếp nhận các ánh sáng có màu sắc khác.
Việc lựa chọn 4 loại photodiode này thông qua 2 chân đầu vào S2, S3:

S2

S3

Loại photodiode

Low

Low Màu đỏ

Low

High Màu xanh da trời
12


High Low Clear (Khơng có bộ lọc)
High High Màu xanh lá
Bảng 2.3: Bảng lựa chọn 4 loại photodiode
Khối thứ 2 là bộ chuyển đổi dòng điện từ đầu ra khối thứ nhất thành tần số:
S0

S1

Mở rộng tần số đầu ra

Low

Low Năng lượng thấp

Low

High 2%

High Low 20%
High High 100%
Bảng 2.4: Bảng chọn mở rộng tần số đầu ra
Tần số đầu ra của linh kiện điện tử TCS3200 trong khoảng 2HZ~500KHZ.
Tần số đầu ra có dạng xung vng với tần số khác nhau khi mà màu sắc khác nhau và
cường độ sáng là khác nhau.
Ta có thể lựa chọn tỉ lệ tần số đầu ra ở các mức khác nhau như bảng trên cho
phù hợp với phần cứng đo tần số.
2.3.4. Giao tiếp với Arduino
Kết nối cơ bản giữa module TCS3200 và Arduino như bảng bên dưới:
TCS3200

Arduino

VCC

5V

GND

GND

S0

8

S1

9

S2

11

S3

12

OUT
10
Bảng 2.5: Cách kết nối Arduino với TCS3200
2.4. Giới thiệu về cảm biến phát hiện vật
2.4.1. Tổng quan
Mô-đun cảm biến phát hiện vật (IR) là một “công tắc” cảm biến khoảng
13


cách gần. Cảm biến sử dụng bộ so sánh LM393.Điện áp làm việc dao động từ 3.3-5
Vdc.Khi bật nguồn đèn báo màu đỏ sáng.
Cảm biến phát hiện vật

Arduino

VCC

5V

GND

GND

OUT

30

Hình 2.6: Cảm biến phát hiện vật
2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Khi có một đối tượng đủ gần, phát hiện điện từ IR do bộ thu IR nhận được
cao hơn mức ngưỡng (mức người dùng cài đặt trước), cảm biến sẽ thay đổi chế độ
chuyển đổi đầu ra để bo mạch vi xử lý như Arduino có thể thực thi. những gì sẽ làm
tiếp theo. Cảm biến hồng ngoại chỉ có 1 tín hiệu đầu ra chính là đầu ra kỹ thuật
số . Đầu ra kỹ thuật số hoặc ở mức cao (5V hoặc 3,3V phụ thuộc vào điện áp đầu vào)
hoặc thấp (0V), do đó mơ-đun này khơng thể được sử dụng như một phép đo khoảng
cách mà chỉ như một công tắc kích hoạt.

Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo cảm biến phát hiện vật
2.4.3. Giao tiếp với Arduino
Kết nối cảm biến phát hiện vật với Arduino như bảng bên dưới:

14


Bảng 2.6: Kết nối cảm biến phát hiện vật với Arduino

2.5. Một số thiết bị khác
2.5.1. Led

Hình 2.8:Led đơn
Thơng số kỹ thuật:
+ Chiều dài chân:> 20mm
+ Đường kính: 5mm
+ Điện áp tham chiếu: 3.0-3.45 V
+ Dòng: 5mA - 20mA
2.5.2. Động cơ Servo

Hình 2.9: Động cơ Servo
Thơng số kỹ thuật:
+ Điện áp hoạt động: 4,8-5Vdc
+ Tốc độ :0,12s/60 deg
+ Lực kéo: 1.6 kg.cm
+ Kích thước: 21x12x22mm ; Trọng lượng : 9g
2.5.3. Nguồn tổ ong 12V

15


Hình 2.10: Nguồn tổ ong 12V
Nguồn tổ ong 12V 5A còn được gọi là bộ nguồn một chiều hay nguồn DC
12 Volt được thiết kế để chuyển đổi điện áp từ nguồn xoay chiều 110/220VAC thành
nguồn một chiều 12VDC để cung cấp cho các thiết bị hoạt động .
2.5.4. LCD 16x2

Hình 2.11: LCD 16x2
Màn hình LCD 16x2 LCD 1602 kèm module I2C sử dụng driver HD44780,

có khả năng hiển thị 2 dịng với mỗi dịng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ
biến.

Thơng số kĩ thuật:
+ Điện áp hoạt động là 5 V.
+ Địa chỉ i2c: 0x27 (có thể thay đổi theo đơn hàng của nhà sản xuất)
+ Màu: Xanh lá
+ Kích thước lỗ bắt ốc: 74mm x 30mm
+ Kích thước của mạch: 80mm x 36mm x 19m
+ Trọng lượng 38g
16


2.5.5. Mạch giảm áp LM2596

Hình 2.12: Mạch giảm áp LM2596
Mạch giảm áp LM2596 nhỏ gọn có khả năng giảm áp từ 30V xuống 1.5V
mà vẫn đạt hiệu suất cao (92%). Thích hợp cho các ứng dụng chia nguồn, hạ áp, cấp
cho các thiết bị như camera, motor, robot, …
Thông số kĩ thuật:
+ Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V.
+ Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V.
+ Dòng đáp ứng tối đa là 3A.
+ Hiệu suất: 92%
+ Cơng suất: 15W
+ Kích thước: 45 (dài) * 20 (rộng) * 14 (cao) mm

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG HỆ THỐNG
3.1. Mơ hình hệ thống
3.1.1. Giới thiệu về hệ thống

Hệ thống phân loại sẽ thực hiện nhận biết màu sắc của sản phầm ở đầu vào
sau đó truyền tín hiệu màu đã qua xử lý đến khối xử lý để thực hiện tác vụ phân loại.
Trong suốt quá trình phân loại thì số lượng sản phẩm sẽ được thể hiện trên LCD.
3.1.2. Chức năng từng phần
17


Xử lý màu sắc và phân loại sản phẩm: Xử lý tín hiệu nhận được từ cảm biến
màu sắc và tạo ra tín hiệu đưa về Arduino để phân loại sản phẩm.
Giao diện điều khiển: Thực hiện việc điều khiển tắt mở hệ thống, xử lý và
hiển thị dữ liệu.
Sơ đồ các khối chức năng:
Khối Cảm Biến
(Cảm biến màu sắc; cảm
biến phát hiện vật)

Khối Xử Lý
(Arduino Mega 2560)

Thiết Bị Ngoại Vi
(Động cơ servo; băng tải)

Hình 3.1: Sơ đồ các khối chức năng
3.2. Thi công hệ thống
3.2.1. Thiết kế hệ thống
Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Mơ hình phân loại 3 màu: đỏ, xanh,
trắng. Hoạt động theo 2 chế độ: Auto và Manual :
+ Chế độ Auto: sau khi cảm biến TCS3200 đọc màu thì sẽ trả tín hiệu màu
tương ứng về để xử lý, servo tự động gạt cần theo màu tương ứng, đồng thời hiển thị
số lượng sản phẩm màu tương ứng lên màn hình LCD.

+ Chế độ Manual: sau khi cảm biến TCS3200 đọc màu xong thì sẽ trả tín
hiệu màu tương ứng về để xử lý, lúc này số lượng màu tương ứng cũng sẽ được cập
18


nhật lên màn hình, có thể điều khiển cần gạt thơng qua nút nhấn (nhấn giữ để kích hoạt
cần gạt, nhả tay ra thì cần gạt sẽ quay về vị trí cũ).
Chức năng reset tồn bộ số lượng sản phẩm đếm đang có về 0 và hiển thị
lên màn hình LCD.
2 nút nhấn ON/OFF:
+ Nút nhấn ON/OFF1 dùng để kích hoạt hệ thống, lúc này chúng ta có thể
lựa chọn chế độ hoạt động là auto hay manual thông qua nút nhấn MODE.
+ Nút nhấn ON/OFF2 dùng để kích hoạt băng tải chạy (chỉ có tác dụng
sau khi nút nhấn hệ thống đang ở trạng thái ON).
2 nút nhấn SERVO1, SERVO2 chỉ có tác dụng ở chế độ Manual dùng để
điều khiển cần gạt servo theo ý.
Sơ đồ đấu nối linh kiện với Arduino Mega 2560

Hình 3.2: Sơ đồ đầu nối linh kiện với Arduino Mega 2560
Danh sách các linh kiện theo mẫu như được mô tả trong bảng 1.7:
STT

Tên linh kiện

Giá trị

1

Arduino Mega 2560

1

2

TCS3200

1

3

Led đơn

2

4

Relay

1

5

Điện trở

6

Nút nhấn

330

Số lượng Chú thích

2
6

2 nút nhấn
giữ ; 4 nút

19


nhấn thường

7

Cảm biến vật cản

1

8

Động cơ Servo

2

Servo SG90
180 độ
Đực-cái

9

Dây bus

15

10

Nguồn tổ ong 12V

1

11

Mạch giảm áp Lm2596

1

Bảng 3.1: Danh sách các linh kiện
3.2.2. Lắp đặt và kiểm tra

Hình 3.3: Mặt trên của hệ thống

20