Đồ án tốt nghiệp cơ điện tử Chế tạo Robot 2 bậc tự do

Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
LỜI CẢM ƠN.
Đầu tiên, em xin cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo trong trường Đại học Giao
Thông Vận Tải nói chung và các thầy cô giáo trong ngành Cơ điện tử nói riêng đã tận tình
giảng dạy, truyền đạt cho em nhưng kiến thức, kinh nghiệm quý báu trong thời gian qua.
Đặc biệt, em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới thầy giáo Trịnh Tuấn Dương đã tận
tình giúp đỡ, chỉ bảo và trực tiếp hướng dẫn em trong thời gian qua để em hoàn thành tốt
đồ án tốt nghiệp của mình.
Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè, đã luôn tạo điều
kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án
tốt nghiệp.
Mặc dù đã rất cố gắng nhưng chắc chắn luận văn này của em không tránh khỏi những
sai sót. Kính mong nhận được sự chỉ bảo của thầy cô và sự góp ý của các bạn.
Hà nội, 5 tháng 5 năm 2014.
Sinh viên thực hiện.
Nguyễn Quốc Việt.

1
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
TÓM TẮT
Được sự hướng dẫn của thầy Trịnh Tuấn Dương em đã tiến hành nghiên cứu và trình
bày luận văn trong năm chương:
Chương 1. “Nghiên cứu tổng quan về Robot”. Trong chương này em trình bày tóm tắt
cơ sở, lịch sử phát triển của robot, các khái niệm, định nghĩa vai trò của robot và các ứng
dụng, các xu thế trong tương lai và tình hình tiếp cận Robot trong sản xuất công nghiệp
nay. Đây là các kiến thức cơ sở cần thiết trước khi nghiên cứu về động học robot.
Chương 2. Giới thiệu các linh kiện trong đồ án, về cấu tạo, chức năng và nguyên lí
hoạt động của chúng.
Chương 3. Phần thiết kế và thi công nội dung chính là thiết kế mạch, nguyên lí hoạt
động các khối trong sơ đồ nguyên lí,các phần mềm trong quá trình thiết kế và thi công và

sơ đồ khối tổng quan hoạt động nguyên lí.
Chương 4. “Kết luận chung”. Nội dung chính của chương cuối này là trình bày tóm tắt
lại một số kết quả chính mà luận văn đạt được cùng với đó là một số vấn đề có thể tiếp tục
mở rộng nghiên cứu trong luận văn.

MỤC LỤC
2
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do

MỤC LỤC HÌNH

LỜI NÓI ĐẦU
Trong sự nghiệp công nghiệp hóa,hiện đại hóa đất nước vấn đề tự động hóa sản xuất
có vai trò đặc biệt quan trọng.
Mục tiêu ứng dụng kỹ thuật robot công nghiệp nhằm nâng cao năng suất dây chuyền
công nghệ,nâng cao năng suất,khă năng cạnh tranh của sản phẩm,đồng thời cải thiện điều
kiện lao động. Sự cạnh tranh hang hóa đặ ra một vấn đề thời sự là làm sao để hệ thống tự
động hóa sản xuất phải có tính linh hoạt nhằm đáp ứng với sự biến động thường xuyên
của thị trường hang hóa. Robot công nghiệp là bộ phận cấu tạo thành không thể thiếu
trong hệ thống sản xuất tự động linh hoạt đó.
3
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Gần nửa thế kỉ có mặt trong sản xuất. Robot công nghiệp đã có một lịch sử phát triển
hấp dẫn. Ngày nay, robot công nghiệp được dùng rộng rãi ở nhiều lĩnh vực sản xuất. Điều
đó xuất phát từ những ưu điểm cơ bản của các loại robot đã được lựa chọn và đúc kết qua
bao nhiêu năm ứng dụng ở nhiều nước.
Ở nước ta,trước nhưng năm 1990 hầu như chưa du nhập về kĩ thuật robot. Từ năm
1990 nhiều cơ sở công nghiệp đã bắt đầu nhập ngoại nhiều loại robot phục vụ các việc

như tháo lắp dụng cụ cho các trung tâm CNC, lắp ráp linh kiện điện tử, hàn vỏ xe ô tô ,xe
máy và phun phủ bề mặt…Có những nơi đã bắt đầu thiết kế chế tạo và lắp ráp robot. Có
thể nói robot đã và đang góp phần rất lớn vào sự nghiệp công nghiệp hóa hiện đại háo đất
nước. với nhưng ý nghĩa to lớn đó của robot công nghiệp,chắc nhắn nghành công nghiệp
chế tạo và ứng dụng robot sẻ phát triển mạnh trong tương lai.
CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ ROBOT CÔNG NGHIỆP
1.1 Robot công nghiệp:
Khái niệm về robot công nghiệp
Định nghĩa theo theo AFNOR (Pháp): Robot công nghiệp là một cơ cấu chuyển động
tự động có thể lập trình, lặp lại các chương trình, tổng hợp các chương trình đặt ra trên
các trục tọa độ, có khả năng định vị, định hướng,di chuyển các đối tượng vật chất:chi
tiết,dao cụ, gá lắp…Theo những hành trình thay đổi đã chương trình hóa nhằm thực hiện
các nhiệm vụ công nghệ khác nhau.
4
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Định nghĩa theo RIA ( Robot Institute of America): Robot là một tay máy vạn năng có
thể lặp lại các chương trình được thiết kế để di chuyển vật liệu, chi tiết,dụng cụ hoặc các
thiết bị chuyên dung thong qua các chương trình chuyển động có thể thay đổi để hoàn
thành các nhiệm vụ khác nhau.
Định nghĩa theo GOCT25686-85( Nga): Robot công nghiệp là một máy tự động được
đặt cố định hoặc di động được,liên kết giữa một tay máy và một hệ thống điều khiển theo
chương trình, có thể lập trình lại để hoàn thành các chức năng vận động và điều khiển
trong quá trình sản xuất.
Có thể nói robot công nghiệp là một máy tự động linh hoạt thay thế từng phần hoặc
các hoạt động cơ bắp và hoạt động trí tuệ con người trong nhiều khả năng thích nghi khác
nhau.
1.1.1.Sự ra đời của robot công nghiệp:
Thuật ngữ “robot” lần đầu tiên xuất hiện năm 1922 trong tác phẩm “Rosum’s
Universal Robot” của Karal Capek. Theo tiêng séc thì robot là người làm tạp dịch. Trong

tác phẩm này nhân vật Rosum và con trai ông đã chế tạo ra những chiếc máy gần giống
như con người để hầu hạ con người. Hơn 20 năm sau, ước mơ viễn tưởng của Karal
Capek đã bắt đầu thực hiện. Ngay sau chiến tranh lần thư 2 ở Mỹ đã xuất hiện những tay
máy chép hình điều khiển từ xa,trong các phòng thí nghiệm phóng xạ. Năm 1959 Devol
và Engelber đã chế tạo robot công nghiệp đầu tiên tại công ty Umanition .
Năm 1967 Nhật Bản mới nhập về một chiếc robot đầu tiên của công ty AMF của Mỹ.
đến năm 1990 có hơn 40 công ty của Nhật trong đó có những công ty không lồ như
Hitachi, Misubishi, Honda đã đưa ra thị trường nhiều loại robot nổi tiếng.
Từ những năm 70, việc nâng cao tính năng của robot đã chú ý nhiều đén sự lắp đặt
thêm các cảm biến ngoại tín hiệu để nhận biết môi trường làm việc. Tại trường đại học
tổng hợp Stanford, người ta đã tạo ra loại robot rắp ráp tự đọng điều khiển bằng máy vi
tính trên cơ sở xử lí thong tin từ các cảm biến lực và thị giác. Vào thời gian này công ty
IBM đã chế tạo robot có cảm biến xúc giác và cảm biến lực điều khiển băng máy vi tính
để lắp ráp các máy in gồm 20 cụm chi tiết.
Những năm 90 do áp dụng rộng rãi những tiến bộ khoa học về vi xử lí và công nghệ
thông tin số lượng robot công nghiệp đã tăng nhanh,giá thành giảm đi rõ rệt, tính năng đã
có nhiều bước tiến vượt bậc. Nhờ vậy robot công nghiệp đã có vị trí quan trọng trong các
dây chuyền sản xuất hiện đại. Ngày nay chuyên nghành khoa học nghiên cứu về robot
5
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
“Robotics” đã trở thành một lĩnh vực rộng trong khoa học bao gồm các vấn đề trong cấu
trúc cơ cấu động học,động lực học lập trình quỹ đạo, cảm biến tín hiệu, điều khiển chuyển
động…
1.1.2.Phân loại tay máy robot công nghiệp:
Ngày nay,nói đến robot công nghiệp thường ta hay hình dung ra một cơ thể máy móc
tương tự con người,có khả năng sử dụng công cụ lao động để thực hiện công việc thay
cho con người, thậm chí có thể tính toán hay có khả năng hành động theo ý chí.
Trong thực tiễn kỹ thuật, khái niệm robot hiện đại được hiểu khá rộng, mà theo đó
robot là ”tất cả các hệ thống kỹ thuật có khả năng cảm nhận và xử lí thông tin cảm nhận

được, để sau đó đưa ra hành xử thích hợp”. Theo cách hiểu này, các hệ thống xe tự hành,
hay thậm chí một thiết bị xây dựng có trang bị một cảm biến thích hợp như camera cũng
được gọi là robot. Các khái niệm như Hexapod, Prallel robot,tripod, Gait biped,
Manipulator robocar hay Mobile robot nhằm chỉ vào các hệ thống robot không gắn liền
với các hình dung ban đầu của con người.
Trong nội dung đồ án chỉ nhằm vào robot công nghiệp, thực chất là một thiết bị tay
máy. Công nghệ tay máy là công nghệ của dạng thiết bị kỹ thuật có khả năng thực hiện
các chuyển động theo nhiều trục trong không gian, tương tự như con người.
Về cơ bản có thể phân thành 2 loại chính:
+ Loại điều khiển theo chương trình gồm 2 họ:
Chương trình cứng: các thiết bị bốc dỡ, xếp đặt có chương trình hoạt động cố định. Ta
hay gặp họ này trong các hệ thống kho hiện đại. chúng có rất ít trục chuyển động và chỉ
thu thập thong tin về quảng đường qua các tiếp điểm hành trình. Ta không thể điều khiển
theo một quỹ đạo mong muốn
Chương trình linh hoạt: là họ robot mà người sử dụng có khả năng thay đổi chương
trình điều khiển chúng tùy theo đối tượng công tác. Ta hay gặp chúng trong các công đoạn
như hàn, sơn hay rắp ráp của công nghiệp ô tô.
• Loại điều khiển thong minh có 2 kiểu chính:
Manipulator: là loại tay máy được điều khiển trực tiếp bởi con người, có khả năng lặp
lai các chuyển động của tay người. Bản chất là dạng thiết bị hỗ trợ cho sự khéo léo, cho
trí tuệ, cho hệ thống giác quan và kinh nghiệm của người sử dụng. hay được sử dung
6
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
trong các nhiệm vụ cần chuyển động phức hợp có tính chính xác cao, hay môi trường phù
hợp cho sức khỏe, môi trường khó tiếp cận…
Telemaniputalor: là loại Maniputalor được điều khiển từ xa và người điều khiển phải
sử dụng hệ thống camera để quan sát môi trường sử dụng
Theo tiêu chuẩn châu Âu EN775 và VDI2860 của Đức có thể hiểu “robot công nghiệp
là một Automat sử dụng vạn năng để tạo chuyển động nhiều trục, có khả năng lập trình

linh hoạt các chuổi chuyển động và quảng đường (góc) để tạo nên chuyển động theo quỹ
đạo. Chúng có thể được trang bị thêm các ngón(Grippe), dụng cụ hay các công cụ gia
công và có thể thực hiện các nhiệm vụ của đôi tay hay các nhiệm vụ gia công khác.
Như vậy robot công nghiệp khác các loại tay máy còn lại ở 2 điểm chính là “sử dụng
vạn năng” và “ khả năng lập trình linh hoạt”.
1.1.3. Ứng dụng của robot công nghiệp
1.1.3.1.Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp:
Mục tiêu ứng dụng robot công nghiệp nhằm nâng cao năng suất dây truyền công nghệ,
giảm giá thành,nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm,đồng thời cải
thiện điều kiện lao động. Điều đó xuất phát từ những ưu điểm cơ bản của robot là:
Robot có thể thực hiện một quy trình thao tác hợp lí bằng hoặc hơn người thợ lành
nghề một cách ổn định trong suốt thời gian làm việc. Do đó robot giúp nâng cao chất
lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm.
khả năng giảm giá thành sản phẩm do ứng dụng robot là vì giảm được đáng kể chi phí
cho người lao động.
Robot giúp tăng năng suất dây chuyền công nghệ.
7
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Robot giúp cải thiện điều kiện lao động. Đó là ưu điểm nỗi bật nhất mà chúng ta cần
quan tâm. Trong thực tế sản xuất có rất nhiều nơi người lao động phải làm việc trong môi
trường ẩm ướt nóng nực. Thậm chí rất độc hại đến sức khỏe và tính mạng như môi trường
hóa chất điện từ,phóng xạ…
1.1.3.2.Các lĩnh vực ứng dụng của robot công nghiệp
Robot công nghiệp được úng dụng rất rộng rãi trong sản xuất,xin được nêu ra một số
lĩnh vực chủ yếu:
+ Kỹ nghệ đúc
+ Gia công áp lực
+ Các quá trình hàn và nhiệt luyện
+ Công nghệ gia công lắp ráp

+ Phun sơn vận chuyển hang hóa…
1.1.3.3.Các xú thế ứng dụng robot trong tương lai:
+ Robot ngay càng thay thế trong lao động
+ Robot ngày cành trở nên chuyên dụng
+ Robot ngày càng được đảm nhận nhiều loại công việc lắp ráp
+ Robot di động ngày càng trở nên phổ biến
+ Robot ngày càng trở nên tinh khôn.
1.1.3.4.Tình hình tiếp cận và ứng dụng robot công nghiệp ở việt nam:
8
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Trong giai đoạn trước năm 1990,hầu như trong nước hoàn toàn chưa du nhập về kỹ
thuật robot, thâm chí chưa nhận nhiều thong tin kỹ thuật về lĩnh vực này. Tuy vậy với mục
tiêu chủ yếu là tiếp cận lĩnh vực mới mẻ này trong nước đã triển khai các đề tài nghiên
cứu khoa học cấp nhà nước: đề tài 58.01.03 và 52B03.01.
Giai đoạn tiếp theo năm 1990 các nghành công nghiệp trong nước bắt đầu đổi mới.
Nhiều cơ sở đã nhập ngoại nhiều loại robot công nghiệp phục vụ các công việc như: tháo
lắp dụng cụ,lắp ráp linh kiện điện tử, hàn vỏ ô tô xe máy,phun phủ các bề mặt
Một sự kiện đang chú ý là tháng 4 năm 1998 nhà máy Roze/robotech đã bước vào
hoạt động ở khu công nghiệp nomura hải phòng. Đây là nhà máy đầu tiên ở việt nam chế
tạo và lắp ráp robot.
Nhưng năm gần đây, trung tâm nghiên cứu kỹ thuật tự động hóa, trường đại học Bách
khoa Ha Nội, đã nghiên cứu một loại robot mới là robot RP thuộc loại robot phỏng sinh
(bắt chước cơ cấu tay người). Hiên nay đã chế tạo 2 mẫu robot RPS-406 dùng để phun
men và robot RPS-4102 dùng trong công nghê bề mặt.
Ngoài ra trung tâm còn chế tạo các loại robot khác như robot:SCA mini dung để dạy
học, robocar công nghiệp phục vụ phân xưởng,robocar chữ thập đỏ cho người tàn tật…
bên cạnh đó còn xây dưng các thuật toán mới để điều khiển robot,xây dựng “thư viện” các
mô hình của robot trong máy tính…
1.2. Tổng quan về robot sẽ xây dựng trong đề tài

1.2.1 Yêu cầu chung
• Yêu cầu về tính năng:
Chế tạo cánh tay robot 2 bậc tự do:gồm hai khớp quay
+ Một khớp trục quay 360 độ.
+ một khuỷu tay nâng lên hạ xuống.
• Yêu cầu về kích thước:
Trong phạm vi đồ án là nghiên cứu và chế tạo thử nghiệm mô hình robot nên kích
thước robot cũng chỉ nhỏ gọn đảm bảo những yêu cầu đặt ra.
9
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
• Điều kiện chế tạo thực tế:
Những thiết bị, linh kiện để chế tạo linh kiện phải thông dụng, dễ kiếm, mọi quá trình
chế tạo cần được đơn giản hóa tối đa. Đây cũng có thể coi là tiêu chí quan trọng bậc nhất
trong quá trình thiết kế cũng như chế tạo robot.


CHƯƠNG 2:CÁC LOẠI LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG ĐỀ TÀI
2.1.Vi điều khiển
2.1.1 Lược sử về vi điều khiển PIC
PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính
thông minh khả trình) là một họ vi điều khiển RISC (Reduced Instruction Set Computer)
được sản xuất bởi công ty Microchip Technology.
Dòng PIC đầu tiên là PIC1650 được phát triển bởi Microelectronics Division thuộc
General Instrument. Lúc này, PIC1650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi
cho máy chủ 16bit CP1600, vì vậy, người ta cũng gọi PIC với tên "Peripheral Interface
Controller" (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi). CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về
các hoạt động xuất nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ
trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM,
10

Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
và mặc dù, cụm từ RISC chưa được sử dụng thời bây giờ, nhưng PIC thực sự là một vi
điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao
động).
Năm 1985 General Instruments bán bộ phận vi điện tử của họ, và chủ sở hữu mới hủy
bỏ hầu hết các dự án - lúc đó đã quá lỗi thời. Tuy nhiên PIC được bổ sung EEPROM để
tạo thành 1 bộ điều khiển vào/ra khả trình. Ngày nay rất nhiều dòng PIC được xuất xưởng
với hàng loạt các module ngoại vi tích hợp sẵn (như USART, PWM, ADC ), với bộ nhớ
chương trình từ 512 Word đến 32K Word.
2.1.2 Ưu thế của PIC
Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, PIC, Motorola 68HC,
AVR, ARM, Trong giáo trình này chúng ta chọn PIC và đặc biệt là PIC18F4431 để
nghiên cứu và tìm hiểu về vi xử lý vì các lý do sau:
Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam.
Giá thành không quá đắt.
Có đầy đủ tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập.
Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển PIC được xử dụng khá
rộng rãi. Điều này tạo thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như:
số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao
đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,
Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình
từ đơn giản đến phức tạp.
Có nhiều tính năng đa dạng và các tính năng này không ngừng được phát triển.
2.1. 3Cấu trúc vi điều khiển PIC
Cấu trúc phần cứng của vi điều khiển được thiết kế theo hai dạng cơ bản là cấu trúc
Havard và cấu trúc Von-Neumann. Điểm khác biệt giữa hai dạng cấu trúc này là cấu trúc
bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình.
11
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51

Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình2.: Cấu truc Von-Neumann và cấu trúc Havard
Đối với cấu trúc Von-Neumann, bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình nằm chung
trong một bộ nhớ do đó ta có thể tổ chức, cân đối một cách linh hoạt giữa bộ nhớ dữ liệu
và bộ nhớ chương trình. Tuy nhiên điều này chỉ có ý nghĩa khi tốc độ xử lý của CPU phải
rất cao, vì với cấu trúc đó trong cùng một thời điểm CPU chỉ có thể tương tác với bộ nhớ
dữ liệu hoặc bộ nhớ chương trình. Đối với cấu trúc này, độ dài lệnh luôn là bội số của 1
byte (do dữ liệu chưa được tổ chức thành từng byte).
Đối với cấu trúc Havard bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình tách ra thành các
thành phần riêng biệt. Như vậy, trong cùng một thời điểm CPU có thể truy xuất đến cả hai
bộ nhớ. Điều này giúp cho tốc độ xử lý của vi xử lý tăng lên. Ngoài ra, tập lệnh trong cấu
trúc Havard có thể được tối ưu tùy theo yêu cầu cấu trúc của vi điều khiển mà không phụ
thuộc cấu trúc dữ liệu. Ví dụ, đối với vi điều khiển PIC dòng 16Fxxx thì độ dài lệnh luôn
là 14-bit.
Tổ chức phần cứng của các dòng vi điều khiển PIC được thiết kế theo cấu trúc
Havard. Việc được thiết kế theo cấu trúc Havard giúp cho tập lệnh của vi điều khiển PIC
được tối ưu, cấu trúc lệnh không phụ thuộc cấu trúc dữ liệu và có thể linh động tùy chỉnh
theo khả năng và tốc độ của từng vi điều khiển.
12
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2.: Cấu trúc các khối bên trong của vi điều khiển PIC
2.1.4. Vi điều khiển sử dụng trong đồ án tôt nghiệp PIC18F4523
2.1.4.1.Một số đặc điểm của Vi điều khiển PIC18F4523
Vi điều khiển PIC18F4523 là loại vi điều khiển 8 bit pic Mcrocontrollers-
Mcrochip,gồm 40 chân. Có khả năng tính toán với tốc độ cao và các ứng dụng trong điều
khiển công suất và điều khiển động cơ. Có một số tính năng sau:
-Kiến trúc RISC:
+Chỉ có 35 hướng dẫn để học.
+Tất cả các đơn chu kỳ hướng dẫn ngoại trừ ngành.

+Tần số hoạt động 0-20 MHz.
13
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
+Độ chính xác dao động nội bộ.
+Bộ phát tín hiệu chuẩn.
+Cho phép lựa chọn nhiều tần số 8MHz đến 31mKHz.
+Nguồn cung cấp điện áp 2.0-5.5V.
+Tiêu thụ: 220uA (2.0V, 4MHz), 11uA (2,0 V, 32 KHz) 50nA (chế độ chờ).
+Tiết kiệm điện năng Sleep Mode.
+Brown-out Reset (BOR) với các tùy chọn phần mềm điều khiển.
+35 đầu vào / đầu ra.
+Cao trở nội tại nguồn.
+Cho phép từng chân lập trình kéo lên điện trở.
+Ngắt-on-Thay đổi pin.
+8K ROM bộ nhớ trong công nghệ FLASH.
+Chip có thể được lập trình lại lên đến 100.000 lần.
+In-Circuit Serial trình Lựa chọn.
+Chip có thể được lập trình ngay cả khi nhúng trong thiết bị mục tiêu.
+256 byte bộ nhớ EEPROM.
+Dữ liệu có thể được viết hơn 1.000.000 lần.
+368 byte bộ nhớ RAM.
-A / D chuyển đổi:
+14-kênh.
+ Độ phân giải 10-bit.
+ 3 bộ đinh thời.
+ Watch-dog hẹn giờ.
14
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do

+ Tương tự so sánh với các mô-đun.
+ Hai tương tự so sánh.
+ Cố định điện áp tham chiếu (0.6V).
+ Lập trình trên chip điện áp tham chiếu.
+ Chỉ đạo kiểm soát đầu ra PWM.
+ Nâng cao module USART.
+ Hỗ trợ RS-485, RS-232 và LIN2.0.
+ Auto-Detect Baud.
+ Giao tiếp đồng bộ Serial Port (MSSP).
+ hỗ trợ chế độ SPI và I2C.
15
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
16
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2. Sơ đồ chân vi điều khiển pic 18F4523
17
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2. Sơ đồ các khối chức năng của vi điều khiển 18F4523
18
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
2.1.4.2.chức năng các chân của vi điều khiển PIC18F4523
Chân (1) sử dụng làm chân tạo bộ reset cho vi điều khiển.
Các chân OSC1/CLK1/RA7(13) và OSC2/CLK0/RA6(14) dung mắc thạch anh cho
mạch, tạo xung nhịp cho vi điều khiển hoặc dung làm chân CLKIN/CLKOUT.
Các chân từ (2) đến (10) được sử dụng làm chân IN/OUT tín hiệu số hoặc INPUT tín
hiệu tương tự. Ngoài ra các chân (4) và (5) có thể sử dụng làm chân chuyển đổi A/D.

Chân (4) (5) (6) còn được sử dụng làm chân tín hiệu từ Encoder.
Chân (12) (31) dung để cung cấp điện áp V
SS
=0 cho vi mạch và điện áp cho các chân I/O.
Chân (11) (32) dung để cung cấp điện áp V
DD
=5V cho vi mạch và cho các chân I/O.
Chân (15) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc chân T1OSO/T13CK1.
Chân (16) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture2 input/campare2
output/PWM2 output.
Chân (17) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc làm chân Capture1 input/campare1
output/PWM1 output.
Chân (18) dùng làm chân I/O tín hiệu số
Chân (19) đến (22) và (27) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai chiều.
Chân (28) đến (30) dùng làm chân I/O tín hiệu số và là cổng dữ liệu hai chiều và tăng
cường đầu ra cho ccp1.
Chân (23) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI.
Chân (24) dùng làm chân I/O tín hiệu số và SPI.
Chân (25) dùng làm chân I/O tín hiệu số và TX/CK dung cho ghép nối máy tinh.
Chân (26) dùng làm chân I/O tín hiệu số và RX/TD dung cho ghép nối máy tinh.
Chân (33) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 0,input tín hiệu ccp1 và tìn hiệu tương tự
đầu vào 12.
Chân (34) dùng làm chân I/O tín hiệu số, ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào 10.
19
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Chân (35) dùng làm chân I/O tín hiệu số,ngắt 1 và tìn hiệu tương tự đầu vào 8.
Chân (36) có thể làm chân I/O tín hiệu số hoặc tìn hiệu tương tự 9 và làm chân Capture2
input/campare2 output/PWM2 output.
Chân (37) dùng làm chân I/O tín hiệu số và tìn hiệu tương tự đầu vào 11.

Chân (38) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGM.
Chân (39) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGC.
Chân (40) dùng làm chân I/O tín hiệu số hoặc PGD.
2.1.4.3. Tổ chức bộ nhớ
vi điều khiển này có ba loại bộ nhớ ROM, RAM và EEPROM. Tất cả họ sẽ được thảo
luận từ mỗi một cách riêng biệt có chức năng cụ thể, tính năng và tổ chức.
• Bộ nhớ ROM
Bộ nhớ ROM được sử dụng để lưu vĩnh viễn chương trình đang được thực thi. Đây là
lý do tại sao nó thường được gọi là "chương trình bộ nhớ". Các PIC18F4523 có 8KB
ROM (trong tổng số 8.192 địa điểm). Kể từ ROM này được thực hiện với công nghệ
FLASH, nội dung của nó có thể được thay đổi bằng cách cung cấp một điện áp lập trình
đặc biệt (13V).
Dù sao, không cần phải giải thích cụ thể vì nó được tự động thực hiện bằng phương
tiện của một chương trình đặc biệt trên máy tính và một thiết bị điện tử đơn giản gọi là
Lập trình viên.
20
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2. bộ nhớ ROM
• Bộ nhớ EEPROM
Tương tự như bộ nhớ chương trình, nội dung của EEPROM là vĩnh viễn lưu lại, thậm
chí còn bị cúp điện tắt. Tuy nhiên, không giống như ROM, các nội dung của EEPROM có
thể được thay đổi trong hoạt động của vi điều khiển. Đó là lý do tại sao bộ nhớ này (256
điểm) là một hoàn hảo cho tiết kiệm vĩnh viễn kết quả tạo ra và được sử dụng trong quá
trình hoạt động.
• Bộ nhớ RAM
Đây là bộ thứ ba và phần phức tạp nhất của vi điều khiển bộ nhớ. Trong trường hợp
này, nó bao gồm hai phần: thanh ghi mục đích chung và thanh ghi chức năng đặc biệt
(SFR).
Mặc dù cả hai nhóm của sổ đăng ký sẽ bị xóa khi có điện sẽ tắt và ngay cả khi chúng

được sản xuất trong cùng một cách và hành động theo cách tương tự, các chức năng của
họ không có nhiều điểm chung.
21
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2. Định địa chỉ và Thanh ghi mục đích chung
2.1.4.4 .Mục đích chung Thanh ghi
Tất cả -thanh ghi đa mục đích được sử dụng để lưu trữ dữ liệu tạm thời và kết quả tạo
ra trong quá trình hoạt động. Ví dụ, nếu chương trình thực hiện một tính (ví dụ, kể sản
phẩm trên dây chuyền lắp ráp), cần phải có một đăng ký mà là viết tắt của những gì chúng
ta trong cuộc sống hàng ngày gọi là "tổng hợp". Kể từ khi vi điều khiển không phải là
sáng tạo ở tất cả, nó là cần thiết để xác định địa chỉ của một số mục đích chung đăng ký
và gán cho nó một chức năng mới. Một chương trình đơn giản để tăng giá trị của các đăng
ký này bằng 1, sau khi mỗi sản phẩm đi qua cảm biến, nên được tạo ra.
22
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Do đó, các vi điều khiển có thể thực hiện chương trình vì nó bây giờ biết được những
gì và ở đâu tổng phải được tăng lên được. Tương tự như ví dụ đơn giản, mỗi biến chương
trình phải được preassigned một số mục đích chung đăng ký.
2.1.4.5.SFR Đăng ký
Đặc biệt-thanh ghi chức năng cũng được các vị trí bộ nhớ RAM, nhưng không giống
như -thanh ghi đa mục đích, mục đích của họ là xác định trước trong quá trình sản xuất và
không thể thay đổi. Kể từ khi bit của họ được kết nối vật lý với các mạch cụ thể trên chip
(A / D chuyển đổi, nối tiếp truyền thông module, vv), bất kỳ thay đổi nội dung của họ trực
tiếp ảnh hưởng đến hoạt động của vi điều khiển hoặc một số các mạch của nó. Ví dụ,
bằng cách thay đổi thanh ghi TRISA, chức năng của mỗi cổng A pin có thể thay đổi theo
cách nó hoạt động như đầu vào hay đầu ra. Một tính năng trong các vị trí bộ nhớ được
rằng họ có tên của họ (thanh ghi và bit của họ), mà đáng kể tạo điều kiện cho chương
trình bằng văn bản. Từ cấp cao ngôn ngữ lập trình có thể sử dụng danh sách của tất cả các

đăng ký với địa chỉ chính xác của họ, đó là đủ để xác định tên đăng ký để đọc hoặc thay
đổi nội dung của nó.
2.1.4.6. Bộ nhớ RAM các ngân hàng
Các bộ nhớ dữ liệu được phân chia thành bốn ngân hàng. Trước khi truy cập vào một
số đăng ký trong chương trình bằng văn bản (theo thứ tự để đọc hoặc thay đổi nội dung
của nó), nó là cần thiết để lựa chọn ngân hàng đó có thể đăng ký. Hai bit của đăng ký tình
trạng được sử dụng để lựa chọn các ngân hàng, sẽ được thảo luận sau này. Để tạo điều
kiện hoạt động, SFR thường được sử dụng có địa chỉ giống nhau ở tất cả các ngân hàng
cho phép họ được dễ dàng truy cập.
23
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Hình.2. Địa chỉ ngăn
2.1.4.7.Bộ chuyển đổi ADC
ADC (Analog to Digital Converter) là bộ chuyển đổi tín hiệu giữa hai dạng tương tự
và số. PIC18F4523 có 8 ngõ vào analog (RA4:RA0 và RE2:RE0). Hiệu điện thế chuẩn
VREF có thể được lựa chọn là VDD, VSS hay hiệu điện thế chuẩn được xác lập trên hai
chân RA2 và RA3.
Kết quả chuyển đổi từ tín tiệu tương tự sang tín hiệu số là 10 bit số tương ứng và được
lưu trong hai thanh ghi ADRESH:ADRESL. Khi không sử dụng bộ chuyển đổi ADC, các
thanh ghi này có thể được sử dụng như các thanh ghi thông thường khác. Khi quá trình
chuyển đổi hoàn tất, kết quả sẽ được lưu vào hai thanh ghi ADRESH:ADRESL, bit
(ADCON0<2>) được xóa về 0 và cờ ngắt ADIF được set.
24
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51
Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo Robot 2 bậc tự do
Qui trình chuyển đổi từ tương tự sang số bao gồm các bước sau:
• Thiết lập các thông số cho bộ chuyển đổi ADC:
+ Chọn ngõ vào analog, chọn điện áp mẫu (dựa trên các thông số của thanh ghi
ADCON1)

+ Chọn kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0).
+ Chọn xung clock cho kênh chuyển đổi AD (thanh ghi ADCON0).
+ Cho phép bộ chuyển đổi AD hoạt động (thanh ghi ADCON0).
• Thiết lập các cờ ngắt cho bộ AD:
+ Clear bit ADIF.
+ Set bit ADIE.
+ Set bit PEIE.
+ Set bit GIE.
Đợi cho tới khi quá trình lấy mẫu hoàn tất.
Bắt đầu quá trình chuyển đổi (set bit GO/DONE ).
Đợi cho tới khi quá trình chuyển đổi hoàn tất bằng cách:
Kiểm tra bit GO/DONE . Nếu GO/DONE =0, quá trình chuyển đổi đã hoàn tất.
Kiểm tra cờ ngắt.
Đọc kết quả chuyển đổi và xóa cờ ngắt, set bit GO/DONE (nếu cần tiếp tục chuyển đổi).
Tiếp tục thực hiện các bước 1 và 2 cho quá trình chuyển đổi tiếp theo.
25
Sinh viên:Nguyễn Quốc Việt CĐT-K51