Điều khiển chuyển động của robot chạy theo vạch trắng

Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________

LỜI NÓI ĐẦU
Vi xử lý – Vi điều khiển được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống. Từ
những bảng đèn quảng cáo led 7 đoạn, led ma trận,…theo kiểu chạy chữ
khác nhau cho đến các hệ thống tự động khác như máy móc dây chuyền sản
xuất trong các xí nghiệp, nhà máy. Đặc biệt, Vi điều khiển – Vi xử lý được
ứng dụng vào việc chế tạo Robot phục vu Sản xuất hàng hóa, chế tạo máy
móc phục vụ đời sống con người.
Nhận thấy sự thiết thực của môn học này và dưới sự giúp đỡ của thầy
TẠ MINH CƯỜNG, nhóm chúng em đã bắt tay vào thực hiện đề tài môn
học này với việc chế tạo xe chạy tự động dò đường theo vạch.
Sau một thời gian dài nghiên cứu và làm việc, chúng em gặp rất nhiều
khó khăn, vướng mắc. Dưới sự chỉ dẫn của thầy CƯỜNG thì phần nào
những khó khăn đã được khắc phục. Nhưng do trình độ và khả năng có hạn
nên còn vài vấn đề chúng em giải quyêt chưa thấu đáo.
Qua việc thực hiện đề tài này, nhóm chúng em học hỏi được rất nhiều
điều bổ ích. Qua đó cũng rút ra được không ít những kinh nghiệm thực tế bổ
ích, là hành trang phục vụ công việc sau này của chúng em.
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 1 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Tp hcm . ngày tháng năm 2010
Giáo viên hướng dẫn
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 2 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Tp hcm . ngày tháng năm 2010
Giáo viên phản biện .

_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 3 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
I. Nội dung đề tài:
1. Đề tài :
Điều khiển chuyển động của robot chạy theo vạch trắng.
Chức năng của hệ thống:
- Chuyển động của động cơ theo ý của người lập trình
- Chuyển động thẳng-tiến –lùi .
- Chuyển động quay : trái- phải .
- Điều khiển động cơ chạy theo vach bất kỳ .
II .Thiết kế :
1. Nhiệm vụ thiết kế :
- Mạch điều khiển .
- Mạch động cơ .
- Mạch dò vạch trắng.
2. Sơ đồ khối của hệ thống :

_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 4 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Khối điều khiển
Khối cơ học
Khối dò đường
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
3. Sơ đồ mạch điện của hệ thống :
_______________________________________________________________________

SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 5 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
TXD
*
RXD
*


P
0
P
1
P
2
P
3


INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT

EA\ RST PSEN ALE

Rom
4K-8051
OK-8031

CPU








Caùc port I\O
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 6 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
TXD
*
RXD
*


P
0
P

1
P
2
P
3


INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT

EA\ RST PSEN ALE


Rom
4K-8051
OK-8031

CPU

Caùc port I\O
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
3.1. Mạch điều khiển :
a. Giới thiệu sơ lược về IC 89C51:
- 4K Bytes Flash rom.
- 128 bytes ram.
- 4 port 8 bit.
- Hai bộ định thời 16 bit .
- Có port nối tiếp .
- Có thể mở rộng bộ nhớ chương trình ngoài 64k byte.
- Bộ xử lý bit
- Cấu trúc bên trong của 89C51

_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 7 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
TXD
*
RXD
*


T
1
*

T
2
*
P
0
P
1
P
2
P
3


INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT

EA\ RST PSEN ALE


Các thanh
ghi khác
128 byte

Ram
Rom
4K-8051
OK-8031
Timer1
Timer2
Điều khiển
ngắt
Điều khiển
bus

CPU
Port nối
tiếp








Caùc port I\O
Tạo dao
động
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
3.b. Mạch dò đường :
Nhóm em xin giới thiệu về sensor dò đường của robot thường dùng
trong thực tế .

Cảm biến hồng ngoại gồm : đèn led phát và transitor thu.
Nguyên lý chung : cường độ phát càng lớn thì dòng diện bên transitor càng
lớn . Theo như sơ đồ trên thì điện áp rơi trên R của mạch thu càng lớn thì R
càng tăng .
Ta thấy rằng màu sắc khác nhau thì độ phản xạ khác nhau dẫn đến dòng thu
cũng khác nhau .
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 8 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________


_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 9 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________

3.c. Mạch động cơ :
Cấu trúc bên trong của động cơ :
Đối với mô hình xe tự dò đường , nhóm em đã dùng IC chuyên dụng để có
thể đảo chiều quay của động cơ .
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 10 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
A
B
C
D

A',B',C',D
'
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
Đối với IC L293 thì ta phải mắc thêm diot còn đối với IC L293D thì đã có
diot sẵn bên trong .
Để tản nhiệt cho IC thì ta thiết kế chân GND rộng hay gắn thêm phiến tản
nhiệt .
Dòng chịu được có thể lên đến 3A .
Các thành phần cơ học khác :
- Hai bánh xe điều khiển chuyển động , được tạo trục thích hợp
gắn liền với 2 động cơ trục quay của động cơ .
- Một bánh xe con được gắn phía trước thân robot để có thể
quay mọi hướng khi 2 bánh xe điều khiển rẽ trái hay phải .

II. Lập trình vi điều khiển :
1 .Lưu đồ giải thuật :
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 11 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 12 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
BEGIN
STOP
P1=0FFH
READ LINE
A←P3

CJNE A=?
WELL
A=11110110B
ON LELF 1BIT
A=11111110B
ON RIGHT 1BIT
A=11110111B
ON LELF 2BIT
A=11111100B
ON RIGHT 2BIT
A=11110011B
DIFF =90
0
A=11110101B
WELL
LCALL DITHANG
ON LEFT1BIT
LCALL REPHAI
DIFF=3BIT
A=11110001B
BAD
A=11110000B
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
END
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 13 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
ON LEFT2BIT
LCALL REPHAI

ON RIGHT1BIT
LCALL RETRAI
ON RIGHT2BIT
LCALL REPHAI
ON LEFT3BIT
LCALL REPHAI
DIFF=90
0
LCALL RETRAI
BAD
LCALL STOP
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
2) Chương trình ASM:
org 0000h
ljmp main
dung:
mov p1,#0ffh
ret
dithang:
clr p1.1
clr p1.4
ret
lechtrai:
clr p1.1
setb p1.4
ret
lechphai:
clr p1.4
setb p1.1

ret
main:
mov p1,#0ffh
start:
read_line:
step0:
mov a,p3
cjne a,#11110110b,step1
lcall dithang
step1:
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 14 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
mov a,p3
cjne a,#11111110b,step2
lcall lechtrai
step2:
mov a,p3
cjne a,#11110111b,step3
lcall lechphai
step3:
mov a,p3
cjne a,#11111100b,step4
lcall lechtrai
step4:
mov a,p3
cjne a,#11110101b,step5
lcall lechphai

step5:
mov a,p3
cjne a,#11111010b,step6
lcall lechtrai
step6:
mov a,p3
cjne a,#11110011b,step7
lcall lechphai
step7:
mov a,p3
cjne a,#11111000b,step8
lcall lechtrai
step8:
mov a,p3
cjne a,#11110001b,step9
lcall lechphai
step9:
mov a,p3
cjne a,#11111001b,step10
lcall lechphai
step10:
mov a,p3
cjne a,#11110010b,step11
lcall lechphai
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 15 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
step11:

mov a,p3
cjne a,#11110100b,step12
lcall dithang
step12:
mov a,p3
cjne a,#11111111b,step13
lcall dung
step13:
mov a,p3
cjne a,#11110000b,step14
lcall dithang
step14:
ljmp step0
END
IV.Các bước thực hiện:
a. Linh kiện vàdụng cụ:
- Dụng cụ : chì , mỏ hàn , tấm mica , 3 bánh xe, ốc
vặn….
- Linh kiện: điện trở , tụ điện, IC LM243, IC L293D,
phototransitor CTRT5000, diode 1N4001, thạch anh, biến
trở ,đèn led , nguồn 12V
b. Sơ đồ mạch in :
Mạch in kết hợp IC L293D và LM 234
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khơi- Vũ Cơ - 16 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
Mạch in cảm biến sensor :
c. Lắp ráp linh kiên :

-Mặt trước của xe :
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 17 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
-Mặt sau của xe :


_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 18 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng
LED(DÙNG ĐỂ BÁO RẼ TRÁI , PHẢI)
Đồ Án Vi Xử Lý GVHD: Tạ Minh Cường
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
SVTH: Thanh Bản- Việt Khôi- Vũ Cơ - 19 -
08CĐ-Đ5 CĐKT Lý Tự Trọng