ĐỒ án môn HỌC vi điều khiển xe tự chạy theo vạch

Chương mở đầu: Giới thiệu chung
Ngày nay, khi cuộc sống ngày càng được nâng cao, thì con người càng đòi hỏi
về khoa học kỹ thuật càng cao. Vì thế cần phải thúc đẩy ngành kỹ thuật phát triển
hơn.
Trong ngành khoa học kỹ thuật, có một lĩnh vực cũng góp phần rất quan trọng
vào sự phát triển của xã hội. Đó là lĩnh vực tự động hóa.
Và đề tài nhóm sinh viên chúng tôi thực hiện cũng nằm trong lĩnh vực này. Đề
tài: “Xe tự chạy theo vạch”.
Xe tự chạy theo vạch sẽ tự động chạy và được điều khiển bới IC họ 8051 đã
được lập trình. Và ở đây ta sẽ dùng IC 89C51 để thực hiện mô hình này.

I.

Giới thiệu về IC 89C51.

IC8951 là một họ IC vi điều khiển do hãng Intel của Mỹ sản xuất. Chúng có các
đặc điểm chung như sau:
Các đặc điểm của 8951 được tóm tắt như sau :

-

8 KB EPROM bên trong
128 Byte RAM nôi.
4 Post xuất/nhập I/O 8 bit.
Giao tiếp nối tiếp
64 KB vùng nhớ mã ngoài.
64 KB vùng nhớ dữ liệu ngoài.
Xử lý Boolean (hoạt động trên bit đơn).
210 vị trí nhớ có thể định vị bit.
4 μs cho hoạt động nhân hoặc chia.

1


Sơ đồ khối của 89C51:

II. Khảo sát sơ đồ chân 89C51, chức năng từng chân.
1. sơ đồ chân 89C51:

2


2. Chức năng các chân của IC 89C51:
- Post 0: là post có hai chứa năng ở các chân 32 – 39 của 89C51. Trong các
thiết kế nhỏ không dùng bộ nhớ mở rộng nó có chức năng như các đường I/O.
Đối với các thiết kế cỡ lớn có bộ nhớ mở rộng, nó được kết hợp giữa bus địa
chỉ và bus dữ liệu.
- Post 1: là post I/O trên các chân từ 1-8. Các chân được ký hiệu P1.0, P1.1,
…,P1.7. có thể dùng cho giao tiếp với các thiết bị ngoài nếu cần. Post 1
không có chức năng khác, vì vậy chúng chỉ được dùng cho giao tiếp với các
thiết bị bên ngoài.
- Post 2: là post có tác dụng kép trên các chân 21-28 được dùng như các đường
xuất nhập hoặc là byte cao của bus địa chỉ đối với các thiết bị dùng bộ nhớ
mở rộng.
- Post 3: là port có tác dụng kép trên các chân 10 - 17. Các chân của port này
có nhiều chức năng, các công dụng chuyển đổi có liên hệ với các đặc tính đặc
biệt của 89C51.

Chương I. Thực hiện phần cứng
I.

Yêu cầu kỹ thuật phần cứng cho đề tài.

-

Dùng VĐK họ 8051.Cảm biến dò đường (vd: cặp led-photodiode). Mỗi
bánh xe được truyền động bằng một động cơ riêng biệt. Động cơ truyền động
là động cơ DC có kèm hộp số giảm tốc, điện áp định mức trong khoảng từ
6V-12V. Mạch băm giảm áp động cơ dùng L293D nối với bốn chân của VĐK.
Dáng xe cân bằng, ngay ngắn, dài không quá 2dm. các chi tiết gắn chắc vào
sàn, không rung lắc khi xe chạy. Dây nối xếp gọn gàng, các đầu dây không
nối chết thì phải có phíc cắm để tháo lắp khi cần. Không có gì ngoài các bánh
xe được chạm vào mặt đường.
Xe phải bám theo vạch vòng chạy màu trắng xám không quá 50% dài 36dm,
rộng 3cm trên nền đen 100%. Vòng chạy có ba đoạn cung với bán kính cong
3dm.
Trong ba lần chạy, ít nhất một lần chạy liên tục trọn vòng không cần tay
người trợ giúp, trong thời gian không quá 2 phút. Khi chuẩn bị chạy nghiệm
thu, mọi động tác nối mạch phải qua phích cắm, không được xoán dây đồng
bằng tay.

3


II. Giới thiệu phần cứng.
Mạch điều khiển 89C51 và L293D:
-

IC 89C51: nạp chương trình để điều khiển đầu ra của L293D.
L293D: lấy tín hiệu từ IC 89C51 để xuất ra và điều khiền 2 động cơ.
KA7805: dùng để điều áp lấy từ nguồng 12 VDC xuất ra nguồn 5 VDC để

cấp cho mạch cảm biến và mạch IC 89C51.
Thạch anh: tạo xung vuông nuôi 89C51.
Điện trở: hạn dòng, bảo vệ các linh kiện.
Tụ: nạp xả, bảo vệ các linh kiện.
Cầu diode: tạo dòng điện một chiều cho mạch, bào vệ mạch khi lắp ngược
dòng.
Nguồn 12 VDC: để cấp cho mạch nguồn và hai động cơ.
Động cơ 12VDC: d9eiu62 khiển hai bánh xe.

Mạch cảm biến:
- LM324: nhận tín hiệu từ cảm biến màu, xuất ra tín hiệu vào IC 89C51.
- Cảm biến màu: nhận tín hiệu màu trên vạch màu đến LM324.
- Biến trở 50KΩ: điều chỉnh điện áp cấp cho LM324.

Sơ đồ kết nối chân IC 89C51, L293D và cảm biến:

4


III. Thực hiện ráp mạch.
Mạch cảm biến:
Lắp mạch cảm biến gồm cá bước sau:
Bước 1: Chọn linh kiện:
- Một con LM324
- Hai cặp led phát thu.
- Hai điện trở 470 Ohm
- Hai điện trở 270 Ohm
- Hai điện trở 10 KOhm
Bước 2: Kiểm tra linh kiện:
Sau khi chọn linh kiện ta dùng đồng hồ VOM để kiểm tra cá linh kiện.

Bước 3: Vẽ mạch in theo sơ đồ kết nối.
Bước 4: Lắp linh kiện và hàn linh kiện vào bo mạch.
Bước 5: Cấp nguồn và chạy thử.
Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến qua LM324:

5


Khoảng cách đặt cảm biến:

Lắp mạch LM293D điều khiển 2 động cơ:
Lắp mạch LM293D điều khiển 2 động cơ gồm các bước:
Bước 1: Chọn linh kiện:
Một con L293D
Hai động cơ 12 VDC
Một con 7805 (điều áp 5V)
Một diode
Một tụ 330 μF, một tụ 10 μF. Một tụ 0,1 μF.
Nguồn 12 VDC
Bước 2: Dùng đồng hồ VOM kiểm tra linh kiện.
Bước 3: Vẽ mạch in.
Bước 4: Lắp linh kiện và hàn linh kiện vào bo mạch.
Bước 5: Cấp nguồn và chạy thử.
Sơ đồ mạch nguồn 5 VDC:

Ta cấp nguồn 12 VDC đi qua con điều áp 7805 ra điện áp 5 VDC.
Ta dùng đồng hồ VOM thang đo 10 VDC đo ngõ ra, nếu đủ 5 VDC thì đạt yêu
cầu.

6

Sơ đồ kết nối L293D với động cơ:

Sơ đồ kết nối mạch IC 89C51:

7


Mạch IC 89C51 có sơ đồ kết nối như trên và bán sẵn trên thị trường, không cần
lắp ráp.

thiết kế khung xe:
Các vật liệu cần sử dụng để chế tạo khung xe:
Một tấp mica có kích thước khoảng 20x12x0.2 cm.
Ba bánh xe. Hai bánh xe được gắn vào hai động cơ và một bánh xe gắn ở
phần đuôi.

Hình ảnh thực tế:

Mạch cảm biến và mạch L293D
8


Mạch IC 89C51

9


10

Kết cấu mạch với khung xe

11


Chương II: Lập trình IC 89C51
I.

Sơ đồ giải thuật:

12


II.

Chương trình ASM:

Để viết chương trình cho IC, ta thực hiện theo các bước sau:
Bước 1: viết chương trình.
Để viết chương trình ta viết trên Notepad.
Ta sẽ theo đường dẫn sau để mở Notepad:
Start  All Programs  Accessories  Notepad
Sau khi đã mở được notepad, ta sẽ vết chương trình:
;chuong trinh chay xe bam vach
org 0000h
start:
jb
p1.0,tiep1

setb p0.0
jmp tiep2
tiep1:
clr
p0.0
tiep2:
jb
p1.1,tiep3
setb p0.1
jmp start
tiep3:
clr
p0.1
jmp start
end
Sau khi viết chương trình, ta sẽ lưu chương trình với tên file với đuôi chấm asm.
(VD: xe.asm) và lưu nó vào thư mục có file ASM51.exe và Oh.exe để bước tiếp
theo ta sẽ biên dịch cho chương trình.
Bước 2: Biên dịch chương trình:
Sau khi đã lưu file trương trình đã viết, ta sẽ biên dịch .
Để biên dịch chương trình ta cần có file ASM51.exe và Oh.exe
Đầu tiên ta mở cửa sổ dos bằng cách: Start  Run  cmd.exe  Ok
Cửa sổ dos hiện lên, ta bắt đầu biên dịch.
Ta tìm tới các tập tin asm51.exe, oh.exe và xe.asm
VD: 3 file trên được lưu trong thư mục D:\vsl
Ta gõ D:  Enter  cd vsl>  Enter kết quả trên dos xuất hiện D:\vsl>
Tiếp theo gõ asm51 xe.asm  Enter. Nếu có lỗi ta gõ xe.lst  Enter để xem
lỗi viết sai ở đâu. Nếu không có lỗi thì sẽ xuất hiện dòng chữ NO ERROR.
Tiếp tục, ta gõ oh xe.obj  Enter ta sẽ được file xe.hex trong thư mục D:\vsl\
Tời đây ta đã biên dịch thành công.

Bước 3: Nạp chương trình cho IC
Dùng mạch nạp để nạp chương trình cho IC
Bước 4: dùng mạch thử để test thử IC.

13


Chương IV. Nguyên lý làm việc của xe.
Sơ đồ kết nối:

Xe được đặt trên đường chạy, vạch trắng xám trên nền đen. Hai cảm biến trái
phải sẽ nằm trên nền đen hai bên vạch trắng xám..
Muốn mạch hoạt động được ta cần cấp nguồn 12 VDC cho mạch. Sau đó ta nhấn
nút mở nguồn thì 2 cảm biến dò đường tác động theo vạch màu đen hai bên sẽ
không tác động vào LM324, LM324 sẽ không đưa tín hiệu tác động lên post P1.0
và P1.1 của IC 89C51  post P0.0 và P0.3 của IC 89C51 sẽ đưa tín hiệu tới
L293D làm quay hai động cơ và xe sẽ chạy tới.
Nếu cảm biến bên trái lệch vào vạch trắng xám, cảm biến sẽ hoạt động  đưa tín
hiệu vào LM324  đưa tín hiệu tới post P1.0 của IC 89C51  ngõ ra post P0.0
không có tín hiệu ra (setb P0.0)  động cơ trái ngừng quay. Cùng lúc đó thì động
cơ phải vẫn tiếp tục quay làm xe rẽ sang trái.
Nếu cảm biến phải lệch vào vạch màu trắng xám, thì tương tự như trên, cảm biến
hoạt động  có tín hiệu vào LM324  LM324 đưa tín hiệu vào post P1.1 của IC
89C51  ngõ ra post P0.1 không có tín hiệu ra (setb p0.1)  động cơ phải ngừng
quay. Cùng lúc đó động cơ trái vẫn hoạt động làm xe rẽ sang phải.
Nhờ hai cảm biến mà xe sẽ chạy theo vạch trắng xám mà ta đã kẻ.

14