XE TỰ HÀNH - báo cáo đồ án robot bám đường (file .doc + full code)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN THIẾT KẾ III
Đề tài: ROBOT BÁM ĐƯỜNG
SỬ DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI
Sinh viên thực hiện

Giảng viên hướng dẫn

ĐVH

Hà Nội, 10/2016


Đồ án thiết kế III
LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay,xã hội ngày càng phát triển đòi hỏi nhu cầu hiện đại hóa công
nghiệp.Các ứng dụng tự động hóa càng phát triển nhằm nâng cao năng suất lao
động,cũng như phục vụ nhu cầu sống ngày càng phát triển của con người.Ngày càng
nhiều robot thông minh được chế tạo và nghiên cứu để nâng cao chất lượng sống của
con người như các xe không người lái phục vụ du lịch, tham quan, các robot trong các
dây chuyền sản xuất tự động,…. hay phục vụ các mục đích của con người như thám
hiểm,thăm dò vũ trụ,thăm dò đáy biển,những nơi mà con người không thể đến,……
Robot tự hành là một thành phần có vai trò quan trọng trong ngành Robot học.
Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của các hệ thống tự động hóa, robot tự hành ngày một
được hoàn thiện và càng cho thấy lợi ích của nó trong công nghiệp và sinh hoạt. Một
vấn đề rất được quan tâm khi nghiên cứu về robot tự hành là làm thế nào để robot tự
động đi theo một quỹ đạo đã định.

Trong báo cáo này của chúng em trình bày đề tài “MẠCH ĐIỀU KHIỂN
ROBOT NHẬN BIẾT BẰNG ĐÈN HỒNG NGOẠI” liên quan đến vấn đề đó.
Nhóm thực hiện

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................2
MỤC LỤC..................................................................................................................... 3
I.ĐỀ TÀI....................................................................................................................... 4
II.MỤC TIÊU...............................................................................................................4
III.NỘI DUNG CHÍNH...............................................................................................5
1.

Hình thành ý tưởng...........................................................................................5

2.

Robot tự hành...................................................................................................5

3.

Sơ đồ khối của mạch.........................................................................................6

4.

Phân công công việc..........................................................................................7

5.

Mô tả hoạt động của robot...............................................................................8

6.

Lưu đồ thuật toán.............................................................................................9

7.

Linh kiện và tìm hiểu chi tiết từng linh kiện...................................................9
7.1 Khối điều khiển...............................................................................................9
2


Đồ án thiết kế III
7.2 Khối cảm biến...............................................................................................12
7.3 Bộ so sánh (LM324).......................................................................................15
7.4 Khối chuyển động...........................................................................................17
7.5 Khối nguồn.....................................................................................................19
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI..............................................................................22
1.

Mạch nguyên lý...............................................................................................22

2.

Mạch in............................................................................................................22

3.

Hình ảnh minh họa.........................................................................................23

KẾT LUẬN.................................................................................................................23

PHỤ LỤC...................................................................................................................24
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................24

3


Đồ án thiết kế III

I.ĐỀ TÀI
Mạch điều khiển robot nhận biết đường đi bằng đèn hồng ngoại sử dụng
Arduino.Đề tài này thiết kế nhằm ứng dụng vào chế tạo ô tô tự lái sử dụng trong các
khu du lịch với việc chạy trên một đường cố định sử dụng đèn hồng ngoại để xác định
tuyến đường đi.

II.MỤC TIÊU
-

Robot hoạt động tốt, vận tốc tối đa dự kiến 5 m/min, hoạt động chính xác khi

bám đường.
- Mạch nhỏ gọn, trọng tải của Robot < 1kg
- Giá thành hợp lý.
- Có thể hoạt động chính xác khi chuyển nền trắng-đen sang đen –trắng hoặc
ngược lại
- Xe có khả năng tự dịch chuyển, tự vận động dưới sự điều khiển tự động để
thực hiện thành công công việc được giao.
Yêu cầu chức năng
-

Có khả năng thay đổi về thiết lập và hệ thống thiển thị trạng thái

Có khối nguồn cung cấp ổn định và dễ dàng thay thế.
Có khả năng nhận được tín hiệu báo nhận đường đi
Có khả năng điều khiển tốc độ bánh xe linh hoạt.
Đi nhanh trên đường thẳng
Giảm tốc tại khúc cua
Độ trễ < 1s

Yêu cầu phi chức năng
-

Mềm dẻo trong việc thay đổi cấu trúc và thông số của hệ thống tự động
Độ chính xác cao.
Khả năng chống nhiễu tốt.
Dễ dàng tự động hóa.

4


Đồ án thiết kế III
III.NỘI DUNG CHÍNH
1. Hình thành ý tưởng
Dựa vào đề tài “Mạch điều khiển robot nhận biết bằng đèn hồng ngoại”, chúng
em đã đề xuất ý tưởng thực hiện đề tài này như sau:
 Sử dụng kit Arduino để làm bộ xử lý trung tâm của mạch mà cụ thể nhóm chúng
em sử dụng kit Arduino R3
 Mạch sẽ sử dụng 3 bộ senser hồng ngoại nhận biết đường đi của Robot.
 Sử dụng hai động cơ một chiều (DC motor).
2. Robot tự hành
Robot tự hành hay robot di động được định nghĩa là một loại xe robot có khả năng
tự dịch chuyển , tự vận động dưới sự điều khiển tự động để thực hiện thành công công

việc được giao.
Theo lý thuyết, môi trường hoạt động của robot tự hành có thể là đất , nước , không
khí, không gian vũ trụ hay sự tổ hợp giữa chúng. Địa hình bề mặt mà robot di chuyển
trên đó có thể bằng phẳng hoặc thay đổi, lồi lõm.
Theo bộ phận thực hiện chuyển động ta có thể chia robot thành 2 lớp: chuyển động
bằng chân và bằng bánh. Trong đề tài này , chúng ta chỉ tìm hiểu về lớp robot chuyển
động bằng bánh. Điều khiển robot bằng bánh đơn giản và gần như luôn đảm bảo tính
ổn định của robot.
Tiềm năng ứng dụng của robot tự hành hết sức rộng lớn.

5


Đồ án thiết kế III

Hình 1 Một số loại robot tự hành

Mặc dù nhu cầu ứng dụng cao , nhưng những hạn chế chưa giải quyết được của
robot tự hành , như chi phí chế tạo cao, đã cho phép chúng được sử dụng rộng rãi. Một
nhược điểm của robot tự hành phải kế đến là còn thiếu tính linh hoạt và thích ứng khi
làm việc ở những vị trí khác nhau. Bài toán tìm đường của robot tự hành cũng không
phải là loại bài toán đơn giản như nhiều người nghĩ ban đầu.
Trong đề tài này , bài toán tìm đường cũng như mô hình robot sẽ được giải quyết ở
mức độ không quá phức tạp bằng Arduino R3
3. Sơ đồ khối của mạch

Hình 2 Sơ đồ khối

- Khối nguồn: cung cấp nguồn điện 6V DC cho các khối khác làm việc.
6

Đồ án thiết kế III
- Khối cảm biến: gồm 3 senser hồng ngoại có nhiệm vụ nhận biết đường đi.
- Khối xử lý trung tâm: Arduino R3 lấy dữ liệu từ khối cảm biến phát lệnh điều khiển
khối chuyển động.
- Khối động cơ: gồm hai động cơ một chiều điều khiển 2 bánh của xe sau.

7


Đồ án thiết kế III
4. Phân công công việc
Tuần
4,5

Công việc

Người thực hiện

Lên ý tưởng

Cả nhóm

Thảo luận và chọn đề tài
6,7

Tìm hiểu các module và các
linh kiện.
So sánh lựa chọn các linh

kiện phù hợp với yêu cầu
( chức năng, chất lượng, giá
thành,..)

- H.Dũng (Khối nguồn)
- Hương
(Khối xử lí trung tâm)
- V.Dũng (Khối chuyển
động)
- Hưng
(Khối cảm biến)
- Hùng (viết Code)

8,9,1
0

Lập danh sách linh kiện

Hương

Mua linh kiện

H.Dũng + Hương

Test hoạt động riêng từng

(theo phần tìm hiểu)

module theo từng khối chức
năng

12,13

14

Cắm board test mạch

Cả nhóm

Thiết kế mạch in

Hùng + Hưng

Hàn mạch

V.Dũng + H.Dũng

Chạy thử

Cả nhóm

Hoàn thiện sản phẩm
Lập báo cáo

Hưng
Bảng 1 Phân chia công việc

8

Đồ án thiết kế III
5. Mô tả hoạt động của robot

Hình 3 Mô tả hoạt động của robot

9


Đồ án thiết kế III
6. Lưu đồ thuật toán
mã hóa :trắng = 1; đen = 0.

Hình 4 Lưu đồ thuật toán

7. Linh kiện và tìm hiểu chi tiết từng linh kiện
7.1 Khối điều khiển
Nhiệm vụ :
-

Điều khiển hệ thống hoạt động, xử lý các thông tin từ các sensor báo về sau đó

điều khiển hoạt động của động cơ
Reset hệ thống trở về trạng thái ban đầu
Tạo xung nhịp
Để đơn giản trong việc thực hiện, nhóm em đã chọn module Arduino UNO R3 để
đảm nhận khối xử lí trung tâm.
Module Arduino là bo mạch vi xử lý được dùng để lập trình tương tác với các thiết
bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác. Đặc điểm nổi bật của
10

Đồ án thiết kế III
Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập
trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện tử và lập
trình. Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá thấp và tính chất nguồn
mở từ phần cứng tới phần mềm. Bo mạch ArduinoUNO là bo mạch thông dụng hiện
nay.
ArduinoUno sử dụng chip Atmega328. có 14 port IN/OUT digital, 6 port
analog , thạch anh dao động 16Mhz.
Ưu điểm khi sử dụng Arduino UNO R3
-

Arduino được dùng với mục đích là phát triển ứng dụng nhanh hoặc những ứng

dụng có code phức tạp vì mã nguồn mở của arduino rất lớn.
So với các vi điều khiển khác như pic hay msp thì code trên arduino dễ hơn
nhiều giúp cho người dùng dễ dàng sử dụng cũng như tối ưu hóa thời gian thực hiện.
Nên do đó bọn e chọn Arduino UNO R3 làm khối xử lý trung tâm cho đề tài
Thông số kĩ thuật:
-

Vi điều khiển: Atmega328 họ 8bit
Điện áp hoạt động: 5V DC ( chỉ được cấp qua cổng USB )
Điện áp khuyên dùng: 7-12V DC
Điện áp giới hạn : 6-20V DC
Số đầu vào/ra số: 14 (6PWM)
Đầu vào tương tự: 6 (độ phân giải 10 bit )
Dòng điện vào/ra số: 40 mA
Dòng điện tiêu thụ: 30mA
Bộ nhớ flash: 32 KB (ATmega328) với 0,5KB được dung bởi bootloader

Tần số hoạt động : 16 MHz

11


Đồ án thiết kế III

Sơ đồ chân ArduinoUNO

Hình 5 UNO R3

-

USB (1): Arduino sử dụng cáp USB để giao tiếp với máy tính. Thông qua cáp

USB chúng ta có thể Upload chương trình cho Arduino hoạt động, ngoài ra USB còn
có thể sử dụng như là nguồn cấp cho Arduino.
Nguồn cấp một chiều cho Arduino UNO (2,3), 7÷12V
Đầu vào tương tự (4), A0÷A5.
Đầu vào/ra số (5,6), D0÷D13.
Bộ nhớ
-

32KB bộ nhớ flash: những đoạn lệnh chúng ta lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ

nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được
dùng cho bootloader nhưng đừng lo,hiếm khi nào cần quá 20KB bộ nhớ này đâu.
2KB cho SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến khai báo khi
lập trình sẽ lưu ở đây. Khi khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM.
Tuy vậy, cũng hiếm khi bộ nhớ RAM lại trở thành thứ phải bận tâm. Khi mất điện, dữ

liệu trên SRAM sẽ bị mất
1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):
đây giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi mà chúng ta có thể đọc và ghi dữ liệu của
mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM.
Các cổng vào/ra :
-

Arduino UNO có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu. Chúng chỉ có

2 mức điện áp là 0V và 5V với dòng vào/ra tối đa trên mỗi chân là 40mA. Ở mỗi chân

12


Đồ án thiết kế III
đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc
định thì các điện trở này không được kết nối).
-

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu

10bit (0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V. Với chân AREF trên
board, có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog. Tức là nếu
chúng ta cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo điện áp
trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit.Đặc biệt, Arduino UNO có
2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác.
-

Arduino UNO có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8,

ATmega168, ATmega328. Bộ não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều
khiển đèn LED nhấp nháy, xử lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo
nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…
7.2 Khối cảm biến
Chức năng
Giống như con mắt của robot, giúp robot phát hiện vật cản hoặc đi theo lộ trình có
sẵn.

Hình 6 LED thu phat hồng ngoại và cơ chế hoạt động của nó

Cơ chế hoạt động của cảm biến hồng ngoại
Như chúng ta thấy hình bên trái : Light source là một bộ phát hồng ngoại hoặc là một
nguồn sáng nào đó có tia hồng ngoại . Khi chiếu xuống một bề mặt màu đen hoặc bề
mặt màu sẫm , tối các tia sang sẽ được bề mặt hấp tụ và lượn ánh sang bị bức xạ trở lại
ít , nên bộ thu nhận được ánh sang phản hồi ít.
13


Đồ án thiết kế III
Ta nhận xét hình bên trái : Khi bề mặt màu trắng hoặc màu sang thì ánh sáng
được phát bới bộ phát hồng ngoại thì sẽ không bị hấp thụ bởi bề mặt mà bị hất dội
ngược lại và khi đó đầu thu sẽ thu một lương tia hồng ngoại lớn
=> Do đó Led hồng ngoại có thể phân biệt được bộ cảm biến đang chiếu một vật màu
sáng hay màu tối để truyền tới bộ xử lý.

Cấu tạo bộ phát hồng ngoại

Hình 5 :Cấu tạo bộ phát hồng ngoại
Hình trên là cấu tạo của đèn led phát hồng ngoại Chân anode được nối với cực
dương của nguồn điện. Chân cathode được nối với đất.Thông thường thì chân anode

dài hơn chân cathode.
Cấu tạo bộ thu hồng ngoại

Hình 6 : Cấu tạo của bộ thu hồng ngoại
Cấu tạo Quang trở gồm một lớp chất bán dẫn( cadimi sunfua Cds chẳng hạn) phủ trê
một tấm nhựa cách điện. Có hai điện cực và gắn vào lớp chất bán dẫn đó.
14


Đồ án thiết kế III
Nối một nguồn khoáng vài vôn với quang trở thông qua một miliampe kế. Ta thấy khi
quang trở được đặt trong tối thì trong mạch không có dòng điện. Khi chiếu quang trở
bằng ánh sáng có bước song ngắn ( ánh sáng hồng ngoại …) hơn giới hạn quang dẫn
của quang trở thì sẽ xuất hiện dòng điện trong mạch.
Điện trở của quang trở giảm đi rất mạnh khi bị chiếu sáng bởi ánh sáng nói trên. Đo
điện trở của quang trở Cds, người ta thấy : khi không bị chiếu sáng , điện trường của
nó vào khoảng 3.10^6 om, khi bị chiếu sáng , điện trở của nó chỉ khoảng 20om.
+ Led ở đây là bộ phát hồng ngoại còn quang trở là bộ thu.
Trong bài này, nhóm em sử dụng bộ cảm biến hồng ngoại tcrt5000 với chân Emitter
của mắt thu có độ nhạy bước sóng 950nm.
Sơ đồ nguyên lý của bộ cảm biếnhồng ngoại

Hình 7 Sơ đồ nguyên lí cảm biến hồng ngoại

Trong sơ đồ nguyên lý trên , cặp led thu phát được đặt sát nhau , môt chân của
quang trở được đưa vào LM324. LM324 là IC khuếch đại so sánh , mục đích là khuếch
đại tín hiệu từ sensor. Khi hoạt động , led phát chiếu tia hồng ngoại xuống sàn thi đấu ,
khi chùm tia hồng ngoại chiếu xuống nền đen , quang trở không nhận được chùm phản
xạ nên không dẫn điện , điện trở bằng vô cùng, tín hiệu ra LM324 là mức 1 được đưa
vào UNO R3. Tương tư, khi robot gặp nền trắng quang trở nhận được chùm phản xạ ,

điện trở giảm nên dẫn đến tín hiệu LM324 là mức 0.

15


Đồ án thiết kế III
Ưu điểm cảm biến hồng ngoại
Led hồng ngoại là một loại cảm biến được sử dụng rất phổ biến, nguyên lí hoạt động
đơn giản mà hoàn toàn phù hợp với chức năng bám đường của robot và giá thành thấp.
TCRT5000

Hình 8 TCRT 5000

7.3 Bộ so sánh (LM324)
Chức năng
Để giảm bớt nhiễu không mong muốn khi mắt thu cảu cảm biến hồng ngoại thu
được tín hiệu, nhóm em đã sử dụng ic LM324 để giải quyết vấn đề này.
LM324 là một IC công suất thấp bao gồm 4 bộ khuếch đại thuật toán (Op Amp) trong
nó. Các Opamp trong LM324 được thiết kế đặc biệt để sử dụng với nguồn đơn. Tức là
bạn chỉ cần Vcc và GND là đủ. Một điều đặc biệt nữa là nguồn cung cấp của LM324
có thể hoạt động độc lập với nguồn tín hiệu. Ví dụ nguồn cung cấp của LM324 là 5V
nhưng nó có thể làm việc bình thường với nguồn tín hiệu ở ngõ vào V+ và V- là 15V
mà ko bị sao cả

16


Đồ án thiết kế III
Sơ đồ chân LM324

Hình 9 Sơ đồ chân LM324

Thông số kĩ thuật
-

Nguồn cung cấp cho LM324 tầm từ 5V~32V. Tuy nhiên điện áp khuyên dùng ở

5V.
-

Điện áp tối đa ngõ vào: ~Vcc. áp ngõ vào từ 0~32V đối với nguồn đơn và

±15V đối

-

với nguồn đôi.
công suất của Lm324 loại chân cắm (Dip) khoảng 1W
Thứ tư là điện áp và dòng ngõ ra. điện áp ngõ ra từ 0~Vcc-1,5V.
Dòng ngõ ra khi mắc theo kiểu đẩy dòng (dòng Sink) thì dòng đẩy tối đa đạt

được 20mA. Dòng ngõ ra khi mắc theo kiểu hút dòng (dòng Souce) thì dòng hút tối
đa có thể lên đến 40mA. Hai thông số này cực kỳ quan trọng trong thiết kế với
LM324
Tần số hoạt động của LM324 là 1MHz
Khuếch đại điện áp DC của LM324 tối đa khoảng 100 dB
Nguyên lí hoạt động của op amp
Khi điện áp V+ > V- thì ngõ ra của op amp ở mức +Vcc
Khi điện áp V+ < V- thì ngõ ra của op amp ở mức Gnd hoặc -Vcc.
7.4 Khối chuyển động

Động cơ mà nhóm sử dụng là động cơ một chiều (DC motor).

17


Đồ án thiết kế III
Động cơ một chiều có cấu tạo từ hai bộ phận: Bộ phận đứng yên có cấu tạo từ nam
châm vĩnh cửu được gọi là Stato và một bộ phận quay được cấu tạo từ một nam châm
nhân tao có cấu tạo từ một cuộn dây đồng có lõi là một thanh kim loại được gọi là
Rotor.

Hình 10 Động cơ DC

Hình 11 Hoạt động của motor DC

Khi cho dòng điện một chiều đi qua motor sẽ khiến motor quay theo chiều như hình
bên trái
Khi ta đảo 3 cực của dòng điện động cơ chiều như hình bên phải.
Động cơ DC cho dòng điện một chiều chạy qua và làm quay Roto dẫn đến motor
quay, nếu ta đổi chiều dòng điện thì motor sẽ quay theo chiều ngược lại. Do đó có thể
điểu chỉnh được hướng quay của motor . Đặc tính kỹ thuật của hầu hết động cơ motor
là tốc độ quay( Vòng/ phút) cao và moment ngẫu lực thấp. Nhưng mà hầu hết Robot
cần tốc quay chậm và moment ngẫu lực cao. Do đó một hộp số có thể được lắp vào
DC motor nhằm giảm tốc độ quay và làm tang moment ngẫu lực. Trên hộp số thường
ghi rõ chỉ số truyền động chỉ trước và sau hộp số.

18


Đồ án thiết kế III

Ví dụ: Tốc độ quay của một DC motor là 1000 vòng/Phút được gắn vào một hộp số
1000/1. Có nghĩa là tốc độ quay của đầu ra hộp số được 1/1000 của tốc độ DC motor
khi chưa gắn hộp số => Vận tốc hộp số bằng vận tốc DC motor chia cho 1000.
 Điều xung PWM, điều chỉnh vận tốc cho động cơ.
Điều xung PWM là một khâu quan trọng không thể thiếu trong thiết kế Robot. Qua
đó bạn có thể điều khiển linh hoạt cho DC motor từ đó có thể dùng các hàm vận tốc để
cho robot có thể bám theo vạch trắng.
Điều xung nói chung là cách bật tắt nguồn điện của motor liên tục là motor lúc
nhận được điện. Lúc mất điện . Khi tần số đủ cao motor sẽ quay ổn định ở một tốc độ
nhờ moment quay của bánh xe.
Xung vuông là đồ thị biểu hiện trạng thái của nguồn điện. Nguồn được mở thì
motor hoạt động lúc này xung đang ở trạng thái cao, nguồn tắt thì motor dừng lại lúc
này motor đang ở trạng thái thấp. Tốc độ motor tỉ lê trung bình với độ dài của xung
vuông. Sau đây là một số trạng thái hoạt động:

Hình 12 Điều xung PWM

19


Đồ án thiết kế III
Ta xem các xung trên , mỗi xung dù là 20% , 50% hay 80% đều có hai trạng thái
là 12V và 0V. 12V được gọi là trạng thái cao. ở mức này motor sẽ quay. Còn 0V là ở
trạng thái thấp , ở trạng thái này motor sẽ có điện áp dừng. Biểu đồ xung , tổng phần
trăm trạng thái cao và trạng thái thấp sẽ là 100% . Và con số 20% hay 50%, 80% là
xung cao. Cho nên phần trăm thấp là 100%-% xung cao. Nếu độ dài xung càng rộng
thì tốc độ motor càng cao do đó đạt được tốc độ cao nhất khi motor được gửi đến xung
100% và motor dừng khi có 0% được gửi tới.
7.5 Khối nguồn
Khối nguồn có chức năng cung cấp năng lượng cho tất cả các thiết bị và linh kiện

trên robot hoạt động được.
Để cung cấp nguồn năng lượng cho robot ta có rất nhiều lựa chọn như: Pin thường,
pin sạc, ac-quy hoặc adapter.

Hình 13 một số nguồn thông dụng

Đây đều là những thiết bị thông dụng hiện nay, so sánh một chút về ưu-nhược điểm
của chúng.
So sánh một số nguồn thông dụng
Ngồn
Pin thường

Ưu điểm
Giá rẻ ~2000/1 pin, trọng lượng nhỏ ~25g,

Nhược điểm
Chỉ sử dụng 1 lần.

Khích thước gọn h=50.5, d=14.5 (mm)
Di động.

Dung lượng nhỏ
600-1000 (mAh)
đối với loại pin
R6. Nhanh hết pin
Điện áp nhỏ
20


Đồ án thiết kế III

Pin sạc

1.5V/pin
Tái sử dụng lên tới ~1500 lần (pin sạc AA), Giá thành vừa và
trọng lượng nhỏ ~31g , dung lượng có loại cao.
200.000đ/ 4pin.
khá cao >4000 (mAh). kích thước gọn gần
bằng pin thường cho phép khả năng di

Ac-quy

chuyển linh động
Điện áp cao hơn pin thường.
Tái sử dụng nhiều lần.

- Kích thước lớn

Dung lượng cao ( vd: Ắc quy SUNCA - Trọng lượng lớn
- Không phù hợp
RB45C 6V)
với xe mô hình
Có dung lượng cao 4500 mAh
Giá thành trung bình Ắc quy SUNCA
mini

Adapter

RB45C 6V là 80.000đ
Di động.
Cung cấp năng lượng ổn định.

Không di động
Giá thành đa dạng tùy vào chủng loại và
xuất xứ, trung bình khoảng vài chục nghìn
hoặc cao hơn chút.
Kích thước khá nhỏ
Điện áp đa dạng (5V,6V,9V,12V....)

Bảng 2 So sánh một số nguồn

Lựa chọn ngồn
Để đáp ứng được yêu cầu mạch nhỏ gọn, khối lượng robot nhẹ và di chuyển linh
hoạt và đặc biệt là robot làm việc trong một khoảng thời gian nhất định. Nhóm em đã
quyết định sử dụng loại pin xạc. Khối chuyển động hoạt động với 5-12V nhóm em
chọn loại pin xạc có điện áp nằm trong khoảng cho phép hoạt động của robot. Khối xử
lí hoạt động ở 5V và khối truyền nhận, khối cảm biến cũng có thể sẽ chung nguồn với
khối xử lí.

21


Đồ án thiết kế III

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
Sau quá trình tìm tòi, nghiên cứu. Nhóm chúng em đã hoàn thành các bước vẽ
mạch nguyên lý và mạch in sử dung Alitum.
1. Mạch nguyên lý

Hình 14 Sơ đồ nguyên lý

22

Đồ án thiết kế III
8. Mạch in

Hình 15 Mạch in

9. Hình ảnh minh họa

Hình 16 Hình minh họa robot

23


Đồ án thiết kế III
KẾT LUẬN
Qua đợt thực hành này , chúng em đã nâng cao được kiến thức về thiết kế phần
cứng được thực hành vẽ mạch nguyên lý và thiết kế mạch in trên phần mềm Altium.
Ngoài ra chúng em còn được tìm hiểu thêm về Arduino R3 một kit thông dụng và phổ
biến trong thực tế. Kiến thức mà nhóm em thu được trong đợt thực hành này sẽ giúp
ích chúng em rất nhiều trong việc học tập trên trường lớp cũng như ứng dụng vào thực
tế công việc trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn cô đã giúp đỡ chúng em hoàn
thành báo cáo này. Em xin chân thành cảm ơn.

PHỤ L
Hình 1 Một số loại robot tự hành...................................................................................5
Hình 2 Sơ đồ khối..........................................................................................................6
Hình 3 Mô tả hoạt động của robot.................................................................................8
Hình 4 Lưu đồ thuật toán...............................................................................................9
Hình 5 UNO R3...........................................................................................................11

Hình 6 LED thu phat hồng ngoại và cơ chế hoạt động của nó.....................................12
Hình 7 Sơ đồ nguyên lí cảm biến hồng ngoại..............................................................14
Hình 8 TCRT 5000.......................................................................................................15
Hình 9 Sơ đồ chân LM324...........................................................................................16
Hình 10 Động cơ DC...................................................................................................17
Hình 11 Hoạt động của motor DC...............................................................................17
Hình 12 Điều xung PWM............................................................................................19
Hình 13 một số nguồn thông dụng...............................................................................20
Hình 14 Sơ đồ nguyên lý.............................................................................................22
Hình 15 Mạch in..........................................................................................................22
Hình 16 Hình minh họa robot......................................................................................23
Y

Bảng 1 Phân chia công việc...........................................................................................7
Bảng 2 So sánh một số nguồn......................................................................................21

24


Đồ án thiết kế III
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1.

2.
3.

4.

/> /> /> />
25