Đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI: ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
THEO MÀU SẮC
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông
GVHD:

TS PHẠM NGỌC SƠN

Sinh viên:

LÊ QUANG PHÚC
MSSV: 15141245
TRẦN THANH DUY
MSSV: 15141120

TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2018


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐIỆN ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN 1

ĐỀ TÀI: ĐẾM VÀ PHÂN LOẠI SẢN PHẨM
Ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Điện Tử Truyền Thông

Sinh viên:

LÊ QUANG PHÚC
MSSV: 15141245
TRẦN THANH DUY
MSSV: 15141120

Hướng dẫn: TS. PHẠM NGỌC SƠN
TP. HỒ CHÍ MINH – 6/2018


THÔNG TIN ĐỒ ÁN 1
1. Thông tin sinh viên

Họ và tên sinh viên: LÊ QUANG PHÚC

MSSV: 15141245

Email:
Họ và tên sinh viên: TRẦN THANH DUY

MSSV: 15141120

Email:
2. Thông tin đề tài

- Tên của đề tài: Đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc
- Đơn vị quản lý: Bộ môn Kỹ Thuật Máy Tính - Viễn Thông, Khoa Điện Điện Tử, Trường
Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
- Thời gian thực hiện: 15 tuần

3. Lời cam đoan của sinh viên

Chúng tôi – Lê Quang Phúc và Trần Thanh Duy cam đoan đồ án này là công trình nghiên
cứu của bản thân chúng tôi dưới sự hướng dẫn của tiến sĩ Phạm Ngọc Sơn. Kết quả công bố
trong bản báo cáo là trung thực và không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác.
Tp.HCM, ngày 18 tháng 6 năm 2018
SV thực hiện đồ án

Xác nhận của Bộ Môn

Tp.HCM, ngày … tháng … năm 20…
Giáo viên hướng dẫn

i


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................

................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
................................................................................................
ii


LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình thực hiện đồ án này, tôi đã nhận được nhiều sự giúp đỡ, đóng góp
ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của quý thầy cô và bạn bè.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. PHẠM NGỌC SƠN, người đã hướng
dẫn tận tình, giúp đỡ chúng tôi trong suốt quá trình thực hiện đồ án.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn các quý thầy cô trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật nói chung, các thầy cô khoa Điện – Điện tử nói riêng đã cung cấp cho chúng
tôi những kiến thức đại cương và chuyên ngành bổ ich, giúp chúng tôi có được cơ sở
lý thuyết vững vàng để vận dụng vào đồ án này.
Cuối cùng, tôi xin cảm ơn gia đình và bạn bè đã luôn tạo điều kiện, quan tâm,
giúp đỡ và động viên chúng tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án.
TP.HCM, ngày tháng

năm 20

Sinh viên thực hiện

iii

DANH MỤC HÌNH
Hình 2. 1: Arduino Nano ...................................................................................... 3
Hình 2. 2: Động cơ Servo MG995 ....................................................................... 5
Hình 2. 3: Hoạt động của Servo [4] ....................................................................... 6
Hình 2. 4: Cảm biến màu sắc TCS3200 ............................................................... 7
Hình 2. 5: Cấu tạo TCS3200 [5] ............................................................................ 7
Hình 2. 6: Lọc màu ............................................................................................... 8
Hình 2. 7: Module L298 ..................................................................................... 11
Hình 2. 8: Sơ đồ chân L298 ................................................................................ 12
Hình 2. 9: LCD 16x2 .......................................................................................... 14
Hình 2. 10: Sơ đồ chân LCD .............................................................................. 14
Hình 2. 11: Mặt sau của LCD ............................................................................. 16
Hình 2. 12: Sơ đồ khối của bộ điều khiển LCD ................................................. 16
Hình 2. 13: Module LCD I2C ............................................................................. 18
Hình 3. 1: Sơ đồ khối mạch đếm và phân loại sản phẩm ................................... 19
Hình 3. 2: Sơ đồ kết nối Arduino với các cảm biến ........................................... 20
Hình 3. 3: Sơ đồ nguyên lý Module cảm biến màu sắc TCS3200 ..................... 20
Hình 3. 4: Sơ đồ nguyên lý LCD ........................................................................ 21
Hình 3. 5: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ............................................................ 21
Hình 3. 6: Lưu đồ ............................................................................................... 22
Hình 3. 7: Mô hình băng tải................................................................................ 23
Hình 3. 8: Mạch giao tiếp các module với Arduino ........................................... 24
Hình 3. 9: Mạch hiển thị thông tin trên LCD ..................................................... 24
Hình 3. 10: Mạch cảm biến màu sắc ................................................................. 25
Hình 3. 11: Mạch cảm biến hồng ngoại ............................................................. 25
Hình 3. 12: Mạch nguồn cung cấp...................................................................... 26
Hình 3. 13: Mô hình đang hoạt động .................................................................. 26

iv

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2. 1: Thông số của Arduino Nano [1] ........................................................... 4
Bảng 2. 2: Thông số kỹ thuật của động cơ servo MG995 [2] ................................ 5
Bảng 2. 3: Lựa chọn 4 loại photodiode thông qua S2,S3 ..................................... 8
Bảng 2. 4: Tần số đầu ra[8] .................................................................................... 9
Bảng 2. 5: Thông số kỹ thuật của cảm biến hồng ngoại [9] ................................ 10
Bảng 2. 6: Thông số kỹ thuật L298 [11] ............................................................... 11
Bảng 2. 7: Chức năng các chân L298 [12] ........................................................... 13
Bảng 2. 8: Chức năng các chân LCD [13] ............................................................ 15

v


MỤC LỤC
THÔNG TIN ĐỒ ÁN 1 .......................................................................................................................i
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ........................................................................................................ ii
LỜI CẢM ƠN .................................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ........................................................................................................................... iv
DANH MỤC BẢNG ........................................................................................................................... v
MỤC LỤC.......................................................................................................................................... vi
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ......................................................................................................................1
1.1.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI..................................................................................................1

1.2.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN...................................................................1

1.3.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU ..........................................................................................1

1.4.

PHẠM VI GIỚI HẠN ....................................................................................................2

CHƯƠNG 2 ........................................................................................................................................3
CƠ SỞ LÝ THUYẾT .........................................................................................................................3
2.1.

ARDUINO NANO ..............................................................................................................3

2.1.1.

Sơ lược về Arduino Nano ..........................................................................................3

2.1.2.

Một vài thông số của Arduiono Nano .......................................................................3

2.1.3.

Cổng kết nối với Arduino Nano ................................................................................4

2.2.

ĐỘNG CƠ SERVO ............................................................................................................4

2.2.1.

Sơ lược về động cơ Servo ...........................................................................................4

2.2.2.

Thông số kỹ thuật .......................................................................................................5

2.2.3.

Hoạt động ....................................................................................................................5

2.2.4.

Các giới hạn quay .......................................................................................................6

2.3.

CẢM BIẾN MÀU SẮC TCS3200 .....................................................................................6

2.3.1.

Sơ lược về TCS3200 ...................................................................................................6

2.3.2.

Cấu tạo, thông số kỹ thuật.........................................................................................7

2.3.3.

Nguyên lý hoạt động...................................................................................................9

2.4.

MODULE CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI ........................................................................ 10

2.4.1.

Thông số kỹ thuật .................................................................................................... 10

2.4.2.

Nguyên lý hoạt động................................................................................................ 10

2.5.

MODULE L298 ............................................................................................................... 10

2.5.1.

Sơ lược về L298 ....................................................................................................... 10

vi


2.5.2.

Thông số kỹ thuật .................................................................................................... 11

2.5.3.

Sơ đồ và chức năng các chân .................................................................................. 11

2.6.

LCD .................................................................................................................................. 13

2.6.1.

Sơ lược về LCD........................................................................................................ 13

2.6.2.

Sơ đồ và chức năng các chân của LCD ................................................................. 14

2.6.3.

Bộ điều khiển LCD và các vùng nhớ ..................................................................... 16

2.7.

MODULE LCD I2C ........................................................................................................ 17

2.7.1.

Sơ lược về module LCD I2C................................................................................... 17

2.7.2.

Thông số kỹ thuật [] ................................................................................................. 18

CHƯƠNG 3 ..................................................................................................................................... 19
KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM ......................................................................................................... 19
3.1.

SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG .................................................................................. 19

3.1.1.

Sơ đồ khối ................................................................................................................ 19

3.1.2.

Chức năng các khối ................................................................................................. 19

3.2.

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ ..................................................................................................... 20

3.2.1.

Sơ đồ kết nối Arduino với các cảm biến ................................................................ 20

3.2.2.

Sơ đồ nguyên lý Module cảm biến màu sắc TCS3200 ......................................... 20

3.2.3.

Sơ đồ nguyên lý LCD .............................................................................................. 20

3.2.4.

Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn.................................................................................. 21

3.3.

LƯU ĐỒ ........................................................................................................................... 22

3.4.

MÔ HÌNH SẢN PHẨM .................................................................................................. 23

KẾT LUẬN ...................................................................................................................................... 28
4.1.

KẾT QUẢ THỰC HIỆN ................................................................................................ 28

4.1.1.

Kết quả đạt được ..................................................................................................... 28

4.1.2.

Hạn chế..................................................................................................................... 28

4.1.3.

Hướng phát triển ..................................................................................................... 28

4.2.

KẾT LUẬN ...................................................................................................................... 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................................. 30

vii


CHƯƠNG 1
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI
1.1.

LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Khoa học kĩ thuật luôn luôn phát triển trong tất cả các lĩnh vực, nhất là các ngành

sản xuất. Việc đòi hỏi cải tiến và nâng cấp hệ thống sản xuất luôn là ưu tiên hàng đầu.
Một trong những hệ thống đó là hệ thống phân loại sản phẩm tự động. Hệ thống
này giúp cho sản xuất linh hoạt hơn, tiết kiệm thời gian và nhân lực, tăng sản lượng,
đem lại lợi ích kinh tế cao và hiệu quả.
Để phân loại sản phẩm có rất nhiều phương pháp, tuy nhiên hiện nay phương pháp
sử dụng màu sắc chưa được ứng dụng nhiều và hiệu quả.
Trước thực tiễn đó, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài “Đếm và phân loại sản
phẩm theo màu sắc” để nghiên cứu và thực hiện.

1.2.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN
Hiện nay việc phân loại sản phẩm vẫn còn thực hiện thủ công bởi con người, dẫn

đến quá trình sản xuất bị trì trệ và năng suất lao động không cao, không bắt kịp với
xu thế phát triển và đáp ứng được nhu cầu sản xuất trong nước và trên thị trường quốc
tế. Với mong muốn đưa ra giải pháp nhằm khắc phục những nhược điểm trên, chúng
tôi xin thực hiện đề tài “Đếm và phân loại sản phẩm theo màu sắc” nhằm cải thiện
quá trình sản suất sao cho giảm được chi phí nhân công, tăng năng suất mà vẫn đảm
bảo được chất lượng và giá thành sản phẩm để có thể cạnh tranh trên thị trường.

1.3.

MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

1


Chúng tôi nghiên cứu đề tài này nhằm mục đích vận dụng những công nghệ khoa
học kỹ thuật tiên tiến vào trong quá trình sản xuất nhằm giảm thiểu sức lao động của
con người và nâng cao năng suất trong sản xuất công nghiệp.
Mặt khác, thông qua việc thực hiện đề tài này chúng tôi có thể củng cố lại kiến
thức và vận dụng những kiến thức lý thuyết đã học vào thực tế, phát triển khả năng tư
duy nhằm nâng cao năng lực bản thân để có thể đóng góp nhiều hơn cho nền công
nghiệp nước nhà.

1.4.

PHẠM VI GIỚI HẠN
Trong phạm vi đồ án này, tôi xin trình bày sơ lược về cấu tạo cũng như nguyên

lý hoạt động của Mô hình đếm và phân loại sản phẩm bằng màu sắc sử dụng Arduino
Nano, động cơ servo, cảm biến màu sắc TCS3200, module cảm biến hồng ngoại...

2


CHƯƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. ARDUINO NANO
2.1.1. Sơ lược về Arduino Nano
Khi tiếp xúc với Arduino Nano đó là sự tiện dụng, đơn giản, có thể lập trình trực
tiếp bằng máy tính (như Arduino Uno R3) và đặc biệt hơn cả đó là kích thước của nó.
Kích thước của Arduino Nano cực kì nhỏ(1.85cm x 4.3cm), giá thành rẻ hơn Arduino
Uno nhưng dùng được tất cả các thư viện của mạch này.

Hình 2. 1: Arduino Nano

2.1.2. Một vài thông số của Arduiono Nano
Vi Điều khiển

ATmega328 (họ 8bit)

Điện áp hoạt động

5V – DC

Tần số hoạt động

16MHz

Dòng tiêu thụ

30mA

Điện áp vào khuyên dùng

7-12V – DC

Điện áp vào giới hạn

6-20V – DC

Số chân Digital I/O

14 (6 chân PWM)

Số chân Analog

8 (độ phân giải 10bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O

40mA

3


Dòng ra tối đa (5V)

500mA

Dòng ra tối đa (3.3V)

50 mA

Bộ nhớ flash

32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bởi
bootloader

SRAM

2 KB (ATmega328)

EEPROM

1 KB (ATmega328)

Kích thước

1.85cm x 4.3cm

Bảng 2. 1: Thông số của Arduino Nano [1]
Các thông số kĩ thuật của Arduino Nano hầu như giống hoàn Arduino Uno R3, vì
vậy các thư viện trên Arduino Uno đều hoạt động tốt trên Arduino Uno.

2.1.3. Cổng kết nối với Arduino Nano
Khác với Arduino Nano sử dụng cổng USB Type B, Nano lại sử dụng một cổng
nhỏ hơn có tên là mini USB. Vì sử dụng cổng này nên kích thước board (về chiều cao)
cũng giảm đi khá nhiều, ngoài ra chúng ta có thể lập trình thẳng trực tiếp cho Nano từ
máy tính.

2.2. ĐỘNG CƠ SERVO

2.2.1. Sơ lược về động cơ Servo
Động cơ servo được thiết kế cho những hệ thống hồi tiếp vòng kín. Tín hiệu
ra của động cơ được nối với một mạch điều khiển. Khi động cơ quay, vận tốc
và vị trí sẽ được hồi tiếp về mạch điều khiển này. Nếu có bầt kỳ lý do nào ngăn
cản chuyển động quay của động cơ, cơ cấu hồi tiếp sẽ nhận thấy tín hiệu ra chưa

[1]

Nguyễn Quốc An (2017). Robot dò line điều khiển qua điện thoại, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại Học Bà Rịa
Vũng Tàu.

4


đạt được vị trí mong muốn. Mạch điều khiển tiếp tục chỉnh sai lệch cho động
cơ đạt được điểm chính xác.

Hình 2. 2: Động cơ Servo MG995

2.2.2. Thông số kỹ thuật
Khối lượng

55g

Kích thước

40.7 x 19.7 x 42.9mm

Momen xoắn tại nguồn 4.8V

13kg/cm

Momen xoắn tại nguồn 6V

15kg/cm

Điện áp hoạt động

3.5V – 8.4V

Nhiệt độ hoạt động

0 ºC – 55 ºC

Bảng 2. 2: Thông số kỹ thuật của động cơ servo MG995 [2]

2.2.3. Hoạt động
Trục của động cơ Servo được định vị nhờ vào kỹ thuật gọi là điều biến độ rộng
xung (PWM). Trong hệ thống này, servo là đáp ứng của một dãy các xung số ổn định.
Cụ thể hơn, mạch điều khiển là đáp ứng của một tín hiệu số có các xung biến đổi từ 1
– 2 ms. Các xung này được gởi đi 50 lần/giây. Chú ý rằng không phải số xung trong
một giây điều khiển servo mà là chiều dài của các xung. Servo đòi hỏi khoảng 30 –

[2]

Động cơ servo MG995, < 17/6/2018.

5

60 xung/giây. Nếu số này qua thấp, độ chính xác và công suất để duy trì servo sẽ
giảm.[3]
Với độ dài xung 1 ms, servo được điều khiển quay theo một chiều (giả sử là chiều
kim đồng hồ như Hình 2.3)

Hình 2. 3: Hoạt động của Servo [4]
Với độ dài xung xung 2 ms, servo quay theo chiều ngược lại. Kỹ thuật này còn
được gọi là tỉ lệ số – chuyển động của servo tỉ lệ với tín hiệu số điều khiển.

2.2.4. Các giới hạn quay
Các servo khác nhau ở góc quay được với cùng tín hiệu 1 – 2 ms (hoặc bất kỳ)
được cung cấp. Nếu ta cố điều khiển servo vượt quá những giới hạn cơ học của nó,
hiện tượng này kéo dài hơn vài giây sẽ làm bánh răng của động cơ bị phá hủy.

2.3. CẢM BIẾN MÀU SẮC TCS3200
2.3.1. Sơ lược về TCS3200
Cảm biến màu TCS3200 là một loại cảm biến màu RGB của hãng TAOS có cấu
tạo bao gồm các photodiode silicon kết hợp với các tấm lọc Red, Green, Blue đồng

[3]
[4]

Động cơ servo MG995, < 17/6/2018.
Động cơ servo MG995, < 17/6/2018.

6


thời chuyển đổi cường độ của các ánh sáng này sang tần số tương ứng (tần số ánh
sáng tỉ lệ thuận với cường độ ánh sáng) tất cả được tích hợp trên một chip đơn.

Hình 2. 4: Cảm biến màu sắc TCS3200

2.3.2. Cấu tạo, thông số kỹ thuật
❖ Cấu tạo:
Cấu tạo của cảm biến màu TCS3200 gồm 2 khối sau:

Hình 2. 5: Cấu tạo TCS3200 [5]
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 không lọc (Clear). Tất

[5]

Hướng dẫn sử dụng Mudule cảm biến màu sắc TCS3200, < 3/5/2018.

7


cả photodiode cùng màu được kết nối song song với nhau và được đặt xen kẽ nhau
nhằm mục đích chống nhiễu.[6]
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 màu sắc khác nhau.

Hình 2. 6: Lọc màu
Việc lựa chọn 4 loại photodiode này thông qua 2 chân đầu vào S2,S3:
S2

S3

Filter type

L

L

RED

L

H

BLUE

H

L

CLEAR(NO FILTER)

H

H

GREEN

Bảng 2. 3: Lựa chọn 4 loại photodiode thông qua S2,S37
Khối thứ 2 là bộ chuyển đổi dòng điện từ đầu ra khối thứ nhất thành tần số:
S0

S1

Output Frequency Scaling

L

L

Power down

L

H

2%

H

L

20%

[6]

Hướng dẫn sử dụng Mudule cảm biến màu sắc TCS3200, < 3/5/2018.
[7]
Hướng dẫn sử dụng Mudule cảm biến màu sắc TCS3200, < 3/5/2018.

8

H

H

100%

Bảng 2. 4: Tần số đầu ra[8]
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.
Ví dụ: Tần số khi S0=H, S1=H - Fout=500Khz
S0=H, S1=L - Fout=100Khz
S0=L, S1=H - Fout=10Khz
S0=L, S1=L - Fout=0
❖ Thông số kỹ thuật: [9]
-

Điện áp cung cấp: (2.7V đến 5.5V).

-

Chuyển đổi từ cường độ ánh sáng sang tần số với độ phân giải cao.

-

Lập trình lựa chọn bộ lọc màu sắc khác nhau và dạng tần số xuất ra.

-

Điện năng tiêu thụ thấp. Giao tiếp trực tiếp với vi điều khiển.

2.3.3. Nguyên lý hoạt động
Ánh sáng trắng là hỗn hợp rất nhiều ánh sáng có bước sóng màu sắc khác nhau.
Khi ta chiếu ánh sáng trắng vào một vật thể bất kì. Tại bề mặt vật thể sẽ xảy ra hiện
tượng hấp thụ và phản xạ ánh sáng.
Ví dụ: Một vật thể có màu sắc đỏ khi được chiếu vào ánh sáng trắng thì những
ánh sáng không nằm trong dải bước sóng màu đỏ sẽ bị hấp thụ. Còn ánh sáng có bước
sóng nằm trong dải màu đỏ sẽ bị phản xạ ngược lại khiến mắt ta nhận biết vật thể đó
là màu đỏ.

[8]

Hướng dẫn sử dụng Mudule cảm biến màu sắc TCS3200, < 3/5/2018.
[9]
Hướng dẫn sử dụng Mudule cảm biến màu sắc TCS3200, < 3/5/2018.

9


2.4. MODULE CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI
2.4.1. Thông số kỹ thuật
IC

LM393

Góc mở

35 độ

Điện áp hoạt động

3.0V – 6.0V

Dòng điện tiêu thụ

3.3V: ~23 mA
5.0V: ~43 mA

Mức logic đầu ra

L – khi có vật cản
H – khi không có vật cản

Khoảng cách phát hiện

2cm – 30cm (điều chỉnh bằng biến
trờ)

Kích thước

4.5cm (L) x 1.4 cm (W), 0.7cm (H)

Bảng 2. 5: Thông số kỹ thuật của cảm biến hồng ngoại [10]

2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Module cảm biến hồng ngoại có một led phát hồng ngoại và một led thu, led
phát sẽ phát ra ánh sáng có tần số hồng ngoại, khi phát hiện vật cản tín hiệu đầu ra
OUT ở mức thấp và đèn led sáng. Có thể điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở.

2.5. MODULE L298

2.5.1. Sơ lược về L298
IC L298 là mạch tích hợp đơn chip có kiểu vỏ công suất 15 chân (multiwatt 15)
và PowerSO20 (linh kiện dán công suất). Là IC mạch cầu đôi có khả năng hoạt động
ở điện thế cao, dòng cao. Nó có 2 chân enable để cho phép hoặc không cho phép IC
hoạt động, độc lập với các chân tín hiệu vào. Cực phát (emitter) của transistor dưới

[10]

Phu Nguyen. Đồ án tốt nghiệp, <>, 3/5/2018.

10


của mỗi mạch cầu được nối với nhau và nối ra chân ngoài để nối với điện trở cảm ứng
dòng khi cần. Nó có thêm một chân cấp nguồn giúp mạch logic có thể hoạt động ở
điện thể thấp hơn.

Hình 2. 7: Module L298

2.5.2. Thông số kỹ thuật
Driver

L298 tích hợp hai mạch cầu H

Điện áp điều khiển

+5V ~ +12 V

Dòng tối đa cho mỗi cầu H

2A

Điện áp của tín hiệu điều khiển

+5 V ~ +7 V

Dòng của tín hiệu điều khiển

0 ~ 36mA

Công suất hao phí

20W (khi nhiệt độ T = 75 °C)

Bảng 2. 6: Thông số kỹ thuật L298 [11]

2.5.3. Sơ đồ và chức năng các chân
❖ Sơ đồ chân

[11]

Nguyễn Quốc An (2017). Robot dò line điều khiển qua điện thoại, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại Học Bà
Rịa Vũng Tàu.

11


Hình 2. 8: Sơ đồ chân L298

❖ Chức năng các chân:

MW15

PowerSO20

Tên

Chức năng

1;15

2;19

Sense A; Sense B

Nối chân này qua điện trở
cảm ứng dòng xuống
GND để điều khiển dòng
tải

2;3

4;5

Out 1; Out 2

Ngõ ra của cầu A. Dòng
của tải mắc giữa hai chân
này được qui định bởi
chân 1.

4

6

VS

Chân cấp nguồn cho tầng
công suất. Cần có một tụ
điện không cảm kháng
100nF nối giữa chân này
và chân GND

5;7

7;9

Input 1; Input 2

Chân ngõ vào của cầu A,
tương thích chuẩn TTL

12


6;11

8;14

Enable A; Enable B Chân ngõ vào enable (cho
phép) tương thích chuẩn

TTL. Mức thấp ở chân
này sẽ cấm (disable) ngõ
ra cầu A (đối với chân
EnableA) và/hoặc cầu B
(đối với chân EnableB)

8

1;10;11;20

GND

Chân đất (Ground)

9

12

VSS

Chân cấp nguồn cho khối
logic. Cần có tụ điện
100nF nối giữa chân này
với GND

10;12

13;15

Input 3; Input 4

Các chân logic ngõ vào
của cầu B

13;14

16;17

Out 3; Out 4

Ngõ ra của cầu B. Dòng
của tải mắc giữa hai chân
này được qui định bởi
chân 15.

-

3;18

N.C

Không kết nối (bỏ trống)

Bảng 2. 7: Chức năng các chân L298 [12]

2.6. LCD
2.6.1. Sơ lược về LCD

[12]

Nguyễn Quốc An (2017). Robot dò line điều khiển qua điện thoại, Đồ án tốt nghiệp, Trường Đại Học Bà
Rịa Vũng Tàu.

13


LCD có rất nhiều dạng phân biệt theo kích thước từ vài kí tự đến hàng chục kí
tự, từ 1 hàng đến vài chục hàng. Ví dụ LCD 16×2 có nghĩa là có 2 hàng, mỗi hàng
có 16 kí tự.

Hình 2. 9: LCD 16x2

2.6.2. Sơ đồ và chức năng các chân của LCD
LCD có nhiều loại và số chân của chúng cũng khác nhau nhưng có 2 loại phổ biến
là loại 14 chân và loại 16 chân. Sự khác nhau là các chân nguồn cung cấp cho đèn
nền, còn các chân điều khiển thì không thay đổi.

Hình 2. 10: Sơ đồ chân LCD

Chân

Ký hiệu

1

VSS

Chức năng
Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này
với GND của mạch điều khiển

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân
này với VCC=5V của mạch điều khiển

3

VEE

Điều chỉnh độ tƣơng phản của LCD

14


4

RS

Chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với
logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi

5

RW

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W
với

logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với
logic “1” để LCD ở chế độ đọc

6

E

Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu đƣợc đặt lên
bus DB0-DB7, các lệnh chỉ đƣợc chấp nhận khi có 1 xung
cho phép của chân E.

7-14

D0-D7

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với
MPU.

15

A

Nguồn dương cho đèn nền

16

K

GND cho đèn nền

Bảng 2. 8: Chức năng các chân LCD [13]
Trong 16 chân của LCD được chia ra làm 4 dạng tín hiệu như sau:
Các chân cấp nguồn: Chân số 1 là chân nối mass (0V), chân thứ 2 là Vdd nối
với nguồn +5V. Chân thứ 3 dùng để chỉnh contrast thường nối với biến trở, chỉnh cho
đến khi thấy được kí tự thì ngừng, trong bộ thực hành thì đã chỉnh rồi.
Các chân điều khiển: Chân số 4 là chân RS dùng để điều khiển lựa chọn thanh
ghi. Chân R/W dùng để điều khiển quá trình đọc và ghi. Chân E là chân cho phép
dạng xung chốt.
Các chân dữ liệu D7÷D0: Chân số 7 đến chân số 14 là 8 chân dùng để trao đổi
dữ liệu giữa thiết bị điều khiển và LCD.

[13]

Nguyễn Đình Phú và cộng sự, Giáo trình thực hành vi điều khiển PIC. TP HCM, Việt Nam: 2017.

15


Các chân LED_A và LED_K: Chân số 15, 16 là 2 chân dùng để cấp nguồn cho
đèn nền để có thể nhìn thấy vào ban đêm.

2.6.3. Bộ điều khiển LCD và các vùng nhớ
Để điều khiển LCD thì có các IC chuyên dùng được tích hợp bên dưới LCD có
mã số 447801 đến các IC 447809 như trong Hình 2.11.

Hình 2. 11: Mặt sau của LCD
Sơ đồ khối của bộ điều khiển LCD như hình sau:

Hình 2. 12: Sơ đồ khối của bộ điều khiển LCD
Sơ đồ khối gồm có 4 phần: bộ điều khiển LCD, bảng kí tự LCD, bộ thúc tín hiệu

các đoạn, đèn nền.
Bộ điều khiển LCD có ba vùng nhớ nội, mỗi vùng có chức năng riêng. Bộ điều
khiển phải khởi động trước khi truy cập bất kỳ vùng nhớ nào.

16