Hệ thống chiết rót và đóng nắp chai với arduino Mega 2560p

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
--------

PHAN QUỐC BẢO

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI

GVHD: TRẦN HOÀN

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2019


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN TỰ ĐỘNG HÓA
--------

PHAN QUỐC BẢO

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI

GVHD: TRẦN HOÀN

TP. HỒ CHÍ MINH, tháng 12 năm 2019

TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.
HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BỘ MÔN: TỰ ĐỘNG HÓA

TP. HCM, ngày….tháng 12 năm 2019

NHẬN XÉT ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH
CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
Tên đồ án:
HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI
Sinh viên thực hiện:
Phan Quốc Bảo

Giảng viên hướng dẫn:
2002160165

Trần Hoàn

Đánh giá Luận văn
1. Về cuốn báo cáo:

Số trang

_________

Số chương

_________

Số bảng số liệu

_________

Số hình vẽ

_________

Số tài liệu tham khảo

_________

Sản phẩm

_________

Một số nhận xét về hình thức cuốn báo cáo:

2. Về nội dung đồ án:

3. Về tính ứng dụng:

4. Về thái độ làm việc của sinh viên:

Đánh giá chung:
Điểm từng sinh viên:
Phan Quốc Bảo:………../10

Người nhận xét
(Ký tên và ghi rõ họ tên)


LỜI CÁM ƠN
…………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………….
.………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

TP. Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2019
Tác giả

Phan Quốc Bảo


TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.
HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
BỘ MÔN: ……………………………….

TP.HCM, ngày….tháng…..năm……

ĐỀ CƯƠNG CHI TIẾT
TÊN ĐỒ ÁN: HỆ THỐNG CHIẾT RÓT VÀ ĐÓNG NẮP CHAI
Giảng viên hướng dẫn: Trần Hoàn
Thời gian thực hiện: Từ ngày …/…/2019 đến ngày …/…/2019
Sinh viên thực hiện: Phan Quốc Bảo
Nội dung đề tài:
- …………………………………….…………………………………….……………………………
- …………………………………….…………………………………….……………………………
- …………………………………….…………………………………….……………………………
- …………………………………….…………………………………….……………………………
- …………………………………….…………………………………….……………………………
Kế hoạch thực hiện:

- Từ ngày …/…/201… đến ngày …/…/201…: ( hoặc tháng… ): thực hiện……..:
- Từ ngày …/…/201… đến ngày …/…/201…: ( hoặc tháng… ): thực hiện…..…:
- Từ ngày …/…/201… đến ngày …/…/201…: ( hoặc tháng… ): thực hiện…..…:
- Từ ngày …/…/201… đến ngày …/…/201…: ( hoặc tháng… ): thực hiện…..…:
- Từ ngày …/…/201… đến ngày …/…/201…: ( hoặc tháng… ): thực hiện…..…:
- Từ ngày …/…/201… đến ngày …/…/201…: ( hoặc tháng… ): thực hiện…..…:
- …………………………………….…………………………
Xác nhận của giảng viên hướng dẫn

TP. HCM, ngày….tháng …..năm…..
Sinh viên



ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

MỤC LỤ

MỤC LỤC.................................................................................................................. i
DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT.......................................................iv
DANH MỤC BẢNG BIỂU.......................................................................................v
DANH MỤC HÌNH ẢNH........................................................................................vi
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI.................................................................1
1.1 Đặt vấn đề.....................................................................................................................1
1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu................................................................................1
1.3 Mục tiêu của đề tài........................................................................................................2
1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài......................................................................2
1.5 Các công trình nghiên cứu liên quan............................................................................3

1.6 Các mô hình, hệ thống trong sản xuất..........................................................................3

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHI TIẾT VỀ CÁC LINH KIỆN CỦA HỆ THỐNG
DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG......................................................................................5
2.1 Giới thiệu về arduino....................................................................................................5
2.1.1

Giới thiệu chung về arduino................................................................................5

2.1.2

Thông số của Arduino Uno R3............................................................................6

2.1.3

Vi điều khiển của Arduino Mega 2560................................................................6

2.1.4

Năng lượng..........................................................................................................8

2.1.5

Bộ nhớ................................................................................................................10

2.1.6

Các cổng vào ra..................................................................................................10

2.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN 6-36V...........................................11

2.3 Động cơ giảm tốc hộp số vuông góc JGY370............................................................12
2.4 Băng chuyền 12VDC – 50cm.....................................................................................13
2.5 Bơm nước Piston áp lực cao 12VDC..........................................................................13
2.6 Nguồn tổ ong 12V5A..................................................................................................14
2.6.1

Giới thiệu về nguồn tổ ong 12V5A....................................................................14

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

1


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

2.6.2

GVHD: TRẦN HOÀN

Thông số kỹ thuật..............................................................................................14

2.7 Mạch tạo trễ đóng ngắt theo chu kỳ relay...................................................................15
2.7.1

Giới thiệu về timer relay....................................................................................15

2.7.2

Các chức năng của timer relay...........................................................................16

2.7.3

Thông số kỹ thuật..............................................................................................17

2.7.4

Sơ đồ kết nối......................................................................................................18

2.8 Mạch điều khiển động cơ L298..................................................................................19
2.8.1

Giới thiệu về mạch động cơ L298.....................................................................19

2.8.2

Thông số kỹ thuật..............................................................................................19

2.8.3

Các chân tín hiệu................................................................................................19

2.8.4

Mạch mô phỏng L298 và động cơ.....................................................................21

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU...................22
3.1 Địa điểm và thời gian thực hiện đề tài........................................................................22
3.1.1

Địa điểm.............................................................................................................22

3.1.2

Thời gian............................................................................................................22

3.2 Phương pháp thực hiện...............................................................................................22
3.3 Chọn phương pháp thực hiện phần cơ khí..................................................................22
3.4 Chọn phương pháp lập trình điều khiển.....................................................................22
3.5 Giải thuật điều khiển...................................................................................................22
3.6 Lưu đồ giải thuật.........................................................................................................23

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM.............................................................25
4.1 Kết quả khảo nghiệm..................................................................................................25
4.1.1

Mục đích............................................................................................................25

4.1.2

Nội dung............................................................................................................25

4.1.3

Kết quả...............................................................................................................25

4.2 Cấu tạo chung của máy...............................................................................................26
4.3 Kết quả chế tạo hệ thống chiết rót sản phẩm và đóng nắp chai..................................26

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỊNH HƯỚNG ĐỀ TÀI........................................29
5.1 Kết quả đạt được........................................................................................................29

5.2 Hạn chế......................................................................................................................29
5.3 Hướng phát triển của đề tài........................................................................................29

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

2


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

PHỤ LỤC................................................................................................................ 31
Code chương trình.............................................................................................................31
Giới thiệu phần mềm Arduino...........................................................................................35
Hướng dẫn cài đặt phần mềm Arduino..............................................................................37

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

3


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

DANH MỤC KÝ HIỆU, CỤM TỪ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

THUẬT NGỮ

4


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Thống số của Arduino R3.................................................................6
Bảng 2.2: 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng...............................................8

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

5


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.6.1: Đóng nắp chai tự động thực tế.......................................................3
Hình 1.6.2 Hệ thống bơm nước.........................................................................4
Hình 1.6.3 Đóng nắp chai thực tế giá thành đắt................................................4
Hình 2.1.1 Hình minh họa arduino....................................................................5
Hình 2.1.2 Arduino Mega 2560........................................................................7

Hình 2.2: Cảm biến vật cản hồng ngoại..........................................................12
Hình 2.3: Động cơ giảm tốc............................................................................12
Hình 2.4: Băng chuyền....................................................................................13
Hình 2.5: Bơm nước Piston.............................................................................13
Hình 2.6.1 Nguồn tổ ong 12V5A....................................................................14
Hình 2.7.1 Mạch tạo trễ đóng ngắt theo chu kỳ relay......................................16
Hình 2.7.4 Sơ đồ kết nối.................................................................................18
Hình 2.8.3 Mạch động cơ L298......................................................................19
Hình 2.8.4 Hình minh họa mạch mô phỏng L298 và động cơ.........................21
Hình 4.2: Cấu tạo chung của máy....................................................................26
Hình 4.3: Mô hình kết quả hoàn chỉnh............................................................28
Hình 6.1 Logo phần mềm arduino...................................................................36
Hình 6.2 Màn hình viết chương trình Arduino................................................36

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

6


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề
Ngày nay, thế giới đang phát triển rất nhanh có rất nhiều hệ thống dây truyền
tự động đã được thiết kế phục vụ trong công việc thay thế cho con người và cả trong
đời sống sinh hoạt hằng ngày. Hệ thống dây truyền tự động đem lại rất nhiều lợi ích
cho con người chúng ta, nó có thể đem lại năng suất cao, thay thế cho con người
trong những công việc nguy hiểm,… Ở Việt Nam hiện nay thì hệ thống dây chuyền

được sử dụng nhiều chủ yếu là ở trong các nhà máy lớn như các công ty chế tạo ra
lốp xe, các công ty nước giải khát,…. Ngoài ra, việc chế tạo một hệ thống dây
chuyền tự động về “Chiết rót nước và đóng nắp chai” là cái nền cơ bản để tìm hiểu
nghiên cứu sâu hơn các mô hình lớn hơn như dây chuyền chế tạo xe oto . Vì vậy
nhóm chúng em đã quyết định chọn đề tài “Hệ thống chiết rót nước và đóng nắp
chai” làm đề tài nghiên cứu.
Với sự phát triển của khoa học kỹ thuật,việc ứng dụng những nghiên cứu lý
thuyết để áp dụng trong thực tế là một điều hết sức quan trọng để kiểm nghiệm một
cách chính xác nhất tính đúng đắn và hiệu quả của những nghiên cứu đó.Ý tưởng về
một dây chuyền sản xuất đóng nắp chai sản phẩm trong các nhà máy sản xuất nước
uống đóng chai cũng ra đời từ đó và dựa trên những nền tảng có từ trước cùng với
sự nghiên cứu phát triển thêm của nhóm,nhóm đã mạnh dạn thiết kế mô hình dây
chuyền chiết rót đóng nắp chai sản phẩm.
Đề tài được thực hiện trong phạm vi tương đối hẹp,chưa thể ứng dụng được
trong thực tế nếu không có sự nghiên cứu và đầu tư thêm nhưng qua đó nhóm cũng
đã thực hiện được mục tiêu mà mình đã hướng đến đó là ứng dụng những điều đã
được học và nghiên cứu để giải quyết một vấn đề trong thực tiễn cuộc sống.Mặt
khác,trong một phạm vi nhất định thì tập đồ án này có thể coi như một tài liệu tham
khảo,học tập cho những sinh viên trong nghành kỹ thuật.

1.2

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: hệ thống chiết rót và đóng nắp chai

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 1

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

- Địa điểm nghiên cứu: Cơ sở khoa điện – điện tử Trường Đại Học Công
Nghiệp Thực Phẩm TP.HCM và trong khu vực TP.HCM.
- Thời gian nghiên cứu: 3 tháng.
- Nội dung nghiên cứu: máy bơm nước, băng chuyền, động cơ bàn xoay, cảm
biến phát hiện vật cản, board mạch L298, board mạch vi điều khiển Arduino
Mega 2560.

1.3 Mục tiêu của đề tài
Dưới đây là các thông số kỹ thuật mục tiêu của hệ thống:
- Nghiên cứu mô hình hệ thống chiết rót nước và đóng nắp chai tự động an
toàn sạch sẽ trong thực tiễn từ đó thiết kế mô hình thực hiện trên cơ sở
các thiết bị trong nước.
- Giảm sức lao động, thời gian cho người trông nhưng chất lượng vẫn đảm
bảo.
- Tìm hiểu về quy trình chiết rót đóng nắp tự động trong công nghiệp và
tiêu chuẩn vệ sinh an toàn thực phẩm, các cơ cấu cơ khí và nhiều thứ mà
ta chưa biết.
- Rút ra những kinh nghiệm khi làm việc và khi đi làm sau này.
- Dây chuyền có thể thực hiện nhiều sản phẩm trong một lúc và không bị
ngắt quãng.
- Cả hệ thống đều điều khiển tự động.
- Có khối nguồn ổn định và dễ dàng thay thế.
- Mô hình nhỏ gọn hết mức có thể.
- Tìm hiểu về mạch arduino.
- Động cơ giảm tốc hộp số vuông góc JGY370 18rpm.
- Bơm nước Piston áp lực cao 12VDC.

- Cảm biến hồng ngoại.
- Thiết kế kết cấu cơ khí.
- Liên kết giữa phần cứng và phần mềm.

1.4 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
-

Ý nghĩa khoa học – kỹ thuật: xây dựng được một quy trình thiết kế chế tạo
mô hình tự động, tạo ra cơ sở dữ liệu tính toán thuận tiện cho việc phát triển

-

các mô hình có liên quan.
Ý nghĩa thực tiễn: tạo ra được một nền tảng hệ thống chiết rót nước và đóng
nắp chai tự động có ứng dụng trong thực tế phục vụ con người trong hoạt
động sản xuất. Ngoài ra, chúng ta còn có thể trau dồi kỹ năng tìm hiểu thị

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 2


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

trường linh kiện, chi tiết máy, khả năng thay thế các chi tiết khác so với tính
toán lý thuyết.

1.5 Các công trình nghiên cứu liên quan

Công nghệ 4.0 hiện tại đang là tâm điểm công nghệ thế giới, công cuộc chạy
đua 4.0 là cuộc chiến không hồi kết giữa các quốc gia phát triển. Ví dụ điển
hình chính là phát triển trí tuệ nhân tạo cho robot bầy đàn, ở một thời gian
nào đó trong tương lai con người không cần phải thực hiện bất cứ lệnh điều
khiển nào nữa cho dù chỉ là một cái ấn nút, các robot sẽ tự giao tiếp với nhau
và “hợp sức” hoàn thành công việc được giao.

1.6 Các mô hình, hệ thống trong sản xuất

Hình 1.6.1 Đóng nắp chai tự động thực tế

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 3


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

Hình 1.6.2 Hệ thống bơm nước

Hình 1.6.3 Đóng nắp chai thực tế giá thành đắt

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 4


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CHI TIẾT VỀ CÁC LINH KIỆN
CỦA HỆ THỐNG DÂY CHUYỀN TỰ ĐỘNG
2.1

Giới thiệu về arduino

2.1.1 Giới thiệu chung về arduino
Arduino thật ra là một 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 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
rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm.

Hình 2.1.1 Hình minh họa arduino.
Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những
người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần
giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động. Số lượng
người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại
học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ
biến.

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 5

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

2.1.2 Thông số của Arduino Uno R3
Chip xử lý

Microcontroller

ATmega2560

Điện áp hoạt động

Operating Voltage

5V

Điện áp vào (đề nghị)

Input

7V-15V

Voltage(recommend)
Điện áp vào (giới hạn)

Input Voltage (limit)

6V-20V

Cường độ dòng điện trên

DC Current for 3.3V

50 mA

mỗi 3.3V pin

Pin

Cường độ dòng điện trên

DC Current per I/O

mỗi I/O pin

Pin

Flash Memory

Flash Memory

256 KB

SRAM

SRAM

8 KB

EEPROM

EEPROM

4 KB

Tốc độ đồng hồ

Clock Speed

16 MHz

Nặng

Weight

37g

Dài

Length

101.52 mm

Rộng

Width

53.3 mm

20 mA

Bảng 2.1: Thống số của Arduino R3:

2.1.3 Vi điều khiển của Arduino Mega 2560

Hình 2.1.2 Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 R3 là phiên bản nâng
cấp của Arduino Uno R3 với số chân giao
tiếp, ngoại vi và bộ nhớ nhiều hơn, mạch
được thiết kế và sử dụng các linh kiện tương đương với phiên bản chính hãng trên
SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 6


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

Arduino.cc, phù hợp cho các ứng dụng cần nhiều bộ nhớ hoặc nhiều chân, cổng
giao tiếp hơn so với Arduino Uno.
Với chip ATmega2560 có bộ nhớ flash memory 256 KB, 8KB cho bộ nhớ SRAM, 4
KB cho bộ nhớ EEPROM. Giúp cho người dùng thêm khả năng viết những chương
trình phức tạp và điều khiển các thiết bị lớn hơn như máy in 3D, điều khiển robot
Với sự tiện ích vô cùng lớn của Arduino Mega 2560, mạnh mẽ với bộ nhớ flash lớn,
số chân nhiều hơn và cùng số lượng shield hỗ trợ không hề nhỏ. Arduino Mega đã
được đưa vào các dự án lớn hơn như xử lý thông tin nhiều luồng, điều khiền nhiều
động cơ, xe điều khiển từ xa, LED cube hay còn mở rộng cánh cửa với thế giới IoT.
Arduino Mega 2560 là một vi điều khiển hoạt động dựa trên chip ATmega2560. Bao

gồm:


54 chân digital (trong đó có 15 chân có thể được sủ dụng như những chân
PWM là từ chân số 2 → 13 và chân 44 45 46).



6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt 5),
chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3), and chân 21 (interrupt 2).



16 chân vào analog (từ A0 đến A15).



4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng.

Bảng2.2: 4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng.



1 thạch anh với tần số dao động 16 MHz.

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 7

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH



1 cổng kết nối USB.



1 jack cắm điện.



1 đầu ICSP.



1 nút reset.

GVHD: TRẦN HOÀN

Đối với những ai quan tâm tới Matlab thì Arduino Mega 2560 cũng là một sự chọn
lựa tuyệt vời. Vì nó còn được tích hợp sẵn thư viện dành cho MatLab.
Arduino Mega 2560 có thể sử dụng hầu hết các shiled dành cho các mạch Arduino
Uno hay hoặc các mạch trước đây như Duemilanove hay Diecimila với cách cài đặt
và nối chân tương tự như Arduino Uno R3, chỉ khác số lượng chân và nhiều tính
năng mạnh mẽ hơn, nên vẫn có thể lập trình cho con vi điều khiển này bằng chương
trình lập trình cho Arduino Uno R3. Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các
vi điều khiển.

2.1.4 Năng lượng

-

Arduino Mega có thể được cấp nguồn qua kết nối USB hoặc với nguồn điện
bên ngoài. Nguồn điện được chọn tự động.

-

Nguồn ngoài (không phải USB) có thể đến từ bộ chuyển đổi AC-to-DC (wallwart) hoặc ắc quy. Dẫn từ một pin có thể được đưa vào Gnd và Vin của đầu nối
POWER. Một mạch có thể hoạt động trên một nguồn cung cấp bên ngoài 6-20
volt. Nếu được cung cấp ít hơn 7V, tuy nhiên, chân 5V có thể cung cấp ít hơn
năm volt và bảng có thể không ổn định.

-

Nếu sử dụng nhiều hơn 12V, bộ điều chỉnh điện áp có thể bị quá nhiệt và làm
hỏng bảng. Các phạm vi đề nghị là 7 đến 12 vôn.

-

Các Mega2560 khác với các mạch trước đó ở chỗ nó không sử dụng FTDI
USB-toserial chip điều khiển. Thay vào đó, nó có tính năng Atmega8U2 được
lập trình như một thiết bị chuyển đổi USB-to-serial

Các chân năng lượng


GND (Ground): Chân nối đất

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 8


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

5V: chân này đầu ra là 5V được quy định trên bảng. Bảng có thể được cung
cấp nguồn điện hoặc từ giắc nguồn DC (7 - 12V). Cung cấp điện áp qua các chân
5V hoặc 3.3V bỏ qua bộ điều chỉnh có thể làm hỏng bo mạch.


3.3V: Một nguồn cung cấp 3,3 volt được tạo ra bởi bộ điều chỉnh on-board.
Dòng tối đa hiện tại là 50 mA.


Vin (Voltage Input): Điện áp đầu vào cho bo mạch khi nó sử dụng nguồn
điện bên ngoài (ngược với 5 vôn từ kết nối USB hoặc nguồn điện được điều chỉnh
khác). Có thể cung cấp điện áp thông qua chân này.


IOREF: điện áp hoạt động của vi điều khiển trên Arduino UNO có thể được
đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó luôn là 5V. Mặc dù vậy không được lấy nguồn 5V từ
chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn.


RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương
với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ.


Lưu ý:
The Mega 2560 có khả năng bảo vệ cổng USB của máy tính từ việc hụt và
quá dòng. Mặc dù phần lớn các máy tính đều được bảo vệ bên trong, cầu chì cũng
cung cấp thêm một lớp bảo vệ. Nếu có hơn 500 mA được áp dụng cho cổng USB,
cầu chì sẽ tự động ngắt kết nối cho đến khi việc hụt hoặc quá tải được loại bỏ.


Các chân 3.3V và 5V trên Arduino là các chân dùng để cấp nguồn ra cho các
thiết bị khác, không phải là các chân cấp nguồn vào. Việc cấp nguồn sai vị trí có thể
làm hỏng board.


Cấp nguồn ngoài không qua cổng USB cho Arduino UNO với điện áp dưới
6V có thể làm hỏng board.




Cấp điện áp trên 13V vào chân RESET trên board có thể làm hỏng vi điều

khiển.
Cường độ dòng điện vào/ra ở tất cả các chân Digital và Analog của Arduino
UNO nếu vượt quá 200mA sẽ làm hỏng vi điều khiển.


Cấp điệp áp trên 5.5V vào các chân Digital hoặc Analog của Arduino UNO
sẽ làm hỏng vi điều khiển.


Cường độ dòng điện qua một chân Digital hoặc Analog bất kì của Arduino

UNO vượt quá 40mA sẽ làm hỏng vi điều khiển. Do đó nếu không dùng để truyền
nhận dữ liệu, bạn phải mắc một điện trở hạn dòng.


SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 9


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

Do đó hãy cứ tuân thủ theo những thông số kĩ thuật của nhà sản xuất.

2.1.5 Bộ nhớ
ATmega2560 có 256 KB bộ nhớ flash để lưu trữ mã (trong đó 8 KB được sử
dụng cho bộ nạp khởi động). 8 KB SRAM và 4 KB của EEPROM 256 KB bộ
nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn 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.


SRAM (Static Random Access Memory): giá trị các biến bạn khai báo khi
lập trình sẽ lưu ở đây. Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ
RAM. Tuy vậy, thực sự thì cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà
bạn phải bận tâm. Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mất.


EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory): đây

giống như một chiếc ổ cứng mini – nơi bạn 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.


2.1.6 Các cổng vào ra
Mỗi 54 chân kỹ thuật số trên Mega có thể được sử dụng làm đầu vào hoặc
đầu ra, sử dụng các hàm pinMode (), digitalWrite () và digitalRead (). Chúng hoạt
động ở mức 5 volt. Mỗi chốt có thể cung cấp hoặc nhận 20 mA như điều kiện hoạt
động được và có một điện trở kéo lên bên trong. Tối đa 40mA là giá trị không được
vượt quá để tránh hư hỏng cho vi điều khiển.
Ngoài ra, một số chân có chức năng chuyên biệt:
 Nối tiếp: 0 (RX) và 1 (TX); Sê-ri 1: 19 (RX) và 18 (TX); Nối tiếp 2: 17
(RX) và 16 (TX); Sê-ri 3: 15 (RX) và 14 (TX). Được sử dụng để nhận dữ
liệu nối tiếp TTL (RX) và truyền (TX). Ghim 0 và 1 cũng được kết nối
với các chân tương ứng của chip nối tiếp USB-to-TTL ATmega16U2.
 Ngắt bên ngoài: 2 (ngắt 0), 3 (ngắt 1), 18 (ngắt 5), 19 (ngắt 4), 20 (ngắt
3) và 21 (ngắt 2). Các chân này có thể được cấu hình để kích hoạt ngắt ở
mức thấp, tăng hoặc giảm.
 PWM: 2 đến 13 và 44 đến 46. Cung cấp đầu ra PWM 8 bit với hàm
analogWrite ().

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 10


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

 SPI: 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK), 53 (SS). Các chân này hỗ trợ
giao tiếp SPI bằng thư viện SPI. Các chân SPI cũng bị phá vỡ trên tiêu
đề ICSP, tương thích vật lý với Arduino/Genuino Uno và bo mạch chủ
Duemilanove và Diecimila Arduino cũ.
 Đèn LED: đèn LED tích hợp được kết nối với ghim kỹ thuật số 13. Khi
pin có giá trị CAO, đèn LED sáng, khi pin yếu, nó sẽ tắt.
 TWI: 20 (SDA) và 21 (SCL). Hỗ trợ giao tiếp TWI bằng thư viện Wire.
Có một số chân khác trên bảng:
 AREF. Điện áp tham chiếu cho đầu vào tương tự. Được sử dụng với
analogReference ().

 RESET. Cho phép dòng LOW để đặt lại vi điều khiển. Thường được sử
dụng để thêm một nút đặt lại để bảo vệ mà chặn một trên bảng.

2.2 Cảm biến vật cản hồng ngoại E3F-DS30C4 NPN 6-36V
-

Kích thước đường kính ngoài: 18mm

-

Phát hiện: vật cản

-

Khoảng cách phát hiện: 10-30cm có thể điều chỉnh

-

Điện áp làm việc: DC 6-36V

-

NPN

-

Màu nâu: VCC, nguồn dương 6 – 36VDC

-

Màu xanh dương: GND, nguồn 0VDC

-

Màu đen: chân tín hiệu ngõ ra cực thu ở NPN, cần phải có trở kéo để tạo
thành mức cao.

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 11


ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

GVHD: TRẦN HOÀN

Hình 2.2: Cảm biến vật cản hồng ngoại.

2.3

Động cơ giảm tốc hộp số vuông góc JGY370
-

Điện áp sử dụng: 12VDC

-

Tốc độ quay không tải: 18rpm (vòng/phút)

-

Đường kính trục: 6mm

-

Kích thước: 77 x 32 x 21.5mm

-

Momen: 16kg.cm

Hình 2.3: Động cơ giảm tốc.

SVTH: PHAN QUỐC BẢO

Trang 12