Robot tự động đi theo người

L i gi i thi uờ ớ ệ
Trong xã h i ngày nay, kĩ thu t đi n t đã và đang ng d ng m nh m trong nhi u lĩnh v c,ộ ậ ệ ử ứ ụ ạ ẽ ề ự
và ngày càng tr nên ph bi n h n là lĩnh v c “Đi u Khi n T Đ ng”. Trong nh ng côngở ổ ế ơ ự ề ể ự ộ ữ
trình l n nh nhà máy, xí nghi p chúng ta th y rõ h n vai trò quan tr ng c a đi u khi n tớ ư ệ ấ ơ ọ ủ ề ể ự
đ ng ho c nh ng ng d ng t đ ng trong lĩnh v c dân d ng, có nh ng máy thông minh ph cộ ặ ữ ứ ụ ự ộ ự ụ ữ ụ
v cho nh ng nhu c u sinh ho t cho con ng i . t t c nh ng máy móc đó đi u đ c đi uụ ữ ầ ạ ườ ấ ả ữ ề ượ ề
khi n b i b x lí trung tâm, nh ng h th ng l n thì b x lí trung tâm là PLC, máy tínhể ở ộ ử ở ữ ệ ố ớ ộ ử
công nghi p.., nh ng h th ng x lí nh h n thì ng i ta dùng vi đi u khi n.ệ ở ữ ệ ố ử ỏ ơ ườ ề ể
V i m t vi đi u khi n , khi k t h p v i m t c c u ch p hành h p lí, ng i l p trình có thớ ộ ề ể ế ợ ớ ộ ơ ấ ấ ợ ườ ậ ể
đi u khi n m t cách linh ho t c c u đó theo yêu c u đ t ra , làm cho mô hình ho t đ ng linhề ể ộ ạ ơ ấ ầ ặ ạ ộ
ho t h n, thông minh h n. Chính vì y u t này nên có nhi u nhà s n xu t cho vi đi u khi nạ ơ ơ ế ố ề ả ấ ề ể
,t o nên nh ng dòng vi đi u khi n có tính năng c nh tranh v i nhau và các vi đi u khi n liênạ ữ ề ể ạ ớ ề ể
t c đ c c i ti n. Và PIC c a hãng MICROCHIPụ ượ ả ế ủ là m t trong nh ng dòng vi đi u khi n cóộ ữ ề ể
tính năng m nh m mà đ i v i sinh viên Vi t Nam đã b t đ u quen thu c.ạ ẽ ố ớ ệ ắ ầ ộ
Bên c nh vi đi u khi n , c m bi n là y u t quan tr ng không kém trong m t c c u hayạ ề ể ả ế ế ố ọ ộ ơ ấ
m t h th ng, nó nh là “tay”, “m t” c a m t c c u. Emộ ệ ố ư ắ ủ ộ ơ ấ ng d ngứ ụ nh ng y u t này vàoữ ế ố
mô hình “Xe Robot Bám Theo Ng i”. Tuy nhiên do ki n th c, kinh nghi m và th i gian cóườ ế ứ ệ ờ
h n nên đ tài em còn nhi u khuy t đi m, kính mong quý th y, cô cùng b n bè đóng góp ýạ ề ề ế ể ầ ạ
ki n đ đ tài đ c hoàn thi n h n.ế ể ề ượ ệ ơ
CH NG IƯƠ Lí Thuy tế
1.1/Vi đi u khi n PIC 16F877Aề ể
A/ S đ chân :ơ ồ

B/S đ kh i :ơ ồ ố
Tóm l c ph n c ng PIC 16F877A :ượ ầ ứ
-T n s th ch anh 20 MHz.ầ ố ạ
-B nh ROM n i :8 KB(Flash ROM).ộ ớ ộ
-386 BYTE RAM n i.ộ
-256 BYTE EFROM trong vùng ROM n i dùng ch a d li u.ộ ứ ữ ệ
-V giao ti p, có 5 portề ế A, port B, port C, port D, port E vào ra v i tín hi u đi u khi n đ cớ ệ ề ể ộ
l p.ậ

-2 b đ nh th i :Timer 0 và Timer 2 đ phân gi i 8 bit.ộ ị ờ ộ ả
- 1 b đ nh th i Timer 1 đ phân gi i 16 bit.ộ ị ờ ộ ả
-2 CCP(Capture/Compare/PWM).
-1 b ADC 10 bit v i 8 ngõ vào.ộ ớ
-1 b Watch Dog Timer .ộ
-15 ngu n ng tồ ắ
-N p ch ng trình thông qua c ng n i ti p(ICSP-In Circuit Serial Programming).ạ ươ ổ ố ế
-Cũng như các vi đi u khi n khác ta c p dao đ ng cho PIC, chân ngu n, chân Reset. PICề ể ấ ộ ồ Ở
16F877A :
+Chân 1: reset tích c c m c th p.ự ứ ấ
+Chân 13,14 c p dao đ ng ,có th dùng th ch anh 20MHz,4 MHzấ ộ ể ạ
+ Chân 12,31 c p ngu n 0 V.(Vss)ấ ồ
+ Chân 11,32 c p ngu n 5 V(Vdd)ấ ồ
+Các chân còn l i x p thành 5 port xu t nh p nh s đ trên.ạ ế ấ ậ ư ơ ồ
-Các ch c năng ph n c ng c a PIC đ c h tr trong ph n m m l p trình: cách thi t đ t portứ ầ ứ ủ ượ ổ ợ ầ ề ậ ế ặ
xu t nh p, th vi n h tr ph n c ng ,khai báo t n s th ch anh , đ t đ a ch tín hi u vàoấ ậ ư ệ ổ ợ ầ ứ ầ ố ạ ặ ị ỉ ệ
ra...Nh v y ng i l p trình s d dàng h n trong thao tác l p trình, s d ng h p lí các ô như ậ ườ ậ ẽ ễ ơ ậ ử ụ ợ ớ
,đ a ch c n thi t. Tùy theo m i dòng PIC mà nhà s n xu t tích h p nh ng module chuyênị ỉ ầ ế ỗ ả ấ ợ ữ
d ng, ví d module PWM, ADC,.., khi mu n s d ng module nào ta ch c n khai báo và thi tụ ụ ố ử ụ ỉ ầ ế
l p ph n m m và ng d ng. chính vì y u t này nên ngày càng nhi u ng i quan tâm đ nậ ầ ề ứ ụ ế ố ề ườ ế
PIC b i tính hi u qu và d s d ng c a nó.ở ệ ả ễ ử ụ ủ
1.2/ Ch ng trình l p trình cho PIC : PIC C COMPILERươ ậ
Ch ng trình có c u trúc l nh gi ng C++ , file g c là C file, sau khi biên d ch(compile) t o raươ ấ ệ ố ố ị ạ
HEX file và ASM file, h tr s a l i. có th vi t ch ng trình cho nhi u dòng PIC nh dòngỗ ợ ữ ỗ ể ế ươ ề ư
PIC 12bit(PCB), PIC 14bit(PCM), PIC 16bit(PCH),PIC 24bit(PCD), PIC 16F877A là dòng
14bit, khi vi t ch ng trình ta ph i ch n h tr cho t ng dòng PIC, n u không biên d ch fileế ươ ả ọ ỗ ợ ừ ế ị
không có ý nghĩa. Trong m i ch ng trình ta ph i khai báo th vi n h tr cho chip đang l pỗ ươ ả ư ệ ỗ ợ ậ
trình, t n s th ch anh s d ng,các th vi n ph tr khác, h tr “HELP” là m t công c đ cầ ố ạ ử ụ ư ệ ụ ợ ỗ ợ ộ ụ ắ
l c cho ng i l p trình, v i m i ch c năng c a PIC ta có th tìm cách khai báo , thi t l p, sự ừơ ậ ớ ọ ứ ủ ể ế ậ ử
d ng trong “HELP”. ụ

1.3/ Ch ng Trình N p : WIN PIC800ươ ạ
Ch ng trình n p đa năng cho nhi u dòng PIC , ta ph i ch n dòng chip , ví d nh 16F877A,ươ ạ ề ả ọ ụ ư
ch n nh hình v ,ọ ư ẽ sau đó ch n đúng tên chip mình đang n p, ch n setting/hardware/JDMọ ạ ọ
programmer:
< Thi u hình >ế
Do PIC đ c h tr t i đa t ph n m m nên các thao tác vi t ch ng trình và n p ch ngượ ỗ ợ ố ừ ầ ề ế ươ ạ ươ
trình vào chip ph i chính xác.ả
1.4/ C m Bi n Siêu Âm SRF05 :ả ế
A Hình Dáng

Hình 1.4.1
SRF05 là c m bi n siêu âm g m m ch phát và m ch thu trên cùng m t board, có th nh nả ế ồ ạ ạ ộ ể ậ
d ng đ c nhi uạ ượ ề v t c n và nhi u kho ng cách, có th đo đ c kho ng cách t 4cm -> 4m .ậ ả ề ả ể ượ ả ừ
V i 2 ch đ ho t đ ng (mode 1,mode2). Trong đ tài em ch n ch đ ho t đ ng mode 1.ớ ế ộ ạ ộ ề ọ ế ộ ạ ộ
B Nguyên Lí Ho t Đ ng:ạ ộ
ch đ h at đ ng mode 1 , chân mode trên board đ l ngở ế ộ ọ ộ ể ữ không k t n i nh s đ chânế ố ư ơ ồ
trên. Gi n đ xung nh sau:ả ồ ư
< Thi u hình >ế
Mu n SRF05 ho t đ ng, ta c p ngu n vào cho nó, khi mu n đo kho ng cách ,ta c p vào chânố ạ ộ ấ ồ ố ả ấ
trigger xung có TON >=10uS, SRF05 đ c l p trình s n ,nó phát ra 8 burst siêu âm, khi sóngượ ậ ẵ
siêu âm g p v t c n ,ph n h i v m ch thu siêu âm trên Board, lúc này tùy theo kho ng cáchặ ậ ả ả ồ ề ạ ả
gi a v t c n và board ,SRF05 tr v m t xung có TON thay đ i 100uS --> 25mS, n u khôngữ ậ ả ả ề ộ ổ ế
có v t c n thì TON =30mS.ậ ả
Mu n đo kho ng cách th c t ta đo giá tr xung ph n h i, đ i ra uS, sau đó chia cho 58 đ l yố ả ự ế ị ả ồ ổ ể ấ
giá tr đo là cm, chia cho 148 l y giá tr là inchị ấ ị
T n s kích chân Trigger t i đa là 20Hz, đ ng nghĩa ta có th c p nh t giá tr đo nhanh nh tầ ố ở ố ồ ể ậ ậ ị ấ
là 20 l n/giây.ầ
1.5 C m Bi n Chuy n Đ ng PIR 325ả ế ể ộ
A Gi i thi u v h ng ngo iớ ệ ề ồ ạ
Tia h ng ngo i t n t i trong ph tr ng đi n t ,có b c sóng dài h n b c sóng c a ánhồ ạ ồ ạ ổ ườ ệ ừ ướ ơ ướ ủ

sáng có th nhìn th y đ c. Tia h ng ngo i không th nhìn th y nh ng có th phát hi n đ cể ấ ượ ồ ạ ể ấ ư ể ệ ượ
nh vào nh ng trang thi t b chuyên d ng. nh ng v t sinh ra nhi t năng đ u sinh ra tia h ngờ ữ ế ị ụ ữ ậ ệ ề ồ
ngo i, bao g m c đ ng v t và con ng i, b c sóng c a tia h ng ngo i do con ng i sinh raạ ồ ả ộ ậ ườ ướ ủ ồ ạ ườ
vào kho ng 9.4 m.ả
B C u trúc và ho t đ ng PIR325ấ ạ ộ
1 s đ kh iơ ồ ố
Hình 1.5.1
Thông s PIR325ố
< Thi u hình>ế
2 Nguyên lí ho t đ ng và cách b tríạ ộ ố
Hình 1.5.2
Nguyên t c chung c a PIR là thu tia h ng ngo i do con ng i hay đ i t ng t o ra h ngắ ủ ồ ạ ườ ố ượ ạ ồ
ngo i di chuy n, trong đ u thu PIR có 2 phi n c m ng h ng ngo i, khi có tia h ng ngo iạ ể ầ ế ả ứ ồ ạ ồ ạ
đ c h p th , 2 phi n này t o ra 1 áp r t nh g n nh tín hi u nhi u và có đ l ch nhau, 2ượ ấ ụ ế ạ ấ ỏ ầ ư ệ ễ ộ ệ
tín hi u này đ c đ a vào chân FET nh hình 1.5.1, t ng này tín hi u đ c khu ch đ i 100ệ ượ ư ư ở ầ ệ ượ ế ạ
l n, t ng 2 khu ch đ i 100 l n, sau khi khu ch đ i tín hi u đi vào m ch so sánh , t i đây tínầ ở ầ ế ạ ầ ế ạ ệ ạ ạ
hi u đ c l c nhi u và cho tín hi u ra 3.9 VDCệ ượ ọ ễ ệ ở
Ch ng IIươ THI CÔNG:
2.1 Nhi m v và c s lý lu n phân tích đ tài:ệ ụ ơ ở ậ ề
A/Yêu c u đ tài:ầ ề
Xe g m 2 đ ng c DC lái h ng xe,vi x lí lái đ ng b 2 đ ng c đi u khi n xe ch y theoồ ộ ơ ướ ử ồ ộ ộ ơ ề ể ạ
ng i. Nguyên lí phát hi n s di chuy n ng i dùng sóng h ng ngo i do b c m bi n PIRườ ệ ự ể ườ ồ ạ ộ ả ế
đ m nh n,m ch lái công su t dùng mostfet và r le 2 ti p đi m đi u khi n đ ng c . C mả ậ ạ ấ ơ ế ể ề ể ộ ơ ả
bi n nh n d ng s thay đ i h ng ngo i khi ta di chuy n báo v vi x lí , vi x líế ậ ạ ự ổ ồ ạ ể ề ử ử đi u khi nề ể
xe ch y theo ng i có s di chuy n đó.ạ ườ ự ể
B / Phân tích đ tài:ề
Xe có th t cân b ng , ch y th ng, qu o trái, thi t k xe 3 bánh xe, bánh tr c cân b ng vàể ự ằ ạ ẳ ẹ ế ế ướ ằ
có th quay đa h ng , 2 bánh sau đ c truy n đ ng c p moment chuy n đ ngể ướ ượ ề ộ ấ ể ộ cho xe, ch nọ
lo i đ ng c có công su t phù h p v i khung xe, truy n đ ng đ n gi n nên ch n lo i đ ngạ ộ ơ ấ ợ ớ ề ộ ơ ả ọ ạ ộ
c có h p s . Sau khi có giàn khung ta c n c c u đi u khi n nên ph i có “M ch X Líơ ộ ố ầ ơ ấ ề ể ả ạ ử

Trung Tâm”, nhi m v m ch x lí là đi u khi n xe ch y tùy theo giá tr đi u khi n nh nệ ụ ạ ử ề ể ạ ị ề ể ậ
đ c. Yêu c u đ tài là “ Xe Bám Theo Ng i”, tr c khi bám theo ng i,xe c n ph iượ ầ ề ườ ướ ườ ầ ả
“Th y” ng i , nguyên lí dùng c m bi n PIR nh n d ng h ng ngo i c a con ng i khi ng iấ ườ ả ế ậ ạ ồ ạ ủ ườ ườ
đó di chuy n. Khi xe ch y v h ng có ng i nh ng không đ ng vào ng i đó,v y c n cóể ạ ề ướ ườ ư ụ ườ ậ ầ
m ch dò kho ng cáchạ ả gi a ng i và xe, đây em dùng c m bi n Siêu Âm đ đo kho ngữ ườ ở ả ế ể ả
cách gi a ng i và xe. Trên xe b trí m ch đi u khi n vô tuy n đ kh i đ ng và d ng xe.ữ ườ ố ạ ề ể ế ể ở ộ ừ
Gi a m ch đi u khi n và đ ng c có m ch Công Su t Cách Li đ m b o tín hi u đi u khi nữ ạ ề ể ộ ơ ạ ấ ả ả ệ ề ể
n đ nh.ổ ị
T cách phân tích trên em đ a ra s đ kh i t ng th cho xe nh hình 2.1ừ ư ơ ồ ố ổ ể ư
< thi u hình >ế
*S Đ KH I :Ơ Ồ Ố

Hình 2.1
*NGUYÊN LÍ HO T ĐÔNG:Ạ
Nh n phím kh i đ ng , ấ ở ộ xe xoay vòng, sau đó dò tìm đ i t ng ng i, khi c m bi n PIR phátố ượ ườ ả ế
hi n có s hi n di n ng i , xe d ng xoay, ch y v h ng có ng i di chuy n đó, trong lúcệ ự ệ ệ ườ ừ ạ ề ướ ườ ể
ch y đ n xe đo kho ng cách và ch y v i t c đ h p lí h n, bám theo đ i t ng.ạ ế ả ạ ớ ố ộ ợ ơ ố ượ
2.2/ S Đ M CH T NG KH I:Ơ Ồ Ạ Ừ Ố
A/ M ch x lí trung tâm:ạ ử

- Nhi m v : nh n tín hi u t các c m bi n PIR, siêu âm, tín hi u vô tuy n , xu t tín hi uệ ụ ậ ệ ừ ả ế ệ ế ấ ệ
đi u khi n ra m ch cách li công su t lái 2 đ ng c ho t đ ng theo ý đ l p trình.ề ể ạ ấ ộ ơ ạ ộ ồ ậ
- S đ m ch nh trên, chân 1:m ch reset tích c c m c th p, dùng port D, portB nh n giá trơ ồ ạ ư ạ ự ứ ấ ậ ị
đi u khi n, port C xu t tín hi u đi u khi n v i:ề ể ấ ệ ề ể ớ
o ROLE_L :đ a ch C0, đ o chi u đ ng c trái.ị ỉ ả ề ộ ơ
o PWM_L:đ a ch C1, c p xung đi u khi n t c đ ng c trái.ị ỉ ấ ề ể ố ộ ơ
o ROLE_R:đ a ch C3, đ o chi u đ ng c ph i.ị ỉ ả ề ộ ơ ả
o PWM_R:đ a ch C2, c p xung đi u khi n t c đ ng c ph i.ị ỉ ấ ề ể ố ộ ơ ả
- Vi đi u khi n là PIC 16F877A ,nh ph n gi i thi u ph n lí thuy tề ể ư ầ ớ ệ ầ ế 16F877A có h trỗ ợ
module PWM 2 kênh thu n ti n trong đi u khi n t c đ đ ng c (do xe ch y nhi u ch đậ ệ ề ể ố ộ ộ ơ ạ ở ề ế ộ

nên c n nhi u t c đ ),đ ng th i PIC có h tr ph n m m chuyên l p trình riêng cho nó nênầ ề ố ộ ồ ờ ỗ ợ ầ ề ậ
t ng đ i d ti p c n l p trình h n.ươ ố ễ ế ậ ậ ơ
B/ M ch vô tuy n : ạ ế
- Nhi m v : truy n tín hi u đi u khi n c a ng i đi u khi n đ n xe,g m 4 kênh :A,B,C,Dệ ụ ề ệ ề ể ủ ườ ề ể ế ồ
,tích c c m c 1, có duy trì:ự ứ
+ Kênh A: kh i đ ng.ở ộ
+ Kênh B: d ng.ừ