Đồ án: XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN BIẾT SẢN PHẨM SỬ DỤNG CẢM BIẾN MÀU SẮC (có code đầy đủ)

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CƠ KHÍ
----------------------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN
XÂY DỰNG HỆ THỐNG NHẬN BIẾT SẢN PHẨM SỬ
DỤNG CẢM BIẾN MÀU SẮC

Giáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Văn Trường
Sinh viên thực hiện:

Hà Nội-2020


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
...........................................................................................................................................

Hà Nội, ngày tháng

năm 2020

Giáo viên hướng dẫn

ĐÁNH GIÁ, NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
...........................................................................................................................................

Hà Nội, ngày tháng

năm 2020

Giáo viên chấm phản biện

Mục Lụ

Mục Lục......................................................................................................................... 4
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 5
Chương 1 Tổng quan về hệ thống..................................................................................6
Chương 2 Xây dựng mơ hình hệ thống..........................................................................8
1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống..................................................................................8
a. Sơ đồ khối hệ thống...............................................................................................8
2. Phân tích và lựa chọn cảm biến..............................................................................8
3. Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển....................................................................17
4. Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu.......................................................................19
5. Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống (Nếu có)......................................................19
Chương 3: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống.................................................................20


LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học cơng nghệ, cuộc sống của con
người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục
vụ cơng cuộc cơng nghiệp hố, hiện đại hố đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát
triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần khơng nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và
phát triển đất nước. Trong đó mơn kỹ thuật vi điều khiển được phát triển mạnh dựa
trên những tiến bộ của cơng nghệ tích hợp các linh kiện bán dẫn và hệ lập trình có bộ
nhớ kết hợp với máy tính điện tử. Từ những thời gian đầu phát triển đã cho thấy sự ưu
việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm.
Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như khơng thể
thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con
người

Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn vi
điều khiển em sau một thời gian học tập được các thầy, cô giáo trong khoa giảng dạy
về các kiến thức chuyên nghành, đồng thời được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy em đã
“NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO
MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”.
Cùng với sự nỗ lực của em và sự chỉ bảo tận tình của thầy, cơ giáo hướng dẫn
nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của em cịn có hạn nên sẽ khơng thể
tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong được sự giúp đỡ và tham khảo ý kiến của
thầy, cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.
Em xin chân thành cảm ơn!


Chương 1 Tổng quan về hệ thống
1.1 Lý do chọn đề tài
Xét điều kiện cụ thể ở nước ta công cuộc cơng nghiệp hóa hiện đại hóa sử dụng
ngày càng nhiều thiết bị hiện đại để điều khiển tự động các q trình sản xuất, gia
cơng, chế biến sản phẩm. Điều này dẫn tới việc hình thành các hệ thống sản xuất linh
hoạt, cho phép tự động hóa ở mức độ cao đối với sản xuất hàng loạt nhỏ và vừa trên cơ
sở sử dụng các máy CNC, robot công nghiệp. Trong đó có một khâu quan trọng ảnh
hưởng đến chất lượng sản phẩm là hệ thống phận loại và đếm sản phẩm.
1.2 Đối tượng nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu là hệ thống phân loại và đếm sản phẩm theo màu sắc trong
dây chuyền sản xuất tự động trong các nhà máy xí nghiệp của nước ta hiện nay.
1.3 Mục đích nghiên cứu
- Khi nghiên cứu đề tài này em muốn vận dụng những sản phẩm công
nghệ khoa học tiên tiến áp dụng vào quá trình sản xuất tự động nhằm tạo ra
năng suất, chất lượng cũng như giảm thiểu tối đa sức người trong sản xuất công
nghiệp. Mặt khác đây cũng là mơ hình để các bạn sinh viên khoá sau tham khảo
và nghiên cứu phát triển hơn nữa.
- Củng cố lại kiến thức lý thuyết đã được học tập nghiên cứu tại trường.

-Đây là đồ án để sinh viên hồn thành chương trình học tập, nghiên cứu tại trường.
Chứng minh khả năng, năng lực của bản thân để sau khi ra trường trở thành một kĩ sư
giỏi đóng góp nhiều cho nền cơng nghiệp nước nhà và xã hội.
1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu
Với giới hạn của đề tài: “NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH
PHÂN LOẠI SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN”. Em đi
sâu vào nghiên cứu những vấn đề chính sau đây:
+Tìm hiểu về vi điều khiển mà trọng tâm là Arduino mega 2560 phần cứng và tập
lệnh.
+Tìm hiểu về bộ phận hiển thị, màn hình LCD.
+Tìm hiểu về ngơn ngữ lập trình C. Viết chương trình cho Arduino mega2560,
động cơ điện một chiều.
+Tìm hiểu những phần mềm thiết kế mạch điện tử như Eagle, Proteus…
+Tìm hiểu về vật liệu cơ khí chế tạo khung hệ thống sản phẩm, vật liệu làm băng
chuyền, trục quay...
1.5 Phương pháp nghiên cứu
- Tìm hiểu thu thập thông tin thực tế liên quan tới hệ thống.


- Phân tích, thiết kế và lập trình cho hệ thống.
-

Thử nghiệm và vận hành cho hệ thống.

1.6 Ý nghĩa và thực tiễn của đề tài
Hiện nay trong nhiều nhà máy và doanh nghiệp sản xuất như đóng nhãn sản phẩm,
kiểm tra nguyên liệu đầu vào, sản phẩm đầu ra vẫn cịn áp dụng cơng nghệ sản xuất lạc
hậu, chưa theo kịp với xu thế phát triển và đáp ứng được nhu cầu sản xuất trong nước
và trên thị trường quốc tế. Chính vì thế em xin thực hiện đề tài: “NGHIÊN CỨU
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH ĐẾM SẢN PHẨM THEO MÀU SẮC SỬ DỤNG

VI ĐIỀU KHIỂN” với mong muốn đưa ra giải pháp nhằm cải thiện quá trình sản xuất
sao cho giảm được chi phí nhân cơng, tăng năng suất mà vẫn đảm bảo được chất lượng
sản phẩm, giảm giá thành sản phẩm để có thể cạnh tranh trên thị trường.


Chương 2 Xây dựng mơ hình hệ thống
1. Thiết kế sơ đồ khối hệ thống
a. Sơ đồ khối hệ thống
Khối hiển thị
(LCD)

Khối cảm biến
(TCS3200)

Khối xử lý trung tâm
(Arduino mega 2560)

Khối nguồn

Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống

b. Chức năng của từng khối
 Khối cảm biến (sensor): là bộ phận giúp thiết bị thu nhận được các tín hiệu từ mơi
trường bên ngồi. Khi có 1 sản phẩm đi qua thì khối này sẽ nhận biết được
 Khối hiển thị (LCD): có nhiệm hiển thị số sản phẩm mà khối cảm biến nhận được
cho người dùng biết
 Khối xử lý (arduino mega 2560): có nhiệm vụ điều hành chung hoạt động của tồn
bộ hệ thống. Nhận tín hiệu từ khối cảm biến rồi phát tín hiệu tới khối hiển thị
 Khối nguồn: có nhiệm vụ cấp nguồn 1 chiều 5V ổn định cung cấp cho khối xử lý
trung tâm hoạt động.

2. Phân tích và lựa chọn cảm biến
2.1 Phân tích
Cảm biến quang điện hiện nay có khoảng 5 loại khác nhau:
a) Cảm biến quang Thu Phát Độc Lập (Through Beam):
Đặc điểm:
– Độ tin cậy cao
– Khoảng cách phát hiện xa: tối đa 60m (E3Z)


– Không bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật

Hình 2.2: Cảm biến quang thu phát độc lập
b. Cảm biến quang thu phát chung – phản xạ gương (Retro Replective):
Đặc điểm:
– Độ tin cậy cao
– Giảm bớt dây dẫn, phát hiện tối đa 15m
– Có thể phân biệt được vật trong suốt, mờ, bóng lống

Hình 2.3: Cảm biến quang thu phát chung-phản xạ gương

c. Cảm biến quang thu phát chung – khuyếch tán (Diffuse Replective):
Đặc điểm:
– Dễ lắp đặt, phát hiện tối đa 2m
– Bị ảnh hưởng bởi bề mặt, màu sắc vật, ảnh hưởng nền, …


Hình 2.4: Cảm biến quang thu phát chung-khuyếch tán
d. Cảm biến quang loại phản xạ giới hạn (Limited Reflective)
Đặc điểm:
– Chỉ phát hiện vật trong vùng phát hiện giới hạn.

– Không bị ảnh hưởng bởi màu nền sau vùng cảm biến.
– Lý tưởng cho nhiều ứng dụng cần triệu tiêu nền

Hình 2.5: Cảm biến quang loại phản xạ giới hạn
e. Cảm biến quang – loại phát hiện màu
Đặc điểm:
– Độ tin cậy cao.
– Dễ sử dụng.


– Có thể dạy cho cảm biến biết màu của vật (chức năng teach).

Hình 2.6: Cảm biến quang loại phát hiện màu

2.2 Lựa chọn cảm biến
Cảm biến màu là một thiết bị được sử dụng để “đọc” màu sắc của ánh sáng. Có
nhiều loại cảm biến màu khác nhau nhưng nhìn chung chúng đều hoạt động theo một
nguyên lý cơ bản. Cấu tạo chung của các cảm biến màu là chúng gồm các photodiode
để thu nhận ánh sáng. Và để thu được màu sắc như mong muốn mỗi một tế bào của
cảm biến sẽ được phủ một tấm lọc màu, ví dụ như một tấm lọc màu xanh sẽ chỉ cho
qua những tia sáng xanh hay tấm lọc màu đỏ sẽ chỉ cho qua các tia màu đỏ…Và để có
thể nhận dạng được màu sắc thì sẽ có bộ chuyển đổi từ tín hiệu quang sang tín hiệu
điện áp hay tần số.
Cảm biến màu được ứng dụng trong rất nhiều thiết bị như là camera, màn hình
màu, trong các dây chuyền phân loại sản phẩm dựa theo màu sắc như phân loại và
kiểm tra led, điều khiển quá trình máy dán nhãn và máy in… và đặc biệt là trong chế
tạo các thiết bị đo màu.
Trong các thiết bị đo màu thì các cảm biến màu thường hay sử dụng là cảm biến
màu RGB. Cảm biến màu RGB sử dụng các tấm lọc màu Red, Green và Blue để có thể
“đọc” được 3 ánh sáng Red, Green và Blue (các ánh sáng cơ bản) từ chùm ánh sáng

chiếu tới nó.
Cảm biến TCS3200 có bộ lọc màu, nó chỉ cho phép nhận biết một màu và các màu
khác sẽ bị chặn lại.
VD: khi lựa chọn các bộ lọc màu đỏ, Chỉ có ánh sáng tới màu đỏ có thể được
thơng qua, màu xanh và màu xanh lá cây sẽ được ngăn chặn, nên chúng ta nhận được
ánh sáng đỏ, và tương tự các màu khác cũng vậy.
Cảm biến khi có ánh sáng chuyển đổi từ cường độ ánh sáng sang tần số với độ
phân giải cao, sau đó tần số này được đưa vào một bộ chuyển đổi tần số.
Tần số được tạo ra tương ứng với màu sắc của ánh sáng, tạo ra một tần số nhất
định, tần số đầu ra này sau đó sẽ quyết định màu sắc đã cảm nhận được. Vì vậy, về cơ


bản là ánh sáng đã được chuyển đổi thành một tần số. Mỗi màu sắc có tần số riêng của
nó. Vì vậy, đây là cách cảm biến này có thể phân biệt giữa các màu sắc.

Hình 2.7: Cảm biến TCS3200

Cảm biến
TCS3200
Điện áp hoạt động
2.7V đến 5.5V
Đầu ra lựa chọn tần số đầu ra
S0, S1
Đầu vào lựa chọn loại Photodiode
S2, S3
Tần số đầu ra
Out Pin
Tần số đầu ra cho phép hoạt động thấp
OE Pin
Hỗ trợ điều khiển ánh sáng

LED
Kích thước
28.4 x 28.4 mm
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của cảm biến 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
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 của ánh sáng) tất cả được tích hợp trên một chip đơn.

Hình 2.8: Sơ đồ khối chức năng


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 trắng
không lọc (Clear). Tất cả photodiode cùng màu được kết nối song song với
nhau, và được đặt xen kẽ nhau nhằm mục đích chống nhiễu.
+ Bản chất của 4 loại photodiode trên như là các bộ lọc ánh sáng có mầu sắc
khác nhau. Có nghĩa nó chỉ tiếp nhận các ánh sáng có cùng màu với loại
photodiode tương ứng và khơng tiếp nhận các ánh sáng có màu sắc khác.

Hình 2.9: Cách phân bố màu sắc trên ma trận
Việc lựa chọn 4 loại photodiode này thông qua 2 chân đầu vào S2, S3:

Bảng 2.2: Cấu hình mức Low/Hight cho các chân
Khối thứ 2 là bộ chuyển đổi dòng điện từ đầu ra khối thứ nhất thành tần số:


Bảng 2.3: Cấu hình các chân S0, S1

Tần số đầu ra của linh kiện điện tử TCS3200 trong khoảng 2HZ~500KHZ.
Tần số đầu ra có dạng xung vng với tần số khác nhau khi mà màu sắc khác
nhau và cường độ sáng là khác nhau.
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 thì:
S0=H, S1=L -Fout=100Khz
S0=L, S1=H -Fout=10Khz
S0=L, S1=L -Fout=0
 Nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử TCS3200:
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 ánh sáng trắng thì những
ánh sáng khơng nằm trong dải bước sóng màu đỏ sẽ bị vật thể hấp thụ. Cịn ánh
sáng có bước sóng nằm trong dải màu đỏ sẽ bị phản xạ ngược trở lại. Và khiến
mắt ta nhận biết vật thể đó là màu đỏ.
Màu sắc bất kì được tổng hợp từ 3 mầu cơ bản Blue, Green, Red:
Dựa trên nguyên lý sự phản xạ, hấp thụ ánh sáng trắng của vật thể và sự phối chộn
màu sắc bởi 3 màu cơ bản Blue, Green, Red thì TCS3200 có cấu tạo là 4 bộ lọc
photodiode Blue, Green, Red và clear để nhận biết màu sắc vật thể.
Với điều kiện test là ánh sáng có bước sóng λp = 470 nm(Dải màu Blue),λp = 524
nm(dải màu Green),λp = 640 nm(dải màu Red) thì 4 bộ lọc photodiode sẽ cho ra tần số

Hình 2.10: Tổng hợp màu từ 3 màu cơ bản


khác nhau.Tần số ra lớn nhất khi ánh sáng chiếu vào cảm biến cùng loại photodiode
được chọn vì khi đó photodiode sẽ hấp thụ nhiều nhất.
 Một số loại cảm biến hiện nay

Stt

Loại cảm biến

1

2

Cảm biến quang thu
phát chung – phản
xạ gương

Cảm biến quang thu
phát chung
– khuyếch tán

Thông số kỹ thuật
-Loại: Cảm biến quang
phản xạ gương
-Điện áp: 12-24VDC
±10%
-Dòng tiêu thụ: 35 mA
-Khoảng cách phát
hiện: 2m
-Đối tượng phát
hiện: Min Ø25 mm (Đối
tượng trong suốt)

Giá thành
830,000 VND

-Loại: Cảm biến quang
thu phát chung
-Điện áp: 12-24VDC
-Dòng tiêu thụ: 30 mA
-Khoảng cách phát
hiện: 0.2m
-Đối tượng phát
hiện: Giấy trắng khơng bóng
(500 x 500 mm)

540,000 VND


3

4

5

-Loại: thu phát độc lập
-Điện áp:
24-240VAC/DC±10%,
Cảm biến quang Thu 50/60Hz
-Khoảng cách phát
Phát Độc Lập
hiện: 5m
-Ngõ ra: Relay - 2A/ 250V

660,000 VND

­ Loại cảm biến: Phản xạ  30,000 VND
giới hạn 
­ Nguồn cấp: 12 ­ 24 VDC
±10%, ripple (p­p) 10% 
max. 
­ Dòng tiêu thụ: Max. 
20mA ­ Khoảng cách phát
hiện: 5 ­ 30mm 
Cảm biến quang loại
­ Vật phát hiện chuẩn: 
phản xạ giới hạn
Giấy trắng: 50 x 50mm ­ 
Nguồn sáng: LED đỏ (650
nm) 
­ Chế độ hoạt động: Light­
ON ­ Chỉ thị hoạt động: 
Chỉ thị hoạt động (cam), 
chỉ thị ổn định (xanh lá) 

Cảm biến quang
phát hiện màu

-Loại cảm biến: Cảm biến
phát hiện màu TCS3200
-Nguồn cấp:2.7-5.5V
-Khoảng cách phát hiện:
5-30mm

95,000 VND

3. Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển
3.1 Phân tích
a. Về phần cứng
Arduino được thiết kế chuyên biệt dành cho những người không chuyên về điện tử
vẫn có thể làm được. Bạn khơng phải mất thời gian ở giai đoạn “làm mạch”, mọi thứ
đã có sẵn và bạn chỉ cần tập trung cho phần điều khiển mà thơi. Nếu có gì đó khơng ổn
xảy ra, bạn cũng sẽ đỡ mất thời gian hơn cho việc rà soát lỗi ở phần mạch, mọi lỗi sẽ
nằm ở code của bạn.
b. Về phần mềm
Mơi trường phát triển tích hợp (IDE) của Arduino là một ứng dụng crossplatform
(nền tảng) được viết bằng Java, và từ IDE này sẽ được sử dụng cho Ngơn ngữ lập trình
xử lý (Processing programming language) và project Wiring. Nó được thiết kế để dành


cho những người mới tập làm quen với lĩnh vực phát triển phần mềm. Nó bao gồm
một chương trình code editor với các chức năng như đánh dấu cú pháp, tự động brace
matching, và tự động canh lề, cũng như compile (biên dịch) và upload chương trình
lên board chỉ với 1 cú nhấp chuột. Một chương trình hoặc code viết cho Arduino được
gọi là một sketch. Với những ưu điểm vượt trội trên em đã chọn Board arduino để làm
bộ điều khiển cho đề tài xây dựng hệ thống đo và xử lý tín hiệu cho cảm biến quang để
đếm sản phẩm trong hệ thống phân loại sản phẩm.
3.2 Lựa chọn bộ điều khiển
Arduino Mega 2560 là một bo mạch vi điều khiển được xây dựng dựa trên chip
Atmega2560. Nó có 54 chân vào/ra số (trong đó có 15 chân có thể sử dụng để điều chế
độ rộng xung), có 16 chân đầu vào tín hiệu tương tự, sử dụng một dao động thạch anh
tần số dao động 16MHz, có một cổng kết nối USB, chân nguồn, một ICSP header, một
nút reset. Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ các vi điều khiển, nguồn cung cấp
cho Arduino có thể là từ máy tính thơng qua cổng USB hoặc là từ bộ nguồn chuyên
dụng được biến đổi từ xoay chiều sang một chiều hoặc là nguồn lấy từ pin.

Arduino Mega tương thích với hầu hết các shield thiết kế cho Arduino
Duemilanove hay Diecimila. Arduino Mega 2560 là bản cập nhật từ Arduino Mega.
Arduino Mega 2560 khác so với các bo mạch trước đó ở ở chỗ nó khơng sử dụng chip
điều khiển FTDI USB-to-serial. Thay vào đó, các tính năng của Atmega16U2
(ATmega8U2 trong phiên bản 1 và phiên bản 2 bảng) được lập trình như một bộ
chuyển đổi USB-to-serial). Phiên bản 2 của bo mạch Mega2560 có 1 điện trở kéo
đường 8U2 HWB xuống đất, làm cho nó dễ đặt chế độ DFU hơn. Phiên bản 3 của bo
mạch có các đặc tính mới sau: Thêm chân SDA và SCL gần chân AREF và 2 chân mới
được đặt gần chânRESET, IOREF cho phép các shield tương thích với điện áp được
cung cấp từ bomạch. Trong tương lai, các shield sẽ tương thích với cả hai bo mạch sử
dụng AVR mà hoạt động với nguồn 5V và Arduino Due hoạt động ở mức 3,3V. Chân
thứ 2 không kết nối dành cho các mục đích sau này.


Hình 3.1: Board Atmega 2560
c. Đặc tính của board Atmega2560:
Vi điều khiển

ATmega2560

Điện áp hoạt động

5V

Điện áp đầu vào (được đề nghị)

7-12V

Điện áp đầu vào (giới hạn)

6-20V

Digital I/O Pins

54 chân (15 chân có thể sử dụng như các
chân PWM)

Analog Input Pins

16 chân

DC hiện tại mỗi I/O Pin

40 mA

DC hiện tại cho 3.3V Pin

50 mA

Bộ nhớ Flash

256 KB trong 8 KB sử dụng bởi bộ nạp
khởi động

SRAM

8 KB

EEPROM

4 KB

Clock Speed (thạch anh)

16Hz

Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật của Arduino mega 2560


4. Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu

Hình 4.1: Sơ đồ nguyên lý TCS3200

Hình 4.2 Sơ đồ nguyên lý LCD

5. Mơ hình hóa và mơ phỏng hệ thống (Nếu có)

Hình 5.1: Mơ phỏng hệ thống trên Proteus


Chương 3: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống
1. Chế tạo các bộ phận cơ khí

Hình 1: Chế tạo thân mơ hình

2. Các bộ phận điện - điện tử

Hình 2: Chế tạo không gian buồng tối

Bảng 1: Các thiết bị điện, điện tử được sử dụng

Hình 3: Sản phẩm hồn thiện
3. Thử nghiệm và đánh giá hệ thống
-Các lần chạy thử, lỗi, khắc phục:
+Nhiễu do điều chỉnh khoảng cách các bóng đèn thu tín hiệu về cảm biến
+Nhiễu do ánh sáng từ môi trường dẫn đến cảm biến nhận định màu chưa được
chính xác
-Kết quả chạy sau khi hoàn thiện:


Bảng 2: Khảo sát độ chính xác của cảm biến
-Hình ảnh thực tế

Hình 4: Kết quả chạy thực tế
Chương trình điều khiển
#include <Wire.h>
#include <LiquidCrystal_I2C.h>
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);
int red;
int green;
int blue ;


const int s0 = 8;
const int s1 = 9;
const int s2 = 12;
const int s3 = 11;
const int out = 10;

void setup()
{ lcd.init(); //Khởi động màn hình. Bắt đầu cho phép Arduino sử dụng màn hình
lcd.backlight();
// set up the LCD's number of columns and rows:
lcd.begin(16, 2);
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" COLOR SENSOR ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" TCS3200 ");
delay(300);
for(int x=0; x < 3; x++)
{
lcd.noDisplay();
delay(300);
lcd.display();
delay(300);
}
for(int x=0; x<14; x++) {
lcd.scrollDisplayLeft(); // cuon man hinh sang trai
delay(300);
}
Serial.begin(9600);
pinMode(s0, OUTPUT);


pinMode(s1, OUTPUT);
pinMode(s2, OUTPUT);
pinMode(s3, OUTPUT);
pinMode(out, INPUT);
digitalWrite(s0, HIGH);

digitalWrite(s1, HIGH);
lcd.clear();
}
void loop()
{
color();
Serial.print("R Intensity:");
Serial.print(red, DEC);
Serial.print(" G Intensity: ");
Serial.print(green, DEC);
Serial.print(" B Intensity : ");
Serial.print(blue, DEC);
if (red < blue && red < green && red < 20 && red >8)
{ Serial.println(" - (Red Color)");
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");
lcd.setCursor(1,1);//Thiet lap con tro cot 0 hang thu 0
lcd.print(" RED Color ");//Xuất ra màn hình
delay (1500);
}
else if (blue < red && blue < green )
{ Serial.println(" - (Blue Color)");
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");


lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" BLUE Color ");
delay (1500);
}

else if (green < red && green < blue)
{ Serial.println(" - (Green Color)");
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" GREEN Color ");
delay (1500);
}
else if (red = green && green < blue)
{

Serial.println(" - (Yellow Color)");
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" YELLOW Color ");
delay (1500);

}
else if (green = blue && green < red)
{ Serial.println(" - (Cyan Color)");
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" CYAN Color ");
delay (1500);
}
else if (blue = red && blue > green)

{ Serial.println(" - (Magenta Color)");
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" MAGENTA Color ");
delay (1500);
}
else
{ Serial.println();
lcd.setCursor(0,0);
lcd.print(" SENSOR-TCS3200 ");
lcd.setCursor(1,1);
lcd.print(" NO Color ");
delay (1000);
}
}
void color()
{
digitalWrite(s2, LOW);
digitalWrite(s3, LOW);
//count OUT, pRed, RED
red = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);
digitalWrite(s3, HIGH);
//count OUT, pBLUE, BLUE
blue = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);
digitalWrite(s2, HIGH);
//count OUT, pGreen, GREEN
green = pulseIn(out, digitalRead(out) == HIGH ? LOW : HIGH);
}