Đồ án thiết kế hệ thống nhúng, học viện công nghệ bưu chính viễn thông (3)

ROBOT DỊ ĐƯỜNG KẾT HỢP
ĐIỀU KHIỂN TỪ XA
NHĨM 12
HỒNG ĐỨC MẠNH
CÙ MINH VƯƠNG
TRIỆU QUANG HÀO


TỔNG QUAN VỀ ROBOT
Robot đã xuất hiện trong cuộc sống của chúng ta từ lâu và trở thành một phần không thể thiếu
Là một cuộc cách mạng về lao động, khoa học
Và robot dò đường đã xuất hiện
Được ứng dụng vào dò đường đi tự động trong vận chuyển hàng hóa
Có thể dùng để thăm dị những nơi con người khó di chuyển tới
Tạo ra kỉ ngun mới về cơng nghệ tự động hóa đưa vào sản xuất
Tạo bước ngoặt quan trọng trong công nghệ chế tạo robot


Một số hình ảnh về Robot trong cuộc sống


BỐ CỤC
CHƯƠNG 1

CHƯƠNG 2

CHƯƠNG 3

DEMO
SƠ ĐỒ, Ý TƯỞNG, LƯU ĐỒ
GIẢI THUẬT

GIỚI THIỆU ARDUINO VÀ CÁC
THÀNH PHẦN CỦA MẠCH


Giới thiệu ARDUINO
ARDUINO NANO
Kích thước của Arduino Nano cực kì nhỏ (1.85cm x
4.3cm)

Được ứng dụng rất nhiều trong các dự án DIY, IOT
Số lượng chân Analog nhiều hơn Uno cùng với
dòng ra tối đa của mỗi chân IO lên đến 40mA.
Sử dụng cổng mini USB nên có thể lập trình thẳng
trực tiếp cho Nano từ máy
Sử dụng chương trình Arduino IDE để lập trình, và
ngơn ngữ lập trình tên là Arduino


Giới thiệu linh kiện

Agenda Style

MODULE L298 mini 2.5A

Mạch điều khiển động cơ cầu H điều khiển
hai động tăng giảm tốc độ và đảo chiều dựa
vào PWM
Khi lỗi đầu vào : động cơ sẽ dừng hoạt động
Tích hợp bảo vệ quá nhiệt
Kích thước: 31 * 32 * 5mm, kích thước nhỏ,

thích hợp cho lắp ráp và xe
Điện áp cung cấp : 2-10VDC


Giới thiệu linh kiện

Cảm biến dò line 8 kênh ( QTR8A )
Có 8 cặp LED hồng ngoại / quang bán dẫn được gắn
trên cao làm cho nó có khả năng dị đường một cách
chính xác.
Có 8 cặp bộ phát và bộ thu IR (phototransistor) cách đều
nhau

Dò line cực nhanh và chuẩn xác. Tín hiệu đầu ra dạng
analog giúp tự cân chỉnh với mọi đường line và nhiễu
sáng.


Giới thiệu linh kiện

Module Bluetooth

Điện áp hoạt động: 3.3V.
Module có 2 chế độ làm việc
Đáp ứng theo lệnh
Module HC05 có thể nhận 1 trong 3 chức năng: Master,
Slave
Loopback
Giao tiếp với module bằng giao tiếp nối tiếp không
đồng bộ qua 2

đường RX và TX


Giới thiệu linh kiện

Motor
Động cơ DC giảm tốc GA12-N20 DC Geared Motor
Điện áp sử dụng: 3~12VDC
Kích thước: 28 x 12mm
Điện áp sử dụng: 3~12VDC
Tốc độ truyền : 1:300


SƠ ĐỒ, Ý TƯỞNG, VÀ
LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT


Sơ đồ nguyên lý
Các chân số D6, D10,
D5 và D11 của Arduino
sẽ nối tương ứng với
( IN1, IN2), ( IN3 và
IN4 ) của L298 mini
Chiều quay của động cơ
được điều khiển bằng
cách xuất các đầu ra
HIGH hoặc LOW tại các
chân INx.
Khi cấp cực dương vào
IN1, cực âm vào IN2 =>

motor quay một chiều từ
phải sang trái

Khi cấp cực âm vào IN1, cực dương vào IN2 => motor
quay chiều còn lại


Sơ đồ PCB


Các ý tưởng trong quá trình thực hiện
Lắp ráp và hàn mạch

Thiết kế xe
Thiết kế khung xe và vẽ
mạch pcb

B1

Kết nối các module với vi điều khiển
Kết nối truyền nhận dữ liệu từ module
HC05, cảm biến dò 8 line QTR-8A, L298
mini

Xử lý các linh kiện của robot, chú ý vị trí
đặt của các linh kiện sao cho hợp lý

B2

B3

Kết hợp các module với nhau để
đượn sản phẩm hoàn chỉnh

B4

B5

Điều khiển động cơ
Vi điều khiển sẽ xuất PWM ra
module L298 mini để điều khiển
động cơ


Bộ điều khiển PID
Định nghĩa bộ điều khiển PID

Bộ điều khiển PID là một bộ điều khiển vịng kín được sử dụng rộng rãi trong hệ
thống điện, hệ thống tự động, điện tử. Mục tiêu của bộ điều khiển PID là điều chỉnh
giá trị điều khiển ở ngõ ra Ouput sao cho sai lệch Error e(t) = (SP – PV) giữa giá
trị đo được của hệ thống PV (Process Variable) với giá trị cài đặt SP (SetPoint) nhỏ
nhất có thể (~ 0), đạt được sự ổn định và có đáp ứng nhanh



Thực hiện thuật toán điều khiển trên Arduino
Sử dụng chức năng định thời của Arduino để tạo
thời gian trích mẫu 1ms.

Lưu đồ thuật toán


Giải thích thuật tốn
Thuật tốn sẽ chia ra làm 2 phần
Điều khiển qua bluetooth
Arduino kết nối với Module
HC05 thông qua giao tiếp uart
để nhận dữ liệu từ điện thoại
Khi ấn vào các mũi tên ở app
thì arduino nano sẽ nhận
được:

Tự dò line
Đọc dữ liệu analog từ cảm biến hồng ngoại và xét 1 giá trị
ngưỡng cố định

ký tự F (Forward) khi đó xe sẽ
đi thẳng.
ký tự B (Back) khi đó xe sẽ đi
lùi.

Tính vị trí của xe

ký tự L (Left) khi đó xe sẽ rẽ
trái.
ký tự R (Right) khi đó xe sẽ rẽ
phải.
1- vị trí = 7000 ; 2-vị trí = 3500; 3-vị trí = 0

Giải thích thuật tốn
Thuật tốn sẽ chia ra làm 2 phần
Điều khiển qua bluetooth
Arduino kết nối với Module
HC05 thông qua giao tiếp uart
để nhận dữ liệu từ điện thoại
Khi ấn vào các mũi tên tiến
lên ở app thì arduino nano sẽ
nhận được:
ký tự F (Forward) khi đó xe sẽ
đi thẳng.
ký tự B (Back) khi đó xe sẽ đi
lùi.
ký tự L (Left) khi đó xe sẽ rẽ
trái.
ký tự R (Right) khi đó xe sẽ rẽ
phải.

Tự dị line
Tính tốc độ qua thuật toán PID để điều chỉnh tốc độ động cơ
phù hợp


Một số hình ảnh thực tế


App điều khiển bluetooth

DEMO


Cảm ơn thầy và các bạn đã lắng nghe !!