Xe tự hành tránh vật cản sử dụng cảm biến siêu âm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP
Bộ mơn điện – Điện tử

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

Tiền Giang, ngày

tháng năm 2019

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ và tên sinh viên 1: Đặng Thanh Bình
Năm sinh: 1998
Chuyên ngành: Điều khiển và Tự động hóa

MSSV: 016147009

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Giàu
Năm sinh: 1997
Chuyên ngành: Điều khiển và Tự động hóa

MSSV: 016147014

I. TÊN ĐỀ TÀI: XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN SỬ DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ:
………………………………………………………………….
IV. NGÀY HOÀN THÀNH:
……………………………………………………………………..
V. GVHD KHOA HỌC: NGUYỄN VĂN THANH
VI. GVHD CHUN MƠN: NGUYỄN HỒNG VŨ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRƯỞNG BỘ MÔN

1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP
Bộ mơn điện – Điện tử

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
Tiền Giang, ngày

tháng năm 2019

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Tên đề tài: XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN SỬ DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Họ và tên sinh viên 1: Đặng Thanh Bình

Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Giàu
Lớp: ĐH CNKT Điều khiển và Tự động hóa 16
Họ và tên CBHD: NGUYỄN HỒNG VŨ
Chức vụ, đơn vị công tác: Trưởng khoa - Giảng viên bộ môn Điện-Điện tử, khoa Kỹ thuật công
nghiệp, trường Đại học Tiền Giang
I. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
II. PHẦN NHẬN XÉT
2.1 Nhận xét về chun mơn
- Tính cấp thiết của đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
2


………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
….…………………………………………………………………………………………………..
- Mục tiêu đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
- Hình thức trình bày nội dung đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
- Giá trị khoa học và thực tiển của đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
- Mức độ đáp ứng nhiệm vụ đề tài đặt ra
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
2.2 Nhận xét về tác phong
a. Khả năng thực hiện kế hoạch và đề cương đã đề ra
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………………………………
3


………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
b. Tính chun cần và tn thủ lịch trình làm việc với CBHD
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
III. ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ ĐỀ NGHỊ
3.1 Đánh giá chung
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………....
.
3.2 Đề nghị
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP
Bộ mơn điện – Điện tử

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
Tiền Giang, ngày tháng năm 2019

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: XE TỰ HÀNH TRÁNH VẬT CẢN SỬ DỤNG CẢM BIẾN SIÊU ÂM
Họ và tên sinh viên 1: Đặng Thanh Bình
Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Giàu
Lớp: ĐH CNKT Điều khiển và Tự động hóa 16
Họ và tên GVPB: …………………………………………………………………………………
Chức vụ, đơn vị công tác:………………………………………………………………………….
I. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
II. PHẦN NHẬN XÉT

- Tính cấp thiết của đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
- Mục tiêu đề tài

5


………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
- Hình thức trình bày nội dung đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………………...
- Giá trị khoa học và thực tiển của đề tài
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………

- Mức độ đáp ứng nhiệm vụ đề tài đặt ra
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
III. ĐÁNH GIÁ CHUNG VÀ ĐỀ NGHỊ/CÂU HỎI PHẢN BIỆN
3.1 Đánh giá chung
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
3.2 Đề nghị/Câu hỏi phản biện
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………………
GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
6


LỜI CẢM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn thầy NGUYỄN HỒNG VŨ là giảng viên hướng
dẩn chun mơn và thầy NGUYỄN VĂN THANH là giảng viên hướng dẫn khoa
học cùng các quý thầy, cô khác trong khoa kỹ thuật công nghiệp đã giúp đỡ em rất
nhiều trong quá trình thực hiện học phần này. Đồ án Vi xử lý là đồ án đầu tiên
trong chương trình học của chúng em, đây là mơn học quan trọng, là nền móng để
chúng em thực hiện những đồ án sau này. Trong quá trình thực hiện đồ án, được sự

giúp đỡ của thầy NGUYỄN HOÀNG VŨ và thầy NGUYỄN VĂN THANH giúp
em thu được nhiều kiến thức quý báu trong quá trình học tập. Được tiếp xúc với Vi
điều khiển ARDUINO, biết cách làm một đồ án,… Trong quá trình thực hiện, do
chúng em chưa có nhiều kinh nghiệm nên khó tránh khỏi nhiều sai sót. Chúng em
mong nhận được nhiều sự góp ý cùa các thầy cô để Đồ án Vi xử lý trở nên hoàn
thiện hơn.

7


TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHIỆP
Bộ mơn điện – Điện tử

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập-Tự do-Hạnh phúc
Tiền Giang, ngày tháng năm 2019

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Họ và tên sinh viên 1: Đặng Thanh Bình
Lớp : ĐH CNKT Điều khiển và Tự động hóa 16
Họ và tên sinh viên 2: Nguyễn Văn Giàu
Lớp : ĐH CNKT Điều khiển và Tự động hóa 16
ST
T
1

Các nội dung,cơng việc chủ yếu cần
được thực hiện

Tìm đề tài, chọn giáo viên hướng dẫn

2

Đăng kí đề tài cho giáo viên hướng dẫn
khoa học
Viết đề cương tóm tắt, Gvhd xem xét
Nộp đề cương tóm tắt
Tìm tài liệu
Tìm tài liệu
Tìm hiểu mạch
Thiết kế mơ hình robot
Lắp ráp mạch
Lắp ráp mạch
Chạy thử mơ hình
Chạy thử mơ hình
Viết báo cáo
Viết báo cáo
In báo cáo

3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

13
14
15

8

Sản phẩm đạt được

Thời gian

Chọn được đề tài và giáo
viên hướng dẫn
Đăng kí đề tài

Tuần 1

Viết đề cương, sửa lỗi
Nộp đề cương
Đọc tài liệu
Đọc tài liệu
Hiểu mạch robot
Thiết kế mơ hình robot
Hồn chỉnh phần cứng
Hồn chỉnh phần cứng
Kiểm tra phần cứng
Hoàn chỉnh robot
Chỉnh sửa báo cáo
Chỉnh sửa lần 2
Nộp báo cáo

Tuần 3
Tuần 4
Tuần 5
Tuần 6
Tuần 7
Tuần 8
Tuần 9
Tuần 10
Tuần 11
Tuần 12
Tuần 13
Tuần 14
Tuần 15

Tuần 2


MỤC LỤC
A. MỞ ĐẦU
1.
Đặt
đề…………………………………………………………………...2
2.
Lý
do
chọn
……………………………....2

vấn

đề

tài……………….…………...

3.
Mục
tiêu
……………………………...2

nghiên

cứu……………….………...

4.
Phạm
vi
………………………………2

nghiên

cứu……………….………...

5.
Phương
pháp
cứu……………………………………………………2
5.
Cấu
trúc
………………………….2

đề

nghiên

tài…………………….……….…….

B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1. Giới thiệu về
……………………..5
2.
Giới
thiệu
…………………….5

cảm

biến

chung

về

siêu

âm…….………………..

ARDUINO…….………………..

3.
Giới
thiệu
…………………..5

board

ARDUINO………….………………..

3.1
Các
chân
…………………..6

năng

lượng………...………………………..

3.2
Bộ
…………………6

nhớ………………………………………………….

3.3 Một số chận digital có các chức năng đặc biệt…...…….
………………...7
3.4 Giới thiệu về mạch cầu HL289N…………………….…...
………………8
9

3.5
Thông
số
thuật………………………………………………………...9
3.6
Động
cơ(Motor)
xe………………………………………………9

kỹ

+

Bánh

3.7
Cảm
biến
âm…………………………………………………….....10
4.
Cấu
trúc
xe
…………………………..11

siêu

siêu

âm…………………………..

4.1 Nguyên tắt hoạt động của xe siêu âm…………….……..
………………11
4.2
Ứng
dụng
của
âm……………………………………………….11

xe

siêu

CHƯƠNG II. THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT DỊ ĐƯỜNG
1. Cấu trúc cơ bản của Robot dò đường……….…..………..
……………...12
2. Khối xử lý trung
tâm…………………………………………………….12
CHƯƠNG III. THUẬT TỐN THỰC HIỆN VÀ CHƯƠNG TRÌNH
Thuật tốn khối xử lí trung tâm ARDUINO…………..……………………
14
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ CÁC HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1.
Lắp
……………………………………..15
2.
Hoàn
………..15

chỉnh

ráp…………………………….

robot………………………..…….………...……...

3. Ưu nhược điểm của xe siêu âm…………..……………………...………
16
3.1
Ưu
…………..16

điểm…………………………..………………………..

3.2 Nhược điểm……………………………..…………………..…………
16
10


4.
Hướng
phát
……………………………….16

triển

đề

tài………………..

5. Tài liệu tham khảo…………………..…………………………………16
Phụ lục
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Mạch ARDUINO uno R3…………………………………………4
Hình 1.2 Nguồn của Board mạch Arduino……….…………………………5
Hình 1.3 Mạch giao động……….…………………………………………...7
Hình 1.4 Mạch reset…………………………………………………………8
Hình 1.4 Mạch nạp và giao tiếp máy tính……………………………………9
Hình 1.5 Module Mạch cầu H………………………………………………12
Hình 1.6 Sơ đồ nguyên lý mạch cầu H………………………………………13
Hình 1.7 Motor và bánh xe………………………………………………….15
Hình 1.8 Cảm biến siêu âm………………………………………………….16
Hình 2.1 Sơ đồ cấu trúc cơ bản của xe siêu âm……………………………..18
Hình 2.2 Khối trung tâm xử lý………………………………………….…...18
Hình 3.1 Sơ đồ khối xử lý trung tâm Arduino………………………….……20
Hình 4.0 Mơ hình robot dị đường đang lắp ráp……………………….…….21
Hình 4.1 Mơ hình robot dị đường hồn chỉnh………………………….……21

DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Thể hiện thêm các thông số cho board ARDUINO uno R3……..12
Bảng 1.2 Bảng điều khiển động cơ A……………………………………....14
Bảng 1.3 Bảng điều khiển động cơ B……………………………………....15

11


12


13

A. MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Hiện nay tin học đã và đang được ứng dụng rộng rãi trong hầu hết các ứng
dụng trong nến kinh tế của mỗi quốc gia. Một trong những ứng dụng được sử dụng
gần đây nhất đó là ứng dụng cơng nghệ thơng tin vào cơng nghệ chế tạo và công
nghệ điều khiển robot thông minh.
Xu thế phát triển hiện nay trên thế giới khoa học và cơng nghệ ln có những thay
đổi mạnh mẽ. Nền kinh tế tri thức với công nghệ thông tin đã góp phần quan trọng
vào việc nâng cao chất lượng cuộc sống con người. Trong nền kinh tế tri thức sự
phát triển của tri thức không thể tách khỏi sự phát triển của công nghệ thông tin và
đặc biệt là sự phát triển của tin học, ngành khoa học công nghệ mới tạo ra các sản
phẩm robot và nghiên cứu ứng dụng chính hình thành trong những thập kỷ gần đây
được gọi là Robotics.
2. Lý do chọn đề tài
Trong thời đại công nghiệp hiện nay, robot ngày càng được sử dụng phổ biến
trong sản xuất cũng như trong cuộc sống con người. Robot đã có một vị trí quan
trọng khơng thể thay thế được,nó giúp con người làm việc trong những điều kiện
nguy hiểm khó khăn. Ngồi ra robot cịn dùng trong lĩnh vực thám hiểm khơng
gian, qn sự, giải trí, lĩnh vực robot di động ngày càng được sự quan tâm của các
nhà nghiên cứu và xã hội. Thấy được tầm quan trọng của robot hiện nay nên nhóm
chúng em đã chọn robot dị đường bằng sóng siêu âm làm đề tài đồ án môn học đồ
án Vi xử lý.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Thiết kế và chế tạo mơ hình robot, mơ hình được lắp đặt cảm biến siêu âm,
nhờ có cảm biến siêu âm mà robot có thể phát hiện vật cản đề có thể rẻ trái, rẻ phài,
tiến thẳng hoặc lùi.
4. Phạm vi nghiên cứu
Thiết kế hoàn chỉnh mơ hình robot dị đường bằng sóng siêu âm

Để đạt được mục tiêu trên cần thực hiện các nhiệm vụ cụ thể sau:
 Tìm hiểu mạch ARDUINO
 Tìm hiểu cảm biến siêu âm
1


 Thiết kế phần cứng
 Hồn thiện mơ hình
5. Phương pháp nghiên cứu
-Tìm hiều về cơng nghệ sóng siêu âm
-Vi điều khiển và các tập lệnh liên quan
-Phương pháp phân tích và tổng kết kinh nghiệm
-Xây dựng thuật tốn hoạt động
-Thi công mạch
6. Cấu trúc đề tài
Cấu trúc đề tài gồm các nội dung như sau:
A. MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
2. Lý do chọn đề tài
3. Mục tiêu nghiên cứu
4. Phạm vi nghiên cứu
5. Phương pháp nghiên cứu
6. Phạm vi đề tài
B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I. TỔNG QUAN
1. Giới thiệu chung về ARDUINO
2. Giới thiệu board ARDUINO uno R3 và Mạch cầu H
3. Giới thiệu về cảm biến siêu âm
4. Cấu trúc xe siêu âm
CHƯƠNG II. THIẾT KẾ MƠ HÌNH ROBOT XE SIÊU ÂM

1. Cấu trúc robot xe siêu âm
2. Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống
3. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống
2


CHƯƠNG III. THUẬT TỐN THỰC HIỆN VÀ VIẾT CHƯƠNG
TRÌNH
Lưu đồ thuật tốn đoạn chương trình xe siêu âm.
CHƯƠNG IV. KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
1. Lắp ráp
2. Hoàn thiện robot
3. Ưu nhược điểm của robot xe siêu âm

B. NỘI DUNG
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN
1. Giới thiệu về cảm biến siêu âm
Cảm biến siêu âm là loại cảm biến dùng để đo khoảng cách, là sản phẩm
dùng để đo vật thể rắn lỏng thơng qua tín hiệu sóng siêu âm truyền đi, cảm biến
siêu âm là thiết bị đo lường được ứng dụng rộng rãi trong các nhà máy khu vực
chứa chất lỏng, chất rắn.
2. Giới thiệu chung về ARDUINO
ARDUINO là 1 board 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 chống 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. Chỉ với
khoảng 30$, người dùng đã có thể sở hữu một board ARDUINO có 20 ngõ I/O có
thể tương tác và điều khiển chừng ấy thiết bị ARDUINO chính thức được giới thiệu

năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên.
3. Giới thiệu board ARDUINO
3


ARDUINO là một board mạch vi điều khiển sử dụng chip AVR ATmega328,
ATmega168, ATmega8 của Atmel. Nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hổ trợ lập
trình vi điều khiển.
ARDUINO uno R3 SMD là 1 board mạch thiết kế với bộ vi xử lý trung tâm
là vi điều khiển AVR ATmega328. Cấu tạo của ARDUINO bao gồm các phần sau
IC ATmega328

Hình 1.1

Mạch ARDUINO

uno R3

1b
1a
- Cáp USB: Dây cáp dùng để cấm vào máy tính để nạp chương
trình cho
board và dây đồng thời cũng lấy nguồn từ USB của máy tính để cấp cho board
hoạt động.Ngồi ra USB cịn được dùng để truyền dữ liệu từ board ARDUINO lên
máy tính. Dây có 2 đầu, đầu 1a được dùng để cắm vào cổng USB trên board
ARDUINO, đầu 1b dùng để cắm vào cổng USB trên máy tính.

- Cổng nguồn ngồi: Cổng nguồn ngoài nhằm sử dụng nguồn điện bên ngoài
như pin, bình acquy hay các adapter cho board ARDUINO hoạt động. Nguồn điện
cấp vào cổng này là nguồn DC có hiệu điện thế từ 6v đến 20v, tuy nhiên hiệu điện

thế tốt nhất mà nhà sản xuất khuyên dùng là từ 7v đến 12v.
- Cổng USB: Cổng USB trên board ARDUINO dùng để kết nối với cáp
USB.
- IC ATmega328: IC ATmega328 là linh hồn của board mạch ARDUINO
uno, IC này được dùng trong việc thu thập dữ liệu từ cảm biến, xử lý dữ liệu, xuất
tính hiệu ra…
4


- Chân ICSP của ATmega328 được sử dụng cho giao tiếp SPI, một số ứng
dụng của ARDUINO có sử dụng chân này, ví dụ như sử dụng module RFID RC522
với ARDUINO hay Ethemet Shield với ARDUINO.

3.1 Tìm hiểu phần cứng của bo mạch Arduino uno R3
a. Nguồn

5


Hình 1.2 Nguồn của Board mạch Arduino
Lựa chọn nguồn cung cấp cho board mạch (khối màu cam trong hình dưới).
Board mạch Arduino có thể được cung cấp nguồn bởi Adapter thông qua Jack
DC hoặc từ cổng USB (2 mũi tên màu đỏ). Trong trường hợp chỉ có 1 trong 2
nguồn cung cấp thì Board Arduino sẽ sử dụng nguồn cung cấp đó. Trong trường
hợp có cả 2 nguồn cung cấp thì Arduino sẽ ưu tiên lựa chọn nguồn cung cấp từ Jack
6


DC thay vì từ cổng USB. Việc ưu tiên này được thực hiện bởi OpAmp trong
IC LMV358 và MOSFET FDN340P. Điện áp từ Jack DC sau khi qua Diode bảo

vệ D1 thì được gọi là điện áp VIN. Điện áp VIN qua cầu phân áp để tạo
thành VIN/2 để so sánh với điện áp 3.3V. Vì VIN/2 >3.3V nên điện áp đầu ra của
OpAmp là 5V, điều này làm cho MOSFET khơng được kích, nguồn cung cấp cho
Board Arduino là từ Jack DC sau khi qua ổn áp.
Tạo ra các điện áp 5v và 3.3v (2 khối màu xanh) để cung cấp cho vi điều
khiển và cũng là điểm cấp nguồn cho các thiết bị bên ngoài sử dụng. Mạch Arduino
sử dụng IC ổn áp NCP1117 để tạo điện áp 5V từ nguồn cung cấp lớn và IC ổn
áp LP2985 để tạo điện áp 3.3V. Đây đều là những IC ổn áp tuyến tính, tuy hiệu suất
khơng cao nhưng ít gợn nhiễu và mạch đơn giản.
Bảo vệ ngược nguồn, quá tải (vịng trịn màu đỏ). F1 là một cầu chì tự phục
hồi, trong trường hợp bạn chỉ sử dụng dây cáp USB để cấp nguồn thì tổng dịng
tiêu thụ khơng được q 500mA. Nếu khơng cầu chì sẽ ngăn khơng cho dòng điện
chạy qua. D1 là một Diode, chỉ cho dòng điện 1 chiều chạy qua (từ Jack DC vào
mạch), trong trường hợp mạch Arduino của bạn có mắc với các thiết bị khác và có
nguồn cung cấp lớn hơn nguồn vào Jack DC, nếu có sai sót chập mạch..vv.. thì sẽ
khơng có trường hợp nguồn các thiết bị bên ngoài chạy ngược vào Adapter.
Báo nguồn. Đèn nguồn ON sáng lên báo thiết bị đã được cấp nguồn. Nếu các
bạn đã cắm nguồn mà đèn nguồn khơng sáng thì có thể nguồn cung cấp của bạn đã
bị hỏng hoặc jack kết nối lỏng, hoặc mạch Arduino kết nối với các linh kiện bên
ngoài bị ngắn mạch.
b. Mạch dao động
Mạch giao động tạo ra các xung clock giúp cho vi điều khiển hoạt động, thực
thi lệnh… Board mạch Arduino Uno R3 sử dụng thạch anh 16Mhz làm nguồn dao
động.

7


Hình 1.3 Mạch giao động
c. Mạch reset

Để vi điều khiển thực hiện khởi động lại thì chân RESET phải ở mức logic
LOW (~0V) trong 1 khoản thời gian đủ yêu cầu. Mạch reset của board Arduino
UnoR3 phải đảm bảo được 02 việc:
Reset bằng tay: Khi nhấn nút, chân RESET nối với GND, làm cho MCU
RESET. Khi không nhấn nút chân Reset được kéo 5V.
Reset tự động: Reset tự động được thực hiện ngay khi cấp nguồn cho vi điều
khiển nhờ sự phối hợp giữa điện trở nối lên nguồn và tụ điện nối đất. Thời gian tụ
điện nạp giúp cho chân RESET ở mức LOW trong 1 khoản thời gian đủ để vi điều
khiển thực hiện reset.
Khởi động vi điều khiển trước khi nạp chương trình mới.

8


Hình 1.4 Mạch reset
d.

Mạch
nạp
và
giao
tiếp
máy
tính
-Vi điều khiển Atmega328P trên Board Arduino UnoR3 đã được nạp sẵn 1
bootloader, cho phép nhận chương trình mới thơng qua chuẩn giao tiếp UART
(chân 0 và 1) ở những giây đầu sau khi vi điều khiển Reset.
-Máy tính giao tiếp với Board mạch Arduino qua chuẩn giao tiếp USB
(D+/D-), thông qua một vi điều khiển trung gian là ATMEGA16U2 hoặc một IC
trung gian là CH340 (thường thấy trong các mạch sử dụng chip dán). Vi điều khiển

hoặc IC này có nhiệm vụ chuyển đổi chuẩn giao tiếp USB thành chuẩn giao tiếp
UART để nạp chương trình hoặc giao tiếp truyền nhận dữ liệu với máy tính
(Serial).
- Phần thiết kế mạch nạp có tích hợp thêm 02 đèn LED,nên khi nạp chương
9


trình các bạn sẽ thấy 2LED này nhấp nháy. Cịn khi giao tiếp, nếu có dữ liệu từ máy
tính gửi xuống vi điều khiển thì đèn LED Rx sẽ nháy.
Cịn nếu có dữ liệu từ vi điều khiển gửi lên máy tính thì đèn Tx sẽ nháy.

10


.

Hình 1.4 Mạch nạp và giao tiếp máy tính
11


3.2 Các chân năng lượng
- GND (Ground): Cực âm nguồn điện cho ARDUINO uno. Khi bạn dùng các
thiết bị sử dụng các nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với
nhau.
- 5V: Cấp điện áp 5V đầu ra. Dòng ra tối đa cho phép ở chân này là 500mA.
- 3.3V: Cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng ra tối đa cho phép ở chân này là
50mA.
- Vin (Voltage Input): Để cấp nguồn ngoài cho ARDUINO uno,ta nối cực
dương của nguồn với chân này và cực âm của nguồn với chân GND.
- IOREF: Điện áp hoạt động của vi điều khiển trên ARDUINO uno có thể

được đo ở chân này. Và dĩ nhiên nó ln là 5V.Mặc dù vậy ta không được lấy
nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó khơng phải là cấp nguồn.
- RESET: Nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc
chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10k.
3.2 Bộ nhớ
Vi điều khiển ATmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

12