TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT- CÔNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ ------ ĐỒ ÁN MÔN VI ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI XE DÒ LINE TRÁNH VẬT CẢN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN ThS. Đường Khánh Sơn VÕ PHƯỚC THỊNH CNDD2311076 NGUYỄN GIA THỊNH CNDD2311008 DANH TRUNG HIẾU CNDD2311078 ĐẶNG NGỌC TRƯỜNG CNDD2311058 LÊ MINH THỊNH CNDD2311035 LÊ NHẬT TÍNH CNDD2311075 Điện-Điện Tử Khóa 2023 Cần thơ,ngày 18 Tháng 11 năm 2025 MỤC LỤC Danh mục hình ảnh. 2 LỜI CAM ĐOAN .4 I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI.1 Lí do chọn đề tài. Error! Bookmark not defined.3 Phương pháp nghiên cứu .Phương pháp Phân tích và Tổng hợp Lý thuyết.
Phương pháp Mô hình hóa. Phương pháp Thực nghiệm Khoa học .4 Ứng dụng của mạch .1 Ứng dụng trong Công nghiệp và Logistics. Ứng dụng trong Giáo dục và Nghiên cứu. Ứng dụng trong Dịch vụ và Đời sống .8 II CƠ SỞ LÝ THUYẾT .1 vi điều khiển Arduino Uno .2 Module Điều khiển Động cơ L298N .Cảm biến Siêu âm SRF-05 (Tránh Vật Cản) .Pin Li-ion 18650 và Đế Pin .5 Động cơ DC Giảm tốc .7 Dây Cắm Testboard (Jumper Wires) .8 Khung Xe (Chassis) Bằng Gỗ .1 Phần mềm Proteus 8 Professional .2 Phần mềm Arduino IDE.
28 III CƠ SỞ THIẾT KẾ .Yêu cầu của Hệ thống Robot Tự hành .2 Khối điều khiển .3 Khối cảm biến .4 Khối xử lý trung tâm .5 Khối truyền động (Cơ khí) .3 Nguyên lý hoạt động .5 Kết quả đạt được .6 Hướng phát triển của đề tài. 39 IV KẾT LUẬN. 41 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 43 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Danh mục hình ảnh Hình 2.3 cảm biến siêu âm SFR-05 .pin li-ion 18650 và đế pin .5 Động cơ DC Giảm tốc.
Dây Cắm Testboard (Jumper Wires) .8 Giao diện khởi động Arduino IDE .2 Khối điều khiển .3 Khối cảm biến .4 Khối xử lý trung tâm .5 Khối truyền động (Cơ khí). 39 1 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành báo cáo đồ án môn học Vi Điều Khiển với đề tài "XE DÒ LINE TRÁNH VẬT CẢN" này, chúng tôi đã nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình và quý báu từ nhiều cá nhân và tổ chức. Lời đầu tiên, chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất đến Thạc sĩ Đường Khánh Sơn, Giảng viên hướng dẫn. Thầy đã tận tâm chỉ bảo, truyền đạt kiến thức chuyên môn, định hướng phương pháp nghiên cứu, và cung cấp những ý kiến đóng góp quý báu, giúp chúng tôi giải quyết các vấn đề kỹ thuật phức tạp trong suốt quá trình thiết kế, lập trình và hoàn thiện sản phẩm.
2 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN LỜI CAM ĐOAN Chúng tôi, nhóm sinh viên Điện - Điện tử khóa 2023, xin long trọng cam đoan rằng đề tài "XE DÒ LINE TRÁNH VẬT CẢN" này là công trình nghiên cứu và thực hiện độc lập của nhóm chúng tôi. Toàn bộ nội dung, số liệu, các kết quả thiết kế mạch, lập trình, và quá trình thử nghiệm được trình bày trong báo cáo là hoàn toàn trung thực, không sao chép từ bất kỳ công trình nào khác và chưa từng được công bố để bảo vệ trước đây. Đề tài được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học tận tình của Thạc sĩ Đường Khánh Sơn. Mọi thông tin, dữ liệu được tham khảo từ các nguồn khác đều đã được chúng tôi trích dẫn và ghi nguồn rõ ràng theo đúng quy tắc học thuật.
Chúng tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm trước Khoa và Nhà trường về tính xác thực của lời cam đoan này. Cần thơ, ngày 18 tháng 11 năm 2025 Sinh viên thực hiện VÕ PHƯỚC THỊNH NGUYỄN GIA THỊNH DANH TRUNG HIẾU ĐẶNG NGỌC TRƯỜNG LÊ MINH THỊNH LÊ NHẬT TÍNH 3 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN LỜI NÓI ĐẦU Trong kỷ nguyên của cuộc Cách mạng Công nghiệp 4.0, các hệ thống tự động hóa và robot di động (Mobile Robots) đã trở thành trọng tâm của ngành Kỹ thuật Điện – Điện tử hiện đại. Việc nắm vững kiến thức về thiết kế hệ thống điều khiển, cảm biến, và lập trình nhúng là nền tảng cốt lõi cho mọi kỹ sư tương lai.Đồ án "Thiết kế và Chế tạo Xe Dò Line Kết hợp Tránh Vật Cản" là một đề tài thực hành chuyên sâu, được chúng tôi thực hiện nhằm tổng hợp và ứng dụng các kiến thức chuyên ngành đã học tại Trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Cần Thơ. Đề tài này không chỉ là một bài toán về lập trình mà còn là sự thách thức trong việc tối ưu hóa mạch điện tử, xử lý tín hiệu từ các cảm biến và điều khiển cơ cấu chấp hành chính xác.
Mục tiêu chính của đồ án là xây dựng thành công một mô hình xe tự hành có khả năng thực hiện hai nhiệm vụ song song và liên tục Bám theo vạch dẫn đường (Line Following) bằng cảm biến hồng ngoại và Tự động né tránh chướng ngại vật (Obstacle Avoidance) thông qua cảm biến siêu âm. Quá trình này đòi hỏi sự hiểu biết sâu sắc về cấu trúc vi điều khiển (sử dụng Arduino Uno), nguyên lý của cầu H (L298N) và các thuật toán điều khiển phản hồi.Chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành nhất đến ThS. Đường Khánh Sơn, người đã trực tiếp hướng dẫn, truyền đạt những kinh nghiệm thực tiễn quý báu và định hướng cho chúng tôi trong suốt quá trình triển khai và hoàn thiện đồ án này. Báo cáo này là tài liệu ghi lại chi tiết các giai đoạn từ nghiên cứu lý thuyết, thiết kế sơ đồ nguyên lý, viết mã lệnh, cho đến lắp ráp và thử nghiệm mô hình thực tế.
Tuy đã dồn hết tâm huyết và công sức, nhưng do giới hạn về thời gian và kinh nghiệm, đồ án không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận được sự góp ý xây dựng từ quý Thầy để công trình này đạt được mức độ hoàn thiện cao nhất. Xin chân thành cảm ơn 4 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN I TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ tự động hóa và robot di động đã tạo ra nhu cầu lớn về các hệ thống điều khiển thông minh có khả năng hoạt động linh hoạt trong nhiều môi trường khác nhau. Các mô hình robot sử dụng vi điều khiển kết hợp cảm biến đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, logistics và đào tạo kỹ thuật.
Nhận thấy tầm quan trọng của việc nắm vững kiến thức về lập trình nhúng, xử lý tín hiệu cảm biến và điều khiển động cơ, nhóm chúng em quyết định chọn đề tài “Xe dò line kết hợp tránh vật cản” nhằm củng cố, vận dụng và mở rộng các kiến thức đã được học trong môn Vi điều khiển. Bên cạnh mục tiêu học thuật, đề tài còn mang giá trị thực tiễn vì mô hình xe tự hành là nền tảng cơ bản của các hệ thống AGV hiện đại. Thông qua việc thiết kế và chế tạo robot, nhóm có cơ hội tiếp cận với các phương pháp phân tích mạch điện, xây dựng giải thuật điều khiển, lập trình xử lý dữ liệu và kiểm thử mô hình thực tế. Đề tài không chỉ giúp rèn luyện tư duy thiết kế kỹ thuật mà còn tạo điều kiện để nhóm nâng cao kỹ năng làm việc nhóm, giải quyết vấn đề và triển khai một hệ thống hoàn chỉnh.
Đây chính là lý do nhóm lựa chọn thực hiện đề tài này cho đồ án môn học.2 Mục đích Đồ án được thực hiện với các mục đích chính sau: Ứng dụng kiến thức, Vận dụng các kiến thức lý thuyết về vi điều khiển, cảm biến, mạch cầu H (L298N) và lập trình nhúng vào việc xây dựng một sản phẩm hoàn chỉnh, tạo ra kinh nghiệm thực tế cho sinh viên ngành Điện – Điện tử. 5 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN Xây dựng sản phẩm: Thiết kế và chế tạo thành công một mô hình xe tự hành có khả năng bám theo vạch dẫn đường một cách ổn định và tự động xử lý khi gặp chướng ngại vật. Tối ưu hóa hệ thống: Cân bằng giữa tốc độ điều khiển (sử dụng PWM) và độ chính xác của cảm biến để xe hoạt động hiệu quả nhất trong phạm vi cho phép (ví dụ: phản ứng khi vật cản cách 12 cm).3 Phương pháp nghiên cứu 1.Phương pháp Phân tích và Tổng hợp Lý thuyết Nghiên cứu Nguyên lý Điều khiển Logic Trạng thái (ON/OFF) để lập trình cho 3 cảm biến dò line và Nguyên lý Đo khoảng cách của cảm biến siêu âm SRF-05. Phân tích cấu trúc và nguyên lý điều khiển của Module Cầu H L298N (PWM) và nguồn 14.8V (4 pin 18650) để đảm bảo tính tương thích của hệ thống.
Phương pháp Mô hình hóa Xây dựng Sơ đồ khối chức năng và Sơ đồ Nguyên lý Đấu nối chi tiết, xác định chính xác các chân Digital/PWM trên Arduino Uno. Thiết kế Lưu đồ Giải thuật (Flowchart) cho cả hai luồng xử lý chính: Dò Line và Tránh Vật Cản, làm cơ sở cho việc lập trình code. Phương pháp Thực nghiệm Khoa học Lập trình nhúng (C/C++ trên Arduino IDE) và lắp ráp mô hình vật lý.Tiến hành Thử nghiệm thực địa để kiểm tra độ ổn định. Hiệu chỉnh tham số quan trọng (tốc độ động cơ, ngưỡng khoảng cách 10 cm) để tối ưu hóa khả năng bám line và chuỗi lệnh tự né.
6 ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN 1.4 Ứng dụng của mạch Mô hình xe dò line kết hợp tránh vật cản không chỉ là sản phẩm học thuật mà còn là nền tảng cho nhiều ứng dụng thực tiễn trong công nghiệp và đời sống, tiêu biểu như sau: 1.1 Ứng dụng trong Công nghiệp và Logistics Xe tự hành vận chuyển (Automated Guided Vehicle - AGV): Mạch điều khiển là mô hình thu nhỏ của các hệ thống AGV được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy và kho bãi thông minh. Các AGV này được lập trình để đi theo các vạch dẫn (line) trên sàn nhà kho để vận chuyển hàng hóa, đồng thời sử dụng cảm biến siêu âm để tránh va chạm với nhân viên hoặc các vật cản khác, đảm bảo an toàn và hiệu quả vận hành. Robot kiểm tra chất lượng (Inspection Robot): Ứng dụng trong việc kiểm tra các đường ống, dây chuyền sản xuất hoặc các khu vực nguy hiểm theo một lộ trình cố định, giúp giảm thiểu rủi ro cho con người. Ứng dụng trong Giáo dục và Nghiên cứu Nền tảng đào tạo về Robot: Mô hình cung cấp một nền tảng thực hành lý tưởng cho sinh viên ngành Điện – Điện tử,.
Sinh viên có thể trực tiếp làm việc với các khối kiến thức cốt lõi: Vi điều khiển (Arduino), Xử lý tín hiệu cảm biến (IR, SRF-05), và Điều khiển truyền động (L298N).
