Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong xu thế công nghiệp hóa và hiện đại hóa, các quy trình sản xuất, gia công và chế biến tại các nhà máy, xí nghiệp ngày càng đòi hỏi mức độ tự động hóa cao. Việc ứng dụng máy CNC, robot công nghiệp và các dây chuyền sản xuất linh hoạt đã trở thành giải pháp trọng tâm nhằm nâng cao năng suất và đảm bảo tính đồng đều của sản phẩm. Trong toàn bộ dây chuyền tự động, khâu phân loại sản phẩm đóng vai trò thiết yếu, trực tiếp chi phối chất lượng kiểm soát đầu ra và giảm tải sức lao động thủ công. Tại nhiều cơ sở sản xuất trong nước, các công đoạn kiểm tra nguyên liệu đầu vào, phân loại và dán nhãn bao bì vẫn còn phụ thuộc vào phương pháp thủ công hoặc thiết bị lạc hậu, dẫn đến năng suất hạn chế và chi phí nhân công cao. Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn và quá trình học tập, nghiên cứu tại Trung tâm FACT - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, đề tài "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển" được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giảng viên Phan Văn Hiếu.

Mục đích nghiên cứu của đề tài bao gồm:

  1. Vận dụng kiến thức khoa học công nghệ tiên tiến để xây dựng hệ thống tự động hóa khâu phân loại sản phẩm, nhằm gia tăng năng suất, kiểm soát chất lượng và giảm thiểu sức lao động thủ công trong công nghiệp.
  2. Xây dựng mô hình kỹ thuật thực nghiệm làm tài liệu tham khảo, hỗ trợ sinh viên các khóa sau nghiên cứu và phát triển.
  3. Củng cố khối kiến thức lý thuyết chuyên ngành kỹ thuật điện tử - tự động hóa đã được đào tạo tại trường.
  4. Hoàn thành đồ án tốt nghiệp kỹ sư, chứng minh năng lực thiết kế và triển khai hệ thống phần cứng kết hợp lập trình điều khiển.

Nhiệm vụ nghiên cứu được xác định qua 6 nội dung cụ thể:

  1. Nghiên cứu cấu trúc phần cứng và tập lệnh của vi điều khiển, trọng tâm là dòng vi mạch ATmega8 (kết hợp khảo sát vi điều khiển PIC16F877A).
  2. Nghiên cứu nguyên lý hoạt động của khối hiển thị (màn hình tinh thể lỏng LCD, LED 7 thanh).
  3. Nghiên cứu ngôn ngữ lập trình điều khiển (C/C++, Assembly).
  4. Xây dựng thuật toán và viết chương trình điều khiển cho vi điều khiển, điều khiển chấp hành động cơ điện một chiều và cơ cấu phân loại.
  5. Ứng dụng phần mềm thiết kế cơ khí 2D/3D (AutoCAD, Autodesk Inventor 2011) và phần mềm thiết kế mạch điện tử (Eagle, Proteus).
  6. Nghiên cứu tính chất vật liệu cơ khí để gia công chế tạo khung hệ thống, băng chuyền, trục quay và cụm ổ bi đỡ.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phân loại sản phẩm theo màu sắc ứng dụng trong dây chuyền sản xuất tự động.
  • Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế và chế tạo mô hình thực nghiệm quy mô phòng thí nghiệm; đối tượng phân loại là các khối sản phẩm hình trụ tròn có kích thước đường kính 40 mm và chiều cao (đường sinh) 45 mm; nhận dạng ba gam màu cơ bản thông qua cảm biến quang học RGB.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp thiết kế

1. Khung lý thuyết và mô hình tính toán

Nghiên cứu dựa trên các nền tảng lý thuyết quang học, lý thuyết màu sắc, máy điện và kỹ thuật vi điều khiển:

  • Lý thuyết ánh sáng và hiệu ứng quang điện: Ánh sáng lan truyền trong chân không với vận tốc $v = 299.792\text{ km/s}$, vận tốc trong môi trường $v = c/n$ ($n$ là chiết suất). Tần số $\nu$ và bước sóng $\lambda$ liên hệ qua công thức $\lambda = v/\nu$. Năng lượng của hạt photon xác định theo biểu thức $w = h \cdot \nu = hc/\lambda$ (với $h = 6{,}626 \times 10^{-34}\text{ J}\cdot\text{s}$). Bước sóng ngưỡng giải phóng điện tử quang điện trong chất bán dẫn được tính theo công thức: $$\lambda_{\text{MAX}} = \frac{hc}{W_1} = \frac{1{,}237}{W_1}\text{ (eV)}$$
  • Lý thuyết màu sắc và tiêu chuẩn CIE: Màu sắc trong không gian được định nghĩa bởi ba tọa độ: Màu sắc (Hue), Độ bão hòa (Saturation) và Cường độ sáng (Intensity). Theo Ủy ban Quốc tế về Chiếu sáng (CIE), đáp ứng kích thích màu phụ thuộc vào phân bố phổ năng lượng của nguồn sáng, độ phản xạ của bề mặt vật thể và đáp ứng phổ của bộ thu quang bán dẫn. Về mặt lý thuyết, không gian màu RGB tạo bởi 3 kênh màu (Red, Green, Blue) với $256$ mức phân giải mỗi kênh cho khả năng biểu diễn $256^3 = 16.777.216$ vị trí màu.
  • Lý thuyết đặc tính cơ của động cơ điện một chiều: Phương trình cân bằng điện áp và quan hệ tốc độ góc - mômen ở trạng thái xác lập: $$\omega = \frac{U}{k\Phi} - \frac{R_a}{(k\Phi)^2} M$$ Trong đó $U$ là điện áp phần ứng, $R_a$ là điện trở mạch phần ứng, $\Phi$ là từ thông kích từ, $k$ là hằng số kết cấu. Tốc độ không tải lý tưởng là $\omega_0 = \frac{U}{k\Phi}$. Phương trình chỉ ra ba phương pháp điều chỉnh tốc độ: thay đổi điện áp $U$, thay đổi điện trở phụ mạch phần ứng $R_a$, hoặc thay đổi từ thông kích từ $\Phi$.

2. Phương pháp nghiên cứu

Tác giả kết hợp đồng bộ các phương pháp kỹ thuật thực nghiệm:

  • Phương pháp thu thập, tổng hợp tài liệu: Khảo sát các giải pháp công nghệ phân loại sản phẩm trong công nghiệp, tài liệu kỹ thuật của linh kiện bán dẫn và vi điều khiển.
  • Phương pháp mô hình hóa và thiết kế CAD: Mô phỏng hình học 3D khung cơ khí và băng tải trên phần mềm Autodesk Inventor 2011; thiết kế sơ đồ nguyên lý và sơ đồ mạch in (PCB) bằng phần mềm chuyên dụng (Eagle, Proteus).
  • Phương pháp tính toán kỹ thuật: Tính toán thông số sụt áp, công suất tiêu thụ mạch nguồn và giá trị linh kiện nắn lọc (RC, biến áp, IC ổn áp).
  • Phương pháp thực nghiệm: Gia công cơ khí, lắp ráp mạch điện tử, lập trình nhúng, nạp vi điều khiển và chạy thử nghiệm phân loại sản phẩm trên mô hình thực tế.

Thiết kế và triển khai hệ thống

Hệ thống phân loại sản phẩm được thiết kế thành các khối chức năng liên kết chặt chẽ:

Khối chức năng Phần cứng / Linh kiện sử dụng Thông số kỹ thuật & Chức năng chính
Cơ khí & Băng tải Khung kim loại, vòng bi, băng tải PVC, gá cảm biến Băng tải PVC chu vi $1500\text{ mm}$, bề rộng $80\text{ mm}$; dẫn động sản phẩm trụ tròn ($\varnothing 40\text{ mm} \times 45\text{ mm}$).
Khối nguồn Biến áp $220\text{VAC}/15\text{VAC}-24\text{VAC}$, cầu diode B1/B2, IC 7805, 7812, tụ hóa Cung cấp nguồn $+5\text{VDC}$ (cho VĐK, cảm biến, LCD), $+12\text{VDC}$ và $+24\text{VDC}$ (cho động cơ kéo); tổng dòng tính toán $951\text{mA}$.
Khối cảm biến màu Cảm biến màu RGB TCS3200 (hãng TAOS) Mảng $8 \times 8$ photodiode (16 Blue, 16 Red, 16 Green, 16 Clear); xuất xung vuông tần số $2\text{Hz} - 500\text{kHz}$ tỉ lệ với cường độ màu.
Khối xử lý trung tâm Vi điều khiển AVR ATmega8 (tham chiếu mở rộng PIC16F877A) Tần số dao động thạch anh $12\text{MHz}$, bộ nhớ Flash $8\text{KB}$, RAM $1\text{KB}$, EEPROM $512\text{B}$; xử lý tần số xung từ TCS3200, xuất lệnh điều khiển.
Khối hiển thị Màn hình LCD điều khiển qua vi mạch HD44780 Hiển thị thông số số lượng sản phẩm phân loại; giao tiếp dữ liệu chế độ 4-bit / 8-bit qua các thanh ghi IR, DR và DDRAM 80x8 bit.
Cơ cấu chấp hành Động cơ điện 1 chiều (DC Motor), cơ cấu xy lanh khí nén / servo Động cơ DC kéo băng tải; cơ cấu đẩy gạt sản phẩm vào khay chứa tương ứng với màu sắc nhận diện.

1. Tính toán thiết kế mạch nguồn

Điện áp xoay chiều lưới $220\text{VAC}$ qua máy biến áp hạ xuống $15\text{VAC}$ và $24\text{VAC}$. Sau khi qua cầu chỉnh lưu diode B1 và các tụ lọc hóa ($C_7, C_8, C_9, C_{10}$ gồm các giá trị $100\mu\text{F}/50\text{V}$, $1000\mu\text{F}/25\text{V}$, $2200\mu\text{F}/25\text{V}$), điện áp đỉnh một chiều đạt: $$U_{\text{đỉnh}} = U_{\text{hd}} \times \sqrt{2} = 12 \times 1{,}414 \approx 16{,}97\text{V}$$ Do đó, các tụ lọc được lựa chọn có điện áp đánh thủng danh định $25\text{V}$. Các IC ổn áp tuyến tính LM7805 và LM7812 có dòng định mức $I_{\text{OUT}} = 1\text{A}$ cung cấp điện áp chuẩn $+5\text{VDC}$ và $+12\text{VDC}$. Mạch thứ cấp $24\text{VAC}$ nắn qua cầu diode B2, lọc bởi tụ $C_{17}, C_{18}$ tạo nguồn $+24\text{VDC}$ cho động cơ băng tải. Mạch tính toán tổng dòng tiêu thụ đạt khoảng $951\text{mA}$ (trong đó vi điều khiển tiêu thụ cực đại $I_{\text{CC}} = 20\text{mA}$, bộ điều khiển tiêu thụ $340\text{mA}$).

2. Nguyên lý nhận dạng màu của cảm biến TCS3200

Cảm biến TCS3200 tích hợp ma trận quang điện $8 \times 8$ photodiode silicon. Bằng cách điều khiển logic các chân chọn đầu vào $S_2$ và $S_3$, hệ thống kích hoạt nhóm photodiode tương ứng để lọc ánh sáng:

  • $S_2 = \text{Low}, S_3 = \text{Low}$: Kích hoạt 16 photodiode lọc màu Đỏ (Red).
  • $S_2 = \text{Low}, S_3 = \text{High}$: Kích hoạt 16 photodiode lọc màu Xanh dương (Blue).
  • $S_2 = \text{High}, S_3 = \text{Low}$: Kích hoạt 16 photodiode không lọc (Clear).
  • $S_2 = \text{High}, S_3 = \text{High}$: Kích hoạt 16 photodiode lọc màu Xanh lá (Green).

Khối chuyển đổi dòng - tần số nội của chip biến đổi dòng quang điện thành chuỗi xung vuông tại chân $F_{\text{out}}$ với dải tần số $2\text{Hz} - 500\text{kHz}$. Mức tỉ lệ tần số đầu ra được thiết lập linh hoạt qua hai chân $S_0, S_1$ (100% ứng với $500\text{kHz}$, 20% ứng với $100\text{kHz}$, 2% ứng với $10\text{kHz}$, hoặc tắt nguồn xung khi cả hai chân ở mức thấp).

3. Cấu hình phần cứng và ghép nối vi điều khiển

Vi điều khiển ATmega8 được thiết kế hoạt động với thạch anh ngoài $12\text{MHz}$ gắn kèm 2 tụ gốm $C_5, C_6 = 33\text{pF}$. Mạch Reset phần cứng sử dụng cấu hình tích phân RC với điện trở $R_{11} = 1\text{k}\Omega$ và tụ hóa $C_3 = 10\mu\text{F}$, đảm bảo độ trễ tạo xung Reset đạt $\tau = R_{11} \cdot C_3 = 1\text{k}\Omega \times 10\mu\text{F} = 10\text{ms}$.

Nội dung chính theo từng chương

Chương I: Nghiên cứu tổng quan về "Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển"

Chương I tập trung luận giải tính cấp thiết của tự động hóa khâu phân loại trong quy trình sản xuất hiện đại. Tác giả chỉ ra sự bất cập của các công nghệ sản xuất lạc hậu trong việc đảm bảo chất lượng đồng đều và đáp ứng các tiêu chuẩn xuất khẩu. Chương này xác định rõ 4 mục đích, 6 nhiệm vụ nghiên cứu trọng tâm, đối tượng phân loại, phạm vi thực hiện tại Trung tâm FACT - Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, đồng thời khái quát ý nghĩa kinh tế - kỹ thuật của đề tài trong việc tối ưu hóa chi phí nhân công và nâng cao năng suất.

Chương II: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về "Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển"

Nội dung chương II được chia thành hai phần trọng tâm:

  1. Thiết kế, chế tạo cơ khí: Trình bày bản vẽ mô hình 3D khung đỡ và ổ bi trên Autodesk Inventor 2011; tính toán kết cấu băng tải PVC với chu vi $1500\text{ mm}$, bề rộng $80\text{ mm}$; xác định kích thước tiêu chuẩn của mẫu sản phẩm trụ tròn ($\varnothing 40\text{ mm}$, cao $45\text{ mm}$).
  2. Thiết kế, chế tạo bộ điều khiển: Trình bày chi tiết lý thuyết sóng ánh sáng, phổ nhìn thấy, hiệu ứng quang điện, tiêu chuẩn màu CIE và cấu trúc chip TCS3200. Thiết kế chi tiết mạch nguồn nắn lọc đa cấp ($+5\text{V}, +12\text{V}, +24\text{V}$), tính toán chọn tụ và diode bảo vệ. Trình bày cấu trúc phần cứng vi điều khiển 8-bit ATmega8 (kết hợp phân tích sơ đồ chân PIC16F877A), vi mạch điều khiển LCD HD44780, cấu tạo và đặc tính cơ của động cơ điện một chiều, van điện từ $5/2$ và cơ cấu xy lanh khí nén hai chiều.

Chương III: Xây dựng lưu đồ thuật toán và lập trình cho "Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển"

Chương III xây dựng thuật toán điều khiển tuần tự cho toàn bộ hệ thống:

  • Khi khởi động (START), băng tải được kích hoạt chạy (BT = 1).
  • Cảm biến quang học quét bề mặt sản phẩm; nếu cảm biến màu nhận dạng được màu sắc hợp lệ (Red, Green hoặc Blue), vi điều khiển đọc tần số xung phản hồi và kích hoạt cơ cấu đẩy tương ứng (XL = 1) sau khoảng thời gian trễ xác định để đưa sản phẩm vào khay chứa.
  • Nếu không phân biệt được màu hoặc không có sản phẩm, hệ thống duy trì hoạt động băng tải hoặc dừng sau thời gian chờ ($5\text{s}$).
  • Chương trình nhúng được xây dựng trên ngôn ngữ C/C++ (khai báo thư viện main.h, cấu hình ghép nối lcd16x2.c, thiết lập #USE FAST_IO(ALL), định nghĩa mảng mã LED 7 thanh maled7[], biến đếm lấy mẫu Count_Timer2 và bộ đệm chuỗi lcd_buff[20]).

Chương IV: Thực nghiệm lắp ráp, chạy thử "Mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển"

Chương IV trình bày quy trình thi công thực tế phần cứng: lắp ráp kết cấu cơ khí băng chuyền, gia công mạch in PCB, hàn cắm linh kiện điện tử khối nguồn, khối vi điều khiển, khối kết nối cảm biến TCS3200 và màn hình hiển thị LCD. Tiến hành chạy thử nghiệm toàn bộ hệ thống với các mẫu sản phẩm có màu sắc chuẩn, hiệu chỉnh độ nhạy của cảm biến và căn chỉnh thời gian trễ tác động của cơ cấu đẩy.

Chương V: Kết luận

Tổng kết toàn bộ quá trình thực hiện đề tài: đánh giá mức độ hoàn thành so với mục tiêu ban đầu, chỉ rõ các kết quả kỹ thuật đạt được, phân tích những hạn chế còn tồn tại trên mô hình và đề xuất phương hướng phát triển, mở rộng hệ thống trong tương lai.

Kết quả và đóng góp

1. Kết quả chính đạt được

  • Về mặt cơ khí: Thiết kế và gia công hoàn chỉnh mô hình băng chuyền dẫn động bằng động cơ DC, sử dụng băng tải PVC kích thước chuẩn (chu vi $1500\text{ mm}$, rộng $80\text{ mm}$), tích hợp giá đỡ cảm biến và cơ cấu gạt sản phẩm hình trụ ($\varnothing 40\text{ mm} \times 45\text{ mm}$).
  • Về mặt điện tử: Chế tạo thành công bo mạch nguồn cung cấp ổn định các mức điện áp $+5\text{VDC}$ và $+24\text{VDC}$, đáp ứng công suất tiêu thụ của mạch điều khiển ($340\text{mA}$) và vi điều khiển ($20\text{mA}$).
  • Về mặt đo lường và điều khiển: Kết nối và lập trình giải mã chính xác chuỗi tần số xung từ cảm biến quang học TCS3200; hiển thị trực quan thông tin số lượng sản phẩm phân loại theo từng màu lên màn hình LCD thông qua bộ điều khiển HD44780.
  • Về mặt thuật toán: Xây dựng lưu đồ điều khiển tuần tự, xử lý tín hiệu phản hồi từ cảm biến để điều khiển cơ cấu chấp hành phân loại chính xác sản phẩm vào các thùng chứa tương ứng.

2. Đóng góp của đề tài

  • Cung cấp một giải pháp kỹ thuật cụ thể về ứng dụng vi điều khiển 8-bit và cảm biến màu RGB trong tự động hóa công nghiệp với chi phí đầu tư thấp.
  • Đóng góp một mô hình thiết bị dạy học trực quan và tài liệu tham khảo kỹ thuật phục vụ công tác giảng dạy, nghiên cứu cho sinh viên chuyên ngành Cơ điện tử và Tự động hóa tại Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

1. Hạn chế của đề tài

  • Hệ thống mới dừng lại ở quy mô mô hình thí nghiệm phục vụ học tập, chưa tích hợp các cơ cấu công nghiệp tải trọng lớn.
  • Mô hình chỉ áp dụng phân loại cố định cho các sản phẩm có hình dạng trụ tròn kích thước xác định ($\varnothing 40\text{ mm} \times 45\text{ mm}$).
  • Cảm biến màu quang học TCS3200 vẫn chịu ảnh hưởng nhất định bởi sự biến thiên của ánh sáng môi trường bên ngoài (nhiễu quang) nếu không có buồng che chắn sáng cục bộ.

2. Hướng phát triển

  • Tối ưu hóa thuật toán xử lý tín hiệu và thiết kế buồng đo quang học cách ly nhằm triệt tiêu hoàn toàn ảnh hưởng của ánh sáng môi trường.
  • Mở rộng giao tiếp nối tiếp (UART/RS232/USB) giữa vi điều khiển với máy tính giám sát để theo dõi, quản lý sản lượng và lưu trữ số liệu sản xuất theo ca làm việc từ xa.
  • Nâng cấp cơ cấu chấp hành và thuật toán để nhận dạng, phân loại đa dạng kích thước, chủng loại và màu sắc phức tạp hơn trên dây chuyền sản xuất thực tế.

Giá trị tham khảo

Đồ án tốt nghiệp là tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, giảng viên và kỹ sư thuộc các chuyên ngành Kỹ thuật Điện tử, Kỹ thuật Điều khiển & Tự động hóa, Kỹ thuật Cơ điện tử:

  • Tham khảo thiết kế phần cứng: Cung cấp phương pháp tính toán chi tiết mạch nguồn chỉnh lưu nắn lọc đa cấp ($+5\text{V}, +12\text{V}, +24\text{V}$), thiết kế mạch vi điều khiển AVR ATmega8/PIC16F877A chuẩn công nghiệp.
  • Tham khảo kỹ thuật cảm biến và hiển thị: Tài liệu chi tiết về cách cấu hình ma trận photodiode của cảm biến TCS3200, chuyển đổi dòng - tần số, tập lệnh điều khiển và giản đồ thời gian giao tiếp màn hình tinh thể lỏng LCD qua chip điều khiển HD44780.
  • Tham khảo thiết kế cơ khí 3D: Ứng dụng phần mềm Autodesk Inventor 2011 trong việc thiết kế, phân rã kết cấu các chi tiết băng chuyền và khung máy tự động hóa.

Câu hỏi thường gặp

1. Cảm biến màu TCS3200 nhận diện và phân biệt màu sắc dựa trên nguyên lý nào?

Cảm biến TCS3200 sử dụng mảng ma trận $8 \times 8$ photodiode silicon gồm 16 photodiode lọc màu Đỏ (Red), 16 lọc màu Xanh dương (Blue), 16 lọc màu Xanh lá (Green) và 16 không lọc (Clear). Thông qua việc gán mức logic cho 2 chân đầu vào $S_2$ và $S_3$, vi điều khiển lựa chọn loại photodiode cần đọc. Cường độ ánh sáng màu phản xạ từ vật thể được bộ chuyển đổi nội biến đổi thành chuỗi xung vuông có tần số tỉ lệ ($2\text{Hz} - 500\text{kHz}$) xuất ra chân $F_{\text{out}}$, cho phép vi điều khiển đo tần số và xác định màu sắc.

2. Mạch nguồn của hệ thống được thiết kế với những thông số kỹ thuật nào?

Mạch nguồn hạ áp điện lưới $220\text{VAC}$ qua máy biến áp thành hai ngõ ra $15\text{VAC}$ và $24\text{VAC}$. Điện áp được nắn qua cầu diode B1, lọc bằng hệ thống tụ ($100\mu\text{F}/50\text{V}$, $1000\mu\text{F}/25\text{V}$, $2200\mu\text{F}/25\text{V}$) với điện áp đỉnh tính toán xấp xỉ $16{,}97\text{V}$ và ổn áp qua IC 7805, 7812 để cung cấp nguồn $+5\text{VDC}, +12\text{VDC}$. Mạch thứ cấp $24\text{VAC}$ nắn qua cầu diode B2 lọc bởi tụ tạo nguồn $+24\text{VDC}$ cho động cơ băng tải. Toàn mạch tính toán dòng tiêu thụ danh định khoảng $951\text{mA}$.

3. Vi điều khiển ATmega8 trong khối xử lý trung tâm được cấu hình như thế nào?

Vi điều khiển ATmega8 là dòng vi xử lý 8-bit họ AVR với 32 thanh ghi đa năng liên kết trực tiếp ALU, tần số hoạt động tối đa $16\text{MHz}$, bộ nhớ chương trình Flash $8\text{KB}$, RAM $1\text{KB}$, EEPROM $512\text{B}$. Mạch thực nghiệm sử dụng thạch anh ngoài $12\text{MHz}$ gắn với tụ $C_5, C_6 = 33\text{pF}$ và mạch trễ Reset RC ($R_{11} = 1\text{k}\Omega, C_3 = 10\mu\text{F}$) tạo thời gian Reset hệ thống là $10\text{ms}$.

4. Kích thước tiêu chuẩn của cơ cấu băng chuyền và mẫu sản phẩm phân loại là bao nhiêu?

Theo thiết kế 3D trên Autodesk Inventor 2011, hệ thống băng tải PVC có chu vi $1500\text{ mm}$ và bề rộng bản băng là $80\text{ mm}$. Mẫu sản phẩm phân loại tiêu chuẩn được thiết kế dưới dạng hình trụ tròn có kích thước đường kính $\varnothing 40\text{ mm}$ và chiều cao (đường sinh) $45\text{ mm}$.

5. Khối hiển thị LCD giao tiếp với vi điều khiển thông qua chip điều khiển nào và các thanh ghi chức năng ra sao?

Khối hiển thị sử dụng màn hình LCD tích hợp vi mạch điều khiển HD44780. Quá trình giao tiếp diễn ra qua bus dữ liệu $DB_0 - DB_7$ cùng các chân điều khiển RS, RW, E. Bên trong chip gồm hai thanh ghi chính: thanh ghi lệnh IR (chứa mã lệnh điều khiển) và thanh ghi dữ liệu DR (chứa dữ liệu hiển thị nạp vào vùng nhớ DDRAM dung lượng 80x8 bit hoặc CGRAM tạo ký tự đồ họa).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp "Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình phân loại sản phẩm theo màu sắc sử dụng vi điều khiển" đã hoàn thành việc nghiên cứu lý thuyết, tính toán thiết kế phần cứng và chế tạo thành công mô hình thực nghiệm phân loại tự động. Hệ thống tích hợp đồng bộ giữa kết cấu cơ khí băng chuyền PVC, mạch nguồn ổn áp đa cấp, cảm biến nhận dạng màu RGB TCS3200 và vi điều khiển 8-bit ATmega8. Kết quả nghiên cứu không chỉ giải quyết trọn vẹn yêu cầu kỹ thuật phân loại sản phẩm mẫu theo ba gam màu cơ bản mà còn đóng vai trò là học cụ thực nghiệm, tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cao cho công tác đào tạo chuyên ngành Cơ điện tử và Tự động hóa.