CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN luống rau nhà kính và lý thuyết di chuyển của Robot, tìm hiểu một số chuẩn giao tiếp sử dụng trong Robot. Chương 3: Tính toán và thiết kế Thiết kế phần cứng, đưa ra sơ đồ khối và phân tích tính toán từng khối đưa ra linh kiện thiết bị phù hợp cho từng khối từ đó vẽ mạch nguyên lý cho Robot. Tính toán các thông số điều khiển cho thuật toán sử dụng Chương 4: Thi công hệ thống Tiến hành thi công và viết lưu đồ thuật toán chương trình, giới thiệu phần mềm viết chương trình, mô tả cách thức sử dụng Robot.
Chương 5: Kết quả Kết quả thực nghiệm trong 2 chế độ đó là tự động và cơ cấu tự hành. Chương 6: Kết luận và hướng phát triển Đánh giá thực tế kết quả mà Robot có thể đạt được rồi từ đó định hướng cho việc phát triển Robot sau này. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 5 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương 2.
MÔ TẢ PHẦN CỨNG 2. Vi điều khiển 18F6420 [7] PIC là một họ vi điều khiển RISC được sản xuất bởi công ty Microchip Technology. PIC bắt nguồn là chữ viết tắt của "Programmable Intelligent Computer" (Máy tính khả trình thông minh) là một sản phẩm của hãng General Instrument đặt cho dòng sản phẩm đầu tiên của họ là PIC1650. Lúc này, PIC1650 được dùng để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi cho máy chủ 16bit CP1600, vì vậy người ta cũng gọi PIC với cái tên "Peripheral Interface Controller" (Bộ điều khiển giao tiếp ngoại vi).
CP1600 là một CPU tốt, nhưng lại kém về các hoạt động xuất nhập, và vì vậy PIC 8-bit được phát triển vào khoảng năm 1975 để hỗ trợ hoạt động xuất nhập cho CP1600. PIC sử dụng microcode đơn giản đặt trong ROM, và mặc dù cụm từ RISC chưa được sử dụng thời bây giờ, nhưng PIC thực sự là một vi điều khiển với kiến trúc RISC, chạy một lệnh một chu kỳ máy (4 chu kỳ của bộ dao động). Sơ đồ chân vi điều khiển Pic 18F4620 BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 6 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Như một số dòng vi đuều khiển 8 bit thông dụng, cấu trúc Pic 18F4620 bao gồm các thành phần chính như: khối CPU, bộ nhớ, I/O, Timer, ngắt, các bộ truyền thông giao tiếp như được mô tả trong Hình 2.
Các thành phần chính của Pic 18F4620 Các cổng vào ra của pic : Module I/O của PIC18F4620 có 35 I/O trong đó có 1 Input. Tất cả các chân của PIC có khả năng cấp và rút dòng khoảng 25mA, đủ điều khiển 2 LED mắc song song. Tuy nhiên, giới hạn của mỗi PORT (8 chân) chỉ là 90mA mà thôi. Do đó, khi thiết kế BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 7 do an CHƯƠNG 2.
CƠ SỞ LÝ THUYẾT cần tính toán tránh quá tải cho từng chân (vượt quá 25mA) và tránh quá tải cho toàn PORT (90mA). Các PORT của PIC18F4620 lần lượt được đặt tên theo chữ cái là PORTA, PORTB, PORTC, PORTD và PORTE, tương ứng với mỗi chân I/O ngoài chứng năng Input và Output logic ra còn tích hợp thêm nhiều tính năng khác. Port A Port B Port C Port D có 8 bit các chân của cổng A có tích hợp một số tính năng ngoại vi,bình thường Port A là cổng vào ra 2 chiều. CẢM BIẾN SIÊU ÂM SRF05 [8] Hiện nay, trên thị trường có rất nhiều lại cảm biến được sử dụng cho Robot tùy thuộc vào mục đích và chức năng của Robot như cảm biến đo khoảng cách, cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, áp suất… Trong Robot này chỉ sử dụng cảm biến siêu âm để đo khoảng cách.
Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông qua việc phát và thu sóng siêu âm. Cảm biến siêu âm có thể phát hiện các vật có hệ số phản xạ âm thanh đủ lớn Hình 2. Cảm biến SRF05 Cảm biến siêu âm SFR05 được phát triển từ cảm biến siêu âm SFR04 được thiết kế để nâng cao độ linh hoạt, tầm đo tăng từ 3m lên 4m, giảm giá thành. SFR05 có 2 chế độ làm việc : - Chế độ 1: Cần 1 chân trigger và 1 chân echo.
- Chế độ 2: Chỉ cần 1 chân cho cả trigger và echo sẽ tiết kiệm được số chân khi kết nối với vi điều khiển, vi xử lí. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 8 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT Bảng 2.1 : Ưu và nhược điểm của cảm biến siêu âm Ưu điểm Nhược điểm - Cảm biến có thể phát đo được khoảng - Cảm biến siêu âm chỉ có thể phát hiện đối cách lên đến 4m. tượng có diện tích bề mặt tối thiểu nhất định (giá trị tùy thuộc loại cảm biến).
- Sóng phản hồi của cảm biến không bị ảnh hưởng bởi màu sắc hay khả năng - Sóng phản hồi của cảm biến bị ảnh hưởng phản xạ ánh sáng của đối tượng. bởi sóng âm thanh tạp âm. - Tín hiệu đáp ứng của cảm biến tiêm - Cảm biến tiệm cận siêu âm bị giới hạn cận analog là tỉ lệ tuyến tính với khoảng bởi khoảng cách phát hiện nhỏ nhất. - Với đối tượng có mật độ vật chất thấp rất khó để phát hiện với khoảng cách lớn.
Động cơ DC Động cơ DC là động cơ điện hoạt động với dòng một chiều. Động cơ DC sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng dân cư cũng như các ngành công nghiệp. Thông thường động cơ DC chỉ chạy ở một tốc độ khi kết nối với nguồn điện, nhưng vẫn có thể kiểm soát tốc độ và hướng của động cơ với sự hỗ trợ của các mạch điện tử với phương pháp PWM. Động cơ DC thường hoạt động với điện áp thấp, được sử dụng với tải trọng nhỏ.
Trong công nghiệp, động cơ DC được sử dụng trong các lĩnh vực đòi hỏi phải có momen lớn. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 9 do an CHƯƠNG 2. Động cơ SERVO Động cơ Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt. Không giống như động cơ thông thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển (bằng xung PWM) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0o - 180o.
Mỗi loại servo có kích thước, khối lượng và cấu tạo khác nhau. Có loại thì nặng chỉ 9g (chủ yếu dùng trên máy bay mô mình), có loại thì sở hữu một momen lớn (vài chục Newton/m). MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ IRF3205 IRF3205 là là một IC tích hợp nguyên khối gồm 2 mạch cầu H bên trong. Tất cả các mạch kích, mạch cầu đều được tích hợp sẵn với điện áp làm tăng công suất đầu ra từ 3V – 36V , dòng lên đến 30A, IRF3205 rất thích hợp trong những ứng dụng công suất lớn … Hình 2.
Board IRF3205 Điện áp định mức: 3V-36V (có thể được tùy chỉnh theo người sử dụng) Dòng định mức: 10A BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 10 do an CHƯƠNG 2. PLAYSTATION 2 PlayStation 2 (viết tắt PS2) là thiết bị dùng để chơi game của công ty Sony, đây là phiên bản thứ 2. Sản phẩm bắt đầu được bán ở Nhật vào ngày 3 tháng 4 vào năm 2000. Đây là một trong những phiên bản thành công nhất của công ty Sony với hơn 1.5 tỷ thiết bị được sản xuất, trong năm 2013 Sony tuyên bố ngừng sản xuất thiết bị chơi game này.
Tay cầm PS2 Cấu tạo đầu phát gồm tất cả 16 nút nhấn : - 4 Phím di chuyển bên trái (D-Pad) Nút Analog, Select, Start ở giữa. - 4 Phím bên phải gồm Square, Triangle, Circle, X gồm 2 Phím L2, L1 ở phía trước bên trái và 2 Phím R, R2 ở phía trước bên phải. - Stick/L3 bên trái : Stick khi ở chế độ Analog/L3 khi ở chế độ Digital. - Stick/R3 bên trái : Stick khi ở chế độ Analog/R3 khi ở chế độ Digital.
- 1 Led báo nguồn màu đỏ, 1 Led chế độ Analog/Digital màu xanh. Cấu tạo đầu thu gồm tất cả 9 chân : - Chân số 1: Data chân dử liệu từ PS2 tới vi điều khiển (VĐK). Nhận 8 bit đồng bộ từ PS2 khi phát hiện cạnh xuống của xung clock (từ mức logic 1 sang 0). - Chân số 2: Command chân gửi lệnh từ VĐK tới PS2 , truyền 8 bit đồng bộ từ VĐK tới PS2 khi phát hiện cạnh xuống của xung clock.
- Chân số 3: Không sử dụng. - Chân số 5: Vcc (3. - Chân số 6: Slave select (SS) cho phép truyền lệnh, tín hiệu sẽ có mức logic 0 trong suốt quá trình truyền tín hiệu. - Chân 7: Xung Clock, sử dụng để đồng bộ tín hiệu, tần số xung Clock 80KHz tới 500KHz.
- Chân số 8,9 : Không sử dụng. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 11 do an CHƯƠNG 2. LCD 20x4 Có 16 chân như sau : Bảng 2.2 : Bảng liệt kê danh sách các chân và chức năng tương ứng của LCD Chân Kí hiệu I/O Mô tả 1 Vss - Đất (Ground) 2 Vcc - Nguồn dương 5 V 3 Vee - Cấp nguồn điều khiển phản 4 RS I RS = 0 chọn thanh ghi lệnh RS = 1 chọn thanh ghi dữ liệu 5 R/W I R/W = 1 : Đọc dữ liệu R/W = 0 : Ghi dữ liệu 6 E I Chân cho phép 7 - 14 DB0 – DB7 I/O Các bit dữ liệu Chân 15, 16 : A và K. Là anode và Katode của 1 con LED dùng để sáng LCD trong bóng tối, thường không sử dụng.
Nếu muốn sử dụng thì nối chân A qua 1 điện trở từ 1- 5K lên Vcc, chân K nối đất, đèn sẽ sáng. Nguyên lý hoạt động của LCD: - Chân Vcc , Vss và Vee : Các chân Vcc, Vss và Vee: Cấp dương nguồn 5V và GND tương ứng, Vee được dùng để điều khiển độ tương phản của LCD. BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP 12 do an CHƯƠNG 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT - Chân chọn thanh ghi RS (Register Select) : Có hai thanh ghi trong LCD, chân RS (Register Select) được dùng để chọn thanh ghi, như sau : Nếu RS = 0 thì thanh ghi mà lệnh được chọn để cho phép người dùng gửi 1 lệnh chẳng hạn như xóa màn hình, đưa con trỏ về đầu dòng…Nếu RS =1 thì thanh ghi dữ liệu được chọn cho phép người dùng gửi dữ liệu cần hiển thị lên LCD.
- Chân đọc ghi (R/W) : Đầu vào đọc/ghi cho phép người dùng ghi thông tin lên LCD khi R/W = 0 hoặc đọc thông tin từ nó khi R/W =1 - Chân cho phép E (Enable) : chân cho phép E được sử dụng bởi LCD để chốt dữ liệu của nó. Khi dữ liệu được cấp tới chân dữ liệu thì một xung mức cao xuống thấp phải được áp lên chân này để LCD chốt dữ liệu trên các chân dữ liệu. Xung này phải rộng tối thiểu là 450ns.