Chương I: Tông quan YN Chương 2: Phân tích thiết kế Chương 3:Thi công và sản phẩm eF Bao cao do an vi điêu khién CHUONG 1. Giới thigu vé Arduino Arduino là một nền tảng mã nguồn được mở sử dụng nhằm xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với một môi trường thuận lợi hơn. Arduino giống như một máy tính nhỏ đề người dùng có thé lập trình và thực hiện các đự án điện tử mà không cần phải có các công cụ chuyên biệt đề phục vụ việc nạp code. Điểm hấp dẫn ở Arduino với những người làm lập trình là ngôn ngữ cực kì dễ học (giỗng C/C++), các ngoại vi trên bo mạch đều đã được chuân hóa, nên không cần biết nhiều về điện tử, chúng ta cũng có thê lập trình được những ứng dụng thú vị.
Thêm nữa, vì Ardurno là một platform đã được chuẩn hóa, nên đã có rất nhiều bo mạch mở rộng (gọi là shield) để cắm chồng lên bo mạch Arduino, có thể hình dùng nom na la “library” cua các ngôn ngữ lập trình. Arduino gôm: Phần cứng: Một mạch Arduino bao gồm một vi điều khiến AVR với nhiều linh kiện bổ sung đễ dàng lập trình và có thể mở rộng với các mạch khác. Một khía cạnh quan trọng của Arduino là các kết nỗi tiêu chuân của nó, cho phép người dùng kết nỗi với CPU của board với các module thêm vào có thế đễ dàng chuyền đổi, được gọi là shield. Vài shield truyền thông với board Arđuino trực tiếp thông qua các chân khác nhau, nhưng nhiều shield được định địa chi thong qua serial bus I2C-nhiều shield có thé được xếp chồng và sử dụng đưới dạng song song.
Giới thiệu về phần mềm xây dựng code Môi trường phát triển tích hợp (IDE) của Adruino là một ứng dụng cross- platform (đa nền tảng) được viết băng Java, và từ IDE này sẽ được sử đụng cho Ngôn ngũ lập trình xử lý (Processing progamming language) và proJect Writing. Nó được thiết kế dé dành cho những người mới tập làm quen với lĩnh vực phát triển phần mền. Nó bao gồm một chương trình code editor với các chức năng như đánh dấu cs pháp, tự động brace matching, và tự động canh lề, cũng như compile( biên dịch ) và upload chương trình lên board với chỉ l cú nhấp chuột. Một chương trình hoặc code viết cho Addruino được gọi là một sketch{5].
Bao cao do an vi điêu khién Cac chuong trinh Arduino duoc viét bang C hoadc C++. Adruino IDE đi kèm vo mot thu vién phan mém duoc goi la “Writing”. Tir project Writing géc, c6 thé giup cac thao tac input/output duoc dé dang hon. Adruino được dùng đề làm bộ xử lý trung tâm của rất nhiều loại robot.
Đó là nhờ vào khả năng đọc các thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ,. Một hệ thống Arduino có thế cung cấp cho bạn rất nhiều sự tương tác với môi trường xung quanh với: @ Hệ thống cảm biến đa dạng về chủng loại (đo đạc nhiệt độ, độ âm, gia tốc, vận tốc, cường độ ánh sáng, màu sắc vật thể, lưu lượng nước, phát hiện chuyên động, phát hiện kim loại, khí độc,,. ® Các thiết bị hiến thị (màn hình LCD, đèn LED) ® Các module chức năng (shield) hỗ trợ kết nỗi có dây với các thiết bị khác hoặc các kết nối không dây thông đụng (3G, RPRS, Wiñ, Bluetooth, 315/433MHz.) @ Dinh vi GPS, nhan tin SMS. Giới thiệu và thông số kĩ thuật của các linh kiện: 1.1: Bo arduino nano: Arduino Nano là một trong những board phố biến nhất trong hệ sinh thái Arduino.
Được thiết kế nho gon, dé dang sir dung va linh hoạt, Arduino Nano thích hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau từ nhúng đến các dự án loT và điều khiến robot. Bao cao do an vi điêu khién c5 2S => ‘= et = > L^ ` `, Hinh 1. 1: Bo Arduino Nano Dưới đây là một số thông số kỹ thuật của Arduino Nano: > Vi xu ly (Microcontroller): ATmega328P > Tốc độ xử lý: l6 MHz Điện áp hoạt động (Operating Voltage): 5V Điện áp vào (Input Voltage): 7-12V (được cấp qua công điện USB hoặc jack nguồn) Dòng ra trên mỗi chân I/O (DC Current per I/O Pin): 40 mA Dòng ra trên chân 3.3V (DC Current for 3.3V Pin): 50 mA Dòng ra trên chân 5V (DC Current for 5V Pin): 200 mA Bao cao do an vi điêu khién > Chan sé I/O (Digital I/O Pins): 14 (trong d6, 6 chân có thê được sử đụng làm dau ra PWM) > Chan dau vao analog (Analog Input Pins): 8 > Dong tiéu thu khi hoat déng (Operating Current): Khoang 19 mA > Kích thước: 18 x 45 mm > Trong luong: Khoảng 7 g 1.2: Canh tay robot : Cánh tay robot ( bằng mica : Khung cánh tay, ốc + vít, 3 động cơ servo SG90). Cánh tay robot là một loại cánh tay cơ khí, với các chức năng tương tự như một cảnh tay của con người.
Các khớp của cánh tay được liên kết bởi các Ốc vít với các động cơ servo cho phép tạo ra các chuyên động linh hoạt như gập, gắp vật. Bao cao do an vi điêu khién Hinh 1. 2: Cánh tay robot 1.3: Bluetooth JDY-33-SPP: Bluetooth JDY-33-SPP la m6t module Bluetooth da nang duoc sản xuất bởi JDY (J- Deal) Technology. Day la m6t module Bluetooth co kha nang két nối với các thiết bị khác thông qua giao thức SPP (Serial Port Proñle), giúp thiết lập một kết nối truyền thông nối tiếp giữa các thiết bị không dây.Dưới đây là một số thông số kỹ thuật chính cua Bluetooth JDY-33-SPP: Hinh 1.
3:Bluetooth JD Y-33-SPP > Giao thire Bluetooth: Bluetooth 4. Bao cao do an vi điêu khién > H6 tro giao thitc: SPP (Serial Port Profile). > Tần số hoạt động: 2. Điện áp hoạt động: L.
Dòng hoạt động: < 10mA. Dai truyén thong: Khoang 10m. Hỗ trợ các chế độ ngủ tiết kiệm năng lượng đề tiết kiệm pin.4: Servo SG90: Servo SG90 1a Servo phé biến dùng trông các mô hình điều khiển nhỏ và đơn giản như cánh tay robot. Động cơ có tốc độ phản ứng nhanh, được tích hợp saenx driver điều khiển động cơ, đễ dàng điều khiến góc quay bằng phương pháp điều độ rộng xung PWM.
4: Dong co DC Bao cao do an vi điêu khién > Tốc độ hoạt động (Operatine Speed): Khoảng 0. > Moment xoăn cực đại (Stall Torque): Khoảng I.8 kg/em (ở điện áp 4. > Dién ap hoat dong (Operating Voltage): Tir 4. > Dong tiéu thy (Operating Current): Khoang 100 mA (không tải) và tối đa 700 mA (tai cực đại).
> Goc quay hoat déng (Operating Angle): 0 đến 180 độ. > Kích thước: Khoảng 23 x 12 x 29 mm. > Trọng lượng: Khoảng 9 g. > Cấu trúc: Servo SG90 thường có một motor DC, bộ giảm tốc và một bo mạch điều khiến tích hợp.
>_ Giao diện điều khiến: Thường sử đụng giao tiếp PWM (Pulse Width Modulation) đề điều khiến vị trí quay của servo.5: Mạch điều khiển động cơ L298N: Mạch điều khiển động cơ L298N là một mạch tích hợp chức năng điều khiển động cơ DC hoặc động cơ bước (stepper motor). Nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng đụng robot, máy in 3D, các hệ thống tự động hóa và các dự án điện tử khác. Dưới đây là một số thông tin và tính năng cơ bản của mạch điều khiển động cơ L298N: Bao cao do an vi điêu khién Hình 1.5: Mach điều khiến động cơ L298N > Tính năng chính: Mạch L298N là một driver cau H (H-bridge), cho phép điều khiển hướng và tốc độ của động cơ DC hoặc stepper motor. > Điện áp hoạt động: Thường là từ 5V đến 35V.
Điện áp này phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của động cơ bạn đang sử dụng. > Dòng tải tối đa: Mạch này có khả năng chịu đòng lên đến 2A cho mỗi kênh (tức là mỗi động cơ). > Số lượng kênh điều khiến: Mạch L298N có hai kênh điều khiển động cơ, cho phép bạn điều khiên động cơ hoặc hai động cơ đồng thời. > Bảo vệ quá nhiệt và quá dòng: Mạch điều khiến động cơ L298N thường có các tính năng bảo vệ quá nhiệt và quá dòng đề bảo vệ mạch và động cơ khỏi tổn thương khi hoạt động ở điều kiện cực đoan.
Bao cao do an vi điêu khién > Didu khién don gian: No co thé duoc diéu khién théng qua tín hiệu điện TTL hoặc logic. Bạn có thê sử dụng một MCU (vi điều khiến) như Arduino đề điều khiển mạch này. > Ứng dụng phố biến: Mạch L298N được sử dụng rộng rãi trong các dự án robot, dự án ô tô tự lái, hệ thống điều khiến động cơ, vả nhiều ứng dụng khác đòi hỏi điêu khiên động cơ.6: Module 6n 4p MP1584: Module ôn áp MP1584 là một mạch diéu khién dau ra dién ap dong chuyén déi (DC-DC) rat phổ biến trong các ứng dụng điện tử DIY và dự án maker.MP15§4 là một module dựa trên vi mạch điều khiển dòng điện đầu ra, được thiết kế đề chuyền đổi một điện áp đầu vào không én định thành một điện áp đầu ra ôn định với dòng điện và dòng điều chỉnh được.Điện áp đầu ra có thể được điều chỉnh thông qua một trimmer hoặc một dãy tiếp điểm. Điện áp đầu ra có thể là bất kỳ giá trị nào trong khoảng từ khoảng 0.8V đến điện áp đầu vào.6: Module 6n ap MP1584 > Dién ap dau vao (Input Voltage): 4.
> Điện áp đầu ra (Output Voltage): Điều chỉnh từ 0. Bao cao do an vi điêu khién > Dong dau ra toi da (Output Current): Khoang 3A (có thế có sự biến động tùy theo điều kiện hoạt động và làm mát). > Hiệu suất chuyên đổi (Efficiency): Khoảng 80% đến 92% (tùy thuộc vào điện áp dau vao va dau ra). > Tan s6 chuyén déi (Switching Frequency): Khoang 150 kHz (có thê có sự biến đôi tủy thuộc vảo điều kiện hoạt động).
> Kích thước: Thường có kích thước nhỏ gọn, khoảng 22mm x 17mm. > Nhiét dé lam viéc (Operating Temperature): -40°C đến +85°C. > Bảo vệ: Bảo vệ ngược cực và ngắn mạch đầu ra.7: Module cảm biến hồng ngoại TCRT5000L; Module cảm biến hồng ngoại TCRT5000L là một cảm biến phô biến được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, từ robotica đến tự động hóa và các dự án DIY. Đặc điểm chính của nó là khả năng phát hiện các vật thể hoặc vật cản bằng cách sử dụng ánh sáng hồng ngoại.7: Module cảm biến hồng ngoại TCRT5000L 10 Báo cáo đồ án vi điều khién > Nguyên lý hoạt động: Cảm biến hồng ngoại TCRT5000L sử dụng nguyên tắc hoạt động của cặp đôi đò phản xạ hồng ngoại.
> Khoảng cách hoạt động (Sensing Distance): Khoảng cách từ mặt dò đến đối tượng phản xạ chủ yếu khoảng 2mm đến 15mm. > Điện áp hoạt déng (Operating Voltage): Thuong là 5V. > Dong tiéu thy (Operating Current): Thuong rat nho, trong khoang tir vai mA đến dưới 20mA.