BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬTÐIỆN TỬ - TRUYỀN THÔNG XE LĂN PHƯƠNG THẲNG ÐỨNG GVHD: TS. NGUYỄN THANH HẢI SVTH: THANG KIẾN SANG MSSV: 12141374 NGUYỄN NGỌC NAM PHƯƠNG 12119109 SKL 0 0 4 6 0 0 Tp. Hồ Chí Minh, năm 2016 do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc l p – Tự do – Hạnh phúc ----***---- Tp.
Hồ Chí Minh, tháng 1 năm 2016 NHIỆM VỤ ĐỒ N M N H Họ và tên sinh viên: THANG KIẾN SANG MSSV: 12141374 Họ và tên sinh viên: NGUYỄN NGỌC NAM PHƢƠNG MSSV: 12119109 Ngành: CNKT ĐIỆN TỬ-TRUYỀN THÔNG Lớp: 12141CLDT2 Giảng viên hƣớng dẫn: TS. NGUYỄN THANH HẢI ĐT: 0906738806 Ngày nh n ề tài: 23/2/2016 Ngày nộp ề tài: 16/7/2016 1. Tên ề tài : XE LĂN PHƢƠNG THẲNG ĐỨNG 2. Các số liệu, tài liệu ban ầu: - Tìm hiểu các tài liệu, các nghiên cứu trƣớc ây về xe lăn iện trong và ngoài nƣớc.
- Phát triển mô hình xe lăn iện dựa trên ý tƣởng về xe lăn ứng của Matia Robotics. Nội dung thực hiện ề tài: - Thiết kế và thi công phần cơ khí, khung xe. - Thiết kế và thi công board công suất. - Thiết kế và thi công board vi iều khiển.
- Thiết kế và thi công board giao tiếp iều khiển từ xa. - Kết nối hệ thống. - Viết phần mềm. - Kiểm tra và chạy thử nghiệm.
Sản phẩm: GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN Trang ii do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc l p – Tự do – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT ỦA GI O VIÊN HƢỚNG DẪN Họ và tên Sinh viên: Thang Kiến Sang. Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Ngọc Nam Phƣơng. Ngành: Công nghệ kỹ thu t Điện Tử Truyền Thông. Tên ề tài: XE LĂN PHƢƠNG THẲNG ĐỨNG Họ và tên Giáo viên hƣớng dẫn: TS.
Nguyễn Thanh Hải. Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện:. Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại:.
Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hƣớng dẫn (Ký & ghi rõ họ tên) Trang iii do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc l p – Tự do – Hạnh Phúc ******* PHIẾU NHẬN XÉT ỦA GI O VIÊN PH N IỆN Họ và tên Sinh viên: Thang Kiến Sang. Họ và tên Sinh viên: Nguyễn Ngọc Nam Phƣơng. Ngành: Công nghệ kỹ thu t Điện Tử Truyền Thông. Tên ề tài: XE LĂN PHƢƠNG THẲNG ĐỨNG.
Họ và tên Giáo viên phản biện:. Về nội dung ề tài & khối lƣợng thực hiện:. Đề nghị cho bảo vệ hay không?. Đánh giá loại:.
Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện (Ký & ghi rõ họ tên) Trang iv do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng LỜI M ƠN Nhóm xin gửi lời cám ơn sâu sắc tới thầy NGUYỄN THANH HẢI đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Trong thời gian làm việc với thầy, nhóm đã tiếp thu thêm nhiều kiến và học tập được tinh thần làm việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả của thầy đây là những điều rất cần thiết cho nhóm trong quá trình học tập và công tác sau này. Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, cha mẹ đã ủng hộ và tạo điều kiện để nhóm có thể hoàn thành đồ án đúng thời gian được đề ra. Ngoài ra nhóm cũng gửi lời cám ơn đến tập thể công ty Nguyễn Hùng trong thời gian nhóm làm đề tài đã hỗ trợ công cụ cũng như điều kiện để nhóm có thể thực hiện đề tài.
Mặc dù nhóm thực hiện đề tài đã cố gắng hoàn thiện được báo cáo đồ án, nhưng trong quá trình soạn thảo cũng như kiến thức còn hạn chế nên có thể còn nhiều thiếu sót. Nhóm thực hiện đề tài mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý Thầy Cô cùng các bạn sinh viên. Sau cùng nhóm thực hiện xin chúc Thầy Cô sức khoẻ, thành công và tiếp tục đào tạo nên những nhân tài đóng góp cho đất nước. Chúc các anh chị, các bạn sức khỏe, học tập thật tốt để không phụ công lao các Thầy Cô đã giảng dạy.
Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn. Sinh viên thực hiện Thang Kiến Sang Nguyễn Ngọc Nam Phƣơng Trang v do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng TÓM TẮT Nội dung của ề tài xe lăn phƣơng thẳng ứng trình bày nghiên cứu và thiết kế chiếc xe lăn cho phép ngƣời ngồi, di chuyển theo phƣơng thẳng ứng. Đây là một ý tƣởng mới về xe lăn giúp ngƣời ngồi chuyển sang trạng thái ứng nhằm giúp họ có nhiều không gian và tiện nghi trong sinh hoạt giảm những hạn chế thƣờng gặp khi dùng xe lăn. Đề tài xe lăn phƣơng thẳng ứng ƣợc thiết kế và thi công bao gồm phần cơ, ộng lực và phần iều khiển.
Các thành phần cơ bản trong thiết kế nhƣ truyền ộng xích, vít me, vi iều khiển, cảm biến,…Về cơ bản việc nghiên cứu ề tài ƣợc thực hiện thông qua các bƣớc thiết kế cơ khí chủ yếu với phƣơng pháp thử và sai, tính toán chọn ộng cơ cho phần ộng lực của xe. Sau ó thực hiện thi công các mạch hệ thống iều khiển, công suất và thực hiện l p trình giao tiếp cảm biến, iều khiển hệ thống. Thu t toán PID ƣợc áp dụng trong việc l p trình iều khiển xe nhằm em lại tính ổn ịnh trong iều khiển ộng cơ, ngoài ra kết hợp với các cảm biến nhƣ gia tốc và la bàn cũng nhƣ với sự kết hợp với module SIM, cảm biến o khoảng cách hồng ngoại và việc thực hiện iều khiển từ xa qua remote nhằm nâng cao tính an toàn cho hệ thống. Sau thời gian thực hiện nghiên cứu ề tài kết quả thu ƣợc là một xe lăn với hệ thống iều khiển tƣơng ối trực quan qua Joytick, ngƣời dùng có thể thực hiện những hoạt ộng yêu cầu các trạng thái ngồi cũng nhƣ ứng một cách dễ dàng hơn thông qua ghế ngồi có thể iều chỉnh ộ cao, tính tiện nghi và an toàn ƣợc thể hiện thông qua việc xe iều chỉnh hệ thống một cách tự ộng dựa vào các thông tin thu th p từ cảm biến và yêu cầu của ngƣời dùng.
Trang vi do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng MỤ LỤ NHIỆM VỤ ĐỒ N M N H. ii PHIẾU NHẬN XÉT ỦA GI O VIÊN HƢỚNG DẪN. iii PHIẾU NHẬN XÉT ỦA GI O VIÊN PH N IỆN. vi MỤ LỤ.
vii DANH MỤ TỪ VIẾT TẮT. xi DANH MỤ HÌNH NH, IỂU ĐỒ. xii DANH MỤ NG IỂU .xv HƢƠNG 1: TỔNG QUAN. Lý do chọn ề tài.
Tính cấp thiết của ề tài. Mục tiêu nghiên cứu. Nhiệm vụ nghiên cứu. Phƣơng pháp nghiên cứu.
Bố cục của Đồ án .4 HƢƠNG 2: Ơ SỞ LÝ THUYẾT. Kỹ thu t y sinh. Ứng dụng PWM trong iều khiển tốc ộ ộng cơ. Nguyên lý iều chế ộ rộng xung PWM.
Ứng dụng của PWM trong iều khiển. Ứng dụng encoder o tốc ộ ộng cơ. Thu t toán PID trong hệ thống tự ộng. Vi iều khiển.
Sơ lƣợc về vi iều khiển. Một vài họ vi iều khiển phổ biến .7 Trang vii do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng 2. Giới thiệu chuẩn giao tiếp I2C. Linh kiện bán dẫn.
Lý thuyết về cơ khí. Giới thiệu hộp giảm tốc. Giới thiệu bộ truyền xích. Giới thiệu bộ truyền vít me - ai ốc.
Sơ lƣợc về cảm biến từ trƣờng .12 HƢƠNG 3: LỰA H N, TÍNH TO N VÀ THIẾT KẾ PHẦN ỨNG. Yêu cầu của xe lăn phƣơng thẳng ứng. Sơ ồ khối của hệ thống. Chức năng của từng khối.
Mô tả sơ bộ về hệ thống xe lăn phƣơng thẳng ứng. Lựa chọn vi iều khiển cho hệ thống. Giới thiệu PIC 18F4550. Giới thiệu PIC 18F4431.
Giới thiệu PIC 16F887. Module MPU6050-GY521. Module RF UART HC-11. Lựa chọn thiết bị hiển thị thông tin.
Tính toán lựa chọn nguồn Acquy. Tính toán lựa chọn ộng cơ. Tính toán ộng cơ trục vít me cho hệ thống nâng hạ ghế. Công tác hành trình.
Thiết kế board công suất. Cảm biến la bàn số HMC5883L .40 Trang viii do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng 3. Cảm biến hồng ngoại Sharp GP2Y0A710K0F. Thiết kế khung xe lăn.
Thiết kế và kết nối hệ thống iện .46 HƢƠNG 4: THIẾT KẾ PHẦN MỀM. Giải thu t PID cho iều khiển ộng cơ. Sử dụng encoder ể ọc tốc ộ ộng cơ. Tính toán các hệ số PWM.
Sử dụng Timer1. Lƣu ồ giải thu t của chƣơng trình PID. Lƣu ồ chƣơng trình chính. Lƣu ồ giải thu t hàm ngắt I2C.
Lƣu ồ giải thu t hàm ngắt timer1. Lƣu ồ giải thu t hàm ngắt ngoài. Lƣu ồ giải thu t PID. Giao tiếp với module SIM thông qua UART.
Lƣu ồ giải thu t gửi tin nhắn. Lƣu ồ giải thu t thực hiện cuộc gọi. Tính toán thông số MPU6050. Khối iều khiển trung tâm .2 Lƣu ồ chƣơng trình con ọc dữ liệu cảm biến la bàn số.
Lƣu ồ chƣơng trình con safe(). Lƣu ồ chƣơng trình con Joytick_control(). Lƣu ồ chƣơng trình con ọc dữ liệu từ cảm biến gia tốc. Lƣu ồ chƣơng trình con dieu_huong().
Lƣu ồ chƣơng trình con dung_yen(). Lƣu ồ chƣơng trình con di_thang_re() .72 Trang ix do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng 4. Lƣu ồ chƣơng trình con di_lui_re(). Lƣu ồ chƣơng trình con xoay_trai().
Lƣu ồ chƣơng trình con xoay_phai(). Lƣu ồ chƣơng trình con Chair_control(). Remote iều khiển xe từ xa bằng sóng RF. Khối vi iều khiển slave 3 .78 HƢƠNG 5: KẾT QU THỰ NGHIỆM.
Mô hình xe lăn sau khi hoàn thành. Nh n xét xe lăn phƣơng thẳng ứng: .95 HƢƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PH T TRIỂN. Phƣơng hƣớng phát triển .98 TÀI LIỆU THAM KH O .102 Trang x do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng DANH MỤ TỪ VIẾT TẮT PID - Proportional Integral Derivative. PIC - Programmable Intelligent Computer.
UART - Universal Asynchronous Receiver/Transmitter. I2C - Inter-Integrated Circuit. PWM - Pulse-Width Modulation. SIM - Subscriber Identity Module.
MOSFET - Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor. DC - Direct Current. LCD - Liquid Crystal Display. SMS - Short Message Services.
RF - Radio Frequency. IC - Integrated Circuit. Trang xi do an Xe Lăn Phƣơng Thẳng Đứng DANH MỤ HÌNH NH, IỂU ĐỒ Hình 1.1: Xe lăn iều khiển bằng lƣỡi .