Tài liệu Do an thiet ke mach giao tiep 12

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA CƠ KHÍ --- --- ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH GIAO TIẾP GVHD: TRẦN VĂN HÙNG NỘI DUNG: LẬP TRÌNH XE CHẠY THEO SVTH: TRẦN TẤN CÔNG ĐƯỜNG LINE LỚP: 56CDT MSSV: 56130286 Nha Trang, ngày 28 tháng 11 năm 2016. LỜI NÓI ĐẦU CNC – viết tắt cho Computer Numeric Controlled (điều khiển bằng máy tính), nó điều khiển một cách chính xác nhất với những vật liệu lớn nhỏ, ngày nay với sự phát triển vượt bậc của khoa học kĩ thuật thì các máy cnc ra đời sau này ngày cải tiến hơn và có độ chính xác khi gia công hơn,mà máy thường không thể thực hiện được, để có kiến thức về lĩnh vực gia công cnc, có khả năng vận hành và sử dụng thành thạo máy công cụ cnc.. Trong đồ án môn học này em dùng phần mềm ảo sscnc để gia công để phay tiện theo yêu cầu đề bài. Trong quá trình làm đồ án có điều gì thiếu sót mong chẩn thành các bạn và thầy cô góp ý. Em xin chân thành cảm ơn. MỤC LỤC Trang DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng thống kê quá trình lập trình động cơ khi xe chạy. Giá trị lệch cong1 cong2 cong3 Động cơ trái Động cơ phải 700 0 700 0 700 50 Trang cong4 cong5 cong6 cong7 cong8 cong9 cong10 cong11 cong12 cong13 cong14 cong15 cong16 cong17 cong18 cong19 cong20 cong21 cong22 700 750 0 0 100 100 100 700 750 750 600 700 100 600 100 600 100 100 100 100 200 900 800 600 700 750 160 150 150 100 700 600 100 600 600 700 750 750 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN. 1.1. Các thiết bị máy móc liên quan tới robot dò đường trong thực tiễn. Trong thời đại công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước chúng ta đang rất cần những con Robot dò đường, tìm ra và phát hiện những vật thể nguy hiểm mà con người không thể vào tới, chạm những vật nguy hiểm. Ngoài lĩnh vực Robot giải trí, quân sự…Lĩnh vực robot di động ngày càng được xã hội chú ý.đặc biệt Robot dò đường. Các thiết bị máy móc liên quan tới robot dò đường robot phá bom, robot chở hàng và dò đường…chúng có nhiều ưu điểm là khả Trang năng di chuyển chính xác, tốc độ cao, làm được môi trường độc hại… Nhưng bên cạnh đó các Robot này cũng có những nhược điểm là giá thành đắt , thường thì rất nặng và điều khiển rất phức tạp. 1.2. Phân tích yêu cầu đề tài. Mỗi con Robot đều phải bám được line để di chuyển được quãng đường dịch chuyển. Không được gây hại cho con người. Phải chạy tốt và chạy ổn định trong thời gian dài. CHƯƠNG 2: PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU. 2.1. Phương pháp nghiên cứu. Đầu tiên ta phải xác định được cả hệ thống hoạt động như thế nào, sau đó ta xác định được phương án náo là tối ưu nhất và hiểu rõ từng mạch hoạt động như thế nào để bắt đầu làm. Sau đó cách bố trí từng mạch trên xe sao cho hợp lí nhất. Phần điều khiển phải viết một cách hợp lý nhất để xe di chuyển được. 2.2. Yêu cầu hệ thống. 2.2.1. Yêu cầu phần cứng. Phải đảm bảo rằng phần cơ khí phải chắc chắn rằng các mạch được bố trí một cách hợp lý nhất. Robot phải là một khối liền. Robot không nặng quá 2kg, kích thước tối đa của Robot là không quá 500 ×500 × 200 mm . Robot không được điều khiển từ xa của con người. Điện áp dưới 24DC, không gây hại cho mọi người xung quanh. 2.2.2. Yêu cầu phần mềm. Phải sử dụng tiết kiệm năng lượng trong quá trình hoạt động. Phải tối ưu thời gian xử lý mạch so sánh để đưa về vi điều khiển. 2.3. Phương án thiết kế. 2.3.1. Phương án 1. Mua tắm mica trắng về ta ngồi chế tạo ra khung xe Robot. Trang Ưu điểm: giá thành rẻ. Nhược điểm: kết cấu yếu khi khoan lỗ không đều và lực tập trung tại một nơi, ngoại hình robot xấu. 2.3.2. Phương án 2. Mua khung robot có sẵn về lắp các mạch vào khung, bắt các đinh ốc vào. Ưu điểm: Ngoại hình Robot đẹp, lực phân bố đều tại mỗi nơi. Nhược điểm: Gíá thành mắc. 2.3.3. Kết luận. Em chọn phương án 2, vì khung có sẵn dễ làm, lực phân bố đều, ngoại hình Robot đẹp. 2.4. Thiết kế, chế tạo phần cơ khí. 2.4.1.Cơ sở lý thuyết. Thiết kế khung xe dựa trên nguyên tắc tam giác giũa mắt và 2 bánh của động cơ. Đặt 2 bánh động cơ sát 2 bên sườn của xe để tạo sự cân bằng cho xe và đế chống độ rung của xe. 2.4.2. Thiết kế. Trang Hình 1: Ảnh tổng quát Robot dò đường. Đặt hai bánh cho cân bằng để khỏi nghiêng. Bánh xe tự lượng phải đặt cân bằng với 2 bánh xe. Trang Hình 2: Bánh xe tự lượng. Đế pin phải đặt dưới khung để tạo cân bằng cho xe. Hình 3: Đế để pin. 2.5. Thiết kế, chế tạo phần vi điều khiển. 2.5.1. Cơ sở lý thuyết. Em sử dụng AVR để lập trình robot bám line dò đường. Trang AVR là một loại vi điều khiển có nhiều tính năng đặc biệt thích hợp cho những bài toán cho những việc điều khiển trên vi xử lý. Vi điều khiển AVR có nhiều loại trên thị trường và có giá phải chăng nên khi hư có thể sửa chữa được. Đây là loại vi điều khiển dùng 8bit, các lệnh xử lý nhanh hơn và tiêu tốn ít năng lượng hơn. Atmega có cấu trúc RISC: 131 câu lệnh thực hiện trong 1 chu kì xung nhịp. 32*8 thanh ghi đa dụng. Full stactic operation. Tốc độ làm việc 16MPIS thạch anh 16MHZ. On_chip 2 cycle Mutiplier. Bộ nhớ: 16KB ISP flash với khả năng 10 lần ghi xóa. 512 BYTE EEROM 1KB SRAM ngoại Ngoại vi: 2time/couter 8bit với các mode: so sánh và chia tần số. 1time/couter 16bit vói các mode: so sánh chia tần số và PWM. 1 timer thời gian thực. 4 kênh PWM. 8 kênh biến đổi ADC 10 bit. Hỗ trợ giao tiếp I2C Hỗ trợ giao tiếp USART Hỗ trợ giao tiếp SPI, và hỗ trợ watchdog timer với bộ giao động chip riêng biệt. I/O port 32 chân I/O với ATMEGA16 và 21 chân chân I/O với ATMEGA8. Đế để ATMEGA16 là 40 chân, còn ATMEGA8 là 28 chân. Trang Nguồn cấp cho ATMEGA16L là 2.7 ≫5.5 V Nguồn cấp cho ATMEGA16H là 4.5 ≫5.5 V Tiêu hao năng lượng: Khi hoạt động dòng tiêu thụ dưới 1.1mA. Ở mode Idle tiêu thụ dòng 0.35mA+Ở chế độ Power_down tiêu thụ dòng nhỏ hơn 1uA. Ở chế độ Power_down tiêu thụ dòng nhỏ hơn 1uA. Đây là những chức năng cơ bản thường thấy trong các Vi điều khiển AVR,ngoài ra trongcác vi điều khiển khác thuộc dòng vi điều khiển này thì thường được hỗ trợ thêm những chức năng đặc biệt.Ví dụ AT90can128 hỗ trợ thêm bộ giao tiếp mạng Can bus on-chip. Các phần mềm lập trình cho AVR:+ AVRStuido (free), Code Vision. Các phần mềm này có hỗ trợ phần nạp và debug on chip+ Ngoài ra có thể dùng chương trình nạp PonyProg2000, Winpic800. 2.5.2. Thiết kế. a. Mạch vi điều khiển. 1. Sơ đồ nguyên lý (Schematic) Trang Hình 1: Sơ đồ nguyên lý của vi điều khiển. 2. Sơ đồ mạch in (Layout) Trang Hình 2: Sơ đồ mạch in của vi điều khiển khi có linh kiện. Trang Hình 3: Sơ đồ mạch in của vi điều khiển khi không có linh kiện. 3. Danh sách các linh kiện (Schematic) 3.1. Atmega16. Trang Hình 4: Sơ đồ chân ATMEGA16. Giới thiệu khái quát về atmega16 Atmega16 có những đặc tính gần như đầy đủ của họ AVR như đã trình bày ở trên. Giải thích một số chân đặc biệt: Chân ngắt: 3,16,17. Chân xung (PWM): 4,18,19,21. Đọc ADC: 40 xuống 33. Chân reset: 9. Chân VCC: 10. Trang Chân GND: 31. 3.2. LM7805. Hình 5: Sơ đồ chân LM7805. LM7805: Công dụng LM7805 là: Dùng để ổn định điện áp đầu ra là 5v, theo thứ tự chân là: 1 là điện áp đầu vào 2 là chân nối đất 3 là điện áp đầu ra 5v 3.3. Thạnh anh Hình 6: Hình ảnh thạch anh 8MHZ. Trang Công dụng thạnh anh là: Dùng để dao động xung nhịp. 3.4. Tụ điện 3.4.1 Tụ có phân cực: Hình 7: Tụ điện phân cực. Công dụng tụ điện phân cực là: Dùng để tích điện khi điện mất. 3.4.2 Tụ không phân cực: Hình 8: Tụ điện không phân cực. Công dụng tụ điện không phân cực là: Dùng để lọc nhiễu. 3.5. Điện trở: Trang Hình 9: Điện trở. Công dụng điện trở là: Dùng để giảm dòng điện và bảo vệ vi điều khiển. 3.6. Điốt: Hình 9: Điốt. Công dụng Điốt là: Dùng để cho dòng điện đi qua một chiều. Nguyên lý hoạt động mạch vi điều khiển: Mạch dùng thu nhập và xử lý tính hiệu từ cảm biến và sau đó sẽ xuất ra một tín hiệu để điều khiển động cơ trái, phải sao cho thích hợp. Bảng thống kê danh sách linh kiện trong phần mạch vi điều khiển. Trang Danh sách linh kiện trong phần mạch vi điều khiển Số Tên linh kiện lượng Chức năng diot 1 Cho dòng điện đi qua một chiều Tụ phân cục (10uf) 2 Tích điện Tụ gốm 1 Lọc nhiễu Lm7805 1 Cân bằng điện áp đầu ra 5v Điện trở 1k 1 Bảo vệ led báo hiệu Giảm dòng điện và bảo vệ vi điều Điện trở 10k 1 khiển Để báo vi điều khiển có hoạt động Led báo hiệu 1 không Thạnh anh 1 Tạo dao động Atmega16 1 Điều khiển Nút bấm 1 Reset vi điều khiển b. Mạch công suất. 1. Sơ đồ nguyên lý (Schematic) Hình 10: Sơ đồ nguyên lý của mạch công suất. 2. Sơ đồ mạch in (Layout) Trang Hình 11: Sơ đồ mạch in chưa có linh kiện của mạch công suất. Trang Hình 12: Sơ đồ mạch in có linh kiện của mạch công suất. 3. Danh sách các linh kiện (Schematic) 3.1. Opto. Giới thiệu về Opto. Opto gồm có 4 chân: Chân 1: ANODE là chân dương. Chân 2: CATHODE là chân âm. Chân 3: EMITTER là chân phát tín hiệu. Chân 4: COLLECTOR là chân thu tín hiệu. Trang