Tài liệu thiết kế và chế tạo robot lau nhà thông minh

Cô nô g hòa xã hô ôi chủ nghĩa Viê ôt Nam Đô ôc lâ ôp – Tự do – Hạnh phúc =========================== LỜI CAM ĐOAN Kính gởi: - Trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng - Khoa Điê ôn Tử – Viễn Thông Nhóm chúng tôi gồm 2 thành viên: Trần Văn Líc Hiê ôn là sinh viên lớp 09DT1, khoa Điê nô Tử – Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. Nguyễn Bá Tuệ Hiê ôn là sinh viên lớp 09DT3, khoa Điê nô Tử – Viễn Thông, trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng. Chúng tôi xin cam đoan đồ án này là kết quả do chúng tôi tự tính toán, thiết kế và nghiên cứu, không sao chép của ai, được thực hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Phạm Văn Tuấn. Nếu có bất kì sự vi phạm nào, nhóm xin chịu hoàn toàn trách nhiê m ô và chịu mọi sự kỉ luâ ôt của khoa và nhà trường. Xin chân thành cảm ơn. Đà Nẵng, tháng 06 năm 2014 Sinh viên Page 1 LỜI CẢM ƠN Đầu tiên tôi xin chân thành cảm ơn quý thầy, cô trong khoa Điện tử Viễn thông, Đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã tận tình truyền đạt kiến thức trong suốt thời gian học tập tại trường. Với vốn kiến thức quý báu được tiếp thu, tôi đã có nền tảng vững chắc để thực hiện tốt đồ án.Và đặc biệt tôi xin gửi lời biết ơn sâu sắc đến PGS.TS Phạm Văn Tuấn đã tận tình hướng dẫn, đồng thời động viên trong thời gian tôi nghiên cứu và hoàn thành đồ án này. Tôi cũng thầm biết ơn sự ủng hộ của gia đình, bạn bè – những người thân yêu luôn là chỗ dựa vững chắc cho tôi. Trong thời gian thực hiện đồ án, mặc dù có nhiều cố gắng nhưng chắc chắn đồ án sẽ không tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong các thầy tận tình chỉ bảo và góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Cuối cùng, tôi xin kính chúc quý Thầy, Cô và gia đình dồi dào sức khỏe, luôn thành công trong sự nghiệp cao quý của mình. Tôi xin chân thành cảm ơn! Page 2 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ Nhóm thực hiện: Trần Văn Líc Nguyễn Bá Tuệ Trần Văn Líc - Tìm hiểu và lập trình cho cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L. - Lập trình cho module encoder để phát hiện chuyển động của robot - Lập trình PID điều khiển động cơ để ổn định hướng đi cho robot - Phát triển các thuật toán di chuyển thông minh, thuật toán tránh vật cản cho Robot Nguyễn Bá Tuệ - Thiết kế và thi công phần cơ khí và mạch điều khiển cho Robot - Tìm hiểu và lập trình cho cảm biến siêu âm SRF-04, công tắc hành trình để phát hiện vật cản cho Robot - Lập trình PWM để điều khiển tốc độ động cơ dùng module mạch cầu H L298 - Phát triển các thuật toán di chuyển thông minh, thuật toán tránh vật cản cho Robot MỤC LỤC Page 3 LỜI CAM ĐOAN...................................................................................................1 LỜI CẢM ƠN.........................................................................................................2 PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ....................................................................................3 MỤC LỤC..............................................................................................................4 CÁC TỪ VIẾT TẮT...............................................................................................8 CHƯƠNG 1..........................................................................................................10 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI............................................................10 1.1 Giới thiệu chương.......................................................................................10 1.2 Tổng quan về Robot lau nhà.......................................................................10 1.3 Đề xuất thiết kế mô hình Robot lau nhà thông minh.................................14 1.3.1 Mô hình robot......................................................................................15 1.3.2 Sơ đồ khối của mạch điều khiển Robot..............................................16 1.4 Nguyên lý hoạt động của Robot.................................................................17 1.5 Kết luận chương..........................................................................................17 CHƯƠNG 2..........................................................................................................18 GIỚI THIỆU VỀ CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG ROBOT......................18 2.1 Giới thiệu chương.......................................................................................18 2.2 Giới thiệu KIT launchpad MSP430G2553................................................18 2.2.1 Giới thiệu chung..................................................................................18 2.2.2 Đặc điểm chính của KIT lanchpad MSP430.......................................19 2.3 Cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L..................................................20 2.3.1 Giới thiệu chung..................................................................................20 2.3.2 Nguyên lý hoạt động...........................................................................20 2.3.3 Đánh giá hoạt động..............................................................................21 Page 4 2.3.4 Kết luận................................................................................................21 2.4 Module cảm biến siêu âm SRF-04.............................................................21 2.4.1 Giới thiệu chung..................................................................................21 2.4.2 Nguyên lý hoạt động...........................................................................23 2.4.3 Đánh giá hoạt động..............................................................................24 2.4.4 Kết luận................................................................................................24 2.5 Module mạch cầu H L298 điều khiển động cơ..........................................24 2.5.1 Giới thiệu chung..................................................................................24 2.5.2 Nguyên lý hoạt động...........................................................................26 2.5.3 Đánh giá hoạt động..............................................................................27 2.5.4 Kết luận................................................................................................27 2.6 Module encoder 32 xung............................................................................28 2.6.1 Giới thiệu chung..................................................................................28 2.6.2 Nguyên lý hoạt động...........................................................................28 2.6.3 Đánh giá hoạt động..............................................................................30 2.6.4 Kết luận................................................................................................30 2.7 Công tắc hành trình.....................................................................................30 2.7.1 Giới thiệu chung..................................................................................30 2.7.2 Nguyên lý hoạt động...........................................................................31 2.7.3 Đánh giá hoạt động..............................................................................31 2.7.4 Kết luận................................................................................................31 2.8 Sơ đồ ghép nối các khối module................................................................31 2.9 Kết luận chương..........................................................................................32 CHƯƠNG 3..........................................................................................................33 Page 5 LẬP TRÌNH CHO ROBOT..................................................................................33 3.1 Giới thiệu chương.......................................................................................33 3.2 Phương pháp điều chế xung PWM.............................................................33 3.2.1 Giới thiệu về phương pháp..................................................................33 3.2.2 Ứng dụng phương pháp trong điều khiển tốc độ động cơ robot........34 3.2.3 Kết luận................................................................................................34 3.3 Thuật toán PID............................................................................................34 3.3.1 Giới thiệu về thuật toán.......................................................................34 3.3.2 Áp dụng thuật toán PID để ổn định hướng đi cho robot....................36 3.3.3 Sơ đồ thuật toán...................................................................................37 3.3.4 Đánh giá thuật toán..............................................................................37 3.3.5 Kết luận................................................................................................38 3.4 Thuật toán di chuyển..................................................................................38 3.4.1 Giới thiệu về thuật toán.......................................................................38 3.4.2 Sơ đồ thuật toán...................................................................................39 3.4.3 Đánh giá thuật toán..............................................................................40 3.4.4 Kết luận................................................................................................40 3.5 Thuật toán tránh vật cản.............................................................................40 3.5.1 Giới thiệu về thuật toán.......................................................................40 3.5.2 Sơ đồ thuật toán...................................................................................40 3.5.3 Đánh giá thuật toán..............................................................................44 3.5.4 Kết luận................................................................................................44 3.6 Kết luận chương..........................................................................................44 CHƯƠNG 4..........................................................................................................45 Page 6 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT................................45 4.1 Giới thiệu chương.......................................................................................45 4.2 Kết quả đạt được và khảo sát.....................................................................45 4.2.1 Phần cơ khí và mạch điều khiển..........................................................45 4.2.2 Phần lập trình.......................................................................................46 4.3 Nhận xét và đánh giá kết quả đạt được......................................................47 4.3.1 Đánh giá về nguồn điện áp và dung lượng acquy...............................47 4.3.2 Tính hiệu quả.......................................................................................47 4.3.3 Giá thành của Robot............................................................................48 4.4 Kết luận chương..........................................................................................49 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI....................................50 PHỤ LỤC..............................................................................................................53 CÁC TỪ VIẾT TẮT DIR PWM VĐK DC ADC MCU UART I2C SPI RAM DIRECT PULSE WIDTH MODULATION DIRECT CURRENT ANALOG TO DIGITAL CONVERTER MICROCONTROLLER UNIT UNIVERSAL ASYNCHRONOUS RECEIVER/TRANSMITTER INTER-INTEGRATED CIRCUIT SERIAL PERIPHERAL INTERFACE RANDOM ACCESS MEMORY Page 7 ĐIỀU HƯỚNG ĐIỀU CHẾ ĐỘ RỘNG XUNG VI ĐIỀU KHIỂN DÒNG ĐIỆN MỘT CHIỀU BỘ CHUYỂN ĐỔI TƯƠNG TỰ SANG SỐ BỘ VI ĐIỀU KHIỂN BỘ TRUYỀN NHẬN KHÔNG ĐỒNG BỘ MỘT LOẠI GIAO TIẾP TRUYỀN THÔNG NỐI TIẾP ĐỒNG BỘ GIAO DIỆN NGOẠI VI NỐI TIẾP BỘ NHỚ TRUY CẬP NGẤU RISC IC PID GPS REDUCED INSTRUCTIONS SET COMPUTER INTEGRATED CIRCUIT PROPORTIONAL INTEGRAL DERIVATIVE GLOBAL POSITIONING SYSTEM NHIÊN MÁY TÍNH VỚI TẬP LỆNH ĐƠN GIẢN HÓA MẠCH TÍCH HỢP BỘ ĐIỀU KHIỂN THEO CƠ CHẾ PHẢN HỒI VÒNG HỆ THỐNG ĐỊNH VỊ TOÀN CẦU LỜI MỞ ĐẦU Trong xã hội hiện đại ngày nay, khoa học kỹ thuật đang phát triển rất mạnh mẻ và đi cùng với đó là sự phát triển các sản phẩm ứng dụng của nó vào thực tế trong nhiều lĩnh vực như: y tế , giáo dục, nông nghiệp, sản phẩm dân dụng… Do đó, với mong muốn áp dụng kiến thức mà mình đã học được trong hơn bốn năm học ở giảng đường đại học , nhóm chúng tôi đã quyết định làm một sản phẩm mang tính ứng dụng vào đời sống thực tiễn của mỗi chúng ta. Sản phẩm đó là một chú robot lau nhà thông minh. Robot lau nhà thông minh được thiết kế để có thể lau sàn nhà trong gia đình bằng khăn lau nhà microfiber cao cấp sử dụng sợi hình vòng khép kín độc đáo nhanh chóng lấy sạch mọi bụi bẩn trên sàn nhà, robot di chuyển theo hình ziczac thông minh dưới sự điều hướng của la bàn điện tử, kết hợp thuật toán điều khiển PID nhằm ổn định hướng đi cho robot. Đảm bảo robot có thể lau sạch toàn bộ khu vực trong ngôi nhà và tránh được các vật cản thông thường trong nhà bằng các cảm biến siêu âm và công tắc hành trình được gắn trên robot. Với việc sử dụng công nghệ hoàn toàn khác là sử dụng các cảm biến giá rẻ nhưng vẫn hiệu quả cao, sản phẩm hy vọng sẽ có đủ sức cạnh tranh cả về mặt giá lẫn chất lượng so với các sản phẩm robot của các hãng khác trên thị trường. Đồ án được chia thành 4 chương :  Chương 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Page 8  Chương 2 GIỚI THIỆU CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG ROBOT  Chương 3 LẬP TRÌNH CHO ROBOT  Chương 4 KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ HOẠT ĐỘNG CỦA ROBOT Page 9 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chương Trong chương này, tôi giới thiệu sơ bộ về robot lau nhà thông minh, trong đó nội dung chính trình bày bao gồm: mô hình, sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của robot. 1.2 Tổng quan về Robot lau nhà Robot làm sạch cho môi trường công cộng cũng như các hộ gia đình cá nhân dường như mang lại các bước đột phá mà các nhà thiết kế hệ thống robot phi công nghiệp đã mong đợi từ lâu. Khảo sát trong bài báo A Short History of Cleaning Robots [1] chọn ra 30 robot làm sạch khác nhau với sản phẩm phát triển trong vòng 15 năm trở lại đây và một vài trường hợp ngoại lệ. Khảo sát tập trung vào việc làm sạch sàn, đặc biệt là làm sạch sàn nhà. Khảo sát mô tả một loạt các loại robot lau và hút bụi được phát triển cho nhiệm vụ này. Kết quả là hầu như 30 sản phẩm robot nêu trên vẫn đạt đến trạng thái của sản phẩm thương mại, số lượng của chúng chắc chắn phản ánh kỳ vọng về giá trị kinh tế liên quan đến việc tự động hóa các nhiệm vụ làm sạch [1]. Ở châu Âu dự toán cho thị trường dịch vụ làm sạch lên tới 100 tỷ USD mỗi năm [1]. Do đó, không ngạc nhiên khi các ngành công nghiệp làm sạch và các nhà sản xuất thiết bị vệ sinh tích cực đầu tư vào sản phẩm này. Có 2 sản phẩm làm sạch sàn nhà trên thị trường hiện nay đó là sản phẩm Robot lau nhà và Robot hút bụi. Hình 1.1 minh họa về 2 loại sản phẩm làm sạch sàn nhà trên thị trường. Page 10 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Hình 1.2.1.1.1.1 Robot hút bụi của SAMSUNG và Robot lau nhà của iRobot So với loại Robot hút bụi, Robot lau nhà có đặc điểm là lau nhà được sạch hơn do mọi bụi bẩn đều bám vào khăn lau, trong khi Robot hút bụi không được sạch hơn do bụi có thể bị khuếch tán xung quanh, ngoài ra Robot hút bụi khó có thể hút được bụi dính vào sàn nhà do lực hút bị hạn chế và gây ra tiếng ồn lớn do động cơ hút gây nên tạo cảm giác khó chịu cho người sử dụng [3]. Các loại Robot lau nhà hiện nay có những kỹ thuật dẫn đường cho Robot khác nhau. Có 2 hướng chính là sử dụng cảm biến và xử lý ảnh. Hướng xử lý ảnh lần đầu tiên được cấp cho nhà sáng chế Eric Richard Bartsch năm 2002 [5], ông sử dụng camera để quét trên trần nhà xử lý ảnh để tạo bản đồ di chuyển cho Robot. Hình 1.2 minh họa phương pháp trên được trích từ tài liệu tham khảo[5]. Hình 1.2.1.1.1.2 Robot sử dụng công nghệ xử lý ảnh để tạo bản đồ cho Robot Tuy nhiên Robot sử dụng công nghệ xử lý ảnh như trên có nhược điểm là không thể hoạt động trong điều kiện thiếu ánh sáng nên dần dấn được các công ty chuyển Page 11 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI sang sử dụng cảm biến để tạo bản đồ di chuyển cho Robot. Sản phẩm của iRobot sử dụng bản quyền công nghệ NorthStar® Navigation tạo lập bản đồ cho Robot [3]. Công nghệ này dựa trên hệ thống định vị GPS kết hợp cảm biến gyroscopes để dẫn đường cho Robot [6]. Và đơn giản hơn là sản phẩm Robot LTM-T290 của hãng XRobot chỉ di chuyển theo phương pháp ngẫu nhiên Hình 1.2.1.1.1.3 Hình ảnh iRobot và Robot LTM-T290 Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm của các hãng lơn như LG, SAMSUNG, PHILIPS,...Tuy nhiên lại hướng đến sản phẩm Robot hút bụi. Theo trang 10TopTenREVIEWS so sánh và xếp hạng sản phẩm tốt nhất năm 2014, sản phẩm của hãng iRobot là sản phẩm duy nhất trên thị trường hiện nay phát triển theo hướng Robot lau nhà và đã được xếp hạng thứ 2 (Rankings #2) với các sản phẩm khác [2]. iRobot sử dụng bản quyền công nghệ NorthStar® Navigation tạo lập bản đồ để di chuyển [3], có một phương pháp nữa là di chuyển ngẫu nhiên thì hiệu quả không cao do bị trùng lặp đường đi và bỏ sót nhiều phần chưa được lau. Phương pháp này chỉ áp dụng cho các sản phẩm giá rẻ trên thị trương hiện nay. Hình 1.4 thể hiện sự đánh giá của giữa 2 phương pháp tạo bản đồ và di chuyển ngẫu nhiên [7]. Page 12 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Hình 1.2.1.1.1.4 So sánh tính hiệu quả phương pháp di chuyển của Robot [7] Về kỹ thuật tránh vật cản, các Robot đều hoạt động theo nguyên tắc chung là sử dụng cảm biến siêu âm hoặc cảm biến hồng ngoại để đo khoảng cách từ Robot tới vật cản, qua đó tính toán xử lý và đưa ra thuật toán né tránh thích hợp. Qua quá trình khảo sát và đánh giá các loại Robot có trên thị trường như trên, Chúng tôi thấy rằng, tuy có những tính năng nổi bật như vậy, nhưng Robot lau nhà của iRobot hay những hãng khác vẫn chưa được sử dụng phổ biến do giá thành của nó có thể nói là quá đắt (tầm 910 triệu VND), đặc biệt là nước có thu nhập thấp như Việt Nam. Vì vậy với mong muốn đưa sản phẩm Robot lau nhà phổ biến đến mọi gia đình, phù hợp với túi tiền người dân Việt Nam. Chúng tôi đã sử dụng những cảm biến giá rẻ kết hợp với thuật toán lập trình thông minh cho Robot để có được nhưng tính năng tương đương với sản phẩm của iRobot và thêm một vài cải tiến nhỏ khác, điều đó được thể hiện qua Bảng 1.1 Các tính năng Điều hướng cho Robot Sản phẩm iRobot Sử dụng bản quyền công nghệ sử dụng GPS NorthStar® Navigation ( Giá 1.000.000 VND) Page 13 Sản phẩm Robot của đề tài Sử dụng Cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L ( Giá 120.000 VND) CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Tránh vật cản + phát Sử dụng cảm biến hồng Cảm biến siêu âm ( SRF-04) hiện bậc thang ngoại ( Giá 65.000 VND) ( Giá 290.000 VND) Chống kẹt Robot Không có Sử dụng encoder để phát hiện Robot bị kẹt ( Giá 35.000 VND) Bảng 1.1 So sánh công nghệ sử dụng giữa 2 sản phẩm Robot lau nhà Có thể thấy răng một đặc điểm quan trọng của đề tài nhằm giảm giá thành cao cho Robot là chúng tối sử dụng cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L để xác định hướng đi, lập bản đồ cho Robot thay vì sử dụng công nghệ NorthStar® Navigation, hay xử lý ảnh đắt tiền. 1.3 Đề xuất thiết kế mô hình Robot lau nhà thông minh Robot lau nhà thông minh được chúng tôi thiết kế với những tính năng chính sau  Robot có thể làm sạch sàn nhà (lau khô) & lau ướt.  Robot có cảm biến nên không ngã cầu thang, các bậc lên xuống hoặc gặp chướng ngại vật biết quay đầu lại, tránh được hầu hết vật cản trong nhà bằng các thuật toán thông minh.  Robot lau theo hình ziczac đảm bảo lau tối đa diện tích sàn nhà. Với các tính năng như trên, ta có thể thấy robot hoàn toàn có thể đảm bảo được yêu cầu tối thiểu để lau sạch một ngôi nhà mà không thua kém bất cứ một robot nào hiện có mặt trên thị trường. Do vậy, tính khả thi của đề tài này sẽ rất là cao, chúng tôi mong muốn sản phẩm sẽ dần hoàn thiện hơn và sớm đi vào thực tế để góp phần vào việc hổ trợ con người tiết kiệm thời gian và công sức trong cuộc sống hiện đại. 1.3.1 Mô hình robot Page 14 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Version 1 Hình 1.3.1.1.1.1 Ảnh chụp cấu tao bên trong của robot phiên bản 1. Chú thích : 1. Cảm biến 3 trục từ trường GY-273 HMC5883L. 2. Cảm biến siêu âm SRF-04. 3. 2 Động cơ. 4. Text LCD. 5. Mạch điều khiển động cơ. 6. Khăn lau nhà Microfiber 7. Acquy 12V Qua ba phiên bản phát triển, robot cũng dần hoàn thiện và hoạt động ổn định hơn. Dưới đây là hai phiên bản phát triển sau của robot. Page 15 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Version 2 Version 3 Hình 1.3.1.1.1.2 Phiên bản 2 và phiên bản 3 của robot 1.3.2 Sơ đồ khối của mạch điều khiển Robot Hình 1.3.2.1.1.1 Sơ đồ khối của mạch điều khiển Robot 1.4 Nguyên lý hoạt động của Robot Robot hoạt động dựa trên các cảm biến chính là cảm biến từ trường, cảm biến siêu âm, công tắc hành trình và encoder . Cảm biến từ trường dùng để định hướng cho robot, xác định hướng đi chính xác và thông minh nhất. Kết hợp cảm biến siêu Page 16 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI âm, công tắc hành trình để phát hiện vật cản và những nơi chênh lệch độ cao . Encoder dùng để phát hiện robot dừng do bị trượt bánh hoặc bị mắc do các vật cản. Tất cả các cảm biến này sẽ gửi tín hiệu về hai chip vi xử lý chính MSP430G2553 để xử lý và đưa ra các thuật toán thích hợp. Một chip nhận tín hiệu từ cảm biến siêu âm để xử lý đưa ra mức logic (0 hoặc 1), một chip nhận tín hiệu từ các cảm biến còn lại đồng thời nhận tín hiệu của chíp thứ nhất, từ đó đưa ra các thuật toán điều khiển robot di chuyển và né tránh vật cản một cách thông minh nhất. 1.5 Kết luận chương Như vậy, trong chương này tôi đã giới thiệu một cách tổng quan về robot. Qua đó ta có thể hiểu một cách sơ bộ nhất về cấu tạo cũng như nguyên lý hoạt động của robot. Trong chương tiếp theo tôi sẽ tiếp tục giới thiệu rõ hơn về phần lý thuyết của từng modul cũng như nguyên lý hoạt động của chúng . Page 17 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG ROBOT CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG ROBOT 2.1 Giới thiệu chương Chương này sẽ giới thiệu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các module được sử dụng trong robot. Các module được giới thiệu bao gồm: KIT launchpad Msp430G2553, cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L, cảm biến siêu âm SRF04, mạch cầu H L298 điều khiển động cơ, encoder 32 xung, công tắc hành trình. 2.2 Giới thiệu KIT launchpad MSP430G2553 2.2.1 Giới thiệu chung Đây là KIT phát triển về vi điều khiển của hãng Texas Instruments. Kit MSP430 LaunchPad phiên bản ver 1.5 sử dụng MCU MSP430G2553 (16MHz, 16Kb Flash, 512B SRAM, 2 Timer 16-bit, 8 kênh ADC 10-bit, giao tiếp (UART, I2C & SPI). Đây là MCU thuộc dòng Value Line của TI, tiết kiệm năng lượng, đầy đủ chức năng, giá rẻ, rất phù hợp với việc phát triển các ứng dụng trên KIT. Trên KIT có sẵn mạch Program/Debug nên tiện lợi cho việc nạp code vào chip. Hình 2.2.1.1.1.1 KIT launchpad MSP430G2553 Page 18 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG ROBOT 2.2.2 Đặc điểm chính của KIT lanchpad MSP430 KIT launchpad MSP430G2553 gồm 2 khối chính là khối mạch nạp và khối sử dụng cho ứng dụng của chip MSP430G2553 với các header nối từ các chân của chip MSP430G2553. MSP430G2553 là vi điều khiển do Texas Instruments sản xuất có kiến trúc kiểu RISC 16 bit, có một số đặc điểm sau:        Điện thế nguồn từ 1.8V – 3.6V Có 5 chế độ tiết kiệm năng lượng Có 2 bộ Timer_A 16bit với 3 chế độ Capture/Compare Register Tần số dao động lên đến 16MHz Có 1 bộ biến đổi ADC 10bit Tích hợp sẵn bộ so sánh Bộ nhớ: 16K flash, 512 Byte RAM Hình 2.2.2.1.1.1 Sơ đồ chân của chip MSP430G2553 2.2.3 Đánh giá hoạt động KIT launchpad MSP430G2553 hoạt động rất ổn định và chắc chắn. Đảm bảo được hoàn toàn các chức năng yêu cầu sử dụng cho Robot. 2.2.4 Kết luận Page 19 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC MODULE SỬ DỤNG TRONG ROBOT Việc sử dụng KIT launchpad MSP430G2553 vào đề tài giúp cho việc phát triển robot được dễ dàng hơn. Nhờ có các header nối từ chân chip MSP430G2553 ra nên có thể linh động thay đổi dễ dàng giữa các phương án. Vì vậy rất thích hợp để phát triển sản phẩm. 2.3 Cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L 2.3.1 Giới thiệu chung Hình 2.3.1.1.1.1 Module cảm biến từ trường GY-273 HMC5883L HMC5883L là module được thiết kế để cảm biến từ trường thấp (low-field magnetic sensing) tự động khử từ, loại bỏ offset, sử dụng chuyển đổi ADC 12-bit cho phép độ chính xác cao với giao tiếp I2C thông dụng. HMCL5883L thường được ứng dụng trong Mobile Phone, Hệ thống tự động dẫn đường, thiết bị chỉ dẫn đường cá nhân. 2.3.2 Nguyên lý hoạt động HMC5883L xuất ra dữ liệu 16 bit 3 trục X,Y,Z để tính độ lớn càm ứng từ của 3 trục, tính theo đơn vị Gauss. Dữ liệu được vi điều khiển đọc về qua giao tiếp I2C và được xử lý, xác định hướng đi thích hợp cho robot. Page 20