NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MÁY TÍNH

66 172 0
  • Loading ...
1/66 trang

Thông tin tài liệu

Ngày đăng: 18/09/2018, 10:13

Ngày nay, Robot điều khiển từ xa ngày càng được đầu tư và phát triển mạnh mẽ, sử dụng trong các mục đích dò tìm bom mìn, thám hiểm hầm mỏ, kiểm tra các đường cống ngầm, hoạt động trong các môi trường có nhiều hóa chất độc hại, có nồng độ phóng xạ cao,... nguy hiểm đối với con người. Để thực hiện được các nhiệm vụ đó đòi hỏi các Robot này phải có khả năng di chuyển không dây và hoạt động chính xác các chức năng của nó. Do vậy trong đề tài đồ án này em muốn giới thiệu về công nghệ không dây và dùng máy tính điều khiển Robot. Nội dung đồ án chủ yếu tập trung nghiên cứu công nghệ không dây sóng radio, tạo giao diện điều khiển máy tính và lập trình giao tiếp với vi điều khiển, thiết kế chế tạo mô hình robot điều khiển từ xa qua máy tính TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN Phạm Danh Đăng NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HÌNH ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Chun ngành: Cơng Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử, Viễn Thông HÀ NỘI – 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN - Phạm Danh Đăng NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HÌNH ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MÁY TÍNH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ ĐẠI HỌC CHÍNH QUY Chuyên ngành: Công Nghệ Kĩ Thuật Điện Tử, Viễn Thông Cán hƣớng dẫn: Ths Hoàng Thế Phƣơng HÀ NỘI – 2017 TĨM TẮT Tóm tắt: Ngày nay, Robot điều khiển từ xa ngày đầu phát triển mạnh mẽ, sử dụng mục đích dò tìm bom mìn, thám hiểm hầm mỏ, kiểm tra đường cống ngầm, hoạt động mơi trường có nhiều hóa chất độc hại, có nồng độ phóng xạ cao, nguy hiểm người Để thực nhiệm vụ đòi hỏi Robot phải có khả di chuyển khơng dây hoạt động xác chức Do đề tài đồ án em muốn giới thiệu cơng nghệ khơng dây dùng máy tính điều khiển Robot Nội dung đồ án chủ yếu tập trung nghiên cứu cơng nghệ khơng dây sóng radio, tạo giao diện điều khiển máy tính lập trình giao tiếp với vi điều khiển, thiết kế chế tạo hình robot điều khiển từ xa qua máy tính Từ khóa: Robot Hà Nội, Ngày….Tháng….Năm……… Xác nhận GVHD LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn Ths Hoàng Thế Phƣơng tận tình bảo em trình nghiên cứu hoàn thành đồ án tốt nghiệp Cảm ơn thầy dạy cho em biết điều cần thiết để thiết kế, chế tạo sản phẩm tạo điều kiện cho sinh viên tự tìm tòi, nghiên cứu kiến thức chun ngành Với thời gian thực đề tài ngắn, kiến thức hạn hẹp, dù em cố gắng khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong góp ý thầy bạn sinh viên khác Cuối em xin cảm ơn thầy cho em hội để ứng dụng kiến thức học để xây dựng nên sản phẩm thực tế, tạo cho em cảm hứng việc học tập làm việc sau Em xin chân thành cảm ơn! LỜI CAM ĐOAN Nội dung đồ án tốt nghiệp với đề tài: ”Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hình robot điều khiển từ xa qua máy tính” sau đây, em: Phạm Danh Đăng – sinh viên lớp 64DCDT01, khoa Công nghệ thông tin, chuyên ngành Điện tử - viễn thông nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hoàn thành Em xin cam đoan khơng chép tài liệu, cơng trình nghiên cứu người khác mà không rõ mục tài liệu tham khảo Em xin chân thành cảm ơn!!! Người thực (kí ghi rõ họ tên) Phạm Danh Đăng MỤC LỤC TÓM TẮT LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Những khái niệm chung robot 1.2 Ứng dụng robot thực tế 1.3 Lý chọn đề tài 1.4 Đặt vấn đề .7 1.5 Mục đích đề tài 1.6 Tổng quan khối 1.7 Kết luận chương 10 CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 11 2.1 Sơ lược vô tuyến điện tử 11 2.2 Sơ lược ATMEGA 16 13 2.2.1 Tổng quan ATMEGA 16 13 2.2.2 tả chân linh kiện 15 2.2.3 USART ATMEGA16 .17 2.3 Sơ lược PT2262 18 2.4 Sơ lược PT2272 21 2.5 Sơ lược USB to UART 23 2.6 Sơ lược IC L298 25 2.7 Sơ lược số linh kiện khác 26 2.7.1 Điện trở 26 2.7.2 Tụ điện .27 2.7.3 Led 27 2.8 Kết luận chương 28 CHƢƠNG 3: THIẾT KẾ ROBOT VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU KHIỂN 29 3.1 Thiết kế Robot .29 3.2 Thiết kế phần mạch 30 3.2.1 Mạch phát Robot 30 3.2.2 Mạch thu robot 33 3.3 Kết thiết kế 37 3.3.1 Robot 37 3.3.2 Thiết kế phần mạch 37 3.4 Giải thuật điều khiển 40 3.4.1 Giải thuật truyền liệu từ máy tính xuống vi điều khiển 40 3.4.2 Giải thuật điều khiển mạch phát 42 3.5 Kết luận chương 45 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 46 4.1 Thực nghiệm .46 4.2 Phân tích kết 48 4.3 Kết luận chương 49 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 PHỤ LỤC .52 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Robot car Hình 1.2 Robot dò mìn Hình 1.3 Robot y học Hình 1.4 Atmega 16 .7 Hình 1.5 Sơ đồ khối hình robot Hình 2.1 Q trình lan truyền sóng ngang 12 Hình 2.2 Sơ đồ chân atmega16 .13 Hình 2.3 Sơ đồ cấu trúc bên AVR 14 Hình 2.4 Sơ đồ khối USART 17 Hình 2.5 PT2262 18 Hình 2.6 Sơ đồ chân PT2262 19 Hình 2.7 Khung liệu PT2262 20 Hình 2.8 Sơ đồ khối PT2262 21 Hình 2.9 PT2272 22 Hình 2.10 Sơ đồ chân PT2272 23 Hình 2.11 Sơ đồ mạch PL2303 24 Hình 2.12 Mạch thật USB to UART 24 Hình 2.13 Sơ đồ chân IC L298 .25 Hình 2.14 Điện trở kí hiệu 26 Hình 2.15 Cấu tạo tụ hóa 27 Hình 2.16 Led kí hiệu 28 Hình 3.1 Robot sau hồn thành 29 Hình 3.2 Sơ đồ mạch phát Robot 30 Hình 3.3 Module phát PT2262 .31 Hình 3.4 Sơ đồ nguyên lý mạch thu Robot 33 Hình 3.5 Module thu PT2272 34 Hình 3.6 Sơ đồ nguyên lý mạch động .35 Hình 3.7 Mạch phát vẽ từ proteus .37 Hình 3.8 Mạch thu vẽ từ proteus 38 Hình 3.9 Mạch phát hồn thành .38 Hình 3.10 Mạch thu hồn thành .39 Hình 3.11: Chương trình truyền liệu từ máy tính xuống 41 Hình 3.12: Chương trình phát liệu điều khiển 43 Hình 3.13: Chương trình thu điều khiển Robot 45 Hình 4.1 Xe Robot sau thi công 46 Hình 4.2 Mạch sau ăn mòn 47 Hình 4.3 Hiển thị LCD 48 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ tiếng anh Từ tiếng việt ADC Analog Digital Converter Bộ chuyển đổi tương tự sang số CPU Central Processing Unit Bộ xử lý trung tâm Electrically Erasable Chip nhớ khơng xóa EEPROM Programmable Rea Only Memory Hight Level Language Ngôn ngữ bậc cao IC Intergrated Circuit Mạch tích hợp I2C Inter – Intergrated Circuit Giao tiếp IC với OSC Oscillator Khối dao động PWM Pulse Width Modulation Điều chỉnh xung RISC Reduced Intruction Set Computer Máy tính cài đặt giảm thuộc tính HLL RF SRAM SPI UART Radio frequency Sóng radio Static Random Acess Memory Bộ nhớ truy xuất liệu ngẫu nhiên tĩnh Serial Peripheral Interface Giao diện ngoại vi nối tiếp Universal Asynchronous Receiver – Transmitte Mạch tích hợp truyền liệu 3.4.2 Giải thuật điều khiển mạch phát Begin Khởi tạo USART 222 While(1) S END Đ Data = getchar(); if(data=‟4‟) Đ phat(0,0,0,0) break; phat(0,0,0,1) break; Đ phat(0,0,1,0) break; Đ phat(0,1,0,0) break; S if(data=‟5‟) Đ S if(data=‟6‟) S if(data=‟7‟) S 22 42 222 if(data=‟8‟) 22 Đ phat(1,0,0,0) break; phat(0,1,1,0) break; phat(1,0,0,1) break; S if(data=‟9‟) Đ S if(data=‟3‟) Đ Hình 3.12: Thuật toán phát liệu điều khiển 43 3.4.3 Giải thuật thu điều khiển Robot Begin Khởi tạo motor, lcd Module thu liệu từ mạch phát END While(1) Đ 33 PINA.0 Đ Tiến S PINA.3 Đ Lùi S PINA.2 Đ Quay Trái S PINA.1 S 44 Đ Quay Phải S PINA.1 && PINA.2 Đ vt++ S PINA.0 && PINA.3 33 Đ Vt Hình 3.13: Thuật toán thu điều khiển Robot 3.5 Kết luận chƣơng Chương nói đến thiết kế robot giải thuật điều khiển Cho biết kết cấu robot, thiết kế mạch, giải thuật điều khiển để làm nên đề tài “Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hình robot điều khiển từ xa qua máy tính” Phần hiểu biết nguyên lý hoạt động mạch, chức khối mạch, nắm giải thuật hiểu code 45 CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 4.1 Thực nghiệm Robot thiết kế điều khiển động có khả tiến, lùi, quay trái, quay phải có bánh điều hướng Hình 4.1 Xe Robot sau thi cơng Khoảng cách truyền tín hiệu ban đầu ngắn anten để ngắn điện áp thấp mạch phát lấy nguồn từ máy tính - Cách xử lý vấn đề là: dùng nguồn cho điện áp ổn định kết tín hiệu truyền ổn định, khả xử lí tín hiệu ( truyền, nhận ) ổn định, bị ảnh hưởng nhiều mơi trường bên ngồi 46 Đã thực thi công mạch phát mạch thu robot: Hình 4.2 Mạch sau ăn mòn Phần mềm visual studio thiết kế giao diện đẹp, dễ sử dụng gây nhiều hứng thú cho người dùng Tốc độ truyền nhanh robot không bị giật điều khiển robot 47 Hiển thị lên hình LCD rõ nét chỉnh độ tương phản nó: Hình 4.3 Hiển thị LCD 4.2 Phân tích kết Mạch chạy ổn định, module thu phát hoạt động tốt, Robot thiết kế đẹp mắt chạy ổn định Độ bảo mật tín hiệu tín hiệu truyền cao Các cấu Robot mang tính chất cho thực tế để có thể ứng dụng bên ngồi ta cần tính tốn chi tiết phần thêm vài chức không dừng lại đưa *) Ưu điểm + Đề tài mang tính ứng dụng cao khả thi học tập giáo dục + Tốc độ truyền nhanh 48 + Module thu phát dễ mua, bền + Sử dụng máy tính điều khiển nên hứng thú thuận tiện *) Nhược điểm + Robot hạn chế nhiều tính + Truyền chưa xa khoảng 20m 4.3 Kết luận chƣơng Chương đề cập đến thực nghiệm kết trình làm đồ án Trong trình làm thực nghiệm có điều thuận lợi khó khăn, cách xử lý trường hợp đó, kết đạt thực nghiệm Chương hiểu thêm trình làm đề tài làm vướng mắc khó khăn ưu nhược điểm kết 49 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Sau xác định nhiệm vụ tốt nghiệp '' Nghiên cứu, thiết kế, chế tạo hình robot điều khiển từ xa qua máy tính'', trải qua thời gian đầu bỡ ngỡ, việc tìm kiếm tài liệu Nhưng với giúp đỡ nhiệt tình thầy hướng dẫn Hoàng Thế Phương, sau ba tháng làm việc cách khẩn trương đến đồ án hoàn thành Nếu nghiên cứu phát triển tiếp chúng em cố gắng hồn thiện hình dáng bên ngồi, khả di chuyển, phản hồi tín hiệu từ Robot máy tính giao diện Robot Đề tài dừng mức độ nghiên cứu nên thực điều khiển robot dùng học tập Còn muốn áp dụng thực tiễn cần thêm số chức Đề xuất Lĩnh vực truyền tín hiệu khơng dây dùng máy tính điều khiển lĩnh vực mẻ với sinh viên ứng dụng thực tế có ưu điểm vượt trội có dây, gây cảm hứng thích thú cho người tìm hiểu sâu Trong khoảng thời gian nhắn em chưa tìm hiểu kỹ Em nghĩ cần có đề tài hay lĩnh vực không dây cho sinh viên tìm hiểu tiếp cận với khoa học kỹ thuật Robot xử lý ảnh không dây, điều khiển cánh tay robot không dây, điều khiển robot không dây qua mạng internet Hi vọng trường ta có nhiều thi khoa học kĩ thuật để tạo sân chơi cho sinh viên nghiên cứu 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Ngô Diên Tập, Kỹ thuật vi điều khiển AVR, Nhà xuất Bản Khoa Học Và Kỹ Thuật [2] dientuvietnam.net [3] dạy học lập trình visual studio: http://studio.vn [4] Datasheet (Complete) hãng Atmel Corporation [5] Robot cho người: http:/codientu.org [6] Trang http://123doc.org/ [7] Trang http://arduino.com/ [8] Trang http://hocavr.com/ 51 PHỤ LỤC Chương trình giao diện máy tính: private void Form1_Load(object sender, EventArgs e) { String[] ComList = SerialPort.GetPortNames(); int[] ComNumberList = new int[ComList.Length]; for (int i = 0; i < ComList.Length; i++) { ComNumberList[i] = int.Parse(ComList[i].Substring(3)); } Array.Sort(ComNumberList); foreach (int ComNumber in ComNumberList) { cbxComList.Items.Add("COM" + ComNumber.ToString()); } } private void KNoi_Click(object sender, EventArgs e) { if (cbxComList.Text == "") { MessageBox.Show("vui long chon cong COM", "thong bao", MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Error); return; } if (serialPort1.IsOpen) { serialPort1.Close(); KNoi.Text = "Kết Nối"; cbxComList.Enabled = true; Ubt2.Enabled = false; Lbt3.Enabled = false; Rbt4.Enabled = false; Dbt5.Enabled = false; VT_Giam.Enabled = false; VT_Tang.Enabled = false; VT_Value.Enabled = false; } else { try { serialPort1.PortName = cbxComList.Text; serialPort1.Open(); KNoi.Text = "Ngắt Kết Nối"; cbxComList.Enabled = false; Ubt2.Enabled = true; Lbt3.Enabled = true; Rbt4.Enabled = true; Dbt5.Enabled = true; VT_Giam.Enabled = true; VT_Tang.Enabled = true; VT_Value.Enabled = true; } 52 private void Ubt2_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("4"); this.Ubt2.ForeColor = Color.Blue; } private void Ubt2_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("5"); this.Ubt2.ForeColor = Color.Red; } private void Lbt3_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("4"); this.Lbt3.ForeColor = Color.Blue; } private void Lbt3_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("6"); this.Lbt3.ForeColor = Color.Red; } private void Rbt4_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("4"); this.Rbt4.ForeColor = Color.Blue; } private void Rbt4_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("7"); this.Rbt4.ForeColor = Color.Red; } private void Dbt5_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("4"); this.Dbt5.ForeColor = Color.Blue; } private void Dbt5_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("8"); this.Dbt5.ForeColor = Color.Red; } private void VT_Tang_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("4"); VT_Tang.ForeColor = Color.Blue; } private void VT_Tang_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { int value = 200; value = int.Parse(VT_Value.Text); VT_Value.Text = (value + 1).ToString(); serialPort1.Write("9"); 53 VT_Tang.ForeColor = Color.Red; } private void VT_Giam_MouseUp(object sender, MouseEventArgs e) { serialPort1.Write("4"); VT_Giam.ForeColor = Color.Blue; } private void VT_Giam_MouseDown(object sender, MouseEventArgs e) { int value = 200; value = int.Parse(VT_Value.Text); VT_Value.Text = (value - 1).ToString(); serialPort1.Write("3"); VT_Giam.ForeColor = Color.Red; } 54 Chương trình mạch phát Robot: while (1) { data = getchar(); switch(data) { case '4': { phat(0,0,0,0); break; } case '5': { phat(0,0,0,1); break; } case '6': { phat(0,0,1,0); break; } case '7': { phat(0,1,0,0); break; } case '8': { phat(1,0,0,0); break; } case '9': { phat(0,1,1,0); break; } case '3': { phat(1,0,0,1); break; } } } 55 Chương trình mạch thu Robot: while (1) { lcd_gotoxy(0,0); lcd_putsf("ROBOT DK QUA MT"); dco1(0,ham); dco2(0,ham); if((!PINA.0) && PINA.2 && PINA.1 && PINA.3) { dco1(vt,tien); dco2(vt,tien); } if(PINA.2 && PINA.0 && (!PINA.1) && PINA.3) { dco1(vt,tien); dco2(vt,ham); } if(PINA.1 && PINA.0 && (!PINA.2) && PINA.3) { dco1(vt,ham); dco2(vt,tien); } } if(PINA.0 && (!PINA.3) && PINA.2 && PINA.1) { dco1(vt,lui); dco2(vt,lui); } if(PINA.0 && (!PINA.1) && (!PINA.2) && PINA.3) { vt++; delay_ms(150); } if((!PINA.0) && PINA.1 && PINA.2 && (!PINA.3)) { vt ; delay_ms(150); } lcd_gotoxy(1,0); lcd_putnum(vt); lcd_putsf(" "); } 56
- Xem thêm -

Xem thêm: NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MÁY TÍNH, NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH ROBOT ĐIỀU KHIỂN TỪ XA QUA MÁY TÍNH

Từ khóa liên quan

Gợi ý tài liệu liên quan cho bạn