Luận Văn Thiết kế và chế tạo robot car điều khiển từ xa bằng máy vi tinh

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Thiết kế và chế tạo robot car điều khiển từ xa bằng máy vi tinh


Mục lục
Trang
LỜI NÓI ĐẦU 1
Mục lục 2
DANH MỤC CÁC HÌNH 4
Chương 1 GIỚI THIỆU CHUNG
1.1. Những khái niệm chung vềrobot 7
1.2 Ứng dụng robot trong thực tế 7
Chương II TỔNG QUAN ĐỀTÀI
2.1. Lý do chọn đềtài 11
2.2. Đặt vấn đề 11
2.3. Mục đích đềtài 12
2.4.Tổng quan vềcác khối 12
Chương III CƠSỞLÝ THUYẾT
3.1. Sơlược vềvô tuyến điện từ 16
3.2. Sơlược vềATMEGA32 17
3.2.1. Tổng quan vềATMEGA 32 17
3.2.2.Mô tảchân linh kiện 19
3.2.3. USART trong ATMEGA32 20
3.3. Sơlược vềPT2262 21
3.4. Sơlược vềPT2272 23
3.5. Sơlược vềRS232 25
3.6. Sơlược MODBUS 27
3.6.1. Phân loại 27
3.6.2. Cơchếgiao tiếp 28
3.6.3. Chế độtruyền 29
3.7. Sơlược vềLM35 30
3.8. Sơlược vềCamera 32
Chương IV THIẾT KẾROBOT VÀ GIẢI THUẬT ĐIỀU
KHIỂN
4.1. Thiết kếban đầu 35
4.1.1. Thiết kếrobot 35
4.1.2. Thiết kếphần mạch 36
4.1.3. Kết quảthiết kếban đầu 43
4.2. Thiết kếchính thức 44
4.2.1. Robot 44
4.2.2.Modul Rf 44
4.2.3 Thiết kếmạch giao tiếp 46
Trang 2
4.3. Thiết kếphần mềm 50
4.4.1. Giải thuật điều khiển robot 50
4.4.2. Giải thuật nhận và hiển thịcamera 52
4.4.3. Chuẩn hóa giao thức 53
4.4.4. Giải thuật đo nhiệt độvà gửi nhiệt độvề 55
Chương V THỰC NGHIỆM VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
5.1.Thực nghiệm 57
5.2 Phân tích kết quả 57
Chương VI KẾT LUẬN VÀ ĐỀSUẤT
6.1. Kết luận 59
6.2. Đềxuất 59
TÀI LIỆU THAM KHẢO 60
Trang 3
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Robot car 7
Hình 1.2: Robot dò mìn 8
Hình 1.3: Robot y học 9
Hình 2.1. At mega32 11
Hình 2.2. Lm35 12
Hình 2.3. Sơ đồkhối mô hình robot 13
Hình 3.1. Quá trình lan truyền song ngang 16
Hình 3.2. Sơ đồ chân atmega32 17
Hình 3.3. Sơ đồcấu chúc bên trong atmega32 18
Hình 3.4. Sơ đồkhối USART 20
Hình 3.5. PT2262 21
Hình 3.6. Sơ đồ chân PT2262 22
Hình 3.7. Khung dữliệu của PT2262 22
Hình 3.8. Sơ đồkhối PT2262 23
Hình 3.9. PT2272 24
Hình 3.10. Sơ đồ chân PT2272 25
Hình 3.11. Rs232 25
Hình 3.12. Cổng com 26
Hình 3.13. Lm35 30
Hình 3.14. Các kiểu nguồn Lm35 31
Hình 3.15. Sơ đồchân của cảm biến nhiệt LM35 31
Hình 3.16. Cách mắc lm35 31
Hình 3.17. Camera 32
Hình 3.18: Bộkết nối máy tính 33
Hình 4.1. Robot ban đầu 35
Hình 4.2. Sơ đồmạch nguồn 36
Hình 4.3. Sơ đồmạch Atmega32 37
Hình 4.4. Sơ đồ modul phát 38
Hình 4.5. Sơ đồkết nối pt2262 38
Hình 4.6. Anten 39
Hình 4.7. Sơ đồnguyên lý module thu vô tuyến 40
Hình 4.8. Sơ đồkết nối pt2272 40
Hình 4.9. Mạch pt2262 41
Hình 4.10. Mạch lm324 42
Hình 4.11. Mạch Pt2272 43
Hình 4.12. Robot sau khi hoàn thành 44
Hình 4.13. Modul hope –rf(RF_TR) 44
Hình 4.14. Kết nối VDK và Rf 45
Hình 4.15. Config hope_rf 45
Hình 4.16. Mạch giao tiếp hope_rf và atmega32 46
Trang 4
Hình 4.17. Gamepess 47
Hình 4.18. Mạch rs232 47
Hình 4.19. Sơ đồmạch cảm biến 48
Hình 4.20. Sơ đồmạch opto cách ly 49
Hình 4.21. Sơ đồnguyên lý mạch điều khiển động cơ 49
Hình 4.22 Role 5V 50
Lưu đồ1: Chương trình truyền dữliệu từmáy tính xuống 51
Lưu đồ2: Chương trình chính điều khiển robot 52
Lưu đồ3: Sơ đồkhối hiển thịcamera 53
Lưu đồ5: Chương trình truyền nhiệt độvề 55
Trang 5
Chương 1
GIỚI THIỆU CHUNG
Trang 6
1.1 . Những khái niệm chung vềrobot
Ngày nay, người ta vẫn còn đang tranh cãi vềvấn đề: “Một loại máy như
thếnào thì đủtiêu chuẩn để được gọi là một robot? Một cách gần chính xác,
rôbốt phải có một vài (không nhất thiết phải đầy đủ) các đặc điểm sau đây:
- Không phải là tựnhiên, tức là do con người sáng tạo ra.
- Có khảnăng nhận biết môi trường xung quanh.
- Có thểtương tác với những vật thểtrong môi trường.
- Có sựthông minh, có khảnăng đưa ra các lựa chọn dựa trên môi trường
và được điều khiển một cách tự động theo những trình tự đã được lập trình
trước.
- Có khảnăng điều khiển đuợc bằng các lệnh đểcó thểthay đổi tùy theo
yêu cầu của người sửdụng.
- Có thểdi chuyển quay hoặc tịnh tiến theo một hay nhiều chiều.
- Có sựkhéo léo trong vận động.
Theo những kỹsưrobot hình dáng bên ngoài của máy móc không quan
trọng bằng việc hoạt động của nó được điều khiển nhưcách nào. Hệthống
điều khiển càng có tác dụng bao nhiêu, máy móc càng có khảnăng được gọi
là rôbốt bấy nhiêu. Một đặc điểmtiêu biểu đểphân biệt robot nữa đó là khả
năng đưa ra các lựa chọn. Càng có khảnăng đưa ra nhiều lựa chọn đểgiải
quyết một vấn đềbao nhiêu, robot càng được đánh giá cao.
Hình 1.1: Robot car.
1.2 Ứng dụng robot trong thực tế
Từngàn xưa, loài người đã biết sửdụng công cụlao động trợgiúp nhằm
tăng năng suất lao động. Những công cụthô sơ đồ đá ban đầu được dần thay
thếbằng đồ đồng, đồsắt. Cùng nămtháng, máy móc ra đời đểgiải phóng con
người khỏi những lao động nặng nhọc, nguy hiểm. Cũng từ đó nền công
nghiệp dần hình thành và phát triển.
Trang 7
Mức độtự động hóa của những công cụbuổi ban đầu còn thấp, như
những cỗmáy chạy bằng hơi nước hay những máy tính to bằng một tòa
nhà . Với sựphát triển nhưvũbão của khoa học kỉthuật, loài người đã tiến
bước sâu hơn vào khoảng không và vũtrụxung quanh. Sựtrợgiúp của máy
tính và kỉthuật Robot cho phép con người có thểkhámphá thếgiới xung
quanh màchỉvới những động tác click chuột. Từnhững vi tếbào nằm sâu
trong cơthểcho tới những hành tinh nằmcách xa, chúng ta vẫn có thểthấy
được, biết được, và có thể điều khiển được.
Những Robot ban đầu với tính năng đơn giản, thô sơ đã dần được thay thế
bằng những Robot mà đôi khi mắt người còn không phân biệt được đâu là
Robot, đâu là người thật.
Tính năng của Robot thì phụthuộc vào từng lĩnh vực cụthểnhưng ởbất
kì lĩnh vực nào thì sựtrợgiúp của nó cũng đáng kể. Nhưng đáng chú ý nhất
vẫn là công nghiệp, Robot có thểthay thếhoàn toàncon người ởnhững khâu
mang tính chu kỳcần độchính xác cao, đòi hỏi phức tạp, hay ởtrong những
môi trường nguy hiểm : áp suất cao, phóng xạ, độc hại
Hình 1.2: Robot dò mìn.
Với kĩthuật tiên tiến hiện nay, con người có thểtạo ra những Robot đi sâu
vào lòng đất đểtìmtài nguyên, nguồn năng lượng mới, khám phá vỏtrái đất
hay đểtruy tìmsựsống ngoài hành tinh mà với bản thân con người không thể
chịu được những điều kiện khắc nghiệt nhưvậy. Công nghệkhông dây được
ứng dụng cho phép tạo ra những môhình Robot nhỏgọn, thông minh, linh
hoạt trên mọi địa hình. Bằng cách gắn thêmcamera quan sát từxa, người ta
có thể điều khiển chúng theo ý muốn, tạo hiệu quảcông việc nhưmong
muốn. Một trong những hiệu quảmà công nghệkhông dây đemlại là cho
phép con người có thểngồi ởmột nơi rất xa nhưng vẫn có thể điều khiển
được những công việc mà vẫn đạt hiệu quảcao, đảm bảo an toàn cho người
vận hành. Mà đặc biệt là những công việc nguy hiểm, môi trường khắc nghiệt,
có ảnh hưởng lớn vềsức khỏe cũng nhưtính mạng con người : ởcác lò phản
ứng hạt nhân, hầm mỏsâu trong lòng đất, rà phá bom mìn, khám phá đại
dương, tìmkiếm sựsống bên ngoài trái đất Hiện nay ởmột sốnước tiên


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hệthống thông tin công nghiệp, Hoàng Minh Sơn, Đại học bách khoa Hà
Nội.
2. Kỹthuật vi điều Khiển AVR, Ngô Diên Tập, Nhà Xuất Bản Khoa Học Và
KỹThuật.
3. Datasheet (Complete) của hang Atmel Corporation.
4. Môt sốtrang web
+ dientuvietnam.net
+ alldatasheets.com