LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa cũng như
tiến trình hội nhập sâu vào nền kinh tế thế giới nói chung và các quốc gia
trong tố chức WTO nói riêng đặt ra cho nền kinh tế và sản xuất của chúng ta
cần phải đáp ứng được các yêu cầu chung của thế giới. Có thể nhận thấy một
điều là nền sản xuất của chúng ta hiện tại mang tính thủ công và hết sức lạc
hậu, do
đó điều kiện cần và đủ để quá trình hội nhập thành công là phải hiện
đại hóa nền kinh tế, hiện đại hóa và tự động quá trình sản xuất.
Lịch sử nhân loại đã chứng kiến những cuộc cách mạng về khoa học kĩ
thuật và gần đây nhất là cuộc cách mạng về công nghệ thông tin. Với sự trợ
giúp của máy tính và hệ thống máy tính, con người đã nâng cao năng su
ất và
tự động hóa ngày một hiệu quả hơn. Tuy nhiên, nói đến máy tính thì trước hết
phải nói đến một lĩnh vực quan trọng gấp bội, đó chính là nền công nghiệp
điện tử.
Nền công nghiệp điện tử và các sản phẩm của nó là nền tảng cơ bản nhất
cho việc ra đời của máy tính và sâu xa hơn chính là nên sản xuất hiện đại
ngày nay. Các sản phẩm của công nghi
ệp điện tử đã đi sâu vào đời sống của
mỗi quốc gia, vùng lãnh thổ và mỗi con người chúng ta. Công nghiệp điện tử
là lĩnh vực không thể thiếu đối với tất cả các khía cạnh trong cuộc sống hiện
đại nhân loại ngày nay.
Nằm trong chương trình đào tạo kĩ sư chuyên ngành cơ điện tử của khoa
cơ khí, trường đại học Nha Trang.
Với đề tài tốt nghiệp:Thiết kế và chế tạo
robot car điều khiển từ xa bằng máy vi tinh. Đây là một đề tài có khối lượng
công việc khá lớn, bao gồm cả cơ khí và điện tử và lập trình điều khiển, đòi
hỏi sự chính xác cao và có thể ứng dụng trong nhiều lĩnh vực mang lại hiệu
quả cao.

11
2.3
. Mục đích đề tài 12
2.4.Tổng quan về các khối
12

Chương III CƠ SỞ LÝ THUYẾT

3.1. Sơ lược về vô tuyến điện từ 16
3.2. Sơ lược về ATMEGA32 17
3.2.1. Tổng quan về ATMEGA 32
17
3.2.2.Mô tả chân linh kiện 19
3.2.3. USART trong ATMEGA32
20
3.3. Sơ lược về PT2262
21
3.4. Sơ lược về PT2272
23
3.5. Sơ lược về RS232
25
3.6. Sơ lược MODBUS
27
3.6.1. Phân loại 27
3.6.2. Cơ chế giao tiếp
28
3.6.3. Chế độ truyền
29
3.7. Sơ lược về LM35
30


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 ĐỀ SUẤT

6.1. Kết luận 59
6.2. Đề xuất
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 đồ khối 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 đồ cấu chúc bên trong atmega32 18
Hình 3.4. Sơ đồ khối USART 20

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 đồ mạch cảm biến 48
Hình 4.20. Sơ đồ mạch opto cách ly 49
Hình 4.21. Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động cơ 49
Hình 4.22 Role 5V 50
Lưu đồ 1: Chương trình truyền dữ liệu từ máy tính xuống 51
Lưu đồ 2: Chương trình chính điều khiển robot 52
Lưu đồ 3: Sơ đồ khối hiển thị camera 53

Lưu đồ 5: Chương trình truyền nhiệt độ về 55

Trang 5
điều khiển càng có tác dụng bao nhiêu, máy móc càng có khả năng được gọi
là rôbốt bấy nhiêu. Một đặc điểm tiêu biểu để phân biệt robot nữa đó là khả
năng đưa ra các lựa chọn. Càng có khả
năng đưa ra nhiều lựa chọn để giải
quyết một vấn đề bao nhiêu, robot càng được đánh giá cao. Hình 1.1: Robot car.
1.2 Ứng dụng robot trong thực tế
Từ ngàn xưa, loài người đã biết sử dụng công cụ lao động trợ giúp nhằm
tăng năng suất lao động. Những công cụ thô sơ đồ đá ban đầu được dần thay
thế bằng đồ đồng, đồ sắt. Cùng năm tháng, máy móc ra đời để giải phóng con
người khỏi những lao động nặng nhọc, nguy hiểm. Cũng từ đ
ó nền công
nghiệp dần hình thành và phát triển.
Trang 7
Mức độ tự động hóa của những công cụ buổi ban đầu còn thấp, như
những cỗ máy chạy bằng hơi nước hay những máy tính to bằng một tòa
nhà…. Với sự phát triển như vũ bão của khoa học kỉ thuật, loài người đã tiến
bước sâu hơn vào khoảng không và vũ trụ xung quanh. Sự trợ giúp của máy
tính và kỉ thuật Robot cho phép con người có thể khám phá thế giới xung
quanh mà chỉ vớ
i những động tác click chuột. Từ những vi tế bào nằm sâu
trong cơ thể cho tới những hành tinh nằm cách xa, chúng ta vẫn có thể thấy
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 phụ
thuộc vào từng lĩnh vực cụ thể nhưng ở bất
Hình 1.3: Robot y học.

Robot ngày càng quan trọng với con người và gần gũi với mỗi chúng ta,
nó thay thế ta làm mọi việc, từ nhưng việc nhỏ như hút bụi đến việc thây thế
con người chui xuống hầm sâu, hay cống nước để xử lý, mà trước đó do chính
bàn tay con người phải làm.
Trang 9
Chương II
TỔNG QUAN ĐỀ TÀI Trang 10
2.1. Lý do chọn đề tài

trình cho vi điều khiển, chúng ta thường dùng những ngôn ngữ bậc cao HLL
(Hight Level Language) để lập trình ngay cả với loại chip xử lí 8 bit trong đó
ngôn ngữ C là ngôn ngữ phổ biến nhất. Tuy nhiên khi biên dịch thì kích thước
đoạn mã sẽ tăng nhiều so với dùng ngôn ngữ Assembly. Hãng Atmel nhận
thấy rằng cần phải phát triển một c
ấu trúc đặc biệt cho ngôn ngữ C để giảm
thiểu sự chênh lệch kích thước mã đã nói trên. Và kết quả là họ vi điều khiển
AVR ra đời với việc làm giảm kích thước đoạn mã khi biên dịch và thêm vào
đó là thực hiện lệnh đúng đơn chu kỳ máy với 32 thanh ghi tích lũy và đạt tốc
độ nhanh hơn các họ vi điều khiển khác từ 4 đến 12 lần.
Vì thế nghiên cứu AVR là một đề tài khá lý thú và giúp cho sinh viên
biết thêm một họ vi điều khiển vào loại mạnh nhất hiện nay. Ngày nay công
nghệ không dây đang phát triển rất mạnh .
Với các thiết bị không dây ngày càng hiện đại cho phép người sử dụng
thỏa mãn những nhu cầu về giải trí, cũng như trong điều khiển sản xuất mà
không cần dây nối. Nó thực sự tiện ích và tạo cảm giác thoải mái cho người
sử dụng. Truyền tín hiệ
u số không dây là một đề tài có nhiều ứng dụng thực tế
nhất là trong lĩnh vực điều khiển từ xa và truyền số liệu. Đặc biệt với sinh
viên ngành điện tử, cũng như cơ điện tử.
2.3
. Mục đích đề tài
Ứng dụng công nghệ không dây điều khiển robot car, và cảm biến nhiệt
độ LM35. Kết hợp với máy tính ghi nhận sự thay đổi nhiệt độ và phân tích
đánh giá nhờ công nghệ truyền dữ liệu không dây.

Hình 2.2. Lm35.

2.4.Tổng quan về các khối
Ở Việt Nam, việc ứng dụng công nghệ không dây và Robot điều khiển từ

khiển
Camera
Cơ cấu chấp
hành
Max232

RF

Cảm biến
lm35
Nguồn
Trang 13
- Robot được thiết kế là robot car thực thi tất cả những hành động mà
người điều khiển ra lệnh cho nó.
- Với mô hình kín điều khiển trên cho phép ta có thể sử dụng Robot vào
nhiều lĩnh vực của cuộc sống không chỉ riêng công nghiệp.
- Qua đề tài này có thể ứng dụng trong việc điều khiển các thiết bị điện
dân dụng ở khoảng cách xa :
+ Tinh chỉnh thời gian ở các cột
đèn giao thông.
+ Thắp sáng hoặc tắt đèn đường.
+ Các thiết bị điện trong nhà: bơm, quạt, đèn…
+ Tiện nghi do điều khiển không dây đem lại giúp cho con người có
thể tiết kiệm về thời gian, tiền bạc, đặc biệt là tính chất nguy hiểm của
công việc, giả dụ như đề xuất cho Robot lau cữa kính ở các tòa nhà cao
tầng…


3.1. Sơ lược về vô tuyến điện từ
Trong chương này giới thiệu về sự ra đời của sóng điện từ, nguyên lí,
tính chất và quá trình truyền sóng trong không gian. Nhà toán học người
Scotland là James Cleck Maxwell ( 1831 – 1879 ), đã mở rộng các công trình
nghiên cứu của Michael Faraday và nhận thấy mối liên hệ khăng khít của điện
và từ làm cho loại sóng này có thể tồn tại. Các tính toán của ông cho thấy tốc
độ lan truyền của sóng gần bằng tốc độ ánh sáng trong chân không nên ông
nghi ngờ rằng chính ánh sáng cũng là một dạng sóng
điện từ. Nhưng mãi đến
năm 1888, Henrich Hezt đã chứng minh thuyết Maxwell qua thực nghiệm
bằng cách dùng điện phát ra sóng Radio và chứng minh được rằng bức xạ
Radio có các tính chất của sóng, do đó xác nhận những ý tưởng của Maxwell
và Faraday.
Bức xạ điện từ ( hay sóng điện từ ) là sự kết hợp của dao động điện
trường và từ trường vuông góc với nhau, lan truyền trong không gian như
sóng.
Sóng điện từ cũng bị lượng tử hóa thành những “ đợt sóng ” có tính chất
như các hạt chuyển động gọi là photon. Khi lan truyền, sóng điện từ mang
theo năng lượng, động lượng và thông tin. Sóng điện từ có bước sóng nằm
trong khoảng 400nm – 700nm có thể nhìn thấy được bằng mắt người gọi là
ánh sáng. Hình 3.1. Quá trình lan truyền song ngang.
Trong chân không các thí nghiệm đã cho thấy sóng điện từ lan truyền với
tốc độ c = 3.10^8 m/s, thậm chí không phụ thuộc vào hệ quy chiếu, nó thay
đổi hoàn toàn quan điểm của cơ học cổ điển của Isaac Newton, thúc đẩy
Albert Einstein tìm ra lý thuyết tương đối. Sóng điện từ là sóng ngang, nó là
sự lan truyền của các dao động liên quan đến tính chất có hướng của các phần
tử, mà hướng dao động vuông góc với hướng lan truy

Trang 17
suất 2 thanh ghi làm việc độc lập với chu kỳ máy. Với kiến trúc RISC này cho
phếp CPU làm việc nhanh gấp 10 lần kiến trúc CISC.

Hình 3.3. Sơ đồ cấu chúc bên trong atmega32.
AVR là họ vi điều khiển 8 bit theo công nghệ mới, với những tính năng
rất mạnh được tích hợp trong chip của hãng Atmel theo công nghệ RISC, nó
mạnh ngang hàng với các họ vi điều khiển 8 bit khác như PIC, Pisoc. Do ra
đời muộn hơn nên họ vi điều khiển AVR có nhiều tính năng mới đáp ứng tối
đa nhu cầu của người sử dụng, so với họ 8051 89xx sẽ có độ
ổn định, khả
năng tích hợp, sự mềm dẻo trong việc lập trình và rất tiện lợi.
Trang 18
-Tính năng mới của họ AVR:
- Giao diện SPI đồng bộ.
- Các đường dẫn vào/ra (I/O) lập trình được.
- Giao tiếp I2C.
- Bộ biến đổi ADC 10 bit.
- Các kênh băm xung PWM.
- Các chế độ tiết kiệm năng lượng như sleep, stand by vv.
- Một bộ định thời Watchdog.
- 2 bộ Timer/Counter 8 bit.
- 1 bộ Timer/Counter 16 bit.
- 1 bộ so sánh analog.
- Bộ nhớ EEPROM.
- Giao tiếp USART vv.
Atmelga32L có đầy đủ tính năng của họ AVR, về giá thành so với các

trong. Mỗi chân của Port C được cung cấp điện trở kéo lên bên trong. Bộ đệm
Trang 19
đầu ra của Port C được điều khiển cho cả 2 khả năng Sink dòng và soure dòng
nếu điện trở kéo lên bên trong tích cực.
Port(PD7…PD0).
Port D được dùng như 1 Port vào ra 2 hướng với điện trở kéo lên bên
trong. Mỗi chân của Port D được cung cấp điện trở kéo lên bên trong. Bộ đệm
ngõ ra của Port D được điều khiển cho cả 2 khả năng, sink dòng và source
dòng. Khi Port D sử dụng như ngõ vào, chúng sẽ source dòng nếu điện trở
kéo lên bên trong tích cực.
RESET.
Ngõ vào Reset. Nếu mức Low đặt vào chân này dài hơn độ rộng xung tối
thiểu sẽ reset AVR. Cho dù không có xung clock
- XTAL1 & XTAL2 Ngõ vào ra của bộ dao động thạch anh.
- AVCC là chân cấp nguồn cho VDK hoạt động.
3.2.3. USART trong ATMEGA32
Bộ USART của vi điều khiển ATMEGA32 có thể họat động như một bộ
truyền nhận song công, có nghĩa là hoạt động truyền và nhận có thể tiến hành
đồng thời (nó chứa các thanh ghi truyền, nhận riêng lẻ).

Hình 3.4. Sơ đồ khối USART.
- Bộ phát tốc độ baud có thể tạo ra một số lớn tốc độ baud.
- Bộ nâng cao tốc độ baud tại tần số thạch anh thấp.
- Mỗi khung dữ liệu có thể có 5, 6, 7, 8 hoặc 9 bit dữ liệu và 1 hoặc 2 bit
stop.
Trang 20
- Hỗ trợ bộ kiểm tra bit chăn lẻ parity bằng phần cứng.
- Phát hiện trạng thái Overrun
- Phát hiện khung truyền bị lỗi.
- Lọc nhiễu, phát hiện lỗi bit start.

Hình 3.6. Sơ đồ chân PT2262.
Một khung truyền dữ liệu bao gồm các thành phần tín hiệu sau:

Dạng sóng của các bít địa chỉ và dữ liệu

Hình 3.7. Khung dữ liệu của PT2262.
Tín hiệu đầu ra gồm : sóng mang dao động có tần số vào khoảng
700Khz + địa chỉ mã hóa + dữ liệu truyền .Tần số sóng mang được quyết định
bởi điện trở nối trên chân 15 và 16 : f= R/12 .
Trang 22
- Dựa vào tần số PT2262 ta có thể làm mạch phát và nhận hồng ngoại.
Điện áp làm việc trong diện rộng từ : 2,5V – 15V nhưng theo thực nghiệm tốt
nhất ta dùng ở khoảng 9V – 12V.

Hình 3.8. Sơ đồ khối PT2262.
Mạch được thiết kế cho Remote điều khiển và giao tiếp máy tính. Việc
mã hóa kênh truyền được thực thi bằng chương trình trong vi điều khiển,
tương ứng với các trạng thái hoạt động của Robot.
Dữ liệu 4 bit song song từ AVR sẽ được đưa vào các chân dữ liệu từ D0
đến D3 của PT2262 vàchân /TE sẽ được đưa vào chân TE của PT2262 để cho
phép PT2262 mã hoá. Tín hiệu từ Doutcủa PT2262 sẽ
đưa vào ngõ DATA IN
của module phát RF để điều chế và bức xạ ra ngoài.
3.4. Sơ lược về PT2272
- Tương tự như kiểu mã hóa địa chỉ và dữ liệu của PT2262, khung nhận
tương ứng gồm: 12 bit trong đó 8 bit đầu là mã hóa địa chỉ và 4 bit sau là dữ
liệu:
- Các chân mã hóa của PT2262 nối như thế nào thì các chân mã hóa từ
A0 → A7 của PT2272 cũng phải nối tương tự như vậy.
- Khi truyền một mã đúng mà PT2272 nhận được sẽ có một xung dương

tương ứng chỉ thị Led tắt, các chỉ thị còn l
ại sáng giống như chỉ thị của đầu ra
kênh dữ liệu D0 → D3 khi được truyền.
- Ta cũng lấy đầu ra của bộ so sánh LM324 về Port C của vi điều khiển
để xử lí tín hiệu truyền tương ứng với thao tác đầu ra trực quan của Robot.Từ
duy nhất một IC PT2262 với sự khác nhau ở “địa chỉ mã hóa “ ta có thể mở
Trang 24
rộng tới 3^8 IC thu PT2272 mà không nhẫm lẫn kênh truyền đầu ra. Tương
ứng ta có 3^8x4 dữ liệu được giải mã. Hình 3.10. Sơ đồ chân PT2272.
- Việc tổ hợp các trạng thái dữ liệu ra cho phép ta xử lí gọn kênh truyền,
từ 4 bit dữ liệu ta có đến 2^4 = 16 kênh ra, tuy nhiên cần chú ý về truyền song
song.
- Trên lý thuyết ta có thể truyền song song đến 4 bit dữ liệu ra cùng lúc
nhưng do tính chất đường truyền là không gian nên ảnh hưởng của nhiễu làm
đầu thu không được như mong muốn. Để xử lí vấn đề này trong chương trình
ta cần đọc đi đọc lại nhi
ều lần tín hiệu đầu vào đó rồi mới đưa ra tình huống
xử lí.
3.5. Sơ lược về RS232
- Là bộ đệm giao tiếp giữa máy tính và VDK. Được thiết kế cả công in
và out, ổn định, trong khoảng cách tương đối. a) b)
Hình 3.11. Rs232.
a). Rs232, b). Sơ đồ chân Rs232
Trang 25