TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
o0o
BÀI TẬP LỚN
Môn : VI XỬ LÝ
Đề tài :
ĐIỀU KHIỂN CHUYỂN ĐỘNG RÔBÔT BẰNG ĐỘNG CƠ BƯỚC
Thầy hướng dẫn : Nguyễn Hoàng Dũng
Nhóm sinh viên :
1. Hoàng ĐứcGiang Nguyên
2. Nguyễn Phi Tuấn
3. Phạm Quang Vinh
4. Vũ Thị Thanh Thảo
5.Nguyễn Thu Thủy
HÀ NỘI , THÁNG 5-2006
LỜI NÓI ĐẦU
Sau một thời gian học tập trên giảng đường của trường đại học bách
khoa Hà Nội nói chung hay khoa điện tử viễn thông nói riêng ,chúng em
đã tiếp thu được những kiến thức khoa học và công nghệ. Đặc biệt là
môn vi xử lý do thầy Nguyễn Hoàng Dũng giảng dạy, chúng em đã có cơ
hội chuyển kiến thức lý thuyết thành sản phẩm thực tế qua đề tài “ Điều
khiển chuyển động rôbôt bằng động cơ bước”. Nhận được sự quan tâm
và chỉ bảo của thầy chúng em đã hoàn thành được sản phẩm của mình.
Qua đây chúng em có thêm được nhiều kiến thức thực tế giúp cho công
việc sau này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn.
Chương I:
Mở đầu
I. Đặt vấn đề
II. Mục đích thiết kế

Để điều khiển chuyển động của động cơ theo ý muốn cần phải có
trình dịch chính xác với chuyển động của động cơ, và một nguồn dòng
phù hợp đảm bảo cho động cơ hoạt động. Có rất nhiều cách làm phục
vụ mục đích này. Với việc điều khiển động cơ chỉ cần dòng qua cuộn
dây cỡ 500 mA, có thể dùng dãy IC loại dãy Darlington côllêctơ hở :
+ULN2003, ULN2803
+DS2003( national semiconductor 2003) ,MC1413(motorola).
Tuy nhiên những cách làm trên chỉ sử dụng cho những động cơ nhỏ,
trên thực tế chúng tôi dùng IC opto coupler và IC tip 122 có cấu tạo
dùng mạch mắc theo kiểu Darlington .
a.Một số đăc tính kĩ thuật của tip 122

BCE
Với dòng vào cực bazơ có thể đạt khoảng 120 mA , dòng I
c
khoảng 5
đến 8 ampe.
Mạch được mắc theo sơ đồ
Nhưng trên thực tế ta măc tip 122 với opto coupler để dòng vào cực
bazơ nhỏ hơn 120 mA thì ta sẽ mắc đầu vào với 1 điện trở R= 10k.
b.1 số đặc tính kĩ thuật của opto coupler
Khi điều khiển động cơ chuyển động trên mặt đất ta phải dùng một
động cơ có công suất lớn với mức điện áp là 12V. Mặt khác tín hiệu ra
là một là 5V, điều đó phải kích áp và dòng qua động cơ. Có rất nhiều
cách khác nhau, và một trong những cách hay chính là dùng opto
coupler như một khoá chuyển từ 5V sang 12V và đưa trực tiếp nguồn
dòng từ nguồn sang động cơ.Với cấu tạo:
Tuy nhiên cấu tạo của opto coupler(p51) trên thị trường Việt Nam chỉ
có 4 chân 1, 2, 4, 5 mà không có các chân còn lại vì không cần thiết.
IC ULN2003 cho dòng vào cuộn dây I<500 mA.

0
P
1
P
2
P
3INT\
*
1
INT\
*
0

TIMER2
TIMER1
PORT nối tiếp

EA\ RST PSEN ALECác thanh
ghi khác
128 byte
Ram
Rom
4K-8051
OK-8031

12
11
10
RD\
WR\
T1
T0
INT1
INT0
TXD
RXD
A15
A14
A13
A12
A11
A10
A9
A8
28
27
26
25
24
23
22
21
8
7
6

P1.6
P1.5
P1.4
P1.3
P1.2
P1.1
P1.0
P2.7
P2.6
P2.5
P2.4
P2.3
P2.2
P2.1
P2.0
PSEN\
ALE
EA\
RET
Vcc
20
Vss
30p
30p
XTAL1
XTAL2
-Phương pháp điều khiển động cơ bước
Các cuộn dây được cấp dòng theo vòng. Mỗi khi vòng dây được cấp thì
động cơ được gọi là quay 1 bước
Hoạt động của từng cuộn dây trong động cơ bước.

quanh trục gắn liền đó.
IV. Sơ đồ mạch và hoạt động của rôbôt
1.Sơ đồ mạch
2.Hoạt động của rôbôt
a.Hoạt động về mặt định tính
+Chuyển động tịnh tiến:
Khi nguồn 5V cung cấp vào toàn mạch và động cơ, tín hiệu thay đổi
liên tục sẽ được xuất ra ở cổng P0 đưa vào đầu vào của 4 chân đầu của
ULN2003, tín hiệu ra được đưa lần lượt ra 2 động cơ làm cho 2 động cơ
chạy cùng lúc với vận tốc như nhau, điều đó sẽ gây ra chuyển động tịnh
tiến của rôbôt.
+Chuyển động quay:
Sau khi đi đươc quãng đường, chúng ta muốn động cơ chuyển hướng.
Để thực hiện được ta sẽ thôi không xuất tín hiệu ở 4 bít đầu, hay sau,
tuỳ theo hướng quay. Lúc đó một động cơ sẽ không còn tín hiệu vào và
sẽ không quay. Lúc này do sức nặng của bánh đủ làm cho động cơ là
một trục quay để bánh còn lại quay quanh chúng. Điều đó cũng dẫn đến
chuyển động quay của rôbôt.
Giải pháp trên rất hiệu quả nhưng chúng cũng có thể thực hiện chuyển
động quay của rôbôt bằng cách cho 2 động cơ chuyển động ngược chiều
nhau, dẫn đến chuyển động quay như ý muốn.
b.Hoạt động của động cơ về mặt định lượng
Tuỳ thuộc vào chương trình chạy cho trễ( delay) bao nhiêu thì tốc độ
động cơ sẽ thay đổi bấy nhiêu. Tốc độ v của động cơ tỷ nghịch với hàm
trễ .
Giả sử ở với một hàm delay nào đó tốc độ động cơ là v
o
(khi tính cả lực
ma sát), muốn chuyển thành tốc độ v
1

qt
= 5.R
qt
/(Rt+ R)
Để cho mức điện áp trên giữa khi cảm nhận màu đen và màu trắng là
lớn và điện áp ở mức 0 phải nhỏ hơn một khá nhiều, đồng thời điện áp ở
mức 1 không quá bé ta sẽ tính được R
Trên thực tế chúng ta đo được mức điện áp trên quang trở ở mức màu
trắng là 4k và mức màu đen là 40k. Chúng ta tính toán và chon trở
R=70k.
Tín hiệu này được khuyếch đại bởi tranzitor C828 như hình vẽ. Lúc đó
ta có mạch đầu ra ở cực C của tranzitor đạt mức 0 và 1 như yêu cầu.
Một tín hiệu được qua cổng not đưa sang chân 12, còn lại thì đưa sang
chân 13 để thực hiện chương trình ngăt như lập trinh.
Như hướng dẫn chi tiết trong lập trình đã làm cho động cơ chuyển
động theo vạch đen một cách chuẩn xác.
VI. Lập trình vi điều khiển
1. Chương trình điều khiển chuyển động của động cơ theo 1 đường
đi vạch sẵn
;
;
; CHUONG TRINH DK DONG CO BUOC
; DT9 K48
;
;
org 0h
ljmp main
; INTERRUPT ADDRESS
org 0003h
ljmp int0

; INT 01
int0:
MOV R2,A
MOV A,7fh
JZ stl
; TURN RIGHT
MOV A,R2
SETB p0.0
MOV p1,#00h
MOV R4,#027h ; CHANGE THIS
gf1:
ACALL forward
ACALL delay
DJNZ R4,gf1
MOV R1,A
ttr:
MOV A,R1
ACALL tright
ACALL delay
MOV R1,A
MOV A,p2
ANL A,#00000001b
JZ ttr
MOV A,R1
gr1:
ACALL tright
ACALL delay
DJNZ R4,gr1
CLR p0.0
MOV 7fh,#00h

; INT 01
int1:
MOV 7fh,#01h
MOV IE,#10000001B
RETI
; GO FORWARD
Forward:
RR A
MOV R1,A
ANL A,#00001111b
MOV R3,A
MOV A,B
RL A
MOV R2,A
ANL A,#11110000b
ORL A,R3
MOV p1,A
MOV A,R1
MOV B,R2
RET
; TURN LEFT
TLeft:
RR A
MOV R1,A
ANL A,#00001111b
MOV p1,A
MOV A,R1
RET
; TURN RIGHT
TRight:

org 30h
main:
MOV IE,#10000101B ; Enable int1 and int 0
mov p2,#00h
CLR A
MOV A,#0ffh
MOV p2,A
MOV A,#066h
MOV B,#066h
MOV 7fh,#00h
l:
ACALL Forward
ACALL delay
sjmp l
; INT 01
int0:
MOV R2,A
MOV A,7fh
JZ stl
; TURN RIGHT
MOV A,R2
SETB p0.0
MOV p1,#00h
MOV R4,#027h ; CHANGE THIS
gf1:
ACALL forward
ACALL delay
DJNZ R4,gf1
MOV R1,A
ttr:

ACALL delay
MOV R1,A
MOV A,p2
ANL A,#00000001b
JZ ttl
MOV A,R1
gl1:
ACALL tleft
ACALL delay
DJNZ R4,gl1
CLR p0.1
MOV 7fh,#00h
MOV IE,#10000101B
RETI
; INT 01
int1:
MOV 7fh,#01h
MOV IE,#10000001B
RETI
; GO FORWARD
Forward:
RR A
MOV R1,A
ANL A,#00001111b
MOV R3,A
MOV A,B
RL A
MOV R2,A
ANL A,#11110000b
ORL A,R3

Cấu trúc lập trình và họ vi điều khiển 8051, tác giả: Nguyễn Tăng
Cường – Phan Quốc Thắng.
Datasheet và các linh kiện lấy từ trang AT89C51, và các linh kiện khác
lấy từ trang web www.alldatasheet.com.
Một lần nữa chúng em xin cảm ơn thầy chủ nhiệm bộ môn vi xử lý đã
tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành được bài tập lớn với
những kiến thức lý thú. Nếu có điều kiện chúng em xin phát triển thêm
về con rôbôt với những tính năng đặc biệt hơn như: cảm ứng đồ vật khi
chuyển động hay những tác dụng khác để rôbốt có thể là một công cụ
hoàn thiện hơn của con người.