TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP
BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Tiền Giang, ngày tháng năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN
Họ và tên sinh viên

I. TÊN ĐỀ TÀI: Hệ thống đếm và phân loại sản phẩm theo chiều cao
II. NHIÊM VỤ VÀ NỘI DUNG:
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: ...............................................................
IV. NGÀY HOÀN THÀNH: .....................................................................
V. GVHD KHOA HỌC:……………………………………………….
VI. GVHD CHUYÊN MÔN: Phan Thị Thùy Mỹ
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

TRƯỞNG BỘ MÔN
1



II. PHẦN NHẬN XÉT
2.1. Nhận xét về chuyên môn
- Tính cấp thiết của đề tài:........................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Mục tiêu của đề tài:.................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Hình thức trình bày nội dung đề tài:.....................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
3


.....................................................................................................................
- Giá trị khoa học và thực tiễn của đề tài:...............................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Mức độ đáp ứng nhiệm vụ đề tài đặt ra:...............................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
2.2. Nhận xét về tác phong
a. Khả năng thực hiện theo kế hoạch và đề cương đã đề ra:.................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................

I. CẤU TRÚC ĐỀ TÀI: ............................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
II. PHẦN NHẬN XÉT
- Tính cấp thiết của đề tài:........................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Mục tiêu của đề tài:.................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Hình thức trình bày nội dung đề tài:.....................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Giá trị khoa học và thực tiễn của đề tài:...............................................
.....................................................................................................................
5


.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
- Mức độ đáp ứng nhiệm vụ đề tài đặt ra:...............................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................
.....................................................................................................................

nhiều mặt góp phần làm nên thành công của đồ án này.

XIN CHÂN THÀNH CẢM ƠN!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC TIỀN GIANG
KHOA KỸ THUẬT CÔNG NGHI ỆP

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Bộ Môn Điện - Điện Tử
Tiền Giang, ngày tháng năm 2018

7


LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Lớp: CD CNKT Điện-Điện tử 16
Tên đề tài: Hệ thống đếm và phân loại sản phẩm theo chiều cao
Tuần/ngày

Nội dung công việc

Kết quả

Nghiên cứu đề tài hệ thống đến
và phân loại sản phẩm theo chiều cao
Lựa chọn linh kiện

4. Giới thiệu về I2C…………………………………………………….. 21
5. Giới thiệu về cảm biến quang E18-D80NK…………………………. 23
6. Giới thiệu về motor DC……………………………………………… 25
7. Giới thiệu về motor Servo…………………………………………… 26
Chương 2: Thiết kế mạch………………………………………….. 29
1. Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống………………………………….. 29
2. Thiết kế mạch và mô phỏng…………………………………………..29
Chương 3: Thiết kế phần mềm và kết quả thực hiện……………. .33
1. Thiết kế phần mềm………………………………………………….. .33
2. Kết quả thực hiện……………………………………………………. 34
C. KẾT LUẬN VÀ KIỀN NGHỊ………………………………….... ... 35
PHỤ LỤC……………………………………………………………… 36

9


DANH MỤC HÌNH VẼ
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
Hình 2.1. Những phiên bản của Arduino
Hình 2.2. Arduino Uno
10


Hình 2.3. Vi điều khiển Atmega 8
Hình 2.4. Vi điểu khiển Atmega 168
Hình 2.5. Vi điều khiển Atmega 328P
Hình 2.6. Arduino Uno Atmega 328P
Hình 3.1. Hình dáng và sơ đồ chân của LCD
Hình 4.1. Hình dạng của I2C
Hình 5.1. Cảm biến E18-D80NK

12


Ngày nay, nền công nghiệp nước ta ngày càng phát triển gắn liền với các
hệ thống tự động thay thế cho sức người. Nhưng phần lớn các tủ điều khiển còn
khá lớn và phức tạp.
Để góp phần thay thế các tủ điều khiển lớn và phức tạp, sau một thời gian
dưới sự giảng dạy của thầy cô trường Đại Học Tiền Giang, đồng thời được sự
giúp đỡ nhiệt tình của cô Phan Thị Thùy Mỹ và các bạn cùng lớp, chúng em đã
thiết kế và chế tạo “Mô hình đếm và phân loại sản phẩm theo chiều cao dùng
mạch ARDUINO ’’.
2. Lý do chọn đề tài
Với sự phát triển của xã hội, khoa học kỹ thuật nói chung và vi điều khiển
nói riêng ngày càng được ứng dụng ở hầu hết các lĩnh vực. Trong nhiều lĩnh vực
được quan tâm, có một lĩnh vực về vi điều khiển được quan tâm rất nhiều hiện
nay là vi điều khiển AVR. Một trong số những biến thể phổ biến của AVR là
Arduino.
Việc tìm hiểu và ứng dụng hết khả năng của nhiều loại Arduino là cả một
quá trình dài lý thú và hữu ích, vì sự thuận tiện, tinh gọn, khả năng phát triển
cũng như sự đa dạng các dòng sản phẩm phù hợp nhiều mô hình ứng dụng của
nó.
Một ý tưởng khác được quan tâm đông đảo, nhưng chưa được áp dụng
nhiều đó là ứng dụng Arduino trong sản xuất.
Chính vì vậy, chúng em đã quyết định chọn đề tài này nhằm tìm hiểu về
vấn đề đếm và phân loại sản phẩm qua ứng dụng Arduino.
3. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu nghiên cứu là thông qua đề tài để tìm hiểu về ứng dụng đếm và
phân loại sản phẩm nên nhiệm vụ nghiên cứu bao gồm:
- Tìm hiểu cơ chế hoạt động.
- Phân tích sơ đồ nguyên lý.

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH
1. Sơ đồ khối tổng quan của hệ thống
2. Thiết kế mạch và mô phỏng
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ PHẦN MỀM VÀ KẾT QUẢ THỰC HIỆN
1. Thiết kế phần mềm
2. Kết quả thực hiện
C. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHI

B. NỘI DUNG
14


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống đếm và phân loại sản phẩm
Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật công nghệ điện tử đã
đang và sẽ phát triển ngày càng rộng rãi, trong đó có thể nói đến là vi điều khiển.
Các ứng dụng của vi điều khiển như làm Robot, máy bay không người lái,điều
khiển tín hiệu đèn giao thông, làm hiệu ứng đèn led nhấp nháy trên các bản
quảng cáo, điều khiển các thiết bị cảm ứng ánh sáng, âm thanh,… Trong các công
ty xí nghiệp ứng dụng hệ thống đếm và phân loại sản phẩm rất phổ biển.
Băng tải được ứng dụng và lắp đặt trong các quy trình sản xuất của nhiều
ngành nghề như khai thác khoáng sản, chế biến thực phẩm, đồ uống dược phẩm,
phân loại rác thải, ứng dụng trong các thiết bị nâng và bốc dỡ vật liệu kết hợp
phân loại sản phẩm,… Trong đó phần lớn các tủ điều khiển hệ thống băng tải để
đếm và phân loại sản phẩm còn khá lớn và phức tạp, để giải quyết vấn đề này ta
có thể áp dụng vi điều khiển.
2. Giới thiệu về Arduino Uno
2.1. Gới thiệu về Arduino
Arduino được khởi động vào năm 2005 như là một dự án dành cho sinh
viên trại Interactino Design Instiute Ivrea (Viện thiết kế tương tác Ivrea) tại Ivrea,

Hình 2.2. Arduino Uno
16


Arduino Uno khác với tất cả các phiên bản trước ở chổ nó không sử dụng
các FTDI chip điều khiển USB-to-serial. Thay vào đó, nó có tính năng Atmega
16U2 lập trình như là một công cụ chuyển đổi USB-to-serial.
Phiên bản 2 (R2) của Arduino Uno sử dụng Atmega 8U2 có một điện trở
kéo dòng 8U2 HWB xuống đất, làm cho nó dễ dàng hơn để đưa vào chế độ DFU.
Phiên bản 3 (R3) của Arduino Uno có các tính năng mới sau đây:
- Thêm SDA và SCL gần với pin Aref và hai chân mới được đặt gần với
pin RESET, các IROEF cho phép thích ứng với các điện áp cung cấp.
- Đặt lại mạnh khỏe hơn.
- Atmega 16U2 thay thế 8U2.
2.3. Cấu trúc và thông số kỹ thuật
Vi điều khiển

Atmega 328P

Điện áp hoạt động

5VDC (chỉ được cấp qua cổng USB)

Tần số hoạt động

16 MHz

Dòng điện tiêu thụ

khoảng 30 mA


32 Kb (Atmega 328) với 0.5 KB dùng bởi
bootloader

SRAM

2 Kb (Atmega 328)

EEPROM

1Kb ( Atmega 328)

Bảng 2.1. Một vài thông số kỹ thuật của Arduino Uno

17


a. Vi điều khiển và bộ nhớ
Arduino Uno có thể sử dụng 3 vi điều khiển họ 8 bít AVR là Atmega 8,
Atmega 168, Atmega 328. Bộ não này có thể xử lí những tác dụng cơ bản như
điều khiển đèn led nhấp nháy, xử lý tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một
trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị lên màn hình LCD,…

Hình 2.3. Vi điều khiển Atmega 8.

Hình 2.4. Vi điểu khiển Atmega 168

Hình 2.5 Vi điều khiển Atmega 328P
32 Kb bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ
nhớ Flash của vi điều khiển. Thường thì sẽ có khoảng vài Kb trong số này sẽ

- 3.3V: Cấp điện áp 3.3V đầu ra. Dòng tối đa ở chân này là 50 mA.
- Vin: Để cấp nguồn ngoài cho Arduino, nối cực dương của nguồn với chân
này và cực âm với chân GND.
- RESET: Việc nhấn nút reset trên board để reset vi điều khiển tương
đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 biến trở 10KΩ.
Các chân I/O:
Arduino Uno có 14 chân digital dùng để đọc và xuất tính hiệu. Một số chân
digital có chức năng đặc biệt như sau:
- 2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX) dùng để gửi (transmit-TX) và nhận
(receive-RX) dữ liệu TTL Serial. Arduino Uno có thể giao tiếp với các thiết bị
khác thông qua hai chân này. Kết nối Bluetooth thường là kết nối Serial không
dây. Nếu không cần giao tiếp Serial, không nên sử dụng 2 chân này nếu không
cần thiết.
- Chân PWM (~): 3,5,6,9,10,11 cho phép bạn xuất ra xung PWM bằng hàm
analogWrite(). Nói một cách đơn giản, có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân
này từ mức 0-5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác.
19


- Chân giao tiếp SPI: 10 (SS), 11 (MOSI),12 (MISO), 13 (SCK). Ngoài các
chức năng thông thường, 4 chân này còn dùng để phát dữ liệu bằng giao thức SPI
với các thiết bị khác.
- Led 13: Trên Arduino Uno có 1 đèn led màu cam (ký hiệu L). Khi bầm
nút reset, ta sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu. Nó được kết nối với chân số
13. Khi chân này được người dùng sử dụng thì LED sẽ sáng.
Arduino Uno có 6 chân analog (A0-A5) dùng để cung cấp độ phân giải tín
hiệu để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0v-5v. Với chân AREF trên board, ta có
thể đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng chân analog. Nghĩa là nếu ta cấp điện
áp 3.3V vào chân này thì ta có thể dùng các chân analog để đo điện áp trong
khoảng 0-3.3V. Đặc biệt Arduino Uno có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ


Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với
GND của mạch điều khiển

2

VDD

Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này
với VCC=5V của mạch điều khiển

3

V0

Điều chỉnh độ tương phản của LCD

4

RS

Chân chọn thanh ghi. Nối chân RS với logic “0” hoặc logic
“1” đề chọn thanh ghi.
+ Logic “0” Bus sẽ nối D0-D7 với thanh ghi lệnh IR của LCD
(ở chế độ ghi-Write) hoặc nối với bộ đếm địa chỉ của LCD (ở
chế độ đọc-Read).
+ Logic “1” Bus D0-D7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên
trong LCD.

5


A

Nguồn dương cho đèn nền

16

K

Nguồn GND cho đèn nền
21


Bảng 3.1. Chức năng của các chân
3.3. Các thanh ghi
Chíp HD44780 có hai thanh ghi 8 bít quan trọng: Thanh ghi lệnh IR và
thanh ghi dữ liệu DR
- Thanh ghi IR: Đề điều khiển LCD, người dùng phải ra lệnh thông qua 8
đường Bus D0-D7. Mỗi lệnh được nhà sản xuất LCD đánh địa chỉ rõ rang. Người
dùng chỉ việc cung cấp địa chỉ lệnh bằng cách nạp vào thanh ghi IR. Nghĩa là khi
ta nạp vào thanh khi IR một chuỗi 8 bít, chíp HD44780 sẽ tra bảng mã lệnh tại địa
chỉ mà IR cung cấp và thực hiện lệnh đó
- Thanh ghi DR: Dùng để chứa dữ liệu 8 bít để ghi vào vùng RAM
DDRAM hoặc CGRAM (ở chế độ ghi) hoặc dùng để chứa dữ liệu từ vùng RAM
này gửi ra cho MPU (ở chế độ đọc). Nghĩa là, khi MPU ghi thông tin vào DR,
mạch nội bên trong chíp sẽ tự động ghi thông tin này vào DDRAM hoặc
CGRAM. Hoặc ghi thông tin về địa chỉ được ghi vào IR, dữ liệu ở địa chỉ này
trong vùng RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để truyền cho MPU.
Bằng cách điều khiển RS và RW chúng ta có thể chuyển qua lại giữ 2 thanh
ghi này khi giao tiếp với MPU.

trình giao tiếp. Thiết bị chủ giữ vai trò chủ động, còn thiết bị tớ giữ vai trò bị
động trong việc giao tiếp.

Nhìn hình trên ta thấy xung đồng hồ chỉ có một hướng từ chủ đến tớ, còn
luồng dữ liệu có thể đi theo hai hướng từ chủ đến tớ hay ngược lại tớ đến chủ.
4.2. Các chế độ hoạt động của I2C
Các bus I2C có thể hoạt động ở ba chế độ, hay nói cách khác các dữ liệu
trên bus I2C có thể được truyền trong ba chế độ khác nhau:
- Chế độ tiêu chuẩn (Standard mode)
- Chế độ nhanh (Fast mode)
- Chế độ cao tốc High-Speed (HS) mode
* Chế độ tiêu chuẩn:
- Đây là chế độ tiêu chuẩn ban đầu được phát hành vào đầu những năm 80
- Nó có tốc độ dữ liệu tối đa 100 Kbsp
23


- Nó sử dụng 7-bit địa chỉ, và 112 địa chỉ tớ
* Tăng cường hoặc chế độ nhành:
- Tốc độ dữ liệu tối đa được tăng lên đến 400 Kbps.
- Để ngăn chặn gây tiếng ồn, ngõ vào của thiết bị Fast-mode là Schmitttriggered.
- Chân SCL và SDA của một thiết bị tớ I2C ở trạng thái trở kháng cao khi
không cấp nguồn.
* Chế độ cao tốc (High-Speed):
Chế độ này đã được tạo ra chủ yếu để tăng tốc độ dữ liệu lên đến 36 lần
nhanh hơn so với chế độ tiêu chuẩn. Nó cung cấp 1,7 Mbps, và 3.4Mbps.
Một bus I2C có thể hoạt động ở nhiều chế độ khác nhau:
- Một chủ một tớ (one master - one slave)
- Một chủ nhiều tớ (one master - multi slave)
- Nhiều chủ nhiều tớ (Multi master - Multi slave)

- Màu nâu: Tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần trở treo để tạo mức cao

25