Xác Định Vị Trí Trong Chuyển Động Của Robot Khóa Luận Tốt Nghiệp Đại Học

Trêng §HSP Hµ Néi 2- Khoa VËt Lý Kho¸ luËn tèt nghiÖp ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TrÇn V¨n Nam – K31C.SPKT

1

MôC LôC

Lêi c¶m ¬n Trang

Lêi cam đoan

Lêi nãi ®Çu................................................................................................................1

Ch¬ng I: Vai trß cña tù ®éng ho¸ ………...……………………………….…...3

I.TÇm quan träng cña tù ®éng ho¸ trong nÒn kinh tÕ thÕ giíi………………………3

II. øng dông c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ trong sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt ë níc ta………...4

Ch¬ng II: C«ng nghÖ chÕ t¹o Robot…………………………………….………6

I. Kü thuËt thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¬ khÝ………………………………………………..6

II. Kü thu©t thiÕt kÕ vµ thi c«ng m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn…………………………….7

III. Kü thuËt lËp tr×nh cho vi ®iÒu khiÓn……………...……………………………16

Ch¬ng III: Sö dông Encoder x¸c ®Þnh vÞ trÝ trong chuyÓn ®éng cña Robot...... 25

I. nhiÖm vô nguyªn t¾c vµ nguyªn lý lµm viÖc cña encoder ……………..……….26

II. s¬ ®å khèi vµ m¹ch ®iÖn sö dông encoder………………………………….….26

II. ch¬ng tr×nh sö dông encoder…………………………………………….……29

IV. Thùc hiÖn………………………………………………………………………31

KÕt luËn…………………………………………………………………………...32

Tµi liÖu tham kh¶o…………………………………………………………….….33



2

Lêi nãi ®Çu

Cuéc thi Robocon cho ®Õn nay ®· bíc sang n¨m thø 7 ®îc tæ chøc. Cuéc

thi nµy kh«ng chØ cuèn hót t«i mµ cßn cuèn hót rÊt nhiÒu çc b¹n sinh viªn trong c¶

níc cã niÒm ®am mª khoa häc kü thuËt. Cuéc thi nµy ®· ®em l¹i cho chóng t«i rÊt

nhiÒu kiÕn thøc vÒ kü thuËt, rÌn luyÖn ®øc tÝnh kiªn tr×, bÒn bØ, d¸m ®èi mÆt víi

gian khæ vµ ®Æc biÖt lµ tinh thÇn lµm viÖc theo nhãm vèn lµ ®iÓm yÕu cña çc b¹n

sinh viªn ViÖt Nam. Qua cuéc thi ®· ®Ó l¹i nh÷ng kû niÖm ®Ñp vÒ mét thêi sinh

viªn.

Cuéc thi Robocon kh«ng chØ ®em ®Õn cho sinh viªn cã nhiÒu c¬ héi ®îc thö

søc trªn lÜnh vùc tù ®éng ho¸, mµ cßn gióp cho ®Êt níc cã ®îc mét ®éi ngò kü s

cã tr×nh ®é cao vÒ tù ®éng ho¸. ®ång thêi tõ cuéc thi chóng ta t×m ra nh÷ng c«ng

nghÖ míi phôc vô cho cuéc sèng.

ViÖt Nam muèn theo kÞp çc níc tiªn tiÕn th× con ngêi ViÖt Nam ®Æc biÖt

lµ líp trÎ, nh÷ng häc sinh, sinh viªn, nh÷ng nhµ khoa häc trÎ ph¶i lµ lùc lîng xung

kÝch tiªn phong trong viÖc tiÕp cËn khoa häc kü thuËt hiÖn ®¹i, kh«ng ngõng rÌn

luyÖn giao lu häc hái tù lµm míi m×nh. Sinh viªn trêng §¹i häc s ph¹m hµ néi 2

nãi riªng vµ sinh viªn ViÖt Nam nãi chung lu«n kh¸t khao ®îc häc tËp, lao ®éng

s¸ng t¹o, hoµ nhËp víi çc níc trong khu vùc vµ thÕ giíi. Mét minh chøng ®iÓn

h×nh ®ã lµ chiÕn th¾ng cña sinh viªn ViÖt Nam trong cuéc thi “S¸ng t¹o Robot

Ch©u ¸ Th¸i B×nh D¬ng” trong nh÷ng n¨m qua.

§Ó chÕ t¹o ra nh÷ng chó RoBot th«ng minh cÇn cã mét lîng kiÕn thøc tæng

hîp tõ c¬ khÝ, kü thuËt ®iÖn tö vµ lËp tr×nh. Víi mong muèn lµ vËn dông nh÷ng kiÕn

thøc vÒ c¬ khÝ, kü thuËt ®iÖn tö vµ lËp tr×nh cho vi ®iÒu khiÓn. T«i vµ çc thµnh viªn

trong ®éi SP2 ®· tham gia chÕ t¹o mét sè Robot ®Ó tham dù cuéc thi “s¸ng t¹o

Robot ViÖt Nam 2009”.

C«ng viÖc chÕ t¹o Robot ®ßi hái kü thuËt tæng hîp cña nhiÒu phÇn kh¸c

nhau, trong khu«n khæ kho¸ luËn cña m×nh t«i chØ tr×nh bµy mét phÇn nhá lµ “x¸c

®Þnh vÞ trÝ trong chuyÓn ®éng cña Robot”.



3

Ch¬ng I: VAI trß cña tù ®éng ho¸

I. TÇm quan träng cña tù ®éng ho¸ trong nÒn kinh tÕ thÕ giíi

Ngµy nay trong hÇu hÕt çc ngµnh kinh tÕ, kü thuËt, nhÊt lµ çc ngµnh c«ng

nghiÖp ®Òu ¸p dông kü thuËt tù ®éng ho¸. Cã thÓ nãi tù ®éng ho¸ ®· lµm thay ®æi

nhiÒu ngµnh s¶n xuÊt, dich vô. ë nhiÒu níc ®· xuÊt hiÖn nh÷ng nhµ m¸y kh«ng cã

ngêi,v¨n phßng kh«ng cã giÊy…, kh¾p n¬i ®· l¾p ®Æt nh÷ng thuËt ng÷ nh th¬ng

m¹i ®iÖn tö, chÝnh phñ ®iÖn tö, m¸y th«ng minh, thiÕt bÞ th«ng minh. Tù ®éng ho¸

cã mÆt tõ kh©u ®ãng gãi s¶n phÈm trong mét d©y truyÒn s¶n xuÊt. øng dông n÷a

cña tù ®éng ho¸ lµ cã thÓ dïng m¸y tÝnh trùc tiÕp ®iÒu khiÓn tíi tõng thiÕt bÞ, tõng

d©y truyÒn s¶n xuÊt còng nh toµn bé hÖ thèng s¶n xuÊt. tõ viÖc ®iÒu khiÓn sè NC

(Numercal Coutrol), ®Õn ®iÒu khiÓn b»ng m¸y tÝnh CNC (computer Numercal

Coutrol).

Ngµy nay nhiÒu ngêi ®· thõa nhËn r»ng, nãi ®Õn c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i

ho¸ kh«ng thÓ kh«ng nãi tíi côm tõ “tù ®éng ho¸” lµ mét trong nh÷ng tiªu chÝ ®Ó

®¸nh gi¸ hÖ thèng tæ chøc s¶n xuÊt ®¸p øng yªu cÇu s¶n xuÊt. Nh÷ng bíc ®i tõ sè

ho¸ ®Õn m¸y tÝnh ho¸ hÖ thèng s¶n xuÊt, dÞch vô, ngµy cµng ®¸p øng theo con

®êng mÒm ho¸.

B¶n th©n tù ®éng ho¸ lµ mét liªn ngµnh. Nã kh«ng thuéc mét ngµnh kinh tÕ

kü thuËt riªng nµo c¶. nhng l¹i cã mÆt ë hÇu hÕt çc ngµnh kinh tÕ, kü thuËt.

Mét trong nh÷ng øng dông ®Æc trng cña kü thuËt tù ®éng ho¸ hiÖn ®¹i lµ

møc ®é xö lý th«ng minh trong çc t×nh huèng x¶y ra ë çc t×nh huèng c«ng nghÖ.

V× vËy nh÷ng kh¶ n¨ng mµ tù ®éng ho¸ ®em l¹i còng ®ßi hái khi ®em vµo øng dông

cho hÖ thèng thiÕt bÞ hay cho d©y chuyÒn s¶n xuÊt cô thÓ nµo ®ã ®ßi hái nh÷ng kü

thuËt viªn ph¶i am hiÓu quy tr×nh c«ng nghÖ, sö dông thµnh th¹o c«ng nghÖ ®ã.



4

Tãm l¹i tù ®éng ho¸ cã mÆt ë hÇu hÕt çc ngµnh kinh tÕ kü thuËt. Cã vÞ trÝ chñ

®éng trong sù ph¸t triÓn cña çc ngµnh ®ã. Tù ®éng ho¸ cßn lµ cÇu nèi cña çc

thµnh tùu cña c«ng nghÖ th«ng tin biÕn thµnh hiÖn thùc trong s¶n xuÊt vµ trong ®êi

sèng x· héi.

Tù ®éng ho¸ ph¶i am hiÓu tõng ngãc ng¸ch, ®Õn toµn thÓ qu¸ tr×nh c«ng

nghÖ. Tù ®éng ho¸ ph¶i tiÕp cËn tõ hÖ thèng toµn côc, ®Õn tõng chi tiÕt cô thÓ cña

vÊn ®Ò mµ nã ®ang ®îc øng dông. V× vËy ph¸t triÓn tù ®éng ho¸ tøc lµ ph¸t triÓn

c«ng nghÖ cao, t¹o nÒn t¶ng c¬ b¶n ®Ó ®Èy m¹nh qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn

®¹i ho¸,víi sù ph¸t triÓn m¹nh mÏ cña c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ çc lo¹i m¸y mãc,

®Æc biÖt lµ sù ra ®êi cña nh÷ng chó robot th«ng minh, ®· gióp Ých cho con ngêi

rÊt nhiÒu trong cuéc sèng vµ trong s¶n xuÊt. Tõ khi robot xuÊt hiÖn ®· nhanh

chãng trë thµnh mét ngµnh c«ng nghiÖp mòi nhän mµ mçi quèc gia nµo muèn tiÕn

lªn c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®Òu ph¶i chó träng tíi nã.

II. øng dông c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ trong sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt ë níc ta.

Trong vßng hai m¬i n¨m trë l¹i ®©y nhê sù tiÕp thu khoa häc c«ng nghÖ cña

thÕ giíi, níc ta ®ang tõng bíc chuyÓn dÇn tõ kinh tÕ n«ng nghiÖp l¹c hËu sang

nÒn c«ng nghiÖp dÞch vô. Nhê sù øng dông çc thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ ®ã

®Êt níc ta ®· tõng bíc tù néi ®Þa ho¸ vµ bíc ®Çu tù chÕ t¹o ®îc çc lo¹i m¸y

mãc, d©y truyÒn s¶n xuÊt hiÖn ®¹i vµ ®Æc biÖt ®ang tõng bíc ph¸t triÓn ngµnh c«ng

nghiÖp chÕ t¹o robot cßn non trÎ. Phôc vô ®¾c lùc cho sinh ho¹t vµ s¶n xuÊt.

Ngµy nay viÖc sö dông çc lo¹i m¸y mãc d©y truyÒn tù ®éng, vµo trong sinh

ho¹t vµ s¶n xuÊt kh«ng cßn lµ mét ®iÒu kú l¹. víi nh÷ng hiÖu qu¶ thiÕt thùc cña

m¸y mãc d©y truyÒn tù ®éng vµ robot mang l¹i trªn tÊt c¶ çc lÜnh vùc cña ®êi

sèng x· héi. vÝ dô nh t¨ng n¨ng suÊt c¶i tiÕn chÊt lîng s¶n phÈm, tiÕt kiÖm

nguyªn vËt liÖu, sím hoµn vèn ®Çu t vµ ng¨n ngõa tai n¹n lao ®éng. Nh÷ng hiÖu

qu¶ kinh tÕ vµ x· héi xuÊt ph¸t tõ sù ¸p dông c«ng nghÖ tù ®éng ho¸ ®· t¹o ra çc

lo¹i Robot c«ng nghiÖp rÊt ®a n¨ng vµ linh ho¹t cã thÓ chuyÓn ®éng tho¶i m¸i nh



5

tay ngêi. ViÖc ¸p dông r«bot c«ng nghiÖp ®· chuyÓn ®æi c¬ cÊu s¶n xuÊt tõ c¬ cÊu

“con ngêi vµ dông cô lao ®éng” sang c¬ cÊu “con ngêi- Robot- m¸y mãc” gióp

cho con ngêi tho¸t khái nh÷ng c«ng viÖc nguy hiÓm, nÆng nhäc vµ nh÷ng c«ng

viÖc ®ßi hái ®é chÝnh x¸c cao.

Trong ®êi sèng: víi nh÷ng thµnh tùu khoa häc c«ng nghÖ ®¹t ®îc nh hiÖn

nay nh÷ng chó Robot cã thÓ nghe vµ hiÓu ®îc ng«n ng÷ cña con ngêi, vµ cã thÓ

thùc hiÖn çc c«ng viÖc theo ý muèn cña con ngêi nh Robot gióp viÖc nhµ, Robot

vÖ sinh ®êng phè, kh¸ch s¹n, nh÷ng chó robot cã thÓ dïng ®Ó ch¨m sãc ngêi giµ,

vµ gióp viÖc trong çc gia ®×nh cã con nhá…ngoµi ra cßn rÊt nhiÒu øng dông kh¸c

cña çc lo¹i m¸y mãc, ngêi m¸y th«ng minh trong nhiÒu lÜnh vùc cña ®êi sèng x·

héi.

Nh trong lÜnh vùc qu©n sù: sö dông Robot ®Ó giµ ph¸ th¸o gì bom m×n, n¬i

mµ ®é nguy hiÓm ®Õn tÝnh m¹ng con ngêi lµ rÊt cao, hay ®¶m b¶o an ninh cho çc

sù kiÖn lín cña ®Êt níc

Trong lÜnh vùc y häc, nhê sù øng dông çc lo¹i m¸y mãc, Robot th«ng minh.

®· thay thÕ cho con ngêi trong nhiÒu kh©u quan träng ®ßi hái sù chÝnh x¸c cao.

ViÖc ¸p dông khoa häc c«ng nghÖ tiªn tiÕn vµo ch÷a trÞ çc c¨n bÖnh nguy hiÓm, ®·

mang l¹i nh÷ng hiÖu qu¶ hÕt søc kh¶ quan mang l¹i cuéc sèng cho nhiÒu bÖnh

nh©n.

Vµ cßn rÊt nhiÒu çc lÜnh vùc kh¸c n÷a. v× nh÷ng lÏ nãi trªn, chóng ta cµng

thÊy râ vai trß chñ ®¹o cña tù ®éng ho¸ trong sù nghiÖp c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i

ho¸ ®Êt níc. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y níc ta còng ®¹t ®îc çc thµnh tùu bíc

®Çu trong viÖc ¸p dông c«ng nghÖ tù ®éng ho¸, tøc lµ ph¸t triÓn hÖ thèng c«ng nghÖ

cao t¹o nÒn t¶ng c¬ b¶n ®Ó ®Èy m¹nh qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸ hiÖn ®¹i ho¸ ®Êt

níc. Hy väng r»ng trong xu thÕ ®æi míi vµ héi nhËp. Tù ®éng ho¸ sÏ cã nhiÒu

bíc tiÕn m¹nh mÏ h¬n n÷a.



6

Ch¬ng II: c«ng nghÖ chÕ t¹o robot

®Ó cã thÓ chÕ t¹o ba con robot tham dù cuéc thi s¸ng t¹o Robot viÖt nam

2009 ®ã lµ sù kÕt hîp cña c¬ khÝ, ®iÖn tö vµ lËp tr×nh, c«ng viÖc nµy ph¶i ®ßi hái rÊt

nhiÒu kiÕn thøc vµ kinh nghiÖm cña nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau.

I. kü thuËt thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o c¬ khÝ.

Sù thµnh c«ng cña c¬ khÝ quyÕt ®Þnh ®Õn 80% sù thµnh c«ng chung trong

viÖc chÕ t¹o Robot. tríc khi ®i vµo chÕ t¹o c¬ khÝ th× c«ng viÖc ®Çu tiªn chóng ta

ph¶i cã b¶n thiÕt kÕ con Robot, b»ng çch sö dông çc phÇn mÒm ®å ho¹ vÝ dô nh

Autocad… C«ng viÖc nµy còng ®ßi hái sù tÝnh to¸n cao. nÕu viÖc thiÕt kÕ sai hoÆc

kh«ng ®¹t yªu cÇu, sÏ g©y ra sù l·ng phÝ rÊt lín, hoÆc sÏ ¶nh hëng tíi qu¸ tr×nh

chuyÓn ®éng cña Robot trong qu¸ tr×nh chÕ t¹o sau nµy.

Sau khi c«ng viÖc thiÕt kÕ ®· ®îc tèi u vµ ®a ra mét b¶n vÏ thèng nhÊt,

chóng ta b¾t ®Çu chuyÓn sang phÇn chÕ chÕ t¹o c¬ khÝ trong phÇn nµy cÇn chó ý

mét sè vÊn ®Ò sau:

+ ®é cøng cña chi tiÕt cÇn chÕ t¹o

+ sù ph©n bè t¶i träng

+ nguyªn lý chÕ t¹o m¸y…

Sau ®©y lµ mét sè h×nh ¶nh:



7

H×nh2.1: H×nh ¶nh mét sè Robot

II. kü thuËt thiÕt kÕ vµ thi c«ng m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn

M¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn trong robot lµ phÇn rÊt quan träng, nÕu nh phÇn c¬

khÝ ®îc coi nh çc c¬ cÊu thõa hµnh nh çnh tay, ch©n … th× phÇn m¹ch ®iÖn tö

®ãng vai trß nh çc m¹ch m¸u trong c¬ thÓ con ngêi. ViÖc thiÕt kÕ nã còng

chiÕm phÇn lín thêi gian trong viÖc chÕ t¹o Robot

Mét robot mang tÝnh c«ng nghÖ hay kh«ng cßn do m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn vµ

thi c«ng ë møc ®é, nh thÕ nµo n÷a.

®Çu tiªn chóng ta xem s¬ ®å khèi cña mét m¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn robot. trªn

®ã thÓ hiÖn tÊt c¶ nh÷ng g× mµ ta cÇn lµm cho mét m¹ch ®iÒu khiÓn robot.



8

H×nh 2.2: S¬ ®å khèi m¹ch ®iÖn

2.1 nguån ®iÖn Nguån ®iÖn ®Ó cÊp cho m¹ch ®iÖn, c¶m biÕn vµ ®éng c¬,trong cuéc thi s¸ng

t¹o robot viÖt nam 2009 chóng t«i sö dông bé nguån mét chiÒu nhá h¬n hoÆc b»ng 24VDC Khi ®· lùa chän ®îc nguån nu«i ®Ó sö dông.VËy th× nguån ®iÖn ®îc sö dông vµo ®©u? §ã lµ sö dông ®Ó cÊp nguån cho m¹ch ®iÒu khiÓn, vµ cÊp nguån cho ®éng

c¬.chóng ta còng cã thÓ sö dông chung nguån ®Ó cÊp cho ®éng c¬ vµ m¹ch ®iÒu khiÓn.Nh thÕ m¹ch ®iÒu khiÓn sÏ kh«ng bÞ ¶nh hëng xÊu tõ ®éng c¬ g©y ra. Çch l¾p ®Æt vµ bè trÝ b×nh ®iÖn trªn Robot

HiÓn thÞ th«ng tin

Vi ®iÒukhiÓn

trung t©m

M¹ch c«ng suÊt ®iÒu khiÓn ®«ng

c¬

C¶m biÕn line

C«ng t¾c hµnh tr×nh

Nót nhÊn

encoder

Nguån ®iÖn



9

H×nh 2.3: S¬ ®å nguån ®iÖn

2.2 M¹ch vi ®iÒu khiÓn trung t©m.

M¹ch vi ®iÒu khiÓn trung t©m trong Robot ®îc coi nh bé n·o cu¶ mét c¬

thÓ con ngêi.T¹i ®©y sÏ xö lý mäi ho¹t ®éng thao t¸c cña Robot. Xö lý çc tÝn hiÖu

tõ c¶m biÕn, c«ng t¾c hiÓn thÞ ®Ó ®iÒu khiÓn ®éng c¬, vËy th× chóng ta cÇn lµm g×

víi m¹ch vi ®iÒu khiÒn nµy.

®èi víi nh÷ng ai ®· lµm quen víi vi ®iÒu khiÓn, th× nh÷ng viÖc cÇn lµm víi

m¹ch vi ®iÒu khiÓn nµy. §ã lµ chóng ta sÏ lËp tr×nh trªn m¸y tÝnh, sau ®ã sÏ n¹p

ch¬ng tr×nh ®· viÕt vµo vi ®iÒu khiÓn.Vi ®iÒu khiÓn sÏ thùc hiÖn nh÷ng lÖnh ®· viÕt

vµo nã.

Cã nh÷ng lo¹i vi ®iÒu khiÓn nµo mµ ta cã thÓ sö dông ®Ó lËp tr×nh cho robot.

ë viÖt nam cã mét sè hä vi ®iÒu khiÓn th«ng dông sau:

+ - 12VDC

+ - 12VDC



10

+hä vi ®iÒu khiÓn 8051

H×nh 2.4: Vi ®iÒu khiÓn 8051

+hä vi ®iÒu khiÓn AVR

H×nh 2.5: Vi ®iÒu khiÓn AVR

+hä vi ®iÒu khiÓn PIC…

H×nh 2.6: Vi ®iÒu khiÓn pic

Trong cuéc thi s¸ng t¹o robot viÖt nam 2009 chóng t«i ®· sö dông hä vi ®iÒu khiÓn

8051 nªn trong kho¸ luËn nµy t«i sÏ giíi thiÖu tæng quan vÒ hä vi ®iÒu khiÓn nµy ë

phÇn sau.



11

H×nh 2.7: S¬ ®å m¹ch vi ®iÒu khiÓn 8051

M¹ch vi ®iÒu khiÓn sö dông nguån 5V.trong çc cuéc thi Robocon m¹ch nµy

®ãng vai trß lµ khèi trung t©m cña Robot, kÕt nèi víi tÊt c¶ çc modul kh¸c, tõ

m¹ch vi ®iÒu khiÓn nµy b¹n cã thÓ më réng ra çc modul kh¸c.

M¹ch nguån

M¹ch vi ®iÒu khiÓn sö dông nguån 5V, tuy nhiªn çc ¾c quy dïng trong

Robot ®Òu lµ nguån 12V hoÆc 24V do ®ã b¹n kh«ng thÓ ®Êu trùc tiÕp nguån ¾c quy

vµo vi ®iÒu khiÓn ®îc cÇn ph¶i thiÕt kÕ mét m¹ch nguån riªng æn ®Þnh ë 5V cho vi

®iÒu khiÓn.



12

H×nh 2.8: S¬ ®å m¹ch nguån dïng IC æn ¸p 7805 2.3 Çc sensor c¶m biÕn M¹ch c¶m biÕn ®ãng vai trß nh çc m¾t cña Robot gióp Robot nhËn biÕt

®îc m«i trêng xung quanh (v¹ch tr¾ng, chíng ng¹i vËt) ®Ó tõ ®ã cã biÖn ph¸p xö

lý.

Trong cuéc thi Robocon thêng dïng nhËn biÕt v¹ch tr¾ng, mét sè trêng

hîp dïng ®Ó nhËn biÕt v¹ch mµu. nhê çc c¶m biÕn nµy mµ Robot cã kh¶ n¨ng nhËn

biÕt ®êng kÝch thíc réng 3cm ®îc ph©n bè theo quy luËt nµo ®ã mµ luËt ch¬i

®a ra. §ã lµ nhê vµo nh÷ng c¶m biÕn dß ®êng v¹ch tr¾ng.

Nh÷ng c¶m biÕn nµy lµ nh thÕ nµo? §ã lµ nh÷ng c¶m biÕn quang hay hång

ngo¹i ®îc thiÕt kÕ phï hîp ®Ó Robot cã thÓ nhËn ®îc ®êng chÝnh x¸c.

H×nh 2.9: Mét sè sensor hång ngo¹i



13

Mét sè çch bè trÝ sensor: + Sö dông 6 sensor xÕp thµnh hµng ngang.

+ Sö dông 8 sensor.

2.4 c«ng t¾c hµnh tr×nh

Còng lµ mét trong nh÷ng ngâ vµo, ®a tÝn tÝn hiÖu vÒ vi ®iÒu khiÓn ®Ó xö lÝ.

C«ng t¾c hµnh tr×nh thêng cã 3 ch©n: ë d¹ng thêng ®ãng vµ thêng më,

mét ch©n tÝn hiÖu ®îc nèi ®Êt hoÆc VCC mét ch©n ®îc nèi víi vi ®iÒu khiÓn. ViÖc

bè trÝ c«ng t¾c hµnh tr×nh ph¶i khÐo lÐo, linh ho¹t ®Ó ph¸t huy tèi ®a kh¶ n¨ng nhËn

biÕt cña Robot.

H×nh 2.10: C«ng t¾c hµnh tr×nh.



14

2.5 Nót nhÊn

Chóng ta sö dông nót nhÊn ®Ó lùa chän ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn Robot.

2.6 Encoder

Chóng ta thªm encoder vµo Robot ®Ó cã thªm sù linh ho¹t trong ®iÒu khiÓn.

Encoder dïng ®Ó ®o ®o¹n ®êng Robot di chuyÓn, t¨ng sù chÝnh x¸c cña Robot.

Tèi u gi¶i thuËt ®iÒu khiÓn cña Robot.

H×nh 2.11: Mét sè h×nh ¶nh vÒ encoder



15

2.7 HiÓn thÞ

M¹ch hiÓn thÞ cã thÓ sö dông LED 7 ®o¹n, mµn h×nh LCD, tuú theo tõng thiÕt

kÕ cña mçi ®éi.

h×nh 2.12: H×nh d¹ng LCD

2.8 M¹ch c«ng suÊt ®iÒu khiÓn ®éng c¬

M¹ch ®iÒu khiÓn c«ng suÊt rÊt quan träng, m¹ch c«ng suÊt ph¶i ®îc thiÕt kÕ

cÈn thËn, æn ®Þnh, bëi robot ho¹t ®éng tèt th× m¹ch c«ng suÊt ph¶i ®¶m b¶o.

Trong cuéc thi s¸ng t¹o robot viÖt nam 2009.Chóng t«i thêng sö dông lo¹i

m¹ch ®éng c¬ chÝnh lµ m¹ch cÇu H.

Mét trong çc kü thuËt rÊt quan träng ®ã lµ ®iÒu chÕ ®é réng xung (PWM).

Kü thuËt nµy gióp b¹n cã thÓ ®iÒu khiÓn Robot ch¹y nhanh chËm tuú ý, gióp cho

ho¹t ®éng cña Robot lu«n linh ho¹t, thÝch øng víi mäi t×nh huèng s¶y ra trªn s©n.



16

III. Kü thuËt lËp tr×nh vi ®iÒu khiÓn

HiÖn nay cã rÊt nhiÒu hä vi ®iÒu khiÓn trªn thÞ trêng víi nhiÒu øng dông

kh¸c nhau, trong ®ã cã hä vi ®iÒu khiÓn MCS-51 ®îc sö dông réng r·i trªn thÕ giíi

vµ ë ViÖt Nam. Trong cuéc thi s¸ng t¹o Robot ViÖt Nam 2009 chóng t«i ®· sö dông

hä vi ®iÒu khiÓn 89C52 cña h·ng Atmet cïng hä víi vi ®iÒu khiÓn 8051. V× vËy c©u

lÖnh cña 89C52 còng t¬ng tù, nh cña hä vi ®iÒu khiÓn 8051.

3.1 Tæng quan vÒ vi ®iÒu khiÓn 89CXX (89C51, 89C52..)

Vi ®iÒu khiÓn 89CXX cña h·ng Atmet cã 4/8/12/20 Kbyte bé nhí Flash

rom bªn trong ®Ó lu ch¬ng tr×nh.

ROM (Read Only Memory) lµ bé nhí chØ ®äc vµ ®Òu cã 128 Byte RAM néi,

RAM (Random Access Memory) cã thÓ ®äc ghi. RAM kh«ng tiÕp tôc lu gi÷ néi

dung khi bÞ mÊt nguån cung cÊp. Cßn ROM th× ngîc l¹i.

Cã tõ hai ®Õn ba bé ®Þnh thêi 16 bit, cã 32 ®êng suÊt nhËp (4Port xuÊt nhËp

tõ P0 ®Õn P3). Cã cÊu tróc ng¾t 2 møc u tiªn vµ 5 nguyªn nh©n ng¾t, cã kh¶ n¨ng

giao tiÕp truyÒn d÷ liÖu nèi tiÕp.Cã m¹ch dao ®éng vµ t¹o xung clock trªn chip.

Hä vi ®iÒu khiÓn cã thÓ më réng kh«ng gian nhí ch¬ng tr×nh ngoµi 64

Kbyte ( Bé nhí ROM ) ngo¹i vµ më réng kh«ng gian nhí d÷ liÖu ngoµi 64 Kbyte

(Bé nhí RAM ngo¹i).

Bé xö lÝ bit (Thao t¸c trªn çc bit riªng rÏ) 210 bit cã thÓ truy xuÊt ®Õn tõng bit.



17

Chøc n¨ng chi tiÕt

H×nh 2.13: s¬ ®å bè trÝ ch©n cña 89CXX

Ch©n VCC: d¬ng nguån (nguån ®iÖn cÊp +5V ± 0.5)

Ch©n GND: nèi mass

+ Port 0: (P0)

Port 0 gåm 8 ch©n (Tõ ch©n 32 ®Õn ch©n 39 ) cã hai chøc n¨ng:



18

- chøc n¨ng xuÊt/nhËp

- chøc n¨ng lµ bus d÷ liÖu vµ bus ®Þa chØ.

+ Port 1: (P1)

Port 1 gåm 8 ch©n (tõ ch©n 1 ®Õn ch©n 8) chØ cã chøc n¨ng lµm çc ®êng

xuÊt nhËp.

+ Port 2: (P2)

Port 2 gåm 8 ch©n (tõ ch©n 21 ®Õn ch©n 28) cã hai chøc n¨ng:

- Chøc n¨ng xuÊt/nhËp

- Chøc n¨ng lµ bus ®Þa chØ cao.

+ Port 3: (P3)

Port 3 gåm 8 ch©n (tõ ch©n 10 ®Õn ch©n 17) cã hai chøc n¨ng:

- Chøc n¨ng xuÊt/nhËp

- Mçi ch©n l¹i cã chøc n¨ng riªng

Bit Tên Chức năng

P3.0 RxD Ngõ vào nhận dữ liệu nối tiếp

P3.1 TxD Ngõ xuất dữ liệu nối tiếp

P3.2 INT0 Ngõ vào ngắt cứng thứ 0

P3.3 INT1 Ngõ vào ngắt cứng thứ 1

P3.4 T0 Ngõ vào của Timer/Counter thứ 0


P3.6 WR Ngõ điều khiển ghi dữ liệu lên bộ nhớ ngoài

P3.7 RD Ngõ điều khiển đọc dữ liệu từ bộ nhớ bên ngoài


P1.1 T2X Ngõ Nạp lại/thu nhận của Timer/Counter thứ 2



19

+ Ch©n RESET (RST)

Dïng ®Ó thiÕt lËp l¹i tr¹ng th¸i ban ®Çu cho vi ®iÒu khiÓn.

+ Ch©n XTAL1 vµ XTAL2.

Dïng ®Ó nhËn nguån xung clock tõ bªn ngoµi ®Ó ho¹t ®éng.

+ Ch©n cho phÐp bé nhí ch¬ng tr×nh PSEN (ch©n 29)

Dïng ®Ó truy suÊt bé nhí ch¬ng tr×nh ngoµi.

+ Ch©n ALE (ch©n 30)

Xung cña ngâ ra cho phÐp chèt ®Þa chØ ALE, cho phÐp chèt byte thÊp cña ®Þa

chØ trong thêi gian truy suÊt bé nhí ngoµi.

Ch©n nµy còng ®îc dông lµm ngâ vµo xung lËp tr×nh (PROG)

Trong thêi gian lËp tr×nh FLASH.

+ ch©n EA

Dïng ®Ó x¸c ®Þnh ch¬ng tr×nh thùc hiÖn ®îc lÊy tõ ROM néi hay ROM

ngo¹i

- Khi EA nèi víi l«gÝc 1 (+5V) vi ®iÒu khiÓn thùc hiÖn ch¬ng tr×nh

lÊy tõ bé nhí néi.

- Khi EA nèi víi l«gÝc 0 (0V) th× vi ®iÒu khiÓn thùc hiÖn ch¬ng tr×nh

lÊy tõ bé nhí ngo¹i.

3.2 CÊu tróc cña mét ch¬ng tr×nh hîp ng÷.

3.2.1 Tæng quan vÒ ng«n ng÷ Assembly

Trong qu¸ tr×nh lËp tr×nh chóng t«i ®· sö dông ng«n ng÷ lËp tr×nh Aseembly

lµ mét ng«n ng÷ lËp tr×nh cÊp thÊp gÇn víi ng«n ng÷ m¸y, ch¬ng tr×nh sau khi viÕt

b»ng assembly cÇn ®îc chuyÓn ®æi qua m· lÖnh (hay gäi lµ m· m¸y) cña vi ®iÒu

khiÓn, qu¸ tr×nh chuyÓn ®æi ®îc thùc hiÖn b»ng ch¬ng tr×nh dÞch Assembler. Çc

m· lÖnh sau ®ã ®îc n¹p vµo ROM cña vi ®iÒu khiÓn ®Ó thùc hiÖn ch¬ng tr×nh. §Ó

so¹n th¶o ch¬ng tr×nh cã thÓ sö dông Notepal hoÆc bÊt cø ch¬ng tr×nh so¹n th¶o



20

cã sö dông bé kÝ tù chuÈn ASCII vµ lu tªn ®u«i nh sau: “tªn.asm”. Ngoµi ra cã

thÓ sö dông çc phÇn mÒm hç trî so¹n th¶o dµnh riªng cho vi ®iÒu khiÓn ®· tÝch hîp

s½n ch¬ng tr×nh dÞch Assembler.

3.2.2 Khu«n d¹ng cña ch¬ng tr×nh hîp ng÷

+ Mét ch¬ng tr×nh hîp ng÷ chøa:

- Çc lÖnh (intruction), cña bé vi xö lý, bé vi ®iÒu khiÓn

- Çc chØ dÉn (directive) cña tr×nh dÞch hîp ng÷

- Çc ®iÒu khiÓn (coltrol) cña tr×nh dÞch hîp ng÷

- Çc chó thÝch (comment)

Çc lÖnh lµ çc m· gîi nhí quen thuéc cña çc lÖnh thùc thi ®îc (nh

MOV,ADD…)

Çc chØ dÉn cña tr×nh dÞch hîp ng÷ lµ çc lÖnh cña tr×nh dÞch hîp ng÷ dïng

®Ó ®Þnh nghÜa cÊu tróc ch¬ng tr×nh, çc ký hiÖu, d÷ liÖu, çc h»ng sè…(nh

ORG,..)

Çc ®iÒu khiÓn cña tr×nh dÞch hîp ng÷ thiÕt lËp çc chÕ ®é cña tr×nh dÞch hîp

ng÷ vµ çc luång hîp dÞch trùc tiÕp. Çc chó thÝch gióp cho ch¬ng tr×nh dÔ ®äc

b»ng çch ®a ra çc gi¶i thÝch vÒ môc ®Ých vµ ho¹t ®éng cña çc chuçi lÖnh.

Çc dßng chøa çc lÖnh vµ çc chØ dÉn ph¶i ®îc viÕt theo çc quy luËt mµ

tr×nh dÞch hîp ng÷ hiÓu ®îc. Mçi mét dßng ®îc chia thµnh çc trêng çch biÖt

nhau bëi kho¶ng tr¾ng hoÆc kho¶ng tab. Khu«n d¹ng tæng qu¸t cña mçi mét dßng

lÖnh nh sau.

[label:] memonic [operand], [operand] […][;comment] Label:nh·n

Memonic:m· gîi nhí

Operand:to¸n h¹ng

Comment: chó thÝch



21

ChØ cã trêng m· gîi nhí lµ b¾t buéc. NhiÒu tr×nh dÞch hîp ng÷ yªu cÇu

trßng nh·n, nÕu hiÖn diÖn ph¶i b¾t ®Çu tõ bªn tr¸i ë cét 1, vµ çc trêng tiÕp theo

®îc çch nhau bëi ký tù kho¶ng tr¾ng hoÆc tab.

3.2.3 Trêng nh·n

Nh·n biÓu thÞ ®Þa chØ cña lÖnh (hoÆc d÷ liÖu) theo sau. Khi cã sù rÏ nh¸nh

®Õn lÖnh nµy, nh·n ®îc dïng trong trêng to¸n h¹ng cña lÖnh rÏ nh¸nh hoÆc lÖnh

nh¶y (nh SJMP SKIP).

Trong khi thuËt ng÷ “nh·n” lu«n lu«n biÓu thÞ mét ®Þa chØ, thuËt ng÷ “ký

hiÖu” l¹i tæng qu¸t h¬n. nh·n lµ mét lo¹i ký hiÖu vµ ®îc nhËn d¹ng b»ng dÊu ‘:’

(kÕt thóc nh·n).

Çc ký hiÖu ®îc g¸n gi¸ trÞ hoÆc thuéc tÝnh b»ng çch sö dông çc chØ dÉn

nh lµ EQU, SEGMENT, BIT, DATA,…Çc ký hiÖu cã thÓ lµ çc ®Þa chØ, çc h»ng

d÷ liÖu, tªn cña çc segment hoÆc çc cÊu tróc kh¸c do ngêi lËp tr×nh nghÜ ra. Çc

ký hiÖu kh«ng kÕt thóc b»ng dÊu ‘:’. Trong thÝ dô sau ®©y COSTANT lµ ký hiÖu cßn

START lµ mét nh·n:

Costant equ 500

Start: mov a, #0ffh

Mét ký hiÖu (hoÆc nh·n) ph¶i b¾t ®Çu b»ng mét ký tù hoÆc dÊu hái ‘?’ hoÆc

dÊu nèi díi ‘_’ vµ tiÕp theo ph¶i lµ çc ký tù ch÷, çc sè, dÊu ‘?’ hoÆc ‘_’; ký hiÖu

(hoÆc nh·n) cã thÓ dµi 31 ký tù ë d¹ng ch÷ thêng hoÆc ch÷ in. Çc ký hiÖu cã thÓ

(hoÆc nh·n) kh«ng thÓ trïng víi çc tõ kho¸ (çc m· gîi nhí, çc chØ dÉn, çc to¸n

tö hoÆc çc ký hiÖu tiÒn ®Þnh nghÜa).

3.2.4 Trêng m· gîi nhí

M· gîi nhí cña lÖnh hoÆc chØ dÉn cña tr×nh dÞch hîp ng÷ theo sau trêng

nh·n. Çc thÝ dô vÒ m· gîi nhí cña chØ dÉn lµ ADD, MOV, DIP hoÆc INC. Çc thÝ

dô vÒ m· gîi nhí cña chØ dÉn lµ ORG, EQU hoÆc DB.



22

3.2.5 Trêng to¸n h¹ng

Trêng to¸n h¹ng, theo sau trêng m· gîi nhí.Trêng nµy chøa ®Þa chØ hoÆc d÷

liÖu mµ lÖnh sÏ sö dông.Mét nh·n cã thÓ ®îc dïng ®Ó biÓu thÞ ®Þa chØ cña d÷ liÖu

hoÆc mét ký hiÖu cã thÓ ®îc dïng ®Ó biÓu thÞ mét h»ng d÷ liÖu. Çc kh¶ n¨ng cña

trêng to¸n h¹ng phô thuéc vµo thao t¸c. Cã thao t¸c kh«ng cã to¸n h¹ng (thÝ dô

lÖnh RET) trong khi çc thao t¸c kh¸c cho phÐp nhiÒu to¸n h¹ng çch nhau bëi dÊu

phÈy. Do vËy cã nhiÒu kh¶ n¨ng cho trêng to¸n h¹ng mµ chóng ta sÏ kh¶o s¸t sau.

3.2.6 Trêng chó thÝch

Çc ghi chó ®Ó lµm râ ch¬ng tr×nh ®îc ®Æt trong trõ¬ng chó thÝch ë cuèi

dßng lÖnh. Çc chó thÝch cÇn ph¶i ®îc b¾t ®Çu b»ng dÊu chÊm ph¶y (;). Çc

ch¬ng tr×nh con vµ çc phÇn cã kÝch thíc lín cña ch¬ng tr×nh thêng b¾t ®Çu bëi

mét khèi chó thÝch bao gåm nhiÒu dßng chó thÝch ®Ó gi¶i thÝch çc ®Æc trng tæng

qu¸t cña ch¬ng tr×nh con hoÆc phÇn mÒm theo sau.

3.2.7 Çc ký hiÖu ®Æc biÖt

Çc ký hiÖu ®Æc biÖt ®îc dïng cho çc kiÓu ®Þnh ®Þa chØ thanh ghi. Çc ký hiÖu

nµy bao gåm A, R0 ®Õn R7, DPTR, PC, C vµ AB. DÊu $ còng lµ mét ký hiÖu ®Æc

biÖt ®îc dïng ®Ó tham chiÕu ®Õn gi¸ trÞ hiÖn hµnh cña bé ®Õm vÞ trÝ.

Mét sè thÝ dô nh sau:

Setb c

Inc dptr

Jnb ti,$ LÖnh trªn cã thÓ viÕt l¹i nh sau: HERE: JNB TI, HERE



23

3.2.8 §Þa chØ gi¸n tiÕp

Víi mét sè lÖnh, trêng to¸n h¹ng cã thÓ x¸c ®Þnh mét thanh ghi mµ néi

dung cña thanh ghi lµ ®Þa chØ cña d÷ liÖu. DÊu @ chØ ra m«t ®Þa chØ gi¸n tiÕp vµ

thanh ghi theo sau chØ cã thÓ lµ R0, R1, DPTR hoÆc PC tuú vµo lÖnh cô thÓ.

ThÝ dô:

ADD A, @R0

MOVC A, @A + PC

LÖnh ®Çu tiªn lÊy ra mét byte d÷ liÖu tõ RAM néi ë ®Þa chØ lµ néi dung cña

thanh ghi R0. lÖnh thø hai lÊy ra mét byte d÷ liÖu tõ bé nhí ch¬ng tr×nh ngoµi ë

®Þa chØ lµ néi dung thanh chøa A céng víi néi dung cña bé ®Õm ch¬ng tr×nh PC.

Lu ý lµ néi dung cña bé ®Õm ch¬ng tr×nh PC khi céng lµ ®Þa chØ lÖnh tiÕp theo

lÖnh MOVC. Víi c¶ hai lÖnh trªn, gi¸ trÞ lÊy ra ®îc ®a vµo cÊt trong thanh chøa

A.

3.2.9 §Þa chØ d÷ liÖu

NhiÒu lÖnh truy xuÊt çc vÞ trÝ nhí b»ng çch sö dông kiÓu ®Þnh ®Þa chØ trùc

tiÕp vµ yªu cÇu mét ®Þa chØ cña bé nhí d÷ liÖu trªn chÝp (00H – 7FH) hoÆc ®Þa chØ

cña mét thanh ghi chøa chøc n¨ng ®Æc biÖt SFR (80H – 0FFH) trong trêng to¸n

h¹ng.

Çc ký hiÖu tiÒn ®Þnh nghÜa cã thÓ ®îc sö dông thay cho ®Þa chØ cña çc thanh ghi chøc n¨ng.

ThÝ dô: MOV A, 45H MOV A, SBUF ; t¬ng ®¬ng lÖnh MOV A, 99H

3.2.10 §Þa chØ bit

Çc lÖnh truy xuÊt çc vÞ trÝ ®îc ®Þnh ®Þa chØ bit ph¶i cung cÊp ®Þa chØ bit

trong bé nhí d÷ liÖu néi (00H – 7FH) hoÆc ®Þa chØ bit trong çc thanh ghi SFR

(80H – 0FFH).

Cã ba çch ®Ó ®Þnh ®Þa chØ bit trong mét lÖnh:

(a) §Þa chØ bit ®· biÕt tríc



24

(b) Sö dông to¸n tö dot (.) gi÷a ®Þa chØ byte vµ vÞ trÝ bit

(c) Sö dông ký hiÖu tiÒn ®Þnh nghÜa.

Díi ®©y lµ çc vÝ dô:

Setb 0e7h ; §Þnh ®Þa chØ biÕt tríc

Setb acc.7 ; Sö dông to¸n tö dot

Jnb ti, $ ; TI lµ ký hiÖu tiÒn ®Þnh nghÜa

Jnb 99h, $ ; cïng c«ng dông víi lÖnh trªn 3.2.11 §Þa chØ cña lÖnh

Mét ®Þa chØ cña lÖnh ®îc dïng trong trêng to¸n h¹ng cho çc lÖnh nh¶y,

bao gåm çc lÖnh nh¶y t¬ng ®èi (SJMP vµ çc lÖnh nh¶y cã ®iÒu kiÖn), çc lÖnh

nh¶y vµ gäi tuyÖt ®èi (ACALL, AJMP) vµ çc lÖnh nh¶y gäi dµi (LJMP, LCALL).

®Þa chØ lÖnh thêng ®îc cho díi d¹ng çc nh·n.

thÝ dô

HERE . . . SJMP HERE

ë ®©y trong khu«n khæ kho¸ luËn nµy t«i xin tr×nh bµy ng¾n gän mét sè

néi dung sÏ ®îc dïng nhiÒu trong nh÷ng ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn robot minh ho¹,

cßn nhiÒu néi dung kh¸c kh«ng ®îc tr×nh bµy trong khu«n khæ kho¸ luËn nµy, tuy

nhiªn b¹n ®äc cã thÓ t×m thÊy dÔ dµng trong çc s¸ch viÕt vÒ lËp tr×nh hîp ng÷ cho

vi ®iÒu khiÓn.



25

ch¬ng iii: sö dông encoder x¸c ®Þnh vÞ trÝ

trong chuyÓn ®éng cña robot

I. NhiÖm vô, nguyªn t¾c vµ nguyªn lÝ lµm viÖc cña Encoder

3.1 NhiÖm vô

+ KiÓm so¸t tèc ®é ®éng c¬

+ sö lý gãc cua

+ §o ®êng ®· di chuyÓn

+ Ch¹y kh«ng dïng c¶m biÕn ë vïng cã v¹ch tr¾ng

®©y lµ nh÷ng øng dông mµ encoder mang l¹i cho Robot, ngoµi ra qua nh÷ng

thuËt to¸n vµ gi¶i çc bµi to¸n ®éng häc kÕt hîp víi la bµn sè, encoder cßn cã thÓ

x¸c ®Þnh t¬ng ®èi chÝnh x¸c vÞ trÝ cña Robot trªn s©n di chuyÓn kh«ng dïng v¹ch

tr¾ng.

3.2 Nguyªn t¾c ®Ó x¸c ®Þnh qu·ng ®êng

Chu vi cña b¸nh encoder b¹n cã thÓ tÝnh ®îc mét xung t¬ng øng víi bao

nhiªu mm di chuyÓn. VËy sö lý cua mét gãc cè ®Þnh víi mét b¸nh cè ®Þnh th× mÊt

bao nhiªu xung, cßn nÕu mét b¸nh thuËn mét b¸nh nghÞch th× sè xung thuËn b»ng

sè xung nghÞch vµ b»ng mét nöa sè xung xö lý khi cua b»ng mét b¸nh. Gi¸ trÞ nµy

lu vµo thanh ghi tíi gãc cua sÏ mang ra so s¸nh víi gi¸ trÞ tr¶ vÒ cña encoder.

3.3 Nguyªn lÝ lµm viÖc cña encoder

Gåm mét bé thu ph¸t hång ngo¹i vµ mét ®Üa chia lç ®îc ®Æt gi÷a hÖ thèng

thu ph¸t nµy. §Üa ®îc g¾n trªn trôc cña ®éng cña ®éng c¬ hoÆc trôc chuyÓn ®éng.

Qu¸ tr×nh ®Üa chuyÓn ®éng lµm cho phÇn photo sensor thay ®æi tr¹ng th¸i vµ t¹o ra

mét chuçi xung vu«ng trªn ®Çu ra ®©y lµ mét th«ng sè quan träng cña mét encoder.



26

H×nh 3.1: S¬ ®å nguyªn lý lµm viÖc cña encoder

Nh÷ng lç nµo cho ¸nh s¸ng xuyªn qua tÝn hiÖu ®Çu ra sÏ ®îc m· ho¸ lµ 1,

nh÷ng lç nµo kh«ng cho ¸nh s¸ng xuyªn qua tÝn hiÖu sÏ ®îc m· ho¸ lµ 0.

II. S¬ ®å khèi vµ m¹ch ®iÖn sö dông encoder

H×nh 3.2: S¬ ®å khèi sö dông encoder

Encoder

89c52

Bé so s¸nh

X¸c ®Þnh

qu·ng ®êng

NhiÖm vô

T¨ng tèc

Gi¶m tèc



27

+Trong trêng hîp sö dông encoder ®Ó x¸c ®Þnh qu·ng ®êng, tÝn hiÖu tõ encoder ®îc ®a vµo vi ®iÒu khiÓn. Vi ®iÒu khiÓn sÏ ®Õm sè xung nhËn ®îc tíi khi b»ng mét gi¸ trÞ nµo ®ã vi ®iÒu khiÓn sÏ ra lÖnh dõng hoÆc quay mét gãc nµo ®ã.

+ë trêng hîp æn tèc ®éng c¬, sè xung mµ encoder ®a vÒ sÏ ®îc so s¸nh víi mét gi¸ trÞ nµo ®ã nÕu nhá h¬n hoÆc lín h¬n th× ®a ra hai bÝt gi¶m ®é réng xung hoÆc t¨ng ®é réng xung ®îc minh ho¹ nh h×nh vÏ. H×nh 3.3: §é réng xung ®îc t¨ng lªn H×nh 3.4: §é réng xung ®îc gi¶m ®i

+M¹ch ®iÖn dïng ®Ó ®o ®o¹n ®êng ®· di chuyÓn

H×nh 3.5 S¬ ®å m¹ch ®iÖn chi tiÕt



28

H×nh 3.6: S¬ ®å m¹ch ®iÖn Driver (tÝn hiÖu ®Çu vµo lÊy tõ ®Çu ra AT89C51)

H×nh 3.7: S¬ ®å m¹ch ®iÖn æn tèc cho ®éng c¬



29

+ Nguyªn lÝ lµm viÖc:

Nguån t¹o xung S1 ta cã thÓ thay b»ng encoder, hoÆc çc m¹ch t¹o xung

kh¸c.TÝn hiÖu ®îc ®a vµo díi d¹ng xung vµo IC LM2907. IC LM2907 cã nhiÖm

vô t¹o ra çc tÝn hiÖu díi d¹ng ®iÖn ¸p.

®Çu ra cña IC LM2907 ®îc ®a vµo IC khuÕch ®¹i thuËt to¸n U2LF442, sau

khi so s¸nh tÝn hiÖu ®Çu ra cña khuÕch ®¹i thuËt to¸n ®îc ®a vµo U3B (U3B cã

nhiÖm vô ®iÒu chØnh ®é réng xung). Xung cña U3B ®îc lÊy tõ nguån dao ®éng

LM556. Sau khi ®iÒu chØnh ®é réng xung sÏ ®îc ®a tíi ®iÒu khiÓn motor.

III. Ch¬ng tr×nh sö dông encoder ;®Õm sù kiÖn khi P1.0 chuyÓn tõ 1 vÒ 0 Org 00h ;ch¬ng tr×nh dß ®êng ®i ( P1.0 vµ P1.1 ) vµ ®Õm ë 2 bÝt ( P1.2 vµ P1.3) Mov r0,#0 Mov r1,#0 Main: cjne r0,#5,main 1 Lcall dung lai Main1: cjne r0,#8,dem1 Lcall stop Sjmp dem1 ;----------------------------------------------------------------------------- Chay: jb p1.0,khong1 ; cho p1.0 = 0 Jb p1.1.khong2 Lcall dithang Sjmp ktra1 Khong2: lcall retrai Sjamp ktra1 Khong1: jb p1.1,khong3 Lcall rephai Sjmp ktra1 Khong3: lcall dithang SjMP KTRA1 ;--------CHUONG TRINH CON--------------------- RETRAI: SETB P2.0 CLR P2.1



30

RET REPHAI: SET p2.1 Clr p2.0 Ret Dithang: clr 2.0 Clr 2.1 Ret Dunglai: clr p2.7 Ret Stop: clr p2.6 Ret ;---------------------------------------------------------------- Dem1: jnb p1.2,dem1 ; dem o kenh 1 Ktra: jb p1.2,chay Inc r0 Mov p0,r0 Sjmp main ;------------------------------------------------------------------ Dem2: jnb p1.3,dem2 ; dem o kenh 2 Ktra1: jb p1.3,ktra Inc r1 Mov p3,r1 Sjmp dem2 End Tãm t¾t ch¬ng tr×nh:

Ch¬ng tr×nh dß ®êng ®i ( P1.0 vµ P1.1 ) vµ ®Õm ë 2 bÝt ( P1.2 vµ P1.3)

Ch¬ng tr×nh dïng thanh ghi R0 lµm thanh ghi ®Õm v¹ch

Ch¬ng tr×nh dïng thanh ghi R1 lµm thanh ghi ®Õm xung tõ encoder ®a ®Õn

vi ®iÒu khiÓn AT89C51.

Dïng port 1 cña vi ®iÒu khiÓn lµm port nhËn tÝn hiÖu ë ®Çu vµo:

+ Bit p1.0 vµ bit p1.1 lµm nhiÖm vô nhËn tÝn hiÖu ®Ó dß ®êng…,

+ BÝt p1.2 lµm nhiÖm vô nhËn tÝn hiÖu ë ®Çu vµo ®Ó ®Õm v¹ch,



31

+ BÝt p1.3 lµm nhiÖm vô nhËn xung tÝn hiÖu ®Çu vµo tõ encoder ®Ó x¸c

®Þnh vÞ trÝ chuyÓn ®éng cña robot….

Dïng port 2 lµ port ®Çu ra ( ®a tÝn hiÖu vµo driver ®Ó ®iÒu khiÓn motor):

+ Dïng p2.0 vµ p2.1 lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn motor thø nhÊt cña b¸nh

sau.

+ Dïng p2.2 vµ p2.3 lµm nhiÖm vô ®iÒu khiÓn motor thø hai cña b¸nh sau

Cã çc trêng hîp sau:

Robot ch¹y tiÕn: p2.0 = 1, p2.1 = 0, p2.2 = 1, p2.3 = 0

Robot ch¹y lïi: p2.0 = 0, p2.1 =1, p2.2 = 0, p2.3 = 1

Robot rÏ tr¸i: p2.0 = 1, p2.1 = 0, p2.2 = 0, p2.3 = 0

Robot rÏ ph¶i: p2.0 = 0, p2.1 = 0, p2.2 = 1, p2.3 = 0

IV. Thùc hiÖn

H×nh ¶nh ch¹y thö l¾p trªn bo thö

Ho¹t ®éng:

Qu¸ tr×nh ®Üa chuyÓn ®éng lµm cho phÇn photo sensor thay ®æi tr¹ng th¸i vµ t¹o ra

mét chuçi xung vu«ng trªn ®Çu ra, tÝn hiÖu nµy ®îc ®a vµo vi ®iÒu khiÓn ®Ó xö lÝ

sau ®ã vi ®iÒu khiÓn ®a ra çc lÖnh ®iÒu khiÓn dõng hoÆc cua hay ®iÒu chØnh tèc

®é ®éng c¬ mµ ch¬ng tr×nh yªu cÇu.



32

KÕt luËn

ViÖc sö dông Encoder trong chÕ t¹o Robot ®©y lµ mét c«ng nghÖ míi nã

mang l¹i kÕt qu¶ gÇn nh lµ tuyÖt ®èi khi Robot chuyÓn ®éng tíi mét vÞ trÝ ®· ®îc

x¸c ®Þnh tõ tríc, mµ mét sè ph¬ng ph¸p kh¸c kh«ng thÓ lµm ®îc. Qua qu¸ tr×nh

lµm viÖc t«i ®· ®¹t ®îc mét sè kÕt qu¶ nh:

+ ThiÕt kÕ ®îc hai m¹ch ®iÖn cã sö dông encoder: m¹ch ®o ®o¹n ®êng cña

Robot vµ m¹ch æn ®Þnh tèc ®é ®éng c¬ dïng chÕ ®é xung.

+ ViÕt ®îc ch¬ng tr×nh ®iÒu khiÓn vÞ trÝ trong chuyÓn ®éng cña robot

+chÕ t¹o thµnh c«ng m¹ch ®iÖn x¸c ®Þnh vÞ trÝ, ho¹t ®éng tèt.

Bªn c¹nh ®ã, do ®iÒu kiÖn thêi gian kh«ng cho phÐp viÖc chÕ t¹o bé æn tèc

cho ®éng c¬ vÉn cha ®îc hoµn thiÖn. §©y còng lµ mét vÊn ®Ò cÇn ®îc ph¸t triÓn

thªm trong c«ng viÖc chÕ t¹o Robot trong t¬ng lai.



33

Tµi liÖu tham kh¶o

[1] B¸o ®iÖn tö “khoa häc.com.vn” [2] Tèng V¨n On – Hoµng §øc H¶i, Hä vi ®iÒu khiÓn 8051, NXB Lao

®éng x· héi, 2001 [3] §ç Xu©n Thô, Kü thuËt ®iÖn tö, NXB gi¸o dôc, 2001 [4] PGS. TS §µo V¨n HiÖp, Kü thuËt Robot, NXB khoa häc vµ kü thuËt,

2003 [5] NguyÔn M¹nh Trêng, Gi¸o tr×nh Robocon, http://www.

Dks.com.vn

http://www/

Documents

Xác Định Vị Trí Trong Chuyển Động Của Robot Khóa Luận Tốt Nghiệp Đại Học