Thiết kế module sensor dò line dùng quang trở

THIẾT KẾ MODULE SENSOR DÒ LINE DÙNG QUANG TRỞ Giảng viên hướng dẫn: Th.S Lê Tấn Cường I- CÁC ĐỀ TÀI CÓ LIÊN QUAN: - Thiết kế module sensor dò line cho robocon dùng chip sensor chuyên dụng S7136. - Thiết kế module sensor dò line cho robocon dùng adc và thiết kế bộ lọc nhiễu tín hiệu trên vi điều khiển. - Sensor dò line cho xe MCR. - Thiết kế robot dò đường đơn giản – Line Following Robot. II- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN: - Tìm hiểu phần cứng của vi điều khiển ATMEGA8. - Tìm hiểu bộ chuyển đổi ADC của vi điều khiển ATMEGA8. - Nghiên cứu nguyên lý cấu tạo và hoạt động của module sensor. - Nghiên cứu và ứng dụng phần mềm biên dịch CodeVision AVR. Dùng phần mềm AvrProg để nạp chip. - Lập trình thử cho sensor board nhận biết Line và xuất tín hiệu điều khiển Leds. III-CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1. Vi điều khiển ATMEGA8: Sơ đồ chân: Những tính năng chính: - Bộ nhớ: 8K Bytes Flash, 1K Bytes SRAM, 512 Bytes EEPROM. - 23 thanh ghi I/O. - 2 bộ định thời Timer/Counter 8bit, 1 bộ định thời Timer/Counter 16bit. - Bộ định thời Watch Dog Timer. - Bộ dao động nội RC. - ADC 8 kênh với độ phân giải 10bit, 8bit. - 3 kênh PWM. - Bộ so sánh tương tự có thể lựa chọn ngõ vào. - Khối truyền nhận nối tiếp SPI. - KHối giao tiếp nối tiếp 2 dây TWI. - Hỗ trợ Boot Loader. - Tần số tối đa 16MHz. - v.v… Cấu trúc: (xem thêm trong file báo cáo). Bộ chuyển đổi ADC: - Trong các ứng dụng đo lường và điều khiển bằng vi điều khiển bộ chuyển đổi tương tự - số (ADC) là một thành phần rất quan trọng. Dữ liệu trong thế giới của chúng ta là các dữ liệu tương tự (Analog). Trong khi đó, rõ ràng vi điều khiển là một thiết bị số (Digital), các giá trị mà một vi điều khiển có thể thao tác là các con số rời rạc vì thực chất chúng được tạo thành từ sự kết hợp của hai mức 0 và 1. - Nói cách khác, chúng ta đã “số hóa” (digitalize) một dữ liệu Analog thành một dữ liệu Digital. Quá trình “số hóa” này thường được thực hiện bởi một thiết bị gọi là “bộ chuyển đổi tương tự - số” hay đơn giản là ADC (Analog to Digital Converter). 2. Quang trở: - Quang trở là điện trở mà hoạt động của nó dựa trên hiệu ứng quang dẫn. - Cấu tạo: Quang trở được làm từ chất bán dẫn nhạy quang (có thể là Cadmium Sulfide – CdS, Cadmium Selenide – CdSe). - Nguyên lý làm việc của quang trở là khi có bức xạ chiếu vào, chất bán dẫn hấp thụ năng lượng làm phát sinh các điện tử tự do và lỗ trống, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất bán dẫn. Các đặc tính điện và độ nhạy của quang trở dĩ nhiên tùy thuộc vào vật liệu dùng trong chế tạo. 3. Nguyên lý hoạt động của board sensor: - Phần phát dùng 8 con led siêu sáng, phần thu là 8 quang trở theo từng cặp bố trí ở mặt sau của board như hình: - Led siêu sáng chiếu ánh sáng xuống Line và phản xạ ngược trở lại quang trở tương ứng.  Nếu Line là Line trắng thì ánh sáng phản xạ lại quang trở với cường độ mạnh hơn, ứng với mức Logic 1.  Nếu Line là Line đen thì ánh sáng gần như bị hấp thụ và phản xạ lại quang trở rất ít, ứng với mức Logic 0. - Cường độ ánh sáng hấp thụ vào quang trở có thể được chỉnh bằng biến trở chỉnh (gắn ở mặt trên của board sensor). Bằng việc chỉnh biến trở ứng với từng cặp Led phát – quang trở ta chỉnh được độ nhạy của quang trở. - Cần lưu ý vấn đề chống nhiễu cho sensor, phải che chắn cho các quang trở và leds phát. Sơ đồ nguyên lý: IV-KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: - Hiểu nguyên lý board sensor. - Module có khả năng dò được line. - Xuất tín hiệu điều khiển các thiết bị ngoại vi khác như leds, động cơ… - Độ nhạy tốt. sensor board mainboard: module sensor: video: V-HƯỚNG PHÁT TRIỂN: Kết hợp với các modulde, thiết bị khác để dùng trong các ứng dụng dò line như robocon, xe mcr.