Robot theo dòng sử dụng vi điều khiển 8051

Robot theo dòng là máy chạy theo một đường, nó có thể là một đường đen hoặc một đường trắng. Về cơ bản có hai loại robot theo đường là: một là người theo đường đen đi theo đường đen và loại thứ hai là người theo đường trắng đi theo đường trắng. Người theo dõi dòng thực sự cảm nhận được dòng và chạy qua nó. Trong các dự án trước đây của chúng tôi, chúng tôi đã tạo ra một rô bốt theo dòng đen bằng arduino nhưng lần này chúng tôi sẽ tạo một rô bốt theo dòng trắng bằng vi điều khiển 8051. Trong hướng dẫn này, chúng tôi cũng sẽ giới thiệu cách làm bảng mạch in cho robot theo đường dây tại nhà với giá rẻ.

Khái niệm về Robot theo dòng

Khái niệm về người theo dõi dòng có liên quan đến ánh sáng. Chúng tôi đã sử dụng hành vi của ánh sáng ở bề mặt đen và trắng. Khi ánh sáng rơi trên bề mặt trắng, nó sẽ phản xạ gần như hoàn toàn và trong trường hợp bề mặt đen thì ánh sáng sẽ bị bề mặt đen hấp thụ. Hành vi ánh sáng được giải thích này được sử dụng trong robot theo dõi dòng này.

Trong dự án robot theo dòng này, chúng tôi đã sử dụng Bộ phát hồng ngoại và bộ thu IR còn được gọi là điốt quang để gửi và nhận ánh sáng. IR truyền đèn hồng ngoại. Khi tia hồng ngoại rơi trên bề mặt trắng, nó bị phản xạ trở lại và bị bắt bởi điốt quang và tạo ra một số thay đổi điện áp. Khi ánh sáng hồng ngoại rơi trên bề mặt đen, ánh sáng sẽ bị bề mặt đen hấp thụ và không có tia phản xạ trở lại, vì vậy điốt quang không nhận được bất kỳ ánh sáng hoặc tia nào. Ở đây, robot theo dòng này khi cảm biến nhận diện bề mặt trắng thì vi điều khiển nhận 0 làm đầu vào và khi cảm nhận vạch đen, vi điều khiển nhận 1 làm đầu vào.

Giải thích mạch

Chúng ta có thể chia toàn bộ robot theo dõi đường dây thành nhiều phần khác nhau như phần cảm biến, phần điều khiển và phần trình điều khiển.

Phần cảm biến: Phần này chứa điốt hồng ngoại, chiết áp, Bộ so sánh (Op-Amp) và đèn LED. Chiết áp được sử dụng để thiết lập điện áp tham chiếu tại một đầu cuối của bộ so sánh và cảm biến IR cảm nhận đường dây và cung cấp sự thay đổi điện áp tại đầu cuối thứ hai của bộ so sánh. Sau đó, bộ so sánh so sánh cả hai điện áp và tạo ra tín hiệu kỹ thuật số ở đầu ra. Ở đây trong mạch này, chúng tôi đã sử dụng hai bộ so sánh cho hai cảm biến. LM358 được sử dụng làm bộ so sánh. LM358 có sẵn hai Op-amp tiếng ồn thấp.

Phần điều khiển: Vi điều khiển 8051 được sử dụng để điều khiển toàn bộ quá trình của robot theo dòng. Đầu ra của bộ so sánh được kết nối với chân số P0.0 và P0.1 của 8051. 8051 đọc các tín hiệu này và gửi lệnh đến mạch điều khiển để truyền động theo dòng.

Phần trình điều khiển: Phần trình điều khiển bao gồm trình điều khiển động cơ và hai động cơ DC. Trình điều khiển động cơ được sử dụng để điều khiển động cơ vì vi điều khiển không cung cấp đủ điện áp và dòng điện cho động cơ. Vì vậy, chúng tôi đã thêm một mạch điều khiển động cơ để có đủ điện áp và dòng điện cho động cơ. Bộ vi điều khiển gửi lệnh đến trình điều khiển động cơ này và sau đó nó điều khiển động cơ.

Hoạt động của Robot theo dòng sử dụng 8051

Robot theo dõi dòng cảm nhận vạch trắng bằng cách sử dụng cảm biến và sau đó gửi tín hiệu đến vi điều khiển. Sau đó vi điều khiển điều khiển động cơ theo đầu ra của cảm biến.

Ở đây trong dự án này, chúng tôi sử dụng hai cặp cảm biến IR. Giả sử chúng ta đang gọi cảm biến bên trái và cảm biến bên phải của cặp cảm biến IR, khi đó cả cảm biến bên trái và bên phải đều không cảm nhận được gì hoặc vạch đen sau đó robot di chuyển về phía trước.

Và khi cảm biến bên trái cảm nhận được vạch trắng thì robot sẽ quay sang bên trái.

và khi cảm biến bên trái cảm nhận được vạch trắng thì robot quay sang phải cho đến khi cả hai cảm biến đến vạch đen hoặc không cảm nhận được bề mặt nào.

Và khi cả hai cảm biến trên vạch trắng, robot sẽ dừng lại.

Mạch rô bốt theo dòng dựa trên 8051

Mạch rất đơn giản cho robot theo dòng này. Đầu ra của bộ so sánh được kết nối trực tiếp với chân số P0.0 và P0.1 của vi điều khiển. Và chân đầu vào của trình điều khiển động cơ 2, 7, 10 và 15 được kết nối tại chân số P2.3, P2.2, P2.1 và P2.4 tương ứng. Và một động cơ được kết nối ở chân đầu ra của trình điều khiển động cơ 3 và 6 và một động cơ khác được kết nối ở 11 và 14.

Giải thích lập trình

Trong chương trình trước hết chúng ta xác định chân đầu vào và đầu ra. Và sau đó trong chức năng chính, chúng tôi kiểm tra đầu vào và gửi đầu ra theo đầu vào đến chân đầu ra để điều khiển động cơ. Để kiểm tra chân đầu vào, chúng tôi sử dụng câu lệnh "if".

Có bốn điều kiện trong người theo dòng này. Chúng tôi đã sử dụng hai cảm biến cụ thể là cảm biến bên trái và cảm biến bên phải.

Đầu vào	Đầu ra	Chuyển động của Robot
Cảm biến trái	Cảm biến bên phải	Động cơ bên trái	Động cơ bên phải
LS	RS	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	1	0	1	0	Ở đằng trước
0	1	1	0	0	0	Rẽ phải
1	0	0	0	1	0	Rẽ trái
1	1	0	0	0	0	Dừng lại

Chúng tôi đã viết chương trình theo các điều kiện bảng trên. Xem mã hoàn chỉnh của rô bốt theo dòng dựa trên 8051 này ở cuối trang này để hiểu khái niệm.

Bố cục PCB

Đây là cách bố trí PCB cho robot theo dõi đường dây được thiết kế trong Phần mềm Dip Trace.

Trong cách bố trí PCB này, chúng tôi đã thiết kế một bảng mạch cho người theo dõi dòng và 2 que để đặt cảm biến IR. Kiểm tra ở đây hướng dẫn từng bước để tạo robot theo dõi đường dây trên PCB: Cách tạo PCB tại nhà