Line Follower Robot โดยใช้ msp430 Launchpad

หุ่นยนต์ผู้ติดตามไลน์เป็นหนึ่งในโครงการหุ่นยนต์ยอดนิยมในหมู่นักเรียนและผู้เริ่มต้นเนื่องจากความเรียบง่าย เป็นไปตามเส้นไม่ว่าจะเป็นสีดำหรือสีขาวขึ้นอยู่กับว่าคุณตั้งโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ของคุณอย่างไร ที่นี่เราสร้างหุ่นยนต์ผู้ติดตามโดยใช้ MSP430 Launchpadจาก Texas Instruments ซึ่งเป็นไปตามเส้นสีดำ หากคุณยังใหม่กับ MSP430 Launchpad โปรดอ่านบทช่วยสอนการจ้องด้วย MSP430 ของเรา

วัสดุที่จำเป็น

MSP430G2 LaunchPad จาก Texas Instruments
โมดูลไดรเวอร์มอเตอร์ L298D
การเชื่อมต่อสายไฟ
โมดูลเซ็นเซอร์ IR
Chasis ล้อรถไฟเหาะ
Energia IDE
แหล่งจ่ายไฟ (3.3v) และ 5v-12v

แนวคิดของ Line Follower

แนวคิดของผู้ติดตามสายเกี่ยวข้องกับแสง เราได้ใช้พฤติกรรมของแสงที่พื้นผิวขาวดำ เมื่อแสงตกบนพื้นผิวสีขาวมันจะสะท้อนเกือบเต็มและในกรณีที่พื้นผิวสีดำแสงจะถูกดูดซับโดยพื้นผิวสีดำ พฤติกรรมที่อธิบายของแสงนี้ใช้ใน หุ่นยนต์ผู้ติดตามสายนี้

ในหุ่นยนต์ติดตามไลน์ที่ใช้ MSP430นี้ เราได้ใช้เครื่องส่งสัญญาณ IR และตัวรับสัญญาณ IR หรือที่เรียกว่าโฟโต้ไดโอด ใช้สำหรับส่งและรับแสง IR ส่งแสงอินฟราเรด เมื่อรังสีอินฟราเรดตกลงบนพื้นผิวสีขาวจะสะท้อนกลับและจับโดยโฟโตไดโอดซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้า เมื่อแสง IR ตกลงบนพื้นผิวสีดำแสงจะถูกดูดซับโดยพื้นผิวสีดำและไม่มีรังสีสะท้อนกลับดังนั้นโฟโต้ไดโอดจึงไม่ได้รับแสงหรือรังสีใด ๆ หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับเซ็นเซอร์ IR ให้ไปที่ลิงค์

ที่นี่ในหุ่นยนต์ผู้ติดตามบรรทัดที่ใช้ MSP430เมื่อเซ็นเซอร์ตรวจจับพื้นผิวสีขาว MSP จะได้รับ 1 เป็นอินพุตและเมื่อตรวจจับเส้นสีดำ MSP จะได้รับ 0 เป็นอินพุต

คำอธิบายวงจร

เราสามารถแบ่งหุ่นยนต์ผู้ติดตามสายทั้งหมดออกเป็นส่วนต่างๆเช่นส่วนเซ็นเซอร์ส่วนควบคุมและส่วนคนขับ

ส่วนเซนเซอร์: ส่วนนี้ประกอบด้วย IR diodes, potentiometer, Comparator (Op-Amp) และ LED's โพเทนชิออมิเตอร์ใช้สำหรับตั้งค่าแรงดันอ้างอิงที่เทอร์มินัลเดียวของเครื่องเปรียบเทียบและเซ็นเซอร์ IR ตรวจจับเส้นและให้แรงดันไฟฟ้าที่ขั้วที่สองของเครื่องเปรียบเทียบ จากนั้นเครื่องเปรียบเทียบจะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าทั้งสองและสร้างสัญญาณดิจิตอลที่เอาต์พุต ในวงจรนี้เราใช้ตัวเปรียบเทียบสองตัวสำหรับเซ็นเซอร์สองตัว LM358 ใช้เป็นตัวเปรียบเทียบ LM358 มี Op-amp เสียงรบกวนต่ำในตัว

ส่วนควบคุม: MSP430 Launchpad ใช้สำหรับควบคุมกระบวนการทั้งหมดของหุ่นยนต์ผู้ติดตามสาย เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบเชื่อมต่อกับพินดิจิทัล P1_3 และ P1_4 ของ MPS430 Launchpad MSP430 Launchpad อ่านสัญญาณเหล่านี้และส่งคำสั่งไปยังวงจรไดรเวอร์เพื่อขับเคลื่อนผู้ติดตามสาย

ส่วนไดรเวอร์: ส่วน ไดรเวอร์ประกอบด้วยตัวขับมอเตอร์และมอเตอร์กระแสตรงสองตัว ตัวขับมอเตอร์ใช้สำหรับขับเคลื่อนมอเตอร์เนื่องจาก MSP430 Launchpad ไม่ได้จ่ายแรงดันและกระแสให้กับมอเตอร์เพียงพอ ดังนั้นเราจึงเพิ่มวงจรขับมอเตอร์เพื่อให้ได้แรงดันและกระแสเพียงพอสำหรับมอเตอร์ ที่นี่เราได้ใช้ไดรเวอร์ L298d ในการขับเคลื่อน DC Motors MSP430 Launchpad ส่งคำสั่งไปยังไดรเวอร์มอเตอร์นี้จากนั้นจึงขับมอเตอร์

เราได้พัฒนา Line Follower Robots โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ที่แตกต่างกัน:

Line Follower Robot โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ 8051
Line Follower Robot โดยใช้ Arduino
Line Follower Robot โดยใช้ Raspberry Pi
Line Follower Robot โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC

การทำงานของ Line Follower Robot โดยใช้ MSP430

การทำงานของ line follower น่าสนใจมาก หุ่นยนต์ผู้ติดตามสายตรวจจับเส้นสีดำโดยใช้เซ็นเซอร์จากนั้นส่งสัญญาณไปยัง MSP430 Launchpad จากนั้น MSP430 Launchpad จะขับเคลื่อนมอเตอร์ตามเอาต์พุตของเซ็นเซอร์

ในโครงการนี้เรากำลังใช้โมดูลเซ็นเซอร์ IR สองตัวคือเซ็นเซอร์ด้านซ้ายและเซ็นเซอร์ด้านขวา เมื่อเซ็นเซอร์ทั้งซ้ายและขวาจับได้ว่าเป็นสีขาวหุ่นยนต์จะเคลื่อนที่ไปข้างหน้า

หากเซ็นเซอร์ด้านซ้ายเป็นเส้นสีดำหุ่นยนต์จะหันไปทางซ้าย

หากเซ็นเซอร์ด้านขวารู้สึกถึงเส้นสีดำหุ่นยนต์จะหมุนไปทางขวาจนกว่าเซ็นเซอร์ทั้งสองจะมาที่พื้นผิวสีขาว เมื่อพื้นผิวสีขาวมาหุ่นยนต์เริ่มเคลื่อนที่ไปข้างหน้าอีกครั้ง

หากเซ็นเซอร์ทั้งสองอยู่บนเส้นสีดำหุ่นยนต์จะหยุดทำงาน

แผนภูมิวงจรรวม

วงจรสำหรับMSP430 Line Follower Robotนี้ง่ายมาก เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบเชื่อมต่อโดยตรงกับหมายเลขพินดิจิทัลของ MSP430 Launchpad p1_3 และ P1_4 และขาอินพุตของไดรเวอร์มอเตอร์ IN1, IN2, IN3 และ IN4 เชื่อมต่อที่พินดิจิทัลของ MSP430 Launchpad P1_5, P2_0, P2_1, P2_2 ตามลำดับ มอเตอร์หนึ่งตัวเชื่อมต่อที่ขาเอาต์พุตของตัวขับมอเตอร์ OUT1 และ OUT2 และมอเตอร์อีกตัวเชื่อมต่อที่ OUT3 และ OUT4 ที่นี่เราใช้แหล่งจ่ายไฟ 3.3v เพื่อจ่ายไฟให้กับวงจรทั้งหมดยกเว้นโมดูล Motor Driver เราได้จัดหาโมดูลไดรเวอร์มอเตอร์ 8v ผู้ใช้สามารถใช้ 5v-12v

คุณยังสามารถสร้างโมดูล IR ของคุณเองได้เช่นฉันสร้างบน Perf Board ด้านล่างนี้เป็นวงจรสำหรับโมดูล IR:

คำอธิบายการเขียนโปรแกรม

โปรแกรมและวิดีโอฉบับสมบูรณ์สามารถพบได้ที่ส่วนท้ายของบทความนี้

ในโปรแกรมก่อนอื่นเรากำหนดพินอินพุตและเอาต์พุตสำหรับเซ็นเซอร์และมอเตอร์ จากนั้นกำหนดมาโครสำหรับทิศทางของผู้ติดตามบรรทัดจากนั้นเขียนคำสั่งเพื่อเลือกเอาต์พุตเซ็นเซอร์

หมายเหตุ: เซนเซอร์อาจจะต่ำใช้งานหรือใช้งานสูงเพื่อให้ตรวจสอบก่อนว่าอะไรคือผลลัพธ์ของการเซ็นเซอร์จากนั้นเลือกคำสั่งโดยการแสดงความคิดเห็นหรือ uncommentingactiveLowMode สำหรับ HIGH ที่ใช้งานอยู่ให้แสดงความคิดเห็นแมโคร activeLowMode

#define l_sensor P1_3 #define r_sensor P1_4 int พิน = {P1_5, P2_0, P2_1, P2_2}; # กำหนดไปข้างหน้า 0x05 # กำหนดซ้าย 0x06 # กำหนดทางขวา 0x09 # กำหนดหยุด 0x00 // # กำหนด activeLowMode #ifdef activeLowMode int res = {ไปข้างหน้าซ้ายขวาหยุด}; #else int res = {หยุดขวาซ้ายไปข้างหน้า}; #endif

หลังจากนั้นในฟังก์ชั่น การตั้งค่า เราจะให้ทิศทางไปยังเซ็นเซอร์และขามอเตอร์ จากนั้นในฟังก์ชัน ลูป เราจะตรวจสอบอินพุตและส่งเอาต์พุตไปยังโมดูลไดรเวอร์มอเตอร์เพื่อเรียกใช้มอเตอร์

การตั้งค่าเป็นโมฆะ () { สำหรับ (int i = 0; i <4; i ++) pinMode (พิน, OUTPUT); pinMode (l_sensor, อินพุต); pinMode (r_sensor, อินพุต); } void loop () {int sense = (digitalRead (l_sensor) << 1) - digitalRead (r_sensor); สำหรับ (int i = 0; i <4; i ++) digitalWrite (พิน (res >> i) & 0x01); }

มีสี่เงื่อนไขในผู้ติดตามบรรทัดนี้ที่เราอ่านโดยใช้ MSP430 Launchpad เราใช้เซ็นเซอร์สองตัวคือเซ็นเซอร์ซ้ายและเซ็นเซอร์ขวา

เงื่อนไข: เอาต์พุตสูงที่ใช้งานอยู่

อินพุต	เอาต์พุต	การเคลื่อนไหว ของ Robot
เซ็นเซอร์ซ้าย	เซ็นเซอร์ขวา	มอเตอร์ซ้าย	มอเตอร์ขวา
LS	อาร์เอส	LM1	LM2	RM1	RM2
0	0	0	0	0	0	หยุด
0	1	1	0	0	0	เลี้ยวขวา
1	0	0	0	1	0	เลี้ยวซ้าย
1	1	1	0	1	0	ส่งต่อ

โปรแกรมถูกเขียนขึ้นตามเงื่อนไขตารางด้านบน ตรวจสอบ โค้ดและวิดีโอสาธิต ด้านล่าง