Line Follower Robot โดยใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ pic

Line Follower Robot เป็นหุ่นยนต์ที่เรียบง่าย แต่น่าสนใจสำหรับนักเรียน / มือสมัครเล่นส่วนใหญ่ในการสร้าง ในการกวดวิชานี้เราจะได้เรียนรู้วิธีการสายติดตามหุ่นยนต์ธิการและวิธีที่เราสามารถสร้างหนึ่งใช้PIC ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC16F877A PIC16F877A เป็น MCU อเนกประสงค์ 40 พินจากไมโครชิปเราได้ใช้ IC นี้ในซีรีย์การสอน PIC ที่สมบูรณ์ของเรา หากคุณเป็นมือใหม่คุณอาจต้องการดูบทช่วยสอน PIC เหล่านี้เพื่อเรียนรู้พื้นฐานของ IC นี้และวิธีอัปโหลดโปรแกรมไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ เนื่องจากเราได้กล่าวถึงข้อมูลนี้แล้วในบทช่วยสอนของเราเราจะข้ามไปในคำอธิบายด้านล่าง

หากคุณสนใจหุ่นยนต์คุณน่าจะคุ้นเคยกับชื่อ“ Line Follower Robot ” เป็นอย่างดี หุ่นยนต์นี้สามารถเดินตามเส้นได้เพียงแค่ใช้เซ็นเซอร์และมอเตอร์คู่กัน หุ่นยนต์ตัวนี้ช่วยให้คุณมีพื้นที่สำหรับการพัฒนาที่ไม่สิ้นสุดและหุ่นยนต์เช่น Kiva (หุ่นยนต์คลังสินค้าของ Amazon) เป็นตัวอย่างสำหรับสิ่งนี้ คุณยังสามารถตรวจสอบ Line Follower Robots อื่น ๆ ของเราได้:

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

วัสดุที่ต้องการ:

1. PIC16F877A
2. เซ็นเซอร์ IR (2Nos)
3. มอเตอร์เกียร์ DC (2Nos)
4. L293D ขับมอเตอร์
5. Chaises (คุณสามารถสร้างของคุณเองโดยใช้กระดาษแข็ง)
6. แบตสำรอง (แหล่งจ่ายไฟที่มี)

แนวคิดของ Line Follower

Line Follower Robot สามารถติดตามเส้นได้โดยใช้เซ็นเซอร์ IR เซ็นเซอร์นี้มีตัวส่งสัญญาณ IR และตัวรับสัญญาณ IR เครื่องส่งสัญญาณ IR (IR LED) จะส่งแสงและตัวรับ (โฟโตไดโอด) จะรอให้แสงที่ส่งกลับมา แสง IR จะย้อนกลับก็ต่อเมื่อสะท้อนจากพื้นผิวเท่านั้น ในขณะที่พื้นผิวทั้งหมดไม่สะท้อนแสง IR มีเพียงพื้นผิวสีขาวเท่านั้นที่สามารถสะท้อนแสงได้อย่างสมบูรณ์และพื้นผิวสีดำจะสังเกตได้อย่างสมบูรณ์ดังแสดงในรูปด้านล่าง เรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโมดูลเซ็นเซอร์ IR ที่นี่

ตอนนี้เราจะใช้เซ็นเซอร์ IR สองตัวเพื่อตรวจสอบว่าหุ่นยนต์อยู่ในแนวเดียวกันหรือไม่และมอเตอร์สองตัวเพื่อแก้ไขหุ่นยนต์หากเคลื่อนที่ออกจากแทร็ก มอเตอร์เหล่านี้ต้องการกระแสไฟฟ้าสูงและควรเป็นแบบสองทิศทาง ด้วยเหตุนี้เราจึงใช้โมดูลไดรเวอร์มอเตอร์เช่น L293D เราจะต้องมีไมโครคอนโทรลเลอร์เช่นPICเพื่อสั่งการมอเตอร์ตามค่าจากเซ็นเซอร์ IR แผนภาพบล็อกแบบง่ายที่เหมือนกันแสดงอยู่ด้านล่าง

เซ็นเซอร์ IR สองตัวนี้จะถูกวางไว้ที่ด้านใดด้านหนึ่งของเส้น หากไม่มีเซ็นเซอร์ตรวจจับเส้นสีดำได้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC จะสั่งให้มอเตอร์เคลื่อนที่ไปข้างหน้าดังที่แสดงด้านล่าง

หากเซ็นเซอร์ด้านซ้ายเป็นเส้นสีดำไมโครคอนโทรลเลอร์จะสั่งให้หุ่นยนต์เลี้ยวซ้ายโดยหมุนล้อขวาเพียงอย่างเดียว

หากเซ็นเซอร์ด้านขวาเป็นเส้นสีดำไมโครคอนโทรลเลอร์จะสั่งให้หุ่นยนต์เลี้ยวขวาโดยหมุนล้อซ้ายเพียงอย่างเดียว

หากเซ็นเซอร์ทั้งสองอยู่บนเส้นสีดำหุ่นยนต์จะหยุดทำงาน

วิธีนี้หุ่นยนต์จะสามารถติดตามเส้นได้โดยไม่ต้องออกนอกเส้นทาง ตอนนี้ให้เราดูว่าวงจรและรหัสมีลักษณะอย่างไร

แผนภาพวงจรและคำอธิบาย:

แผนภาพวงจรที่สมบูรณ์สำหรับ Line Follower Robot ที่ใช้ PIC นี้แสดงไว้ด้านล่าง

วงจรนี้ใช้เซ็นเซอร์ IR สองตัวและมอเตอร์เกียร์ DC คู่หนึ่งพร้อมกับโมดูลไดรเวอร์มอเตอร์ดังที่แสดงด้านบน โมดูลไดรเวอร์มอเตอร์ที่ใช้ในโครงการนี้คือ L293D เราจำเป็นต้องมีไดรเวอร์มอเตอร์เนื่องจากขาเอาต์พุตของไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC ไม่สามารถจ่ายกระแสไฟฟ้าได้เพียงพอสำหรับมอเตอร์ที่จะขับเคลื่อน โมดูลนี้จะถูกขับเคลื่อนโดยตรงจากแหล่งจ่ายไฟ (5V) ดังที่แสดงในวงจร โมดูลมีหมุดสี่ขา (สองตัวสำหรับมอเตอร์แต่ละตัว) ซึ่งเชื่อมต่อกับ PIC เพื่อควบคุมทิศทางของมอเตอร์ นอกจากนี้เรายังมีเซ็นเซอร์ IR สองตัวซึ่งทำหน้าที่เป็นอินพุตไปยังไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC เซ็นเซอร์เหล่านี้จะสูง (1) หากอยู่เหนือพื้นผิวสีขาวและจะลดลงต่ำ (0) เมื่ออยู่เหนือพื้นผิวสีดำ การเชื่อมต่อพินทั้งหมดแสดงอยู่ในตารางด้านล่าง

ส. เลขที่	เชื่อมต่อจาก	เชื่อมต่อกับ
1	เซ็นเซอร์ IR ขาออกซ้าย	RD2 (พิน 21)
2	เซ็นเซอร์ IR ขาออกขวา	RD3 (พิน 22)
4	มอเตอร์ 1 ช่องพิน	RC4 (พิน 23)
5	ขามอเตอร์ 1 ช่อง B	RC5 (พิน 25)
6	ขามอเตอร์ 2 ช่อง A	RC6 (พิน 26)
7	ขามอเตอร์ 2 ช่อง B	RC7 (พิน 27)

ในฮาร์ดแวร์จริงฉันใช้แบตสำรองซึ่งจะให้เอาต์พุต + 5V โดยตรงผ่านพอร์ต USB ดังนั้นฉันจึงข้ามตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้า 7805 และขับเคลื่อน PIC เซ็นเซอร์และมอเตอร์โดยใช้สิ่งเดียวกัน คุณสามารถทำได้เช่นเดียวกันกับการใช้แบตเตอรี่ 12V พร้อมกับตัวควบคุมดังที่แสดงในวงจร

การเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC:

เมื่อคุณพร้อมกับฮาร์ดแวร์แล้วก็ถึงเวลาเริ่มการเขียนโปรแกรม โปรแกรมที่สมบูรณ์ของโครงการ PIC สายติดตามหุ่นยนต์นี้จะได้รับในตอนท้ายของหน้านี้ อย่างไรก็ตามส่วนที่สำคัญจะอธิบายไว้ด้านล่าง

เริ่มต้นพิน I / O ตามบรรทัดต่อไปนี้ หมุดเซ็นเซอร์ IR 2 ตัวทำหน้าที่เป็นอินพุตและหมุดมอเตอร์ทั้งสี่ทำหน้าที่เป็นขาออก

TRISD2 = 1; TRISD3 = 1; // Bath หมุดเซ็นเซอร์ IR ถูกประกาศเป็นอินพุต TRISC4 = 0; TRISC5 = 0; // มอเตอร์ 1 พินประกาศเป็นเอาต์พุต TRISC6 = 0; TRISC7 = 0; // มอเตอร์ 2 พินประกาศเป็นเอาต์พุต

ตอนนี้เราต้องอ่านสถานะของเซ็นเซอร์ IR และควบคุมมอเตอร์ให้เหมาะสม ตัวอย่างเช่นถ้าเซ็นเซอร์ทั้งสองอยู่สูง (ไม่อยู่ภายใต้เส้นสีดำ) เราจะเลื่อนมอเตอร์ทั้งสองไปข้างหน้าดังที่แสดงในโปรแกรมด้านล่าง

ถ้า (RD2 == 1 && RD3 == 1) // เซ็นเซอร์ทั้งสองไม่เกินแนว balck {RC4 = 0; RC5 = 1; // มอเตอร์ 1 ไปข้างหน้า RC6 = 1; RC7 = 0; // มอเตอร์ 2 ไปข้างหน้า}

หากเซ็นเซอร์ด้านซ้ายมาทับเส้นสีดำ เราจะทำการเลี้ยวขวาโดยจับมอเตอร์ 1 นิ่งและหมุนมอเตอร์ 2 ไปข้างหน้า การกลึงแบบนี้เรียกว่าการกลึงแบบดิฟเฟอเรนเชียล

อื่นถ้า (RD2 == 0 && RD3 == 1) // เซ็นเซอร์ด้านซ้ายอยู่เหนือเส้นสีดำ {RC4 = 1; RC5 = 1; // มอเตอร์ 1 หยุด RC6 = 1; RC7 = 0; // มอเตอร์ 2 ไปข้างหน้า}

ในทำนองเดียวกันหากเซ็นเซอร์ด้านขวามาทับเส้นสีดำ บอทจะทำการเลี้ยวซ้ายโดยจับมอเตอร์ตัวที่สองให้นิ่งและหมุนมอเตอร์ตัวแรกไปในทิศทางเดียวตามที่แสดงด้านล่าง

อื่นถ้า (RD2 == 1 && RD3 == 0) // เซ็นเซอร์ด้านขวาอยู่เหนือเส้นสีดำ {RC4 = 0; RC5 = 1; // มอเตอร์ 1 ไปข้างหน้า RC6 = 1; RC7 = 1; // มอเตอร์ 2 หยุด}

สุดท้ายถ้าทั้งสองเซ็นเซอร์มาภายใต้เส้นสีดำจากนั้นถึงเวลาที่จะหยุดบอทซึ่งสามารถทำได้โดยทำให้หมุดทั้งหมดของมอเตอร์ทั้งสองตัวสูง รหัสในการทำเช่นเดียวกันแสดงอยู่ด้านล่าง

else // เซ็นเซอร์ทั้งสองตัวทับเส้นสีดำ {RC4 = 1; RC5 = 1; // มอเตอร์ 1 หยุด RC6 = 1; RC7 = 1; // มอเตอร์ 2 หยุด}

นั่นคือโปรแกรมพร้อมและสามารถอัปโหลดไปยัง PIC โดยใช้โปรแกรมเมอร์เช่น PicKit

PIC Line Follower ในการดำเนินการ:

เมื่อฮาร์ดแวร์และรหัสพร้อมแล้วก็ถึงเวลาดำเนินการบางอย่าง ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ฉันได้ใช้ Power bank เพื่อจ่ายพลังงานให้กับบอทดังนั้นสิ่งที่ฉันต้องทำก็เพียงแค่เชื่อมต่อพาวเวอร์แบงค์กับบอทที่มีการตั้งค่าฮาร์ดแวร์และอัปโหลดโค้ดแล้ว

บอร์ด PIC Perf สร้างขึ้นสำหรับซีรีย์การสอน PIC ของเราซึ่งเราได้เรียนรู้วิธีใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC คุณอาจต้องการกลับไปที่บทเรียนไมโครคอนโทรลเลอร์ PIC เหล่านั้นโดยใช้ MPLABX และ XC8 หากคุณไม่ทราบวิธีเบิร์นโปรแกรมโดยใช้ Pickit 3 เนื่องจากฉันจะข้ามข้อมูลพื้นฐานเหล่านั้นทั้งหมด

ตอนนี้เพียงแค่เปิดบอทบนเส้นสีดำและคุณควรดูมันตามเส้น

คุณอาจประสบปัญหาในการเริ่มต้นในกรณีนั้นโปรดอ่านเพิ่มเติม หากล้อหมุนตรงกันข้ามเพียงแค่เปลี่ยนขั้วของมอเตอร์ที่ล้อหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม หากบอทเบี่ยงเบนไปจากเส้นให้เปลี่ยนเซ็นเซอร์ IR ทั้งหมดก็น่าจะดี

การทำงานที่สมบูรณ์ของบอทที่สามารถพบได้ใน วิดีโอได้รับด้านล่างหวังว่าคุณจะชอบโครงการนี้และสนุกกับการสร้างสิ่งที่คล้ายกัน หากคุณมีปัญหาในการทำให้สิ่งนี้ใช้งานได้คุณสามารถโพสต์ไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่างเพื่อแก้ไขหรือใช้ฟอรัมของเราเพื่อพูดคุยเกี่ยวกับเนื้อหาทางเทคนิค