thiết kế hệ thống phân loại xoài
TỔNG QUAN ĐỀ ÁN
Giới thiệu đề tài
Trong thời đại công nghiệp hóa và hiện đại hóa diễn ra nhanh chóng, các dây chuyền sản xuất và robot ngày càng thay thế sức lao động của con người.
Công nghiệp hóa đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện các công việc lặp đi lặp lại và những nhiệm vụ nguy hiểm, giúp nâng cao năng suất sản phẩm và giảm thiểu nhu cầu về nguồn nhân lực.
Ngày nay, mua sắm trực tuyến ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào các trang thương mại điện tử như Tiki, Lazada và Shopee Sự đa dạng và phong phú của sản phẩm khiến việc phân loại hàng hóa bằng phương pháp thủ công tốn nhiều thời gian và nhân lực, không đáp ứng được nhu cầu giao hàng nhanh chóng của khách hàng Điều này có thể dẫn đến thất thoát doanh thu và ảnh hưởng đến uy tín của công ty.
Để giải quyết những vấn đề hiện tại, tôi đã nghiên cứu và phát triển đề tài “Mô hình phân loại sản phẩm theo mã QR”.
Mục đích của nghiên cứu
Mô hình phân loại sản phẩm theo mã QR có khả năng ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp, giúp giám sát số lượng sản phẩm thông qua kết nối với máy tính Chỉ cần một nhân viên, chúng ta có thể hiệu quả phân loại và theo dõi một lượng lớn sản phẩm.
Đối tượng nghiêm cứu
- Lập trình arduino, giao diện Winform C#
Phạm vi nghiên cứu
Thiết kế phân loại sản phẩm qua mã QR giúp nhận diện sản phẩm thuộc loại 1, loại 2 hay loại 3, đồng thời xác định tình trạng hư hỏng của sản phẩm Ngoài ra, hệ thống này còn hỗ trợ lưu trữ thông tin về số lượng sản phẩm và giám sát hoạt động của mô hình một cách hiệu quả.
Kết quả
- Tạo ra hệ thống phân loại sản phẩm theo mã QR, có ba loại mã QR
XI chính được phân loại.
- Có màn hình theo dõi giám sát điều khiển trên Winform C#.
CƠ SƠ LÝ THUYẾT
Visual Studio
Visual Studio là một phần mềm hỗ trợ đắc lực cho công việc lập trình
Công nghệ này, được phát triển và sở hữu bởi tập đoàn Microsoft, ban đầu mang tên mã Project Boston vào năm 1977 Sau đó, Microsoft đã kết hợp các công cụ phát triển và đóng gói để tạo ra một sản phẩm duy nhất.
Visual Studio là một hệ thống toàn diện cho phát triển ứng dụng, tích hợp trình soạn thảo mã, thiết kế và sửa lỗi Với Visual Studio, bạn có thể dễ dàng viết code, sửa lỗi và chỉnh sửa thiết kế ứng dụng chỉ trong một phần mềm duy nhất.
Phần mềm Visual Studio có 2 phiên bản là Visual Studio Enterprise và Visual Studio Professional, các phiên bản cao cấp này có tính phí được sử dụng
Microsoft đã ra mắt phiên bản Community miễn phí, cung cấp các công cụ cơ bản cho người dùng, đặc biệt là những người mới bắt đầu học tập và nghiên cứu công nghệ Các công ty chuyên về lập trình cũng đóng góp vào sự phát triển này.
Hình 2.1 Phần mềm Visual Studio
Hình 2.2 Giao diện Studio 2015 Tạo project: Chọn File New Project để tạo project mới. Open project: Nhấp đúp vào để mở project mà bạn đã lưu.
Hình 2.3 Giao diện lựa chọn loại Project Name: Đặt tên cho Project của bạn.
Location: Nơi lưu Project của bạn.
Hình 2.4 Màn hình làm việc Visual Studio
Tool box: Hộp công cụ cho phép chúng ta lực chọn công tụ cần thiết để thiết kế giao diện như là: Label, combobox, Textbox,…
Properties: Thuộc tính giúp chúng ta có thể chỉnh sửa tên, background, màu chữ,…
Hình 2.5 Giao diện code Visual Studio
Arduino IDE được viết tắt ( Arduino Integrated Development
Environment) là một trình soạn thảo văn bản, giúp ta viết code nạp vào bo mạch Arduino.
Arduino IDE, được phát triển bằng ngôn ngữ lập trình Java, là một ứng dụng đa nền tảng (cross-platform) Chương trình Arduino sử dụng ngôn ngữ lập trình C hoặc C++ Ngoài ra, Arduino IDE còn tích hợp sẵn thư viện phần mềm, giúp người dùng dễ dàng phát triển các dự án.
Chương trình "wiring" gốc hỗ trợ việc lập trình dễ dàng hơn trong Arduino Mỗi chương trình chạy trên Arduino được gọi là một sketch và được định dạng dưới dạng tệp ino.
Hiện nay có rất nhiều module Arduino như Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Micro, Arduino Leonardo và còn nhiều loại module khác.
Hình 2.6 Giao diện chính của Arduino IDE
Màn hình làm việc của Arduino IDE bao gồm 3 vùng chính:
Vùng 1: là vị trí các lệnh thao tác như là tạo mới, chỉnh sửa chương trình,… Vùng 2: là khu vực để viết chương trình.
Vùng 3: là khu vực thông báo mỗi khi chương trình xảy ra lỗi.
Hình 2.7 Các chức năng của Arduino IDE
Mã QR, hay còn gọi là mã 2 chiều, là một loại mã vạch ma trận được phát triển bởi công ty Denso Wave tại Nhật Bản vào năm 1994 Từ "QR" là viết tắt của "Quick Response", nghĩa là đáp ứng nhanh, với mục đích cho phép mã được giải mã với tốc độ cao Hiện nay, mã QR được sử dụng phổ biến nhất ở Hàn Quốc, Trung Quốc và Nhật Bản, trở thành loại mã 2 chiều thông dụng nhất tại Nhật Bản.
Mã QR, ban đầu được phát triển để theo dõi các bộ phận trong sản xuất ô tô, hiện nay đã trở thành công cụ quản lý thống kê quan trọng trong nhiều ngành nghề tại Nhật Bản Gần đây, phần mềm đọc mã QR đã được tích hợp vào điện thoại di động có camera, mở ra nhiều ứng dụng mới và đa dạng phục vụ nhu cầu của người tiêu dùng.
Người dùng có chương trình thu tín hiệu( capture program) và máy tính có giao diện RS-232C có thể quét ảnh ( Scanner) để thu dữ liệu.
Mã QR đang trở nên phổ biến tại Việt Nam, mang lại sự tiện lợi trong việc thanh toán tiền điện nước trong cuộc sống bận rộn Trong bối cảnh dịch COVID-19 vẫn đang căng thẳng, mã QR cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát sức khỏe, khai báo y tế và cấp thẻ xanh COVID, giúp giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp.
Hệ thống mã QR, được Denso Wave phát minh vào năm 1994, ban đầu nhằm theo dõi xe ô tô trong sản xuất với khả năng quét nhanh chóng các bộ phận Tuy nhiên, mã QR hiện nay đã mở rộng ứng dụng sang nhiều lĩnh vực khác nhau, từ việc hiển thị thông tin cho người dùng đến việc lưu trữ danh thiếp và thanh toán hóa đơn nhanh chóng, đặc biệt phổ biến ở Hàn Quốc Người dùng giờ đây có thể tạo và in mã QR cá nhân để chia sẻ thông tin hoặc dẫn dắt người khác đến trang web bán hàng của mình.
Bảng 2.1: Khả năng lưu trữ dữ liệu
Bảng 2.2: Khả năng sửa chữa lỗi
Module quét mã vạch GM65 là thiết bị đọc mã vạch 1D, 2D và QR với hiệu suất cao Nó cho phép quét mã vạch nhanh chóng và chính xác, bao gồm cả mã vạch tuyến tính và mã vạch trên nhãn dán hoặc màn hình.
Có hai phương pháp quét mã vạch: quét tự động liên tục và kích hoạt Các module quét mã vạch kết nối qua cổng USB hoặc UART, có thể kết nối với vi điều khiển hoặc thiết bị khác Thiết kế nhỏ gọn và tiện lợi của module đi kèm với còi và đèn báo, giúp thông báo mỗi khi quét mã vạch thành công.
2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Nút chỉnh hình ảnh Đèn led chiếu sáng Đầu cắm USB vào máy tính
XX Đầu cắm giao tiếp UART kết nối với vi xử lý
Còi phát ra âm thanh
Cảm biến hình ảnh CMOS
Về nguyên lý hoạt động:
Máy ảnh GM65 là một thiết bị kỹ thuật số nhỏ gọn, sử dụng cảm biến hình ảnh CMOS để ghi hình và chuyển đổi hình ảnh thành dữ liệu số Cảm biến này bao gồm từ 75.000 đến 300.000 điểm ảnh, nơi ánh sáng tác động tạo ra dòng điện Những dòng điện này sau đó được chuyển đổi thành dữ liệu số hóa, nén lại và truyền tới máy tính qua cổng USB hoặc UART kết nối với vi điều khiển Webcam trên máy tính sẽ giải nén và chuyển dữ liệu đến các phần mềm như Facebook, Zalo, Viber để sử dụng.
Module GM65 thường được sử dụng để quét mã và tra thông tin, nguồn gốc xuất sứ của sản phẩm một cách nhanh chống
2.4.4 Các thông số kỹ thuật
Hệ thống quang học: CMOS
Khoảng cách đọc: 25-250mm Điện áp làm việc: 4.2 - 6VDC
Dòng điện ở chế độ chờ: 30mA
Dòng điện ở chế độ Scan: 120mA
Trọng lượ ng: 40g Độ phân giải: > 0.1mm Độ dài cáp khoảng 1.5m
Arduino là nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm, bao gồm các bo mạch vi xử lý được sản xuất tại Ý, sử dụng vi xử lý AVR Atmel 8-bit hoặc ARM Atmel 32-bit Các bo mạch hiện tại có 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số Ra mắt vào năm 2005, Arduino nhằm mục đích cung cấp một phương thức dễ dàng và tiết kiệm cho người yêu thích và sinh viên để tạo ra thiết bị tương tác với môi trường qua cảm biến và cơ cấu chấp hành Những dự án phổ biến cho người mới bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển động cơ, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Arduino đi kèm với một môi trường phát triển tích hợp (IDE) cho phép người dùng viết chương trình bằng ngôn ngữ Arduino, được phát triển dựa trên C và C++.
2.5.2 Cấu tạo phần cứng Arduino
Một mạch Arduino tiêu chuẩn bao gồm một vi điều khiển AVR cùng với nhiều linh kiện bổ sung, giúp việc lập trình trở nên dễ dàng hơn và cho phép mở rộng tính năng của mạch.
Một trong những điểm nổi bật của Arduino là khả năng kết nối tiêu chuẩn, cho phép người dùng dễ dàng kết nối CPU của bo mạch với các module mở rộng, hay còn gọi là shield Các shield này thường giao tiếp trực tiếp với bo Arduino thông qua các chân khác nhau Arduino sử dụng các dòng chip megaAVR, như ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, và ATmega2560 Hầu hết các mạch đều có một bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và mạch dao động 16MHz Vi điều khiển Arduino cũng có thể được lập trình sẵn với boot loader, giúp đơn giản hóa quá trình tải chương trình vào bộ nhớ flash on-chip, khác với các thiết bị khác cần sử dụng bộ nạp bên ngoài.
QR code
Mã QR, hay còn gọi là mã 2 chiều, là một loại mã vạch ma trận được phát triển bởi công ty Denso Wave ở Nhật Bản vào năm 1994 Từ "QR" là viết tắt của "Quick Response", nghĩa là đáp ứng nhanh, nhằm mục đích cho phép mã được giải mã với tốc độ cao Mã QR hiện đang được sử dụng phổ biến nhất ở Hàn Quốc, Trung Quốc và Nhật Bản, và là loại mã 2 chiều thông dụng nhất tại Nhật Bản.
Mã QR, ban đầu được phát triển để theo dõi các bộ phận trong sản xuất ô tô, hiện nay đã được ứng dụng rộng rãi trong quản lý thống kê tại nhiều ngành nghề khác nhau ở Nhật Bản Gần đây, phần mềm đọc mã QR đã được tích hợp vào điện thoại di động có camera, mở ra nhiều ứng dụng mới và đa dạng phục vụ người tiêu dùng.
Người dùng có chương trình thu tín hiệu( capture program) và máy tính có giao diện RS-232C có thể quét ảnh ( Scanner) để thu dữ liệu.
Mã QR đang ngày càng trở nên phổ biến tại Việt Nam, đặc biệt trong việc thanh toán tiền điện nước, mang lại sự tiện lợi cho cuộc sống bận rộn Trong bối cảnh dịch COVID-19 vẫn còn căng thẳng, mã QR cũng đóng vai trò quan trọng trong việc giám sát sức khỏe, khai báo y tế và cấp thẻ xanh COVID, giúp giảm thiểu tiếp xúc trực tiếp.
Hệ thống mã QR, được phát minh bởi Denso Wave vào năm 1994, ban đầu được thiết kế để theo dõi các bộ phận xe ô tô trong quá trình sản xuất với tốc độ quét nhanh Hiện nay, mã QR đã trở thành công cụ phổ biến trong nhiều lĩnh vực khác nhau, cho phép người dùng hiển thị thông tin, thêm danh thiếp vào thiết bị, và thực hiện thanh toán nhanh chóng, đặc biệt là tại Hàn Quốc Người dùng còn có thể tạo và in mã QR riêng để chia sẻ thông tin cá nhân hoặc liên kết đến trang web bán hàng.
Bảng 2.1: Khả năng lưu trữ dữ liệu
Bảng 2.2: Khả năng sửa chữa lỗi
Module quét mã GM65
Module quét mã vạch GM65 là thiết bị đọc mã vạch 1D, 2D và QR hiệu suất cao, cho phép quét nhanh và chính xác Nó có khả năng đọc các mã vạch tuyến tính cũng như mã vạch dán trên nhãn và màn hình một cách dễ dàng.
Có hai phương pháp quét mã vạch: kích hoạt thủ công hoặc quét tự động liên tục Các module quét mã vạch kết nối qua cổng USB hoặc UART, có thể kết nối với vi điều khiển hoặc thiết bị khác Thiết kế nhỏ gọn và tiện lợi của module đi kèm với còi và đèn báo, giúp người dùng dễ dàng nhận biết khi quét thành công.
2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Nút chỉnh hình ảnh Đèn led chiếu sáng Đầu cắm USB vào máy tính
XX Đầu cắm giao tiếp UART kết nối với vi xử lý
Còi phát ra âm thanh
Cảm biến hình ảnh CMOS
Về nguyên lý hoạt động:
Máy ảnh GM65 là một thiết bị kỹ thuật số nhỏ gọn, sử dụng cảm biến hình ảnh CMOS để ghi hình và chuyển đổi hình ảnh thành dữ liệu số Cảm biến này bao gồm từ 75.000 đến 300.000 điểm ảnh, nơi ánh sáng tác động tạo ra dòng điện Dòng điện này sau đó được chuyển đổi thành dữ liệu số hóa, nén lại và truyền đến máy tính qua cổng USB hoặc giao tiếp UART với vi điều khiển Webcam trên máy tính sẽ giải nén dữ liệu và gửi đến các phần mềm như Facebook, Zalo, Viber để sử dụng.
Module GM65 thường được sử dụng để quét mã và tra thông tin, nguồn gốc xuất sứ của sản phẩm một cách nhanh chống
2.4.4 Các thông số kỹ thuật
Hệ thống quang học: CMOS
Khoảng cách đọc: 25-250mm Điện áp làm việc: 4.2 - 6VDC
Dòng điện ở chế độ chờ: 30mA
Dòng điện ở chế độ Scan: 120mA
Trọng lượ ng: 40g Độ phân giải: > 0.1mm Độ dài cáp khoảng 1.5m
Arduino Mega 2560
Arduino là nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm, với phần cứng là các bo mạch vi xử lý được sản xuất tại Ý, sử dụng vi xử lý AVR Atmel 8-bit hoặc ARM Atmel 32-bit Các bo mạch hiện tại có 1 cổng USB, 6 chân đầu vào analog và 14 chân I/O kỹ thuật số Ra mắt năm 2005, Arduino cung cấp giải pháp dễ dàng và tiết kiệm cho những người đam mê và sinh viên trong việc tạo ra các thiết bị tương tác với môi trường thông qua cảm biến và cơ cấu chấp hành Các dự án phổ biến cho người mới bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển động cơ, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Arduino đi kèm với môi trường phát triển tích hợp (IDE) cho phép người dùng viết chương trình bằng ngôn ngữ Arduino, phát triển từ C và C++.
2.5.2 Cấu tạo phần cứng Arduino
Một mạch Arduino tiêu chuẩn bao gồm một vi điều khiển AVR cùng với nhiều linh kiện bổ sung, giúp việc lập trình trở nên dễ dàng hơn và cho phép mở rộng tính năng của mạch.
Một trong những điểm nổi bật của Arduino là khả năng kết nối tiêu chuẩn, cho phép người dùng dễ dàng tích hợp các module mở rộng, hay còn gọi là shield Các shield này có thể giao tiếp trực tiếp với bo mạch Arduino thông qua các chân kết nối khác nhau Arduino thường sử dụng các dòng chip megaAVR như ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280 và ATmega2560 Hầu hết các mạch Arduino được trang bị bộ điều chỉnh tuyến tính 5V và mạch dao động 16MHz Đặc biệt, vi điều khiển Arduino có thể được lập trình sẵn với boot loader, giúp đơn giản hóa quá trình tải chương trình vào bộ nhớ flash on-chip mà không cần sử dụng bộ nạp bên ngoài như các thiết bị khác.
Khi sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, các bo mạch được lập trình qua kết nối RS 232, tuy nhiên, phương pháp thực hiện phụ thuộc vào phần cứng Hiện nay, các bo Arduino được lập trình thông qua cổng USB, sử dụng chip chuyển đổi USB sang serial như FTDI FT232.
Các biến thể như Arduino-compatible và Arduino-derived có chức năng tương tự Arduino, cho phép thay thế qua lại Nhiều mở rộng cho Arduino được thực hiện thông qua việc thêm các drive đầu ra Một số bo khác tương đương về điện nhưng có hình dạng khác, đồng thời vẫn duy trì độ tương thích với các shield.
2.5.3 Tìm hiểu về vi điều khiển AVR
AVR là họ vi điều khiển 8 bit RISC được Atmel phát triển vào năm 1996 và sau đó được Microchip Technology mua lại vào năm 2016 Đây là một trong những vi điều khiển đầu tiên sử dụng bộ nhớ flash trên chip để lưu trữ chương trình, cho phép lập trình lại nhiều lần, khác với ROM chỉ có thể lập trình một lần.
Vi điều khiển AVR được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống nhúng, đặc biệt là trong lĩnh vực giáo dục và sở thích Chúng mang lại hiệu suất cao và tính linh hoạt, làm cho chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho các dự án nhúng.
XXIII phổ biến bởi sự bao gồm của chúng trong nhiều dòng Arduino của các hội đồng phát triển phần cứng mở.
Arduino Mega2560 là một vi điều khiển hoạt động dựa trên chip Atmega2560, là phiên bản nâng cấp của Arduino Mega hay( Arduino Mega
1280) Sự khác biệt đối với Arduino Mega 1280 chính là ở chip chân.
Arduino Mega 2560 là phiên bản phổ biến hiện nay, được ứng dụng rộng rãi trong việc điều khiển motor Nó cho phép điều khiển nhiều motor đồng thời, giúp người dùng phát triển các chương trình phức tạp hơn Arduino Mega 2560 còn hỗ trợ điều khiển các thiết bị lớn như máy in 3D và robot.
2.5.4.1 Các thông số kỹ thuật
Vi điều khiển chính: ATmega2560.
IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2.
Nguồn nuôi mạch có thể được cung cấp từ cổng USB với điện áp 5VDC hoặc từ nguồn ngoài qua jack tròn DC Khi sử dụng nguồn ngoài, cần cấp điện áp từ 7 đến 15VDC để đảm bảo mạch hoạt động ổn định Nếu sử dụng nguồn 20VDC, IC ổn áp sẽ rất nóng, dễ gây cháy và hư hỏng mạch.
Số chân Digital I/O: 54 ( trong đó 15 chân có khả năng xuất xung PWM là chân số 2 đến 13 và chân số 44 45 46).
Số chân Analog Input: 16 ( từ A0 đến A15).
Bài viết đề cập đến 4 cổng serial giao tiếp phần cứng, bao gồm: cổng 0 với chân Rx 0 và chân Tx 1; cổng 1 với chân Rx 19 và chân Tx 18; cổng 2 với chân Rx 17 và chân Tx 16; và cổng 3 với chân Rx 15 và chân Tx 14.
Dòng điệc DC Current trên mỗi chân I/O: 20mA.
Dòng điện DC Current trên chân 3.3V: 50mA.
Flash Memory: 256KB trong đó 8KB sử dụng cho bootloader.
2.5.4.2 Sơ đồ chân Arduino Mega 2560
Hình 2.11 Sơ đồ chân Arduino Mega 2560
Một số chân có chức năng đặc biệt:
Nối tiếp: 0 (RX) và 1 (TX); Serial 1: 19 (RX) và 18 (TX); Serial 2: 17 (RX) và
16 (TX); Serial 3: 15 (RX) và 14 (TX) Được sử dụng để nhận (RX) và truyền (TX) dữ liệu nối tiếp TTL.
PWM: 2 đến 13 và 44 45 46 Cung cấp đầu ra PWM 8-bit với hàm analogWrite.
Ngắt ngoài: 2 (ngắt 0), 3 (ngắt 1), 18 (ngắt 5), 19 (ngắt 4), 20 (ngắt 3) và
Đèn LED tích hợp trên chân số 13 sẽ sáng khi chân này có giá trị cao và sẽ tắt khi giá trị thấp.
Giao thức UART
UART, viết tắt của "Universal Asynchronous Receiver/Transmitter", là một vi mạch tích hợp trong vi điều khiển, khác với các giao thức truyền thông như I2C và SPI Chức năng chính của UART là truyền dữ liệu theo dạng nối tiếp.
2.6.2 Truyền thông UART Ở giao tiếp này thì có 2 loại UART có sẵn là truyền UART và nhận UART và giao tiếp giữa 2 loại này có thể được thực hiện trực tiếp với nhau Để thực hiện điều này thì chỉ cần 2 dây cáp để giao tiếp giữa 2 UART Luồng dữ liệu sẽ từ cả 2 chân truyền Tx và chân nhận Rx Trong UART thì việc truyền dữ liệu từ chân Tx UART sang chân Rx UART có thể thực hiện không đồng bộ
Bit Start, hay còn gọi là bit đồng bộ hóa, là một tín hiệu điều khiển trong truyền dữ liệu, hoạt động ở mức điện áp cao Khi bắt đầu quá trình truyền dữ liệu, giao thức UART sẽ hạ mức điện áp của đường dữ liệu từ 1 xuống 0, từ đó khởi động việc đọc các bit trong khung dữ liệu với tần số tương ứng với tốc độ truyền.
Các bit dữ liệu là thông tin thực được gửi từ người gửi đến người nhận, với độ dài khung dữ liệu dao động từ 5 đến 8 bit Trong trường hợp không sử dụng bit chẵn lẻ, chiều dài khung dữ liệu có thể mở rộng lên đến 9 bit.
Bit chẵn lẻ cho phép người nhận xác minh tính chính xác của dữ liệu thu thập Đây là một hệ thống kiểm tra lỗi cấp thấp, với hai loại là chẵn lẻ-chẵn và chẵn lẻ-lẻ Tuy nhiên, bit này không được sử dụng phổ biến và không phải là yêu cầu bắt buộc.
Nằm ở cuối gói dữ liệu, bit này thường dài khoảng 2 bit nhưng chủ yếu chỉ sử dụng 1 bit UART duy trì mức điện áp cao giữa các đường dữ liệu để ngăn chặn sự nhiễu sóng.
Chỉ dùng 2 dây để truyền dữ liệu.
Tín hiệu CLK không cần thiết.
UART bao gồm 1 bit chẵn lẻ để cho phép kiểm tra lỗi.
Sắp xếp dữ liệu có thể được sửa đổi miễn là cả 2 đều được thiết lập cho nó.
Kích thước khung dữ liệu tối đa 9 bit.
Nó không hỗ trợ nhiều hệ thống phụ
Tốc độ truyền của mỗi UART phải ở mức 10% của nhau.
UART là giao thức thường được sử dụng trong các bộ vi điều khiển để đáp ứng các yêu cầu chính xác Ngoài ra, nó còn xuất hiện trong nhiều thiết bị giao tiếp khác nhau, bao gồm giao tiếp không dây, thiết bị định vị GPS và module Bluetooth.
Module tránh chướng ngại vật bằng phản quang
Module tránh chướng ngại vật sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện khoảng cách, bao gồm một cặp máy phát và thu hồng ngoại Máy phát phát ra tia hồng ngoại với tần số cố định, trong khi cảm biến cho phép điều chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở.
Hình 2.14 Module tránh chướng ngại vật
2.7.2 Các thông số kỹ thuật
Nguồn điện cung cấp 3.3 - 5VDC.
Khoảng cách phát hiện 2- 30cm.
Thời gian phản hồi ~2ms. Điều khiển khoảng cách thông qua biến trở.
Khả năng phát hiện đối tượng: trong suốt hoặc đục.
So sánh sử dụng IC 393, làm việc ổn định.
Led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
Khi có vật cản sẽ xuất ra mức thấp, khi không có vật cản sẽ xuất ra mức cao.
Module tránh chướng ngại vật bằng phản quang có 3 chân được sắp xếp từ trái qua phải.
Hình 2.15 Sơ đồ chân module tránh chướng ngại vật
Chân thứ nhất: là chân ngõ ra, khi có vật cản sẽ xuất ra ở mức thấp, khi không có vật cản sẽ ở mức cao.
Chân giữ: là GND, nguồn âm 0VDC.
Chân cuối cùng: là VCC, nguồn dương 5VDC.
Khoảng cách phát hiện xa, giá rẻ, lắp ráp dễ dàng, sử dụng tiện lợi.
Tương đối thích hợp với các dòng điều khiển như PIC, Arduino. Được sử dụng rộng rãi trong nhìu sản phẩm tự động hóa như robot chống
XXXII chướng ngại vật, xe tránh chướng ngại vật, đếm đường ống và theo dõi vạch đen trắng
Mạch hạ áp DC LM2596 3A
Module này có 2 đầu vào In và Out, cùng với 1 biến trở để điều chỉnh điện áp đầu ra Người dùng có thể điều chỉnh điện áp đầu vào trong khoảng từ 4-35V, và điện áp đầu ra từ 1.25-30V, với dòng điện tối đa đạt 3A.
Hình 2.16 Module hạ áp LM2596
Hình 2.17 Sơ đồ kết nối của LM2596
Cấp nguồn điện ngược sai cực sẽ làm hư hỏng mạch
Không nên sử dụng ngỏ ra tải là động cơ, nên sử dụng các tải thuần trở
2.8.2 Các thông số kỹ thuật
IC chính: LM2596. Điện áp đầu vào: từ 3 đến 30V. Điện áp đầu ra: điều chỉnh trong khoảng 1.5V đến 30V.
Dòng đầu ra tối đa: 3A.
Động cơ Servo SG90
SG90 là động cơ servo với mô-men xoắn 1.6 kg/cm, có khả năng quay từ 0 đến 180 độ Động cơ này hoạt động dựa trên chu kỳ sóng PWM được cung cấp cho chân tín hiệu của nó.
Servo trong tiếng Anh chỉ hệ thống điều khiển và phản hồi, thường được áp dụng trong nhiều lĩnh vực như van servo, động cơ AC servo và động cơ DC servo.
Hình 2.18 Động cơ servo SG90
Tín hiệu PWM cần có tần số 50Hz với chu kỳ 20ms, trong đó thời gian bật (on-time) có thể thay đổi từ 1 đến 2ms Cụ thể, khi on-time là 1ms, động cơ sẽ ở vị trí 0 độ; khi on-time là 1.5ms, động cơ đạt 90 độ; và khi on-time là 2ms, động cơ sẽ ở 180 độ Như vậy, việc điều chỉnh thời gian bật từ 1 đến 2ms cho phép kiểm soát động cơ từ 0 đến 180 độ.
Hình 2.20 Điều khiển động cơ servo
2.9.2 Các thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động là: 4.8- 5VDC.
Lực kéo ( mô-men xoắn) là: 1.8Kg/cm.
Kích thước sản phẩm: 22.2 x 11.8 x 32mm.
Nhiệt độ làm việc: 0 đến 55 độ C.
Hình 2.21 Sơ đồ chân động cơ servo Động cơ servo SG90 có 3 màu dây:
Màu cam: Tín hiệu PWM được đưa vào dây này để điều khiển động cơ. Màu đỏ: dây nguồn.
Motor giảm tốc
Motor giảm tốc là loại động cơ điện có tốc độ thấp hơn nhiều so với động cơ thông thường, với tỷ lệ giảm tốc có thể đạt 1/2, 1/3, 1/4, 1/5 hoặc 1/8, nhưng vẫn giữ nguyên công suất và số cực.
Motor giảm tốc 12V được trang bị mô tơ điện kết hợp với hộp giảm tốc, giúp giảm tốc độ quay và tăng mô-men xoắn, rất hữu ích trong các ứng dụng công nghiệp Với hiệu điện thế thấp, motor giảm tốc 12V mang lại sự an toàn cao cho người sử dụng.
XXXVII không sợ giật điện.
Hình 2.22 Động cơ giảm tốc
2.10.2 Thông số kỹ thuật Điện áp cấp: 12-24VDC.
Dòng điện không tải: 50mA.
Moment xoắn: 6.3 Kg/cm. Đường kính động cơ: 24.4mm. Đường kính trục: 4mm.
Chiều dài động cơ( không gồm trục và hộp số): 30.8mm.
Nguồn Adapter 12V 5A
Nguồn adapter 12V 5A/3A có công dụng chuyển đổi từ nguồn 220V xoay chiều thành nguồn 12V một chiều để cung cấp nguồn cho các thiết bị như
Camera, Led, LCD…, có thể sử dụng thay thế cho các thiết bị có đầu vào bằng hoặc nhỏ hơn 12V-2A.
2.11.2 Các thông số kỹ thuật Điện áp đầu vào: 100- 240VAC.
Tần số đầu vào: 50-60Hz. Điện áp đầu ra: 12V 2A.
Module Relay
Module Relay 1 Kênh 5V với opto cách ly nhỏ gọn cung cấp tính năng an toàn cho bo mạch chính nhờ vào opto và transistor cách ly Thiết bị này cho phép điều khiển nguồn điện công suất cao AC hoặc DC, giúp người dùng dễ dàng kích hoạt và đóng ngắt nguồn theo nhu cầu sử dụng.
XXXIX mức cao hoặc mức thấp bằng Jumper.
Gồm 3 tiếp điểm đóng ngắt: NC( thường đóng), NO( thường hở) và COM( chân chung) được cách ly hoàn toàn với bo mạch chính, ở trạng thái bình thường chưa kích thì NC sẽ mắc nối tiếp với COM, khi có trạng thái kích thì COM sẽ chuyển sang nối với NO và ngắt kết nối với NC.
2.12.2 Các thông số kỹ thuật Điện áp nuôi: 5VDC.
Dòng tiêu thụ khoảng 80mA.
Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay.
Có thể chọn tín hiệu mức 0 và 1 thông qua jumper. Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A.
Mạch relay sử dụng opto có thể chọn mức tín hiệu kích là cao hoặc thấp
Mạch XL bằng Jumper mang lại ưu điểm nổi bật là cách ly hoàn toàn về điện giữa vi điều khiển và relay tải Điều này giúp vi điều khiển loại bỏ một số nhiễu không mong muốn trong quá trình hoạt động.
Hình 2.25 Sơ đồ mạch Relay
Băng chuyền
Băng chuyền là thiết bị vận chuyển quan trọng, giúp di chuyển hàng hóa từ điểm A đến điểm B một cách hiệu quả Thay vì sử dụng sức người, băng chuyền tiết kiệm thời gian và chi phí nhân công, đồng thời nâng cao năng suất lao động Do đó, băng chuyền trở thành bộ phận không thể thiếu trong dây chuyền sản xuất và lắp ráp tại các nhà máy, xí nghiệp, góp phần tạo ra môi trường sản xuất hiệu quả.
XLI năng động, khoa học mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Khung băng chuyền: Thường được làm bằng khung nhôm định hình, thép sơn inox hoặc tĩnh điện.
Bộ điều khiển băng chuyền: PLC, biến tần, Cảm biến, Rơ-le,…
Mặt băng tải thường làm bằng belt hoặc con lăn, thường là dây băng PVC hoặc dây băng PU.
Con lăn kéo và con lăn đỡ làm bằng thép mạ kẽm hoặc nhôm.
Băng tải truyền động bằng xích hoặc đai. Động cơ giảm tốc.
2.13.3 Ứng dụng Được ứng dụng trong các nghành sản xuất, lắp ráp linh kiện điện tử, láp ráp ô tô, xe máy,…
Trong nghành sản xuất thực phẩm, y tế, may mặc,…
Vận chuyền hàng hóa đóng gói sản phẩm,…
THIẾT KẾ HỆ THỐNG
Yêu cầu hệ thống
Quét mã QR, phân loại được các sản phẩm.
Phân loại đúng sản phẩm và số lượng.
Giám sát số lượng, tên sản phẩm đó thông qua màn hình.
Giao diện điều khiển trên Visual dễ nhìn và dễ sử dụng.
Chi phí thấp, dễ sử dụng, dễ lắp đặt. Đảm bảo thẩm mỹ và an toàn kĩ thuật.
Sơ đồ khối
QR code Điều khiểnRelay( động cơ băng tải)
Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống
Khối Module đọc QR code:
Dùng module GM 65 quét và thu hình ảnh mã QR của sản phẩm và truyền dữ liệu vào Arduino thông qua giao tiếp UART.
Dùng để cấp nguồn cho Arduino, giám sát điều khiển phân loại và điều khiển servo gạt sản phẩm.
Dùng để kích nguồn 12V cho băng tải thông qua Arduino.
Dùng 3 cảm biến tiệm cận đặt tại các servo để đếm số lượng sản phẩm và phân loại.
Dùng để đưa sản phẩm phân loại vào ô chứa.
Lưu đồ giải thuật
Hình 3.2 Lưu đồ giải thuật của mô hình
THI CÔNG HỆ THỐNG
Giao diện chính hệ thống
Hình 4.1 Giao diện hệ thống
Thi công băng chuyền, cảm biến và servo
Hình 4.2 Thi công băng chuyền, cảm biến, servo
Thi công Arduino
Thi công Module quét mã GM65
Hình 4.4 Thi công Module GM65
Thi công mô hình hoàn chỉnh
Hình 4.5 Thi công mô hình hoàn chỉnh
