ultrasonic radar robot

វទិ្យាស្ថា� នជាតិពហុបច្ចេ��កច្ចេទសកម្ពុជា National Polytechnic Institute of Cambodia

កិ��ការស្រាស្ថាវស្រាជាវ “ អុ៊លស្រា�សូណិ�រ៉ា"ដា រ "បូូត” Ultrasonic Radar Robot ស្រា%ដឹូកនា ំ ញឹក ស្រាសស់ ស្រាកមុទី៥ ច្ចេជាត សុខច្ចេហង ប៉ា3 ន់ ពីសី ច្ចេម4� សុភ័ក្ត្រក8

មហាវទិ្យាល័យច្ចេអឡ�ិស្រាតនិូក Faculty of Electronic

មាតិកា១ ច្ចេសក8ីច្ចេ>8ីម ១.១ច្ចេ?លបំណង

១.២ ដែដនកំណត់២ តំរវូការច្ចេស្រា%Bងបង្គុំ&ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ៣ ដំច្ចេណីរការពិច្ចេស្ថាធន៍

២-១ តំរវូការច្ចេស្រា%Bងបង្គុំ ២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware ២-២-២ ដែ>Iក software

៣ ដំច្ចេណីរការនៃនការសិក្សា ៣-១ Block Diagram ៣-២ Flow chart code ៣-៣ ដំច្ចេណីរការពិច្ចេស្ថាធន៍

៤ លទ្ធ>លនៃន%ំច្ចេរ៉ាង (Result) ៦ ច្ចេស�ក8ីសនIិដាN ន

កំច្ចេណីនច្ចេសដNកិ��ជាតិ និងជីវភាពរបស់ប្ជាជនក៏មានជីវភាពធូធា>ង ច្ចេនាះ ក៏នាចំ្ចេUយប�្កវទិ្យាកំពុងដែតឈានច្ចេឡងីខ្លាX ងំ>ងដែដរ ។ ទន្ទឹមនិង

ច្ចេនាះប�្កវទិ្យាក៏ជាក�8 សំខ្លាន់ដែដល>8ល់ភាពងាយស្រាសលួដល់ ប្ជាពលរដN>ងដែដរ។ កIងុច្ចេនាះដែដរប�្កវទិ្យាប�្កវទិ្យាជាច្ចេស្រា�ីនប៉ាន

បច្ចេង]ីតច្ចេឡងី >8ល់ភាពងាយស្រាសលួដល់ប្ជាជន និងដល់ការអនុវត8 ការងារ>្ងៗ ។ ច្ចេដាយច្ចេហតុច្ចេនះច្ចេហីយប៉ានជាក�8 ប�្កវទិ្យា%ឺ ជាក�8

មួយដ៏សំខ្លាន់កIងុការ>8ល់ភាពរហ័ស ទាន់សម័យ និងអ្វីដែដលថ្មីដល់អIក ច្ចេស្រាបីស្រាប៉ាស់ច្ចេហីយជាតំរវូការរបស់អតិថិជនទាងំអស់>ងដែដរ ។ ច្ចេហតុច្ចេទីប

ស្រាកមុរបស់ច្ចេយីងប៉ានមូលមតិ?I ច្ចេធ្វីការស្រាស្ថាវស្រាជាវពាក់ព័ន្ធនឹង Radar System ដែដលប៉ានច្ចេដីរតួយ៉ា3 ងសំខ្លាន់កIងុវស័ិយច្ចេយ៉ាធា ច្ចេហីយរយះកាល�ុងច្ចេស្រាកាយច្ចេនះច្ចេយីងវាស្រាតវូប៉ានយកមកបញ�លកIងុរថយន8ច្ចេសរ ីទំច្ចេនីបច្ចេដីម្បបីច្ចេញ�jសច្ចេស្រា?ះថ្នាI ក់�រ៉ា�រណ៍។

១ ច្ចេសក8ីច្ចេ>8ីម

១.១ច្ចេ?លបំណង

-ដែស្វងយល់ពីដំច្ចេណីរការទូច្ចេlរបស់Radar -ស្រាស្ថាវស្រាជាវពីវធីិ Design interface ច្ចេលីComputer -ការបញ្ជាn Microcontroller �មរយះcomputer ច្ចេដាយHC11 - ពស្រាងីក�ំច្ចេនះដឹង បដែន�ម ដែ>Iក Programming, ដែ>Iក Circuit Electronic - ពស្រាងឹងបទពិច្ចេស្ថាធន៍បដែន�មកIងុការបច្ចេង]ីតproject

១.២ ដែដនកំណត់ -ជាROBOTមួយដែដលU� scan រកច្ចេម់ីលច្ចេoឧបស%្គច្ចេo�ំច្ចេពាះមុខប៉ានកIងុ�ច្ចេនាX ះពី ៣-៤ ដែម3ត

និងU�បំលាស់ទីប៉ាន�មរយះWireless UART SERIAL HC11 �មរយះcomputer កIងុ រយះ�ំងាយ ៣០០-៥០០ ដែម3ត

-បងាs ញស្រាកាបRADAR ច្ចេoច្ចេលីScreen computer ច្ចេដាយភាn ប់ទំនាក់ទំនង�មរយះ HC11 wireless UART serial

២ តំរវូការច្ចេស្រា%Bងបង្គុំ&ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ ច្ចេដីម្បីឲរ "បូូត ULTRASONIC RADAR U�ដំច្ចេណីរការប៉ានច្ចេយីងស្រាតវូការ�ំច្ចេនះដឹងពាក់ព័ន្ធនិងច្ចេស្រា%Bងបង្គុំសំខ្លាន់ៗដូ�ខ្លាងច្ចេស្រាកាម: ២-១ តំរវូការច្ចេស្រា%Bងបង្គុំ - Arduino Microcontroller NANO - LIPO Battery - wheel x4 - DC MOTOR (DG01D120)X4 - servo motor(MG90) - ultrasonic sensor - HC11 - L298 driver motor -Wireless USB Serial

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware

ក\ Arduino Microcontroller NANO

Microcontroller ATmega328Operating Voltage 5V

Input Voltage (recommended) 7-12VInput Voltage (limits) 6-20V

Digital I/O Pins 14 (of which 6 provide PWM output)

Analog Input Pins 8DC Current per I/O Pin 40 mADC Current for 3.3V Pin 50 mA

Flash Memory 32 KB (ATmega328) of which 0.5 KB used by

bootloaderSRAM 2 KB (ATmega328)

EEPROM 1 KB (ATmega328)Clock Speed 16 MHz External interrupts pins 2 and 3

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware

ខ\ ULTRASONIC SENSOR Ultrasonic sensors [7] (also known as transceivers when they both send and

receive, but more generally called transducers) work on a principle similar to radar or sonar which evaluate attributes of a target by interpreting the echoes from radio or sound waves respectively. Ultrasonic sensors generate high frequency sound waves and evaluate the echo which is received back by the sensor. Sensors calculate the time interval between sending the signal and receiving the echo to determine the distance to an object.

Systems typically use a transducer which generates sound waves in the ultrasonic range, above 18,000 hertz, by turning electrical energy into sound, then upon receiving the echo turn the sound waves into electrical energy which can be measured and displayed.

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware %\ DC MOTOR

Optimum Motor Voltage: 4.5VMaximum Motor Voltage: 6.0VNo Load Speed: 58rpmNo Load Current: 190mA (max. 250mA)Stall Current: 1A

More datasheet http://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Robotics/DG01D.pdf

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware

ឃ \ L298D

Motor Driver Mode lL298N ជាDriver សំរ៉ាប់>8ល់ច្ចេoថ្នាមពល High Voltage និង High Current ច្ចេlឲម3ូទ័រនិងជាDual full -bridge motor driver ដែដលDesigned ច្ចេlនឹងStandard TTL logic levels ដំច្ចេណីរការមានដូ�ខ្លាងច្ចេស្រាកាម :=Operating supply voltage up to 46V=Total DC current up to 4A=Low saturation voltage=Over temperature protection=Logical “0” input voltage up to 1.5v។More datasheet http://html.alldatasheet.com/html-pdf/22437/STMICROELECTRONICS/L298/4864/3/L298.html

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware

ង \ HC11 -HC11 %ឺជាច្ចេស4%្វីelectronic ដែដលU�ច្ចេស្រាបីសំរ៉ាប់បញnូននិងទទួលSignal ណាមួយ ច្ចេដាយច្ចេស្រាបីស្រាប៉ាស់ច្ចេ?លការណ៍UART serial RS232។ -វាដំច្ចេណីរការជាមួយនិងស្រាបកង់ 434MHz ស្រាសបនឹងស8ង់ដាច្ចេស្រាបីស្រាប៉ាស់ច្ចេoកIងុច្ចេរ៉ាង�ស្រាកនានា -Input voltage 5V-Idle power 3.4mA/3.3v-MAX power 10DBM-Receive sensitivity -110DBM-More Datasheet http://www.topelectronics.com.au/image-eb/HC11/HC11.pdf http://www.seeedstudio.com/wiki/images/a/a8/HC11_User_Manual.pdf

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware

� \ Servo Motor MG90

Modulation: Analog

Torque:

4.8V: 30.60 oz-in (2.20 kg-cm)6.0V: 34.70 oz-in (2.50 kg-cm)

Speed:4.8V: 0.11 sec/60°6.0V: 0.10 sec/60°

Weight: 0.49 oz (14.0 g)

Dimensions:Length:0.91 in (23.1 mm)Width:0.48 in (12.2 mm)Height:1.14 in (29.0 mm)

Motor Type: MG90Gear Type: MetalRotation/Support: Dual BearingsRotational Range: 180°Pulse Cycle: 20 msPulse Width: 400-2400 µsConnector Type: (add)

Servo motor %ឺជាស្រាបច្ចេភម3ូទ័រដែដលU�ឲច្ចេយីងកំណត់នូវដឺស្រាកមំុរបស់អ័ក្សរង្វិលប៉ានកIងុ�ច្ចេនាX ះពី ០-180 ដឺច្ចេស្រាក

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-១ ដែ>Iក Hardware

ឆ \ Wireless USB serial (2303)

%ឺជាឧបករណ៍ម្យាyងសំរ៉ាប់convert USB to UART ច្ចេដីម្បីភាn ប់ជាមួយ HC11។ It will definitely boost development speed of projects which uses UART

modules like interfacing GSM, GPS, Bluetooth, Wi-Fi …   By using it we can easily study these modules by sending data directly

from your PC and analyzing the received data in your computer display without programming a microcontroller. Here we will use PL2303, one of the most popular USB to UART

២ -២ ស្រាទឹស8ីពាក់ព័ន្ធ

២-២-២ ដែ>Iក software ក\ ច្ចេអលីប

ខ\ ស្រាទឹស្ដីបទស្រាតីច្ចេកាណមាស្រាត

%\ 2d coordinate system

ឃ\ Processing C++ 3.0

%ឺជាកម្មវធីិសំរ៉ាប់develop software ថ្មីដែដលច្ចេទីបបច្ចេង]ីតច្ចេឡងីដំបូងកIងុឆ្នាI ២ំ០១២ ដែដលមានលក្ខណះFit ច្ចេlនឹង Arduino និ ង ច្ចេស្រាបីភាស្ថា C++ កIងុការDesign Graphic ។Processing is available for Linux, Mac OS X, and Windows.Processing U�ច្ចេស្រាបីសំរ៉ាប់បញ្ជាnច្ចេlcontroller ច្ចេ>្សងៗច្ចេដាយមានលក្ខណះងាយស្រាសលួមិនស្ថាញំា ំ ដូ�ជា បញ្ជាn ច្ចេlច្ចេលី -Arduino - Raspberry pi (image process , interface control , graph plot …….) - PIC

ង \ serial communicate serial ជា Protocol UART RS-232 PCភា%�ច្ចេស្រា�ីនច្ចេស្រាបីសំរ៉ាប់តភាn ប់ពី PC ច្ចេl MICRO CONTROLLER រពីឺ

Microcontroller ច្ចេlកាន់Module ច្ចេ>្សងៗ ដែដលច្ចេ%ច្ចេស្រាបីProtocol ច្ចេនះជាមច្ចេធ្យាប៉ាយទំនាក់ទំនង ។ កIងុការបញnូនពត័មានពីcomputer ឆXងកាត់ USB ច្ចេlកាន់controllerវាច្ចេធ្វីការបញnូនម8ង 1Bit.

Function របស់វាមាន: if (Serial) readBytes() readBytesUntil() readString() available() availableForWrite() begin() end() find() findUntil() More information about serial : https://www.arduino.cc/en/Reference/Serial

�\ PWM & MOTOR CONROL (Pulse Width Modulation)

PWM %ឺជាsignal digital បំដែលងច្ចេlជាAnalog ដែដលច្ចេយីងច្ចេស្រាបីសំរប់ច្ចេធ្វីបំដែរបំរលួថ្នាមពល>្គត់>្គង់ច្ចេlច្ចេលីច្ចេស្រា%BងទទួលកIងុបំណងច្ចេធ្វី បបំដែរបំរលួច្ចេល្ប�នម3ូទ័រ បំដែរបំរលួពនXឺ មំុ …..

PWM %ឺជា signal ច្ចេថររ៉ាងការច្ចេរដែដលវាច្ចេធ្វីការបិទច្ចេបីក ច្ចេជីងរបស់Arduino កIងុមួយខួបច្ចេថរណាមួយ ដែដលច្ចេ%ច្ចេ�វាថ្នា Duty cycle ។

Syntax analogWrite (pin, value)

Motor control IN 1 IN

2EN1

ACTION

X X 0 STOP0 1 11 0 11 1 X STOP

IN 3 IN4

EN2

ACTION

X X 0 STOP

0 1 11 0 11 1 X STOP

SyntaxdigitalWrite(pin,HIGH);digitalWrite(pin,LOW);

ឆ\ Solid work SOLID WORK %ឺជាកម្មវធីិមួយច្ចេស្រាបីសំរ៉ាប់%ូរ Design 2d និង 3d ច្ចេlច្ចេលីបXង់ច្ចេមកានិក។ ច្ចេoកIងុ project ច្ចេយីងប៉ានច្ចេស្រាបីsolid work សំរ៉ាប់design របូរ៉ាងតួរបស់រ "បូូត ។

៣ ដំច្ចេណីរការនៃនការសិក្សា ៣-១ Block Diagram

TRANSMITTER BLOCK

PC USB

SERIAL

HC11

DATA INFORMATIO

N

PROCESSING INTERFACE

DISPLAY

HC11 ARDUINO L298D

MOTOR1

MOTOR4

MOTOR2

MOTRO3

ULTRASONIC

RECIEVER BLOCK

៣-២ Flow chart code ក\ processing PC control Key

initialize

W S A D q

Forward Backward Turn Left Turn Right

Serial events

Draw radar

Draw Line

Draw object Display on

screen

start

finish

ខ/ Ultrasonic robot Initialize servo motor , DC

motor , ultrasonic

Serial events

Motor DC active

Servo active

Ultrasonic scan

Calculate distance

start

finish

Forward Backward Turn right

Turn left

Draw Radar

៣-៣ ដំច្ចេណីរការពិច្ចេស្ថាធន៍

ក\ HC11 ច្ចេយីងtest HC11 ច្ចេដាយ បច្ចេង]ីតនូវកម្មវធីិមួយដែដលU�ឲច្ចេយីងច្ចេលងchat ជាមួយមិត8ភក8ិរបស់ច្ចេយីងកIងុ

រយះ�ំងាយ ៥០០ ដែម3ស្រាត។

%ួរបញ្ជាn ក់ថ្នា កម្មវធីិច្ចេនះមានText fieldសំរ៉ាប់វាយអក្សរ�ូល និងText area សំរ៉ាប់ទទួលmassage ដែដលច្ចេ%ច្ចេ>�ីមក។

ខ Ultrasonic and Servo ការវាស់កំណត់�ំងាយរបស់Ultrasonic

ការtest ច្ចេលីរង្វិលរបស់Servo motor ច្ចេដាយភាn ប់ជាមួយ Ultrasonic

ខ\ ការ Design Graphic កIុង processing

ellipse(lengthX/2,lengthY/2,radius ,radius); ellipse(lengthX/2,lengthY/2,radius/1.2 ,radius/1.2); ellipse(lengthX/2,lengthY/2,radius/1.5 ,radius/1.5); ellipse(lengthX/2,lengthY/2,radius /2,radius/2);

for (int dergree=0 ; dergree<=360; dergree=dergree+30){

y2= ((radius/2+30)* sin(radians(dergree)))+ lengthY/2; x2= ((radius/2+30)* cos(radians(dergree)))+lengthX/2;

line (lengthX/2,lengthY/2,x2,y2); }

ខ\ ការ បញ្ជាn ច្ចេលីMotor

កIងុច្ចេពលពិច្ចេស្ថាធន៍ច្ចេយីងច្ចេឃីញថ្នាមានភាព

រUក់រអួលច្ចេដាយស្ថារដែតមានបញ្ជាs ច្ចេលីការ

កាត់string

ច្ចេយីងប៉ានច្ចេដាះស្រាស្ថាយបញ្ជាsច្ចេដាយប8ូរវធីិសរច្ចេសរprogram

ច្ចេដីម្បីកាត់string

៤ លទ្ធ>លនៃន%ំច្ចេរ៉ាង (Result) 4.1 លទ្ធ>លដែនការច្ចេធ្វីពីច្ចេស្ថាធន៍ច្ចេលីProcessing -Red area = object detect -Green area = out of range

៦ ច្ចេស�ក8ីសនIិដាN ន ឆXង�មការ ស្រាស្ថាវស្រាជាវ កIងុProject ULTRASONIC ROBOT ច្ចេយីងប៉ានច្ចេឃីញថ្នា%ំច្ចេរ៉ាងមួយ

ច្ចេនះនឹងមាន ស្ថារះសំខ្លាន់កIងុជីវភាពរស់ច្ចេoសព្វនៃថ�នាច្ចេពលអនា%ត ។ %ំច្ចេរ៉ាងច្ចេនះប៉ានជួយឲស្រាកមុខ�ុំប៉ាទពស្រាងីក�ំច្ចេនះដឹងដែ>Iក Interface design processing , Aduino Microcontroller , circuit electronic, Mathematic ច្ចេហីយសិស្សានុសិស្សទូច្ចេlកIងុការដែស្វងយល់ក៏U�>8ល់ជាទុនមូយកIងុការអភិវឌ្ឍន៍វស័ិយបច្ចេ��កវទិ្យាElectronic >ងដែដរ។

�មការរពឹំងទុកultrasonic Radar robot នឹងU��ូលរមួបំច្ចេរកីIងុវស័ិយច្ចេយ៉ាធា ,Automobile កIងុស្រាបច្ចេទសកម្ពុជា កាត់បន�យការនា�ូំលពីបរច្ចេទស ពច្ចេនXីនច្ចេសដNកិ��ជាតិ។

ជា�ុងច្ចេស្រាកាយខ�ុំសូមច្ចេលីកទឹក�ិត8ដល់ អIកស្រាស្ថាវស្រាជាវទំាងំឡាយឲបន8ការខិតខំរះិ%ិតច្ចេo%ំនិតថ្មីៗច្ចេដីម្បីជួយឲស្រាបច្ចេទសកម្ពុជាមានភាពរកី�ំច្ចេរនីកIងុវស័ិយបច្ចេ��កច្ចេទស ដូ�អរយិស្រាបច្ចេទសនានាច្ចេលីសកលច្ចេលាក ។

THANK YOU