Zasnova tiskanega vezja za robota, ki ga upravlja mobilni telefon: 10 korakov

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Ta projekt sem naredil leta 2012 kot svoj manjši projekt. Ta projekt je navdihnila potreba po metodi nevtralizacije groženj brez neposrednega posredovanja ljudi. Takrat je mojo državo močno prizadelo nasilje, ki me je spodbudilo k razvoju preprostega robotskega vozila, ki ga je mogoče upravljati s katerim koli mobilnim telefonom. Robota upravljajo prek zvočnih frekvenc DTMF, kar mu omogoča širšo operativno pokritost tudi v omrežjih 2G. V tem navodilu se bom bolj osredotočil na oblikovanje PCB.

Zaloge

Dekoder M8870 DTMF

89C51 Mikrokrmilnik

Gonilnik motorja L293D

DC motorji

Podvozje robotskega avtomobila

Mobitel

5v Regulirano napajanje

1. korak: Osnovna struktura

Oglejmo si osnovno strukturo robota.

Mobilna slušalka, ki je prikazana tam, se uporablja za upravljanje robota. Pokličemo slušalko, ki je nameščena v robotu, robot nato samodejno sprejme klic, nato pa moramo pritisniti vsako tipko za nadzor gibanja robota, ki ga upravljamo s pomočjo mikrokrmilnika, ki je z njim povezan. Robota lahko ponastavite s pomočjo zunanjega stikala za ponastavitev. Vsako stikalo je dodeljeno za vsako operacijo. Ko pritisnete tipko, ki ustreza gibanju robota, dekodirnik DTMF dekodira ton, ki nastane pri sprejemniku, in pošlje binarno kodo mikrokrmilniku. Mikrokrmilnik je programiran tako, da bo mikrokrmilnik ob zaznavi binarnih kod, ki ustrezajo gibanju, dal ustrezen binarni vhod gonilniku motorja. Voznik motorja bo interpretiral signal in motorju dal ustrezne napetosti, s čimer ga preklopi in vrti motor v ustrezno smer.

2. korak: DTMF DECODER

M8870 je polni DTMF sprejemnik, ki združuje tako pasovno razdeljen filter kot dekodirne funkcije v en sam 18-polni paket DIP ali SOIC. M-8870, izdelan s tehnologijo CMOS, ponuja nizko porabo energije (največ 35 mW) in natančno obdelavo podatkov. Njegov odsek filtra uporablja tehnologijo preklopnega kondenzatorja tako za filtre visoke in nizke skupine kot za zavrnitev klicnega tona. Njegov dekoder uporablja tehnike digitalnega štetja za odkrivanje in dekodiranje vseh 16 tonskih parov DTMF v 4-bitno kodo. Število zunanjih komponent je zmanjšano z zagotavljanjem vgrajenega diferencialnega ojačevalnika na čipu, generatorja ure in zaklenjenega tristopenjskega vmesniškega vodila. Minimalne potrebne zunanje komponente vključujejo poceni barvni kristal 3,5579545 MHz, časovni upor in časovni kondenzator. M-8870-02 ponuja možnost "izklopa", ki, ko je omogočena, zmanjša porabo na manj kot 0,5 mW. M-8870-02 lahko tudi zavira dekodiranje številk četrtega stolpca.

Značilnosti M8870:

• Popoln sprejemnik DTMF
• Nizka poraba energije (35mw)
• Ojačevalnik nastavitve notranjega ojačanja
• Prilagodljivi čas pridobivanja in sproščanja
• Kakovost osrednje pisarne
• Način izklopa (5mw)
• En sam 5 voltni napajalnik
• Zatiranje klicnega tona
• Način zaviranja

Tehnika DTMF na telefonu prikaže ločeno predstavitev 16 običajnih alfanumeričnih znakov (0-9, A-D, *, #). Najnižja uporabljena frekvenca je 697 Hz, najvišja pa 1633Hz. Tipkovnica DTMF je razporejena tako, da ima vsaka vrstica svojo edinstveno tonsko frekvenco, prav tako pa ima vsak stolpec svojo edinstveno tonsko frekvenco. Zgoraj je predstavitev tipične tipkovnice DTMF in s tem povezanih frekvenc vrstic/stolpcev. S pritiskom na tipko, na primer 5, se ustvari dvojni ton, sestavljen iz 770 Hz za nizko skupino in 1336 Hz za visoko skupino.

3. korak: MIKROKONTROLER 89C51

Mikrokrmilnik, ki ga tukaj uporabljamo, je AT89C51. AT89C51 je 8-bitni mikroračunalnik CMOS z nizko porabo in zmogljivostjo z 8K bajti programabilnega in izbrisljivega pomnilnika samo za branje (PEROM). Naprava je izdelana z uporabo Atmelove nehlapne pomnilniške tehnologije z visoko gostoto in je združljiva z industrijskim standardom 80C51 in 80C52 ukazom in izpisom. To je krmilna enota, ki jo je mogoče programirati glede na zahteve. V tem projektu sprejme binarno kodo, ki ustreza zaznanemu tonu, in binarna koda za pogon motorjev bo poslana voznikovi IC.

Lastnosti:

• ATMEL -ov izdelek
• Podobno kot 8051
• 8-bitni mikrokrmilnik
• Uporablja pomnilnik EPROM ali FLASH
• Večkrat programirano (MTP)

ATMEL89C51 ima skupaj 40 zatičev, ki so namenjeni različnim funkcijam, kot so V/I, RD, WR, naslov in prekinitve. Od 40 zatičev je skupaj 32 zatičev namenjenih za štiri vhode P0, P1, P2 in P3, kjer vsaka vrata vzamejo 8 zatičev. Preostali zatiči so označeni kot Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA in PSEN. Vse te zatiče, razen PSEN in ALE, uporabljajo vsi člani družin 8051 in 8031.

4. korak: L293D MOTORNI VOZNIK

Motorja poganjata IC gonilnika motorja L293D. L293D je štirikratni dvosmerni gonilnik motorja s polovičnim H-mostom, ki lahko poganja tok do 600 mA z napetostnim razponom od 4,5 do 36 voltov. Primeren je za pogon majhnih enosmernih motorjev, bipolarnih koračnih motorjev itd.

Lastnosti L293D:

• Zmožnost izhodnega toka 600 ma na kanal
• 1.2A največji izhodni tok (neponavljajoč se) na kanal
• Omogoči zaščito pred previsoko temperaturo objekta
• Logična vhodna napetost "0" do 1,5 v (odpornost proti visokim hrupom)
• Notranje objemne diode

L293D so štirikratni visokotokovni pol H pogoni. L293D je zasnovan za zagotavljanje dvosmernega pogonskega toka do 600 mA pri napetostih od 4,5 V do 36 V. Oba pogona sta zasnovana za pogon induktivne obremenitve, kot sta rele, elektromagnetni, enosmerni in bipolarni koračni motor, pa tudi visok tok/ visokonapetostne obremenitve v aplikacijah s pozitivnim napajanjem. L293D je sestavljen iz štirih vhodov z ojačevalniki in izhodnimi zaščitnimi vezji. Pogoni so omogočeni v parih, pogona 1 in 2 pa omogočita 1, 2 EN, pogona 3 in 4 pa 3, 4 EN. Ko je vhod za omogočanje visok, so povezani gonilniki omogočeni, njihovi izhodi pa so aktivni in v fazi z vhodi.

5. korak: Napajalna enota

Nizkocenovne baterije DC imajo ustrezno napetost 5V- 9V in tok max. 1000 mA. Za pridobitev regulirane enosmerne napetosti smo uporabili regulatorje napetosti. IC regulatorji napetosti so na voljo s fiksnimi (običajno 5, 12 in 15V) ali spremenljivimi izhodnimi napetostmi. Ocenjeni so tudi z največjim tokom, ki ga lahko prenesejo. Na voljo so negativni regulatorji napetosti, predvsem za uporabo pri dvojnem napajanju. Večina regulatorjev vključuje avtomatsko zaščito pred prekomernim tokom („zaščita pred preobremenitvijo“) in pregrevanjem („toplotna zaščita“). Veliko IC -jev regulatorja fiksne napetosti ima 3 vodi in je videti kot močnostni tranzistor, na primer regulator 7805 (+5V, 1A), prikazan na desni. Vključujejo luknjo za pritrditev hladilnika, če je potrebno.

6. korak: Programiranje

Programska oprema Keil uVision je bila uporabljena za razvoj programa za 89C51, Orcad Capture / Layout pa za oblikovanje in izdelavo naših PCB po meri.

Vse vrste serije MT8870 uporabljajo tehnike digitalnega štetja za odkrivanje in dekodiranje vseh 16 tonskih parov DTMF v 4-bitni kodni izhod. Vgrajeno vezje za zavrnitev klicnega tona odpravlja potrebo po predhodnem filtriranju, ko

vhodni signal je bil dan na pin 2 (IN-) v enosmerni vhodni konfiguraciji je priznana kot učinkovita, pravilen 4-bitni dekodirni signal tona DTMF se prenese prek Q1 (pin11) preko izhoda Q 4 (pin 14) na vhodni zatiči P1.0 (pin 1) do P1.3 (pin 4) vrat 1 priključka 89C51 IC. Krmilna enota je AT89C51. V tem projektu sprejme binarno kodo, ki ustreza zaznanemu tonu, in binarna koda za pogon motorjev bo poslana voznikovi IC. Izhod iz vhodnih zatičev P2.0 do P2.3 mikrokrmilnika se napaja na vhode IN1 do IN4 gonilnika motorja L293D za pogon dveh motorjev z enosmernim tokom. Uporablja se tudi ročno stikalo za ponastavitev. Izhod mikrokrmilnika ne zadostuje za pogon enosmernih motorjev, zato so za vrtenje motorja potrebni trenutni gonilniki. L293D je sestavljen iz štirih gonilnikov. Pin IN1 do IN4 in out1 skozi 4 sta vhodna in izhodna zatiča gonilnika1 do gonilnika4.

7. korak: Program

ORG 000H

ZAČETEK:

MOV P1, #0FH

MOV P2, #000H

L1: MOV A, P1

CJNE A, #04H, L2

MOV A, #0AH

MOV P2, A

LJMP L1

L2: CJNE A, #01H, L3

MOV A, #05H

MOV P2, A

LJMP L1

L3: CJNE A, #0AH, L4

MOV A, #00H

MOV P2, A

LJMP L1

L4: CJNE A, #02H, L5

MOV A, #06H

MOV P2, A

LJMP L1

L5: CJNE A, #06H, L1

MOV A, #09H

MOV P2, A

LJMP L1

KONEC

8. korak: IZDELAVA PCB

Izdelava PCB je bila zaključena v 4 korakih:

1. Oblikovanje postavitve komponent

2. Oblikovanje postavitve tiskanega vezja

3. Vrtanje

4. Jedkanje tiskanega vezja

Komponente tiskanega vezja so bile nastavljene s programsko opremo Orcad Capture in uvožene v Orcad Layout za oblikovanje povezav. Postavitev je bila nato zrcaljena za tiskanje na očiščeno bakreno ploščo. Po tiskanju (s tiskalnikom na osnovi praškastega barvila smo natisnili postavitev na beli papir in z železno škatlo segreli in odtis prenesli na površino bakrene plošče. Dodatni baker smo jedkali z raztopino železovega klorida in majhna količina klorovodikove kisline je bila uporabljena kot katalizator. Ko je bila plošča pravilno jedkana, so bile luknje izvrtane z ročnim vrtalnikom iz PCB -ja. Komponente so bile kupljene in skrbno spajkane na ploščo. na katere so bile nameščene IC.

9. korak: Testiranje

Da bi robot deloval po pričakovanjih, smo omogočili samodejno odgovarjanje na mobilni telefon NokiaC1-02, ki smo ga uporabili kot sprejemnik na robotu. Torej, kadar kdo pokliče to številko, se mobilni telefon samodejno javi. Ko klicatelj pritisne tonsko stikalo, ga sprejemna slušalka sprejme in pošlje v dekodirnik DTMF prek zvočnega izhoda. Dekoder dekodira pritisnjeno tipko in obvesti mikrokrmilnik 89C51. Mikrokrmilnik nato prek gonilnikov motorja robotu posreduje ustrezne krmilne ukaze.

10. korak: Reference

www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89c51_ds.pdf