PCB դիզայն բջջային հեռախոսների կողմից կառավարվող ռոբոտի համար. 10 քայլ

2024 Հեղինակ: John Day | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2024-01-30 09:46

Ես այս նախագիծը կատարել եմ դեռևս 2012 թվականին ՝ որպես իմ փոքր նախագիծ: Այս նախագիծը ոգեշնչված էր սպառնալիքներն առանց մարդկանց անմիջական միջամտության չեզոքացնելու մեթոդի անհրաժեշտությունից: Այդ ժամանակ էր, որ իմ երկիրը ծանր հարված ստացավ բռնությունից, որն ինձ դրդեց զարգացնելու և պարզ ռոբոտային մեքենա, որը կարող է շահագործվել ցանկացած բջջային հեռախոսով: Ռոբոտը վերահսկվում է DTMF աուդիո հաճախականությունների միջոցով, ինչը հնարավորություն է տալիս այն ունենալ ավելի լայն գործառնական ծածկույթ նույնիսկ 2G ցանցերում: Այս ուսանելի հոդվածում ես ավելի շատ կկենտրոնանամ PCB- ի դիզայնի վրա:

Պարագաներ

M8870 DTMF ապակոդավորիչ

89C51 Միկրոկոնտրոլեր

L293D շարժիչ

DC Motors

Ռոբոտի մեքենայի շասսի

Բջջային հեռախոս

5v Կարգավորվող էլեկտրամատակարարում

Քայլ 1: Հիմնական կառուցվածքը

Եկեք ստուգենք ռոբոտի հիմնական կառուցվածքը:

Բջջային հեռախոսը, որը ցուցադրված է այնտեղ, օգտագործվում է ռոբոտին կառավարելու համար: Մենք զանգահարում ենք ռոբոտի ներսում տեղադրված հեռախոսին, այնուհետև ռոբոտը ինքնաբերաբար ընդունում է զանգը, այնուհետև մենք պետք է սեղմենք յուրաքանչյուր ստեղն ՝ ռոբոտի շարժումը վերահսկելու համար, որը կառավարվում է դրա հետ կապված միկրոկոնտրոլի օգնությամբ: Ռոբոտը կարող է վերականգնվել արտաքին վերակայման անջատիչի օգնությամբ: Յուրաքանչյուր անջատիչ հատկացված է յուրաքանչյուր գործողության համար: Երբ սեղմվում է ռոբոտի շարժմանը համապատասխանող բանալին, DTMF ապակոդավորիչը վերծանելու է ստացողի մոտ առաջացած տոնը և երկուական կոդը ուղարկելու է միկրոկոնտրոլերին: Միկրոկոնտրոլերը ծրագրված է այնպես, որ երբ շարժմանը համապատասխան երկուական կոդերը հայտնաբերվեն, միկրոկոնտրոլերը համապատասխան երկուական մուտքագրում կտա շարժիչի վարորդին: Շարժիչի վարորդը կմեկնաբանի ազդանշանը և շարժիչին կտա համապատասխան լարման, դրանով իսկ կփոխի այն և կշրջի շարժիչը համապատասխան ուղղությամբ:

Քայլ 2: DTMF ՎԵՐԱԲԱՆՈՄ

M8870- ը լիարժեք DTMF ընդունիչ է, որը միավորում է ինչպես ժապավենի պառակտման, այնպես էլ ապակոդավորման գործառույթները մեկ 18-փինանոց DIP կամ SOIC փաթեթում: M-8870- ը, որն արտադրվում է CMOS գործընթացի տեխնոլոգիայով, առաջարկում է ցածր էներգիայի սպառում (առավելագույնը 35 մՎտ) և տվյալների ճշգրիտ մշակում: Նրա ֆիլտրի հատվածը օգտագործում է անջատված կոնդենսատորի տեխնոլոգիա ինչպես բարձր, այնպես էլ ցածր խմբերի ֆիլտրերի և հավաքման ազդանշանի մերժման համար: Դրա ապակոդավորիչն օգտագործում է թվային հաշվման տեխնիկա ՝ հայտնաբերելու և վերծանելու բոլոր 16 DTMF տոնային զույգերը 4-բիթանոց կոդի մեջ: Արտաքին բաղադրիչների քանակը նվազագույնի է հասցվում միկրոսխեմաների դիֆերենցիալ մուտքային ուժեղացուցիչի, ժամացույցի գեներատորի և եռաստիճան ինտերֆեյսի կողպեքի ապահովմամբ: Նվազագույն արտաքին բաղադրամասերը ներառում են էժան 3.579545 ՄՀց գույնի պայթյունի բյուրեղ, ժամանակի դիմադրություն և ժամանակային կոնդենսատոր: M-8870-02- ն ապահովում է «անջատման» տարբերակ, որը միացնելիս սպառումը նվազեցնում է մինչև 0,5 մՎտ-ից պակաս: M-8870-02- ը կարող է նաև արգելակել չորրորդ սյունակի թվանշանների վերծանումը:

M8870- ի առանձնահատկությունները.

• Ամբողջական DTMF ընդունիչ
• Powerածր էներգիայի սպառումը (35 մՎտ)
• Ներքին շահույթի կարգավորման ուժեղացուցիչ
• Կարգավորելի ձեռքբերման և թողարկման ժամանակներ
• Կենտրոնական գրասենյակի որակը
• Միացման ռեժիմ (5 մվտ)
• Մեկ վոլտ սնուցման աղբյուր
• Հավաքեք հնչերանգների ճնշումը
• Արգելափակել ռեժիմը

DTMF տեխնիկան ապահովում է 16 ընդհանուր ալֆան թվային նիշերի (0-9, A-D, *, #) հստակ ներկայացում հեռախոսով: Օգտագործված ամենացածր հաճախականությունը 697 Հց է, իսկ օգտագործված ամենաբարձր հաճախությունը ՝ 1633 Հց: DTMF ստեղնաշարն այնպես է դասավորված, որ յուրաքանչյուր տող կունենա իր յուրահատուկ տոնայնության հաճախականությունը, ինչպես նաև յուրաքանչյուր սյունակ կունենա իր յուրահատուկ տոնայնության հաճախականությունը: Վերևում ներկայացված է բնորոշ DTMF ստեղնաշարի և դրա հետ կապված տողերի/սյունակների հաճախականությունները: Սեղմելով ստեղնը, օրինակ ՝ 5-ը, կստեղծվի երկգույն ՝ ցածր խմբի համար 770 Հց և բարձր խմբի համար ՝ 1336 Հց:

Քայլ 3: 89C51 ՄԻԿՈՆԱԿՈՆՏՐՈՆ

Միկրոկոնտրոլերը, որը մենք օգտագործում ենք այստեղ, AT89C51 է: AT89C51- ը ցածր էներգիայի, բարձր արդյունավետության CMOS 8-բիթանոց միկրոհամակարգիչ է ՝ 8K բայթ Flash ծրագրավորվող և ջնջելի միայն կարդալու հիշողությամբ (PEROM): Սարքը արտադրվում է Atmel- ի բարձր խտության ոչ անկայուն հիշողության տեխնոլոգիայի միջոցով և համատեղելի է արդյունաբերական ստանդարտ 80C51 և 80C52 հրահանգների հավաքածուի և պինուտի հետ: Դա վերահսկիչ միավոր է, որը կարող է ծրագրավորվել ըստ պահանջների: Այս նախագծում ընդունում է, որ հայտնաբերված տոնին համապատասխանող երկուական կոդը ստացվում է, և շարժիչները վարելու երկուական կոդը կուղարկվի վարորդի IC- ին:

Հատկություններ:

• ATMEL- ի արտադրանք
• Նման է 8051 -ին
• 8-բիթանոց միկրոկոնտրոլեր
• Օգտագործում է EPROM կամ FLASH հիշողություն
• Բազմակի ժամանակով ծրագրավորվող (MTP)

ATMEL89C51- ն ունի ընդհանուր առմամբ 40 կապում, որոնք նվիրված են տարբեր գործառույթների, ինչպիսիք են I/O, RD, WR, հասցեն և ընդհատումները: 40 կապումներից, ընդհանուր առմամբ, 32 կապում են հատկացված չորս P0, P1, P2 և P3 նավահանգիստների համար, որտեղ յուրաքանչյուր նավահանգիստ վերցնում է 8 կապում: Մնացած քորոցները նշանակված են որպես Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA և PSEN: Այս բոլոր կապումներն, բացի PSEN- ից և ALE- ից, օգտագործվում են 8051 և 8031 ընտանիքների բոլոր անդամների կողմից:

Քայլ 4: L293D ՄՈՏՈՐՎԱ

Երկու շարժիչները շարժվում են L293D շարժիչի վարորդի IC- ի միջոցով: L293D- ը քառակի կիսաեզրափակիչ կամրջի երկկողմանի շարժիչ է, որը կարող է շարժել մինչև 600 մԱ հոսանք ՝ 4.5-ից 36 վոլտ լարման տիրույթով: Հարմար է փոքր DC-Geared շարժիչներ, երկբևեռ սլաքներ և այլն վարելու համար:

L293D- ի առանձնահատկությունները.

• 600 մա ելքային հոսանքի ունակություն մեկ ալիքի համար
• 1.2 Ա առավելագույն ելքային հոսանք (ոչ կրկնվող) մեկ ալիքի համար
• Միացնել FacilityOver- ջերմաստիճանի պաշտպանությունը
• Տրամաբանական «0» մուտքային լարումը մինչև 1.5 վ (բարձր աղմուկի անձեռնմխելիություն)
• Ներքին սեղմիչ դիոդներ

L293D- ը քառակի բարձր ընթացիկ կես H կրիչներ են: L293D- ն նախատեսված է ապահովելու երկկողմանի շարժիչ հոսանք մինչև 600 մԱ 4,5 Վ -ից մինչև 36 Վ լարման դեպքում: Երկու սկավառակներն էլ նախատեսված են ինդուկտիվ բեռ վարելու համար, ինչպիսիք են ռելեն, էլեկտրամագնիսական, DC և երկբևեռ քայլող շարժիչը, ինչպես նաև բարձր հոսանքը/ բարձր լարման բեռներ դրական մատակարարման ծրագրերում: L293D- ն բաղկացած է չորս մուտքերից `ուժեղացուցիչներով և ելքային պաշտպանության սխեմաներով: Սկավառակները միացված են զույգերով, 1 և 2 կրիչներ ՝ 1, 2 EN և 3 և 4 կրիչներ ՝ 3, 4 EN: Երբ միացման մուտքը բարձր է, հարակից վարորդը միացված է, և դրանց ելքերը ակտիվ են և փուլում են իրենց մուտքերով:

Քայլ 5: Էներգամատակարարման սարք

Dutyածր աշխատող DC մարտկոցները գալիս են համապատասխան լարման գնահատմամբ `5V- 9V և առավելագույն հոսանք: 1000 մԱ Կարգավորվող DC լարում ստանալու համար օգտագործվել են լարման կարգավորիչներ: Լարման կարգավորիչի IC- ները հասանելի են ֆիքսված (սովորաբար ՝ 5, 12 և 15 Վ) կամ փոփոխական ելքային լարումներով: Նրանք նաև գնահատվում են առավելագույն հոսանքով, որը նրանք կարող են անցնել: Հասանելի են բացասական լարման կարգավորիչներ `հիմնականում երկակի մատակարարման մեջ օգտագործելու համար: Կարգավորիչների մեծ մասը ներառում է որոշակի ավտոմատ պաշտպանություն ավելորդ հոսանքից («ծանրաբեռնվածության պաշտպանություն») և գերտաքացումից («ջերմային պաշտպանություն»): Ֆիքսված լարման կարգավորիչ IC- ներից շատերն ունեն 3 հաղորդիչ և նման են էներգիայի տրանզիստորների, օրինակ ՝ աջում ցուցադրված 7805 (+5V, 1A) կարգավորիչին: Դրանք ներառում են անհրաժեշտության դեպքում ջերմատախտակին ամրացնելու անցք:

Քայլ 6: mingրագրավորում

Keil uVision ծրագրաշարը օգտագործվել է 89C51- ի համար ծրագիր մշակելու համար, իսկ Orcad Capture / Layout- ը `մեր պատվերով պատրաստված PCB- ի նախագծման և պատրաստման համար:

MT8870 շարքի բոլոր տեսակները օգտագործում են թվային հաշվման տեխնիկան ՝ հայտնաբերելու և վերծանելու բոլոր 16 DTMF հնչերանգների զույգերը 4-բիթանոց կոդի ելքի: Ներկառուցված հավաքիչի ազդանշանի մերժման շրջանը վերացնում է նախնական զտման անհրաժեշտությունը, երբ

մուտքային ազդանշանը տրվել է 2-րդ pin (IN-)-ի միակողմանի մուտքագրման կոնֆիգուրացիայում, որը ճանաչվում է արդյունավետ, իսկ DTMF- ի ազդանշանի ճիշտ 4-բիթանոց ազդանշանը փոխանցվում է Q1 (pin11) միջոցով Q4 (pin 14) ելքի միջոցով 89C51 IC- ի 1 պորտի P1.0 (pin 1) մինչև P1.3 (pin 4) մուտքի կապում: AT89C51- ը վերահսկիչ միավոր է: Այս նախագծում ընդունում է, որ հայտնաբերված տոնին համապատասխանող երկուական կոդը ստացվում է, և շարժիչները վարելու երկուական կոդը կուղարկվի վարորդի IC- ին: Միկրոկառավարիչի P2.0- ից P2.3 կապի ելքը սնվում է L293D շարժիչ L293D շարժիչի համապատասխանաբար IN1- ից IN4 մուտքագրման համար `երկու շարժական DC շարժիչներ վարելու համար: Օգտագործվում է նաև ձեռքով վերակայելու անջատիչ: Միկրոկառավարիչի ելքը բավարար չէ DC շարժիչները վարելու համար, ուստի ընթացիկ շարժիչները պահանջվում են շարժիչի պտտման համար: L293D- ն բաղկացած է չորս վարորդներից: 4 -րդ IN1- ից IN4- ը և ելքը 1 -ը 4 -ի մուտքի և ելքի համապատասխանաբար վարորդից 1 վարորդին 4 են:

Քայլ 7: րագիր

ORG 000H

ՍԿՍԵԼ:

MOV P1, #0FH

MOV P2, #000H

L1: MOV A, P1

CJNE A, #04H, L2

MOV A, #0AH

MOV P2, Ա

LJMP L1

L2: CJNE A, #01H, L3

MOV A, #05H

MOV P2, Ա

LJMP L1

L3: CJNE A, #0AH, L4

MOV A, #00H

MOV P2, Ա

LJMP L1

L4: CJNE A, #02H, L5

MOV A, #06H

MOV P2, Ա

LJMP L1

L5: CJNE A, #06H, L1

MOV A, #09H

MOV P2, Ա

LJMP L1

ՎԵՐ END

Քայլ 8: PCB- ի հյուսվածք

PCB- ի պատրաստումն ավարտվել է 4 քայլով.

1. Բաղադրիչի դասավորության նախագծում

2. PCB- ի դասավորության նախագծում

3. Հորատում

4. PCB- ի փորագրում

PCB- ի բաղադրիչները ստեղծվել են Orcad Capture ծրագրաշարի միջոցով և ներմուծվել Orcad Layout ՝ կապերի նախագծման համար: Դասավորությունն այնուհետև հայելային էր մաքրված պղնձե տախտակին տպելու համար: Տպագրությունից հետո (մենք օգտագործեցինք փոշու ներկի վրա հիմնված տպիչ `դասավորությունը սպիտակ թղթի վրա տպելու համար և երկաթե տուփով տաքացրեցինք և տպավորությունը փոխանցեցինք պղնձե տախտակի մակերեսին: Լրացուցիչ պղինձը փորագրվեց երկաթի քլորիդի լուծույթով և փոքր քանակությամբ հիդրոքլորաթթու օգտագործվել է որպես կատալիզատոր: Տախտակը պատշաճ կերպով փորագրվելուց հետո անցքերը փորվել են ձեռքի PCB հորատիչով: Բաղադրիչները գնվել և զգուշորեն զոդվել են տախտակին: որոնց վրա տեղադրվել են IC- ները:

Քայլ 9: Փորձարկում

Որպեսզի ռոբոտը սպասված աշխատի, մենք միացրեցինք NokiaC1-02 բջջային հեռախոսում ավտոմատ պատասխանելը, որը մենք օգտագործում էինք որպես ռոբոտի ընդունիչ: Այսպիսով, երբ ինչ -որ մեկը զանգում է այդ համարին, բջջային հեռախոսն ինքնաբերաբար պատասխանում է: Երբ զանգահարողը սեղմում է հնչերանգի անջատիչին, ստացողի հեռախոսը ստանում է այն և այն ուղարկում DTMF ապակոդավորիչին `աուդիո ելքի միջոցով: Ապակոդավորիչը վերծանում է սեղմված բանալին և ծանուցում 89C51 միկրոկոնտրոլերի մասին: Միկրոկոնտրոլերը շարժիչի վարորդների միջոցով ռոբոտին տալիս է համապատասխան կառավարման հրամաններ:

Քայլ 10: Հղումներ

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