PCB -ontwerp vir selfoonbeheerde robot: 10 stappe

2024 Outeur: John Day | [email protected]. Laas verander: 2024-01-30 07:24

Ek het hierdie projek in 2012 as my klein projek gedoen. Hierdie projek is geïnspireer deur die behoefte aan 'n metode om bedreigings te neutraliseer sonder die direkte ingryping van mense. Dit was die tyd dat my land swaar getref is deur geweld wat my gemotiveer het om 'n eenvoudige robotvoertuig te ontwikkel wat met enige selfoon bestuur kan word. Die robot word beheer via DTMF -klankfrekwensies, wat dit moontlik maak om 'n groter operasionele dekking te hê, selfs in 2G -netwerke. In hierdie instruksies sal ek meer fokus op die PCB -ontwerp.

Voorrade

M8870 DTMF -dekodeerder

89C51Mikrokontroleerder

L293D motorbestuurder

DC Motors

Onderstel van 'n robotmotor

Loopfoon

5v Gereguleerde kragtoevoer

Stap 1: Basiese struktuur

Kom ons kyk na die basiese struktuur van die robot.

Die selfoon wat daar aangedui word, word gebruik om die robot te beheer. Ons maak 'n oproep na die toestel wat in die robot geplaas word, die robot aanvaar die oproep dan outomaties en dan moet ons op elke toets druk om die beweging van die robot te beheer, wat beheer word met behulp van 'n mikrobeheerder wat daarmee gepaard gaan. Die robot kan herstel word met behulp van die eksterne reset -skakelaar. Elke skakelaar word toegeken vir elke operasie. As die sleutel wat ooreenstem met die beweging van die robot ingedruk word, sal die DTMF -dekodeerder die toon wat by die ontvanger gegenereer word, dekodeer en die binêre kode na die mikrobeheerder stuur. Die mikrokontroleerder is so geprogrammeer dat wanneer die binêre kodes wat met die beweging ooreenstem, die mikrobeheerder die ooreenstemmende binêre inset aan die motorbestuurder gee. Die motorbestuurder sal die sein interpreteer en die motor die toepaslike spannings gee en dit skakel en die motor in die ooreenstemmende rigting draai.

Stap 2: DTMF DECODER

Die M8870 is 'n volledige DTMF-ontvanger wat beide die bandverdelingsfilter en dekodeerderfunksies integreer in 'n enkele 18-pins DIP- of SOIC-pakket. Die M-8870 is vervaardig met behulp van CMOS-prosesstegnologie en bied 'n lae kragverbruik (maksimum 35 mW) en akkurate dataverwerking. Die filterafdeling maak gebruik van geskakelde kondensatortegnologie vir beide die hoë- en lae groepfilters en vir die verwerping van kiestoon. Die dekodeerder gebruik digitale teltegnieke om al 16 DTMF-toonpare in 'n 4-bis-kode op te spoor en te dekodeer. Die eksterne komponenttelling word geminimaliseer deur die voorsiening van 'n on-chip differensiële insetversterker, klokgenerator en 'n vergrendelde drie-staat koppelvlakbus. Minimale eksterne komponente wat benodig word, sluit in 'n goedkoop 3,579545 MHz kleurbars kristal, 'n tydsweerstand en 'n tydsberekening. Die M-8870-02 bied 'n 'afskakel'-opsie wat, as dit aangeskakel is, die verbruik tot minder as 0,5 mW laat daal. Die M-8870-02 kan ook die dekodering van syfers in die vierde kolom belemmer.

Kenmerke van M8870:

• Volledige DTMF -ontvanger
• Lae kragverbruik (35mw)
• Versterker vir interne versterking
• Verstelbare verkrygings- en vrystellingstye
• Sentrale kantoor kwaliteit
• Afskakelmodus (5mw)
• Enkele 5 volt kragtoevoer
• Onderdrukking van kiestoon
• Inhibeer modus

Die DTMF-tegniek lewer 'n duidelike voorstelling van 16 algemene alfanumerieke karakters (0-9, A-D, *, #) op die telefoon. Die laagste frekwensie wat gebruik word, is 697 Hz en die hoogste frekwensie wat gebruik word, is 1633Hz. Die DTMF -klavier is so gerangskik dat elke ry sy eie unieke klankfrekwensie het en elke kolom sy eie unieke klankfrekwensie het. Hierbo is 'n voorstelling van die tipiese DTMF -klavier en die gepaardgaande ry-/kolomfrekwensies. Deur op 'n toets te druk, byvoorbeeld, 5, sal 'n dubbele toon bestaan wat bestaan uit 770 Hz vir die lae groep en 1336 Hz vir die hoë groep.

Stap 3: 89C51 MIKROKONTROLLER

Die mikrobeheerder wat ons hier gebruik, is AT89C51. Die AT89C51 is 'n lae-krag, hoëprestasie CMOS 8-bis mikro-rekenaar met 8K grepe Flash programmeerbare en uitwisbare leesalleen geheue (PEROM). Die toestel word vervaardig met behulp van Atmel se hoëdigtheid, nie-vlugtige geheue tegnologie, en is verenigbaar met die industrie-standaard 80C51 en 80C52 instruksieset en pinout. Dit is 'n beheer -eenheid wat volgens vereistes geprogrammeer kan word. In hierdie projek aanvaar dit dat die binêre kode wat ooreenstem met die opgespoorde toon ontvang word, en die binêre kode om die motors aan te dryf, sal na die bestuurder IC gestuur word.

Kenmerke:

• ATMEL se produk
• Soortgelyk aan 8051
• 8-bis mikrobeheerder
• Gebruik EPROM- of FLASH -geheue
• Meervoudige programmeerbare (MTP)

Die ATMEL89C51 het 'n totaal van 40 penne wat toegewy is aan verskillende funksies, soos I/O, RD, WR, adres en onderbrekings. Uit 40 penne word 'n totaal van 32 penne opsy gesit vir die vier poorte P0, P1, P2 en P3, waar elke poort 8 penne neem. Die res van die penne word aangedui as Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA en PSEN. Al hierdie penne behalwe PSEN en ALE word deur alle lede van die 8051- en 8031 -gesinne gebruik.

Stap 4: L293D -MOTORBESTUURDER

Die twee motors word aangedryf deur die L293D -motorbestuurder IC te gebruik. Die L293D is 'n viervoudige half-H-brug tweerigting motorbestuurder IC wat 'n stroom van tot 600mA kan dryf met 'n spanningsbereik van 4,5 tot 36 volt. Dit is geskik om klein DC-aangedrewe motors, bipolêre stapmotor, ens.

Kenmerke van L293D:

• Uitvoerstroomvermoë van 600ma per kanaal
• 1.2A piekuitsetstroom (nie-herhalend) per kanaal
• Aktiveer beskerming teen oormatige temperatuur
• Logiese “0” ingangsspanning tot 1,5 v (hoë geraas -immuniteit)
• Interne klampdiodes

Die L293D is viervoudige halfstroom -aandrywers met 'n hoë stroom. Die L293D is ontwerp om tweerigting -dryfstroom tot 600 mA by spanning van 4.5V tot 36 V. hoë spanning in positiewe toevoertoepassings. L293D bestaan uit vier insette met versterkers en uitgangsbeskermingskringe. Aandrywers word in pare aangeskakel, met aandrywings 1 & 2 met 1, 2 EN en 3 & 4 deur 3, 4 EN aangeskakel. As 'n insette -inset hoog is, word die verwante bestuurder geaktiveer en hul uitsette is aktief en in fase met hul insette.

Stap 5: Kragtoevoer -eenheid

Lae werkende gelykstroombatterye het 'n geskikte spanningswaarde van 5V- 9V en 'n stroom van maksimum. 1000mA. Om 'n gereguleerde GS -spanning te verkry, is spanningsreguleerders gebruik. Spanningsreguleerder IC's is beskikbaar met vaste (tipies 5, 12 en 15V) of veranderlike uitgangsspannings. Hulle word ook beoordeel volgens die maksimum stroom wat hulle kan slaag. Negatiewe spanningsreguleerders is beskikbaar, hoofsaaklik vir gebruik in dubbele toevoer. Die meeste reguleerders bevat outomatiese beskerming teen oormatige stroom ('oorbelastingsbeskerming') en oorverhitting ('termiese beskerming'). Baie van die IC's met vaste spanningsreguleerders het 3 leidrade en lyk soos kragtransistors, soos die 7805 (+5V, 1A) reguleerder wat regs getoon word. Dit bevat 'n gat om 'n hittebak vas te maak indien nodig.

Stap 6: Programmering

Keil uVision sagteware is gebruik om die program vir die 89C51 te ontwikkel en Orcad Capture / Layout is gebruik om ons pasgemaakte PCB te ontwerp en te vervaardig.

Alle soorte van die MT8870-reeks gebruik digitale teltegnieke om al die 16 DTMF-toonpare op te spoor en te dekodeer tot 'n 4-bis-kode-uitset. Die ingeboude kringweerringskringloop elimineer die behoefte aan vooraffiltering wanneer die

insetsein is gegee by pen 2 (IN-) in die ingangskonfigurasie met 'n enkele entjie word as effektief erken, die korrekte 4-bis-dekode sein van die DTMF-toon word oorgedra via Q1 (pin11) deur Q4 (pen 14) -uitgang na die invoerpenne P1.0 (pen 1) tot P1.3 (pen 4) van poort 1 van 89C51 IC. AT89C51 is die beheer eenheid. In hierdie projek aanvaar dit dat die binêre kode wat ooreenstem met die opgespoorde toon ontvang word, en die binêre kode om die motors aan te dryf, sal na die bestuurder IC gestuur word. Die uitset van poortpenne P2.0 tot P2.3 van die mikrobeheerder word na die inset IN1 tot en met IN4 van die motorbestuurder L293D gevoer, om twee gemotoriseerde GS -motors aan te dryf. 'N Handmatige terugstelskakelaar word ook gebruik. Die uitset van die mikrobeheerder is nie voldoende om die GS -motors aan te dryf nie, daarom is huidige dryfvere nodig vir motorrotasie. Die L293D bestaan uit vier bestuurders. Speld IN1 tot en met IN4 en uit1 regdeur 4 is onderskeidelik in- en uitsetpenne van bestuurder1 tot bestuurder4.

Stap 7: Programmeer

ORG 000H

BEGIN:

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

EINDE

Stap 8: PCB -STOF

Die vervaardiging van PCB is in 4 stappe voltooi:

1. Ontwerp van komponentuitleg

2. PCB uitleg ontwerp

3. Boor

4. Ets van die PCB

Die PCB -komponente is opgestel met behulp van die Orcad Capture -sagteware en is in die Orcad Layout ingevoer om die verbindings te ontwerp. Die uitleg is daarna weerspieël om op die skoongemaakte koperbord te druk. Na die druk (ons het 'n drukker op poeierverf gebruik om die uitleg op 'n wit papier te druk, en 'n ysterkas gebruik om die indruk op die koperplaatoppervlak te verhit en oor te dra. Die ekstra koper is geëts met 'n ferrichloriedoplossing en 'n klein hoeveelheid soutsuur is as 'n katalisator gebruik. Nadat die bord behoorlik geëts is, is die gate geboor met 'n PCB -boormasjien. Die komponente is gekoop en versigtig aan die bord gesoldeer. waarop die IC's geplaas is.

Stap 9: Toets

Vir die robot om te werk soos verwag, het ons outomatiese antwoord moontlik gemaak op die NokiaC1-02 selfoon wat ons as ontvanger op die robot gebruik het. Dus, as iemand die nommer bel, antwoord die selfoon outomaties. As die beller op 'n toonskakelaar druk, ontvang die ontvanger se toestel dit en stuur dit na die DTMF -dekodeerder via klankuitgang. Die dekodeerder dekodeer die sleutel wat ingedruk is en stel die 89C51 -mikrobeheerder in kennis. Die mikrobeheerder reik dan via die motorbestuurders gepaste beheeropdragte aan die robot uit.

Stap 10: Verwysings

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