Dizajni i PCB për robotin e kontrolluar nga celulari: 10 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:15

Unë e bëra këtë projekt në vitin 2012 si projekti im i vogël. Ky projekt u frymëzua nga nevoja për një metodë për të neutralizuar kërcënimet pa ndërhyrjen e drejtpërdrejtë të njerëzve. Në atë kohë, vendi im u godit rëndë nga dhuna e cila më motivoi të zhvilloja një automjet të thjeshtë robot që mund të operohet nga çdo telefon celular. Roboti kontrollohet përmes frekuencave audio DTMF gjë që i mundëson atij të ketë mbulim më të gjerë operacional edhe në rrjetet 2G. Në këtë udhëzues, unë do të përqendrohem më shumë në modelin e PCB.

Furnizimet

M8870 Dekoduesi DTMF

89C51Mikrokontrollues

Drejtuesi i motorit L293D

DC Motors

Shasia e makinave robot

Telefoni celular

5v Furnizimi me energji i rregulluar

Hapi 1: Struktura bazë

Le të inspektojmë strukturën bazë të robotit.

Celulari celular i cili shfaqet aty përdoret për të kontrolluar robotin. Ne i bëjmë një telefonatë celularit që vendoset brenda robotit, roboti pastaj automatikisht e pranon thirrjen dhe më pas duhet të shtypim çdo çelës për të kontrolluar lëvizjen e robotit, e cila kontrollohet me ndihmën e mikrokontrolluesit të lidhur me të. Roboti mund të rivendoset me ndihmën e çelësit të rivendosjes së jashtme. Çdo ndërprerës ndahet për secilin operacion. Kur shtypet çelësi që përkon me lëvizjen e robotit, deshifruesi DTMF do të deshifrojë tonin e krijuar në marrës dhe dërgon kodin binar te mikrokontrolluesi. Mikrokontrolluesi është i programuar në atë mënyrë që kur zbulohen kodet binare që korrespondojnë me lëvizjen, mikrokontrolluesi do t'i japë inputit binar përkatës shoferit të motorit. Drejtuesi i motorit do të interpretojë sinjalin dhe do t'i japë motorit tensionet e duhura në këtë mënyrë e ndërron atë dhe rrotullon motorin në drejtimin përkatës.

Hapi 2: DEKODUES DTMF

M8870 është një Marrës DTMF i plotë që integron si filtrin e ndarjes së brezit ashtu edhe funksionet e dekoduesit në një paketë të vetme 18-pin DIP ose SOIC. I prodhuar duke përdorur teknologjinë e procesit CMOS, M-8870 ofron konsum të ulët të energjisë (35 mW max) dhe trajtim të saktë të të dhënave. Seksioni i tij i filtrit përdor teknologjinë e kondensatorit të ndërruar si për filtrat e grupit të lartë ashtu edhe të ulët dhe për refuzimin e tonit të thirrjes. Dekoduesi i tij përdor teknika dixhitale të numërimit për të zbuluar dhe deshifruar të gjitha 16 çiftet e tonit DTMF në një kod 4-bit. Numri i komponentëve të jashtëm minimizohet me sigurimin e një përforcuesi diferencial të hyrjes në çip, gjeneratorit të orës dhe autobusit të ndërlidhjes me tri gjendje. Komponentët minimalë të jashtëm të kërkuar përfshijnë një kristal me kosto të ulët 3.579545 MHz, një rezistencë kohore dhe një kondensator kohor. M-8870-02 siguron një opsion "power-down" i cili, kur aktivizohet, e ul konsumin në më pak se 0.5 mW. M-8870-02 gjithashtu mund të pengojë deshifrimin e shifrave të kolonës së katërt.

Karakteristikat e M8870:

• Marrësi i plotë DTMF
• Konsum i ulët i energjisë (35mw)
• Përforcuesi i konfigurimit të fitimit të brendshëm
• Koha e rregullueshme e blerjes dhe lëshimit
• Cilësia e zyrës qendrore
• Modaliteti i fikjes (5mw)
• Furnizim i vetëm 5 Volt
• Shtypja e tonit të thirrjes
• Mënyra e frenimit

Teknika DTMF jep një përfaqësim të dallueshëm të 16 karaktereve të zakonshme alfanumerike (0-9, A-D, *, #) në telefon. Frekuenca më e ulët e përdorur është 697 Hz dhe frekuenca më e lartë e përdorur është 1633Hz. Tastiera DTMF është e rregulluar në mënyrë që çdo rresht të ketë frekuencën e vet unike të tonit dhe gjithashtu çdo kolonë do të ketë frekuencën e vet unike të tonit. Më sipër është një përfaqësim i tastierës tipike DTMF dhe frekuencave të lidhura me rreshtat/kolonat. Duke shtypur një buton, për shembull, 5, do të gjenerohet një ton i dyfishtë i përbërë nga 770 Hz për grupin e ulët dhe 1336 Hz për grupin e lartë.

Hapi 3: MIKROKONTROLLUES 89C51

Mikrokontrolluesi që përdorim këtu është AT89C51. AT89C51 është një mikrokompjuter CMOS 8-bit me fuqi të ulët, me performancë të lartë dhe 8K bajt memorie të programueshme dhe të fshirë vetëm për lexim (PEROM). Pajisja është prodhuar duke përdorur teknologjinë e kujtesës jo të paqëndrueshme të densitetit të lartë të Atmel dhe është në përputhje me standardin e industrisë 80C51 dhe 80C52, udhëzues dhe pinout. Shtë një njësi kontrolluese që mund të programohet sipas kërkesave. Në këtë projekt, ai pranon se merret kodi binar që korrespondon me tonin e zbuluar dhe kodi binar për të drejtuar motorët do t'i dërgohet IC shoferit.

Karakteristikat:

• Produkti i ATMEL -it
• Ngjashëm me 8051
• Mikrokontrollues 8-bitësh
• Përdor memorie EPROM ose FLASH
• Programueshëm me shumë kohë (MTP)

ATMEL89C51 ka një total prej 40 kunjash që i kushtohen funksioneve të ndryshme si I/O, RD, WR, adresa dhe ndërprerjet. Nga 40 kunjat, gjithsej 32 kunja janë lënë mënjanë për katër portet P0, P1, P2 dhe P3, ku secila port merr 8 kunja. Pjesa tjetër e kunjave përcaktohen si Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA dhe PSEN. Të gjitha këto kunja përveç PSEN dhe ALE përdoren nga të gjithë anëtarët e familjeve 8051 dhe 8031.

Hapi 4: SHOFER L293D MOTOR

Të dy motorët drejtohen duke përdorur IC shoferin e motorit L293D. L293D është një motor IC katërfishtë gjysmë-urë H dyfishtë që mund të drejtojë rrymë deri në 600mA me një gamë tensioni prej 4.5 deri në 36 volt. Shtë i përshtatshëm për të drejtuar motorë të vegjël DC-Geared, stepper motor bipolar, etj.

Karakteristikat e L293D:

• Aftësia aktuale e daljes 600ma për kanal
• 1.2A kulmi i daljes aktuale (jo i përsëritur) për kanal
• Aktivizo mbrojtjen e FacilityOver-temperature
• Tensioni logjik "0" i hyrjes deri në 1.5 v (Imunitet i lartë i zhurmës)
• Diodat e fiksimit të brendshëm

L293D janë disqe të katërfishtë me tension të lartë gjysmë H. L293D është projektuar për të siguruar rrymë drejtimi dydrejtimëshe deri në 600 mA në tensione nga 4.5V në 36 V. Të dy disqet janë të dizajnuara për të drejtuar një ngarkesë induktive të tillë si stafetë, solenoid, DC dhe motor bipolar, si dhe rrymë të lartë/ ngarkesa të tensionit të lartë në aplikimet e furnizimit pozitiv. L293D përbëhet nga katër hyrje me përforcues dhe qarqe mbrojtëse dalëse. Disqet aktivizohen në çifte, me disqet 1 & 2 të aktivizuar me 1, 2 EN dhe disqet 3 & 4 të aktivizuar me 3, 4 EN. Kur një hyrje e aktivizimit është e lartë, drejtuesi përkatës aktivizohet dhe daljet e tyre janë aktive dhe në fazë me hyrjet e tyre.

Hapi 5: Njësia e Furnizimit me Energji

Bateritë DC me funksion të ulët vijnë me një vlerësim të përshtatshëm të tensionit 5V- 9V dhe një rrymë maksimale. 1000mA Për të marrë një tension DC të rregulluar, u përdorën rregullatorët e tensionit. IC -të e rregullatorit të tensionit janë në dispozicion me tensione fikse (zakonisht 5, 12 dhe 15V) ose të ndryshueshme të daljes. Ato gjithashtu vlerësohen nga rryma maksimale që mund të kalojnë. Rregullatorët negativë të tensionit janë në dispozicion, kryesisht për përdorim në furnizime të dyfishta. Shumica e rregullatorëve përfshijnë një mbrojtje automatike nga rryma e tepërt ('mbrojtje nga mbingarkesa') dhe mbinxehja ('mbrojtje termike'). Shumë nga IC -të e rregullatorit të tensionit fiks kanë 3 priza dhe duken si transistorë të energjisë, siç është rregullatori 7805 (+5V, 1A) i treguar në të djathtë. Ato përfshijnë një vrimë për lidhjen e një lavamani nëse është e nevojshme.

Hapi 6: Programimi

Softueri Keil uVision u përdor për të zhvilluar programin për 89C51 dhe Orcad Capture / Layout u përdor për të hartuar dhe fabrikuar PCB tonë të bërë me porosi.

Të gjitha llojet e serisë MT8870 përdorin teknika dixhitale të numërimit për të zbuluar dhe deshifruar të gjitha 16 çiftet e tonit DTMF në një dalje kodi 4-bit. Qarku i refuzimit të tonit të integruar të dial-it eliminon nevojën për filtrim paraprak kur

sinjali hyrës u dha në pin 2 (IN-) në konfigurimin hyrës me një përfundim njihet si efektiv, sinjali i saktë i dekodimit 4-bit i tonit DTMF transferohet përmes daljes Q1 (pin11) përmes Q4 (pin 14) në kunjat e hyrjes P1.0 (pin 1) deri në P1.3 (pin 4) të portës 1 të 89C51 IC. AT89C51 është njësia kontrolluese. Në këtë projekt, ai pranon se merret kodi binar që korrespondon me tonin e zbuluar dhe kodi binar për të drejtuar motorët do t'i dërgohet IC shoferit. Dalja nga kunjat e portit P2.0 deri P2.3 të mikrokontrolluesit futet në hyrjen IN1 deri IN4 të drejtuesit të motorit L293D, përkatësisht, për të drejtuar dy motorë DC të drejtuar. Përdoret gjithashtu një ndërprerës manual i rivendosjes. Dalja e mikrokontrolluesit nuk është e mjaftueshme për të drejtuar motorët DC, kështu që drejtuesit aktualë kërkohen për rrotullimin e motorit. L293D përbëhet nga katër drejtues. Pin IN1 deri IN4 dhe out1 përgjatë 4 janë kunjat hyrëse dhe dalëse, përkatësisht, të drejtuesit1 në drejtuesin4.

Hapi 7: Programi

ORG 000H

FILLIMI:

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

FUND

Hapi 8: FABRIKIMI i PCB

Prodhimi i PCB u përfundua në 4 hapa:

1. Dizajnimi i paraqitjes së komponentit

2. Projektimi i paraqitjes së PCB

3. Shpimi

4. Gdhendja e PCB

Komponentët PCB u krijuan duke përdorur programin Orcad Capture dhe u importuan në Orcad Layout për hartimin e lidhjeve. Paraqitja më pas u pasqyrua për printim në tabelën e bakrit të pastruar. Pas printimit (ne përdorëm një printer me bazë pluhuri për të shtypur paraqitjen në një letër të bardhë dhe përdorëm një kuti hekuri për të ngrohur dhe për të transferuar përshtypjen në sipërfaqen e bordit të bakrit. Bakri shtesë u gdhend duke përdorur një zgjidhje klorur hekuri dhe një sasi e vogël e acidit klorhidrik u përdor si katalizator. Pasi pllaka ishte gdhendur siç duhet, vrimat u shpuan duke përdorur një shpuese PCB të dorës. Komponentët u blenë dhe u ngjitën me kujdes në tabelë. Sa i përket IC -ve, ngërçet së pari u ngjitën mbi të cilat janë vendosur IC -të.

Hapi 9: Testimi

Që roboti të funksionojë siç pritej, ne aktivizuam përgjigjen automatike në celularin NokiaC1-02 që përdorëm si marrës në robot. Pra, sa herë që dikush e thërret atë numër, telefoni celular përgjigjet automatikisht. Kur telefonuesi shtyp një çelës toni, celulari i marrësit e merr atë dhe e dërgon atë në dekoduesin DTMF përmes daljes së zërit. Dekoduesi deshifron çelësin që është shtypur dhe njofton mikrokontrolluesin 89C51. Mikrokontrolluesi pastaj i jep komandat e duhura të kontrollit robotit përmes drejtuesve të motorit.

Hapi 10: Referencat

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