Гар утасны хяналттай роботын ПХБ -ийн дизайн: 10 алхам

2024 Зохиолч: John Day | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2024-01-30 11:02

Би энэ төслийг 2012 онд өөрийн жижиг төсөл болгон хийсэн. Энэхүү төсөл нь хүмүүсийн шууд оролцоогүйгээр аюул заналыг саармагжуулах арга барилын хэрэгцээ шаардлагаас үүдэлтэй юм. Тэр үед миний улс хүчирхийлэлд өртсөн бөгөөд энэ нь намайг ямар ч гар утсаар удирдах боломжтой робот машин бүтээхэд түлхэц болсон юм. Роботыг DTMF аудио давтамжаар удирддаг бөгөөд энэ нь 2G сүлжээнд ч илүү өргөн хүрээний үйл ажиллагааны хамрах хүрээг хамардаг. Энэхүү зааварчилгаанд би ПХБ -ийн дизайны талаар илүү их анхаарал хандуулах болно.

Хангамж

M8870 DTMF декодер

89C51 микроконтроллер

L293D мотор драйвер

DC мотор

Робот машины явах эд анги

Гар утас

5v Зохицуулалттай цахилгаан хангамж

Алхам 1: Үндсэн бүтэц

Роботын үндсэн бүтцийг шалгаж үзье.

Тэнд харуулсан гар утсыг роботыг удирдахад ашигладаг. Бид робот дотор байрлуулсан гар утас руу залгаж, робот дуудлагыг автоматаар хүлээн авч, түүнтэй холбоотой микроконтроллерийн тусламжтайгаар удирддаг роботын хөдөлгөөнийг хянахын тулд товчлуур бүрийг дарах шаардлагатай болдог. Гадны дахин тохируулах товчлуурын тусламжтайгаар роботыг дахин тохируулах боломжтой. Шилжүүлэгч бүрийг үйлдэл бүрт хуваарилдаг. Роботын хөдөлгөөнд тохирох товчлуурыг дарахад DTMF декодер нь хүлээн авагчийн үүсгэсэн аяыг тайлж, хоёртын кодыг микроконтроллер руу илгээдэг. Микроконтроллерыг ийм байдлаар програмчилсан бөгөөд хөдөлгөөнд тохирох хоёртын кодыг илрүүлэх үед микроконтроллер нь мотор драйверт харгалзах хоёртын оролтыг өгөх болно. Мотор драйвер нь дохиог тайлбарлаж, моторт зохих хүчдэл өгөх бөгөөд ингэснээр түүнийг сольж, моторыг зохих чиглэлд эргүүлнэ.

Алхам 2: DTMF декодер

M8870 бол хамтлаг хуваах шүүлтүүр болон декодерын функцийг хоёуланг нь 18 зүү DIP эсвэл SOIC багц болгон нэгтгэсэн бүрэн DTMF хүлээн авагч юм. CMOS процессын технологийг ашиглан үйлдвэрлэсэн M-8870 нь бага эрчим хүчний хэрэглээ (хамгийн ихдээ 35 мВт), өгөгдлийг нарийвчлан зохицуулах боломжийг олгодог. Шүүлтүүрийн хэсэг нь өндөр ба доод бүлгийн шүүлтүүр болон залгах дуунаас татгалзах зориулалттай конденсаторын технологийг ашигладаг. Түүний декодер нь дижитал тоолох техникийг ашиглан бүх 16 DTMF ая хосыг 4 битийн код болгон илрүүлж, тайлдаг. Чип дээрх дифференциал оролтын өсгөгч, цагийн генератор, түгжээтэй гурван төлөвт интерфэйсийн автобусаар хангах замаар гадаад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тоог багасгадаг. Гадны хамгийн бага бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд хямд үнэтэй 3.579545 МГц өнгөт тэсрэх болор, цагийн эсэргүүцэл, цаг хугацааны конденсатор орно. M-8870-02 нь "унтраах" сонголтыг санал болгодог бөгөөд үүнийг идэвхжүүлсэн тохиолдолд хэрэглээг 0.5 мВт-аас доош бууруулдаг. M-8870-02 нь дөрөв дэх баганын цифрүүдийг тайлах үйлдлийг саатуулж чаддаг.

M8870 -ийн онцлог шинж чанарууд:

• Бүрэн DTMF хүлээн авагч
• Бага эрчим хүчний хэрэглээ (35mw)
• Дотоод ашиг тохируулагч өсгөгч
• Худалдан авах, гаргах хугацааг тохируулж болно
• Төв оффисын чанар
• Унтраах горим (5 мВт)
• Ганц 5 вольтын цахилгаан хангамж
• Залгах аялгуу дарах
• Хориглох горим

DTMF техник нь утсан дээрх 16 нийтлэг тоон тэмдэгт (0-9, A-D, *, #) -ийн тодорхой дүрслэлийг гаргадаг. Хамгийн бага давтамж нь 697 Гц, хамгийн өндөр давтамж нь 1633 Гц байна. DTMF товчлуур нь эгнээ бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц давтамжтай байх бөгөөд багана бүр өөрийн гэсэн өвөрмөц давтамжтай байхаар зохион байгуулагдсан болно. Дээрх нь ердийн DTMF товчлуур болон холбогдох мөр/баганын давтамжийн дүрслэл юм. Жишээлбэл, 5 товчлуурыг дарахад бага бүлгийн хувьд 770 Гц, өндөр бүлгийн хувьд 1336 Гц давтамжтай хос өнгө бий болно.

Алхам 3: 89C51 микроконтроллер

Энд бидний ашигладаг микроконтроллер бол AT89C51 юм. AT89C51 нь бага хүч чадалтай, өндөр гүйцэтгэлтэй CMOS 8 битийн микрокомпьютер бөгөөд 8К байт Flash програмчлагдах ба устгах боломжтой зөвхөн унших санах ойтой (PEROM). Төхөөрөмжийг Atmel-ийн өндөр нягтралтай санах ойн технологийг ашиглан үйлдвэрлэсэн бөгөөд үйлдвэрлэлийн стандарт 80C51 ба 80C52 зааварчилгаа, залгууртай нийцдэг. Энэ бол шаардлагын дагуу програмчилж болох хяналтын нэгж юм. Энэхүү төсөлд, энэ нь хүлээн авсан тононд тохирох хоёртын кодыг хүлээн авдаг бөгөөд моторыг жолоодох хоёртын кодыг IC драйвер руу илгээнэ.

Онцлог:

• ATMEL -ийн бүтээгдэхүүн
• 8051 -тэй адил
• 8 битийн микроконтроллер
• EPROM эсвэл FLASH санах ойг ашигладаг
• Олон цагийн програмчлагдах боломжтой (MTP)

ATMEL89C51 нь I/O, RD, WR, хаяг, тасалдал гэх мэт янз бүрийн функцэд зориулагдсан нийт 40 зүүтэй. 40 тээглүүрээс P0, P1, P2, P3 гэсэн дөрвөн портод нийт 32 зүүг тусад нь байрлуулсан бөгөөд порт бүр 8 тээглүүр авдаг. Үлдсэн тээглүүрийг Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA, PSEN гэж тодорхойлсон болно. PSEN болон ALE -ээс бусад эдгээр бүх зүүг 8051 ба 8031 гэр бүлийн бүх гишүүд ашигладаг.

Алхам 4: L293D MOTOR DRIVER

Хоёр хөдөлгүүрийг L293D мотор драйвер IC ашиглан удирддаг. L293D бол дөрвөн талт хагас гүүртэй хоёр талт моторт драйвер IC бөгөөд 4.5-36 вольтын хүчдэл бүхий 600мА хүртэл гүйдэл дамжуулах чадвартай. Жижиг DC-Geared мотор, хоёр туйлт шатлалт мотор гэх мэтийг жолоодоход тохиромжтой.

L293D -ийн онцлог шинж чанарууд:

• Нэг суваг тутамд 600ma гаралтын гүйдлийн хүчин чадал
• 1.2Ар сувгийн оргил гаралтын гүйдэл (давтагдахгүй)
• FacilityOver-over-term Protection-ийг идэвхжүүлнэ
• 1.5 в хүртэлх логик "0" оролтын хүчдэл (Өндөр дуу чимээний дархлаа)
• Дотоод хавчаарын диодууд

L293D нь дөрөв дахин өндөр гүйдэлтэй хагас H хөтчүүд юм. L293D нь 4.5 В -оос 36 В хүртэлх хүчдэлтэй 600 мА хүртэл хоёр чиглэлтэй хөтөчийн гүйдлийг хангах зориулалттай бөгөөд хоёулаа хөтөч нь реле, ороомог, тогтмол гүйдэл, хоёр туйлт шаттай мотор, индуктив ачааллыг хөтлөх зориулалттай. эерэг хангамжийн хэрэглээнд өндөр хүчдэлийн ачаалал. L293D нь өсгөгч, гаралтын хамгаалалтын хэлхээ бүхий дөрвөн оролтоос бүрдэнэ. Драйвуудыг хосоор нь идэвхжүүлсэн бөгөөд 1 ба 2 хөтчүүдийг 1, 2 EN, 3 ба 4 драйвуудыг 3, 4 EN -ээр идэвхжүүлсэн болно. Идэвхжүүлэх оролт өндөр байх үед холбогдох драйвер идэвхжиж, гаралт нь идэвхтэй бөгөөд оролттойгоо үе шаттай байна.

Алхам 5: Цахилгаан хангамжийн хэсэг

Бага ачаалалтай тогтмол гүйдлийн батерей нь 5V-9V хүчдэлийн зохих хүчдэлтэй бөгөөд хамгийн их гүйдэлтэй байдаг. 1000 мА. Тогтмол гүйдлийн хүчдэлийг авахын тулд хүчдэлийн зохицуулагчийг ашигласан. Хүчдэл зохицуулагч IC нь тогтмол (ихэвчлэн 5, 12 ба 15В) эсвэл хувьсах гаралтын хүчдэлтэй байдаг. Тэд мөн өнгөрч болох хамгийн их гүйдэлээр үнэлэгддэг. Сөрөг хүчдэлийн зохицуулагчийг ихэвчлэн хос тэжээлд ашиглах боломжтой байдаг. Ихэнх зохицуулагчид хэт их гүйдэл ("хэт ачааллаас хамгаалах") ба хэт халалтаас ("дулааны хамгаалалт") зарим автомат хамгаалалтыг агуулдаг. Тогтмол хүчдэлийн зохицуулагч IC -ийн ихэнх нь 3 залгууртай бөгөөд баруун талд харуулсан 7805 (+5V, 1A) зохицуулагч гэх мэт цахилгаан транзистор шиг харагддаг. Шаардлагатай бол тэдгээр нь дулаан шингээгчийг бэхлэх нүхийг агуулдаг.

Алхам 6: Програмчлал

89C51 програмыг боловсруулахад Keil uVision програм хангамжийг ашигласан бөгөөд манай захиалгаар хийсэн ПХБ -ийг зохион бүтээхэд Orcad Capture / Layout ашигласан болно.

Бүх төрлийн MT8870 цувралууд нь бүх 16 DTMF ая хосыг 4 битийн кодын гаралт болгон илрүүлж декодлохын тулд тоон тоолох техникийг ашигладаг. Баригдсан залгах ая татгалзах хэлхээ нь

оролтын дохиог 2-р зүү дээр өгсөн (IN-) нэг төгсгөлтэй оролтын тохиргоо нь үр дүнтэй болохыг хүлээн зөвшөөрсөн бөгөөд DTMF аяны зөв 4 битийн декодчилох дохиог Q1 (pin11) -ээс Q 4 (зүү 14) гаралт руу дамжуулна. 89C51 IC порт 1 -ийн P1.0 (зүү 4) руу P1.0 (зүү 1) оролтын зүү. AT89C51 бол хяналтын нэгж юм. Энэ төсөлд энэ нь хүлээн авсан дуунд тохирох хоёртын кодыг хүлээн авдаг бөгөөд моторыг жолоодох хоёртын кодыг жолооч IC руу илгээнэ. Микроконтроллерийн P2.0 -P2.3 порт тээглүүрээс гаралт нь L293D моторт драйверын IN1 -ээс IN4 оролт руу тэжээгддэг бөгөөд хоёр араатай тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүрийг жолооддог. Гараар дахин тохируулах унтраалгыг бас ашигладаг. Микроконтроллерийн гаралт нь тогтмол гүйдлийн хөдөлгүүрийг жолоодоход хангалтгүй тул хөдөлгүүрийг эргүүлэхэд одоогийн драйверууд шаардлагатай болно. L293D нь дөрвөн драйвераас бүрдэнэ. IN1 -ээс IN4 ба 4 хүртэлх 1 -р зүү нь драйвер1 -ээс жолооч4 -ийн оролт, гаралтын зүү юм.

Алхам 7: Хөтөлбөр

ORG 000H

ЭХЛЭХ:

MOV P1, #0FH

MOV P2, #000H

L1: MOV A, P1

CJNE A, #04H, L2

MOV A, #0AH

MOV P2, А.

LJMP L1

L2: CJNE A, #01H, L3

MOV A, #05H

MOV P2, А.

LJMP L1

L3: CJNE A, #0AH, L4

MOV A, #00H

MOV P2, А.

LJMP L1

L4: CJNE A, #02H, L5

MOV A, #06H

MOV P2, А.

LJMP L1

L5: CJNE A, #06H, L1

MOV A, #09H

MOV P2, А.

LJMP L1

ТӨГСГӨЛ

Алхам 8: ПХБ -ийн үйлдвэрлэх

ПХБ -ийг үйлдвэрлэх ажлыг 4 үе шаттайгаар гүйцэтгэсэн.

1. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн зохион байгуулалтын дизайн

2. ПХБ -ийн загвар зохион бүтээх

3. Өрөмдлөг

4. ПХБ -ийг сийлэх

ПХБ -ийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг Orcad Capture програм хангамж ашиглан тохируулсан бөгөөд холболтыг зохион бүтээх зорилгоор Orcad Layout -д импортлосон болно. Дараа нь цэвэрлэсэн зэс хавтан дээр хэвлэхийн тулд байршлыг толин тусгал хийв. Хэвлэсний дараа (бид нунтаг будаг дээр суурилсан хэвлэгчийг ашиглан цагаан өнгийн цаасан дээр хэвлэж, төмрийн хайрцгаар халааж, зэс хавтангийн гадаргуу дээр сэтгэгдлийг дамжуулав. Нэмэлт зэсийг төмрийн хлоридын уусмал ашиглан сийлсэн бөгөөд катализатор болгон бага хэмжээний давсны хүчлийг ашигласан. Самбарыг зохих ёсоор сийлсний дараа нүхийг гар ПХБ -ийн өрөмдлөгийн тусламжтайгаар өрөмдсөн болно. Бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг худалдаж аваад самбар дээр болгоомжтой гагнав. IC -ийн тухайд бол эсэргүүцлийг эхлээд гагнасан. дээр IC байрлуулсан болно.

Алхам 9: Туршилт

Робот хүлээгдэж буй байдлаар ажиллахын тулд бид робот дээр хүлээн авагч болгон ашигладаг NokiaC1-02 гар утсан дээр автоматаар хариулахыг идэвхжүүлсэн. Тиймээс хэн нэгэн энэ дугаар руу залгахад гар утас автоматаар хариулдаг. Дуудлага хийж буй хүн товчлуурыг дарахад хүлээн авагч гар утсыг хүлээн авч аудио гаралт ашиглан DTMF декодер руу илгээдэг. Декодер нь дарагдсан түлхүүрийг тайлж 89C51 микроконтроллерт мэдэгдэнэ. Микроконтроллер нь мотор драйверуудаар дамжуулан роботод зохих хяналтын тушаалуудыг өгдөг.

Алхам 10: Ашигласан материал

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