Дизайн на печатни платки за робот, управляван от мобилен телефон: 10 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Направих този проект през 2012 г. като мой малък проект. Този проект е вдъхновен от необходимостта от метод за неутрализиране на заплахите без пряка намеса на хора. Това беше моментът, когато страната ми беше силно засегната от насилие, което ме мотивира да разработя и опростен робот, който може да се управлява от всеки мобилен телефон. Роботът се управлява чрез DTMF аудио честоти, което му позволява да има по -широко работно покритие дори в 2G мрежи. В тази инструкция ще се съсредоточа повече върху дизайна на печатни платки.

Консумативи

M8870 DTMF декодер

89C51 Микроконтролер

L293D шофьор на мотор

DC двигатели

Роботно шаси на автомобил

Мобилен телефон

5v Регулирано захранване

Стъпка 1: Основна структура

Нека да разгледаме основната структура на робота.

Мобилната слушалка, която е показана там, се използва за управление на робота. Обаждаме се на слушалката, която е поставена вътре в робота, след това роботът автоматично приема повикването и след това трябва да натиснем всеки клавиш, за да контролираме движението на робота, което се управлява с помощта на свързания с него микроконтролер. Роботът може да бъде нулиран с помощта на външния ключ за нулиране. Всеки превключвател е определен за всяка операция. Когато се натисне клавишът, съответстващ на движението на робота, DTMF декодерът ще декодира генерирания в приемника тон и изпраща двоичния код към микроконтролера. Микроконтролерът е програмиран по такъв начин, че когато се открият двоични кодове, съответстващи на движението, микроконтролерът ще даде съответния двоичен вход на драйвера на двигателя. Шофьорът на двигателя ще интерпретира сигнала и ще даде на двигателя подходящо напрежение, като по този начин ще го превключи и завърти двигателя в съответната посока.

Стъпка 2: DTMF ДЕКОДЕР

M8870 е пълен DTMF приемник, който интегрира както лентовия разделен филтър, така и декодерните функции в един 18-пинов DIP или SOIC пакет. Произведен по CMOS технология, M-8870 предлага ниска консумация на енергия (максимум 35 mW) и прецизно боравене с данни. Филтърната му секция използва технология с превключен кондензатор както за филтрите за висока и ниска група, така и за отхвърляне на тона на набиране. Декодерът му използва техники за цифрово броене, за да открие и декодира всички 16 DTMF тонални двойки в 4-битов код. Броят на външните компоненти се свежда до минимум чрез осигуряването на вграден усилвател на диференциалния чип, генератора на тактовите сигнали и фиксираната тристепенна интерфейсна шина. Минималните необходими външни компоненти включват евтин цветен кристал от 3.579545 MHz, синхронизиращ резистор и синхронизиращ кондензатор. M-8870-02 предлага опция „изключване на захранването“, която, когато е активирана, намалява консумацията до по-малко от 0,5 mW. M-8870-02 може също да попречи на декодирането на четвърти цифри в колоната.

Характеристики на M8870:

• Пълен DTMF приемник
• Ниска консумация на енергия (35mw)
• Усилвател за настройка на вътрешното усилване
• Регулируемо време за придобиване и освобождаване
• Качество на централния офис
• Режим на изключване (5mw)
• Единично 5 -волтово захранване
• Потискане на тона на набиране
• Режим на инхибиране

Техниката DTMF извежда ясно представяне на 16 общи буквено-цифрови знака (0-9, A-D, *, #) на телефона. Най -ниската използвана честота е 697 Hz, а най -високата използвана честота е 1633Hz. Клавиатурата DTMF е подредена така, че всеки ред ще има своя собствена уникална честота на тона и също така всяка колона ще има своя собствена уникална честота на тона. По -горе е представено типичната DTMF клавиатура и свързаните честоти на редове/колони. Чрез натискане на клавиш, например 5, ще се генерира двоен тон, състоящ се от 770 Hz за ниската група и 1336 Hz за високата група.

Стъпка 3: 89C51 МИКРОКОНТРОЛЕР

Микроконтролерът, който използваме тук, е AT89C51. AT89C51 е 8-битов микрокомпютър с ниска мощност и висока производителност CMOS с 8K байта програмируема и изтриваема памет само за четене (PEROM). Устройството е произведено с помощта на технологията на енергонезависимата памет с висока плътност на Atmel и е съвместима със стандартните за индустрията 80C51 и 80C52 набор от инструкции и разпечатка. Това е управляващо устройство, което може да се програмира според изискванията. В този проект той приема двоичния код, съответстващ на открития тон, и двоичният код за задвижване на двигателите ще бъде изпратен до IC на драйвера.

Характеристика:

• Продуктът на ATMEL
• Подобно на 8051
• 8-битов микроконтролер
• Използва EPROM или FLASH памет
• Програмируеми за много време (MTP)

ATMEL89C51 има общо 40 пина, които са посветени на различни функции като I/O, RD, WR, адрес и прекъсвания. От 40 пина, общо 32 пина са заделени за четирите порта P0, P1, P2 и P3, където всеки порт приема 8 пина. Останалите щифтове са обозначени като Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA и PSEN. Всички тези щифтове с изключение на PSEN и ALE се използват от всички членове на семействата 8051 и 8031.

Стъпка 4: L293D MOTOR DRIVER

Двата двигателя се задвижват с помощта на интегралната схема на драйвера на двигателя L293D. L293D е четириядрен двупосочен драйвер на двигател с половин H-мост, който може да управлява ток до 600 mA с диапазон на напрежение от 4,5 до 36 волта. Подходящ е за задвижване на малки двигатели с постоянен ток, биполярен стъпков двигател и др.

Характеристики на L293D:

• Възможност за изходен ток 600ma на канал
• 1.2A пиков изходен ток (неповтарящ се) на канал
• Активирайте защитата на FacilityOver-temperature
• Логическо „0“входно напрежение до 1,5 v (Имунитет срещу висок шум)
• Вътрешни скоби диоди

L293D са четворни високотокови половин Н задвижвания. L293D е проектиран да осигурява двупосочен задвижващ ток до 600 mA при напрежения от 4.5V до 36 V. И двете задвижвания са проектирани да задвижват индуктивен товар като реле, соленоид, DC и двуполюсен стъпков двигател, както и висок ток/ натоварвания с високо напрежение в приложения с положително захранване. L293D се състои от четири входа с усилватели и изходни защитни вериги. Задвижванията се активират по двойки, като устройства 1 и 2 са активирани от 1, 2 EN и устройства 3 и 4 са разрешени от 3, 4 EN. Когато входът за активиране е висок, свързаният драйвер се активира и изходите им са активни и във фаза с техните входове.

Стъпка 5: Захранващ блок

Ниско заредените батерии с постоянен ток се доставят с подходящо напрежение 5V- 9V и ток от макс. 1000mA. За да се получи регулирано DC напрежение, бяха използвани регулатори на напрежение. IC на регулатора на напрежението се предлагат с фиксирани (обикновено 5, 12 и 15V) или променливи изходни напрежения. Те също са оценени с максималния ток, който могат да преминат. Налични са регулатори на отрицателно напрежение, главно за използване при двойно захранване. Повечето регулатори включват известна автоматична защита от прекомерен ток („защита от претоварване“) и прегряване („термична защита“). Много от микросхемите на регулатора на фиксирано напрежение имат 3 проводника и приличат на силови транзистори, като например регулатора 7805 (+5V, 1A), показан вдясно. Те включват отвор за прикрепване на радиатор, ако е необходимо.

Стъпка 6: Програмиране

Софтуерът Keil uVision беше използван за разработване на програмата за 89C51, а Orcad Capture / Layout беше използван за проектиране и производство на нашата персонално изработена печатна платка.

Всички видове серия MT8870 използват техники за цифрово броене, за да открият и декодират всички 16 DTMF тонални двойки в 4-битов код изход. Вградената схема за отхвърляне на тона на набиране елиминира необходимостта от предварително филтриране, когато

входният сигнал е подаден на пин 2 (IN-) в еднократна входна конфигурация се признава за ефективна, правилният 4-битов декодиращ сигнал на DTMF тона се предава чрез Q1 (пин11) през изход Q 4 (пин 14) към входните щифтове P1.0 (пин 1) до P1.3 (щифт 4) на порт 1 на 89C51 IC. AT89C51 е управляващото устройство. В този проект той приема двоичния код, съответстващ на открития тон, и двоичният код за задвижване на двигателите ще бъде изпратен до IC на драйвера. Изходът от портовите изводи P2.0 до P2.3 на микроконтролера се подава към входа IN1 до IN4 на драйвера на двигателя L293D, съответно, за задвижване на два редукторни DC двигателя. Използва се и превключвател за ръчно нулиране. Изходът на микроконтролера не е достатъчен за задвижване на постояннотокови двигатели, така че за въртенето на двигателя са необходими текущи драйвери. L293D се състои от четири драйвера. ПИН IN1 до IN4 и out1 през 4 са входни и изходни пинове съответно на драйвер1 към драйвер4.

Стъпка 7: Програма

ORG 000H

СТАРТ:

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

КРАЙ

Стъпка 8: ФАБРИКАЦИЯ на печатни платки

Изработката на печатни платки беше завършена на 4 стъпки:

1. Проектиране на компонентно оформление

2. Проектиране на оформление на печатни платки

3. Пробиване

4. Офорт на печатната платка

Компонентите на печатната платка са настроени с помощта на софтуера Orcad Capture и са импортирани в Orcad Layout за проектиране на връзките. След това оформлението беше огледално за отпечатване върху почистената медна дъска. След отпечатването (използвахме принтер на прахово багрило, за да отпечатаме оформлението върху бяла хартия и използвахме желязна кутия за нагряване и пренасяне на отпечатъка върху повърхността на медната дъска. Допълнителната мед се гравира с разтвор на железен хлорид и малко количество солна киселина беше използвано като катализатор. След като дъската беше правилно гравирана, отворите бяха пробити с помощта на ръчен бормашина за печатни платки. Компонентите бяха закупени и внимателно запоени върху дъската. върху които са поставени ИС.

Стъпка 9: Тестване

За да може роботът да работи според очакванията, активирахме автоматичното отговаряне на мобилния телефон NokiaC1-02, който използвахме като приемник на робота. Така че, когато някой се обади на този номер, мобилният телефон автоматично отговаря. Когато обаждащият се натисне превключвател за тон, приемникът го приема и изпраща към DTMF декодера чрез аудио изход. Декодерът декодира натиснатия ключ и уведомява микроконтролера 89C51. След това микроконтролерът изпраща подходящи команди за управление на робота чрез драйверите на двигателя.

Стъпка 10: Препратки

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