PCB დიზაინი მობილური ტელეფონების კონტროლირებადი რობოტისთვის: 10 ნაბიჯი

2024 ავტორი: John Day | [email protected]. ბოლოს შეცვლილი: 2024-01-30 10:16

მე ეს პროექტი გავაკეთე 2012 წელს, როგორც ჩემი უმნიშვნელო პროექტი. ეს პროექტი შთაგონებული იყო ადამიანების უშუალო ჩარევის გარეშე საფრთხეების განეიტრალების მეთოდის აუცილებლობით. იმ დროს, ჩემი ქვეყანა მძიმედ დაზარალდა ძალადობით, რამაც სტიმული მომცა განვავითარო და მარტივი რობოტი მანქანა, რომლის მართვაც შესაძლებელია ნებისმიერი მობილური ტელეფონის საშუალებით. რობოტი კონტროლდება DTMF აუდიო სიხშირის საშუალებით, რაც საშუალებას აძლევს მას ჰქონდეს უფრო ფართო ოპერატიული დაფარვა თუნდაც 2G ქსელებში. ამ სასწავლო ინსტრუქციაში მე უფრო მეტ ყურადღებას გავამახვილებ PCB დიზაინზე.

მარაგები

M8870 DTMF დეკოდი

89C51 მიკროკონტროლი

L293D ძრავის მძღოლი

DC მოტორსი

რობოტი მანქანის შასი

Მობილური ტელეფონი

5v რეგულირებადი ელექტრომომარაგება

ნაბიჯი 1: ძირითადი სტრუქტურა

მოდით შევამოწმოთ რობოტის ძირითადი სტრუქტურა.

მობილური ტელეფონი, რომელიც ნაჩვენებია იქ, გამოიყენება რობოტის გასაკონტროლებლად. ჩვენ ვუკავშირდებით ტელეფონს, რომელიც განთავსებულია რობოტის შიგნით, რობოტი ავტომატურად იღებს ზარს და შემდეგ ჩვენ უნდა დავაჭიროთ თითოეულ ღილაკს რობოტის მოძრაობის გასაკონტროლებლად, რომელიც კონტროლდება მასთან დაკავშირებული მიკროკონტროლის დახმარებით. რობოტის გადატვირთვა შესაძლებელია გარე გადატვირთვის გადამრთველის დახმარებით. თითოეული გადამრთველი გამოყოფილია თითოეული ოპერაციისთვის. როდესაც დაჭერილია რობოტის მოძრაობის შესაბამისი გასაღები, DTMF დეკოდირებელი გაშიფრავს მიმღებზე წარმოქმნილ ტონს და აგზავნის ორობითი კოდს მიკროკონტროლერს. მიკროკონტროლერი დაპროგრამებულია ისე, რომ როდესაც გამოვლინდება მოძრაობის შესაბამისი ორობითი კოდები, მიკროკონტროლერი მისცემს შესაბამის ბინარულ შეყვანას ძრავის მძღოლს. ძრავის მძღოლი ახდენს სიგნალის ინტერპრეტაციას და მისცემს ძრავას შესაბამის ძაბვებს, რითაც ცვლის მას და ბრუნავს ძრავას შესაბამისი მიმართულებით.

ნაბიჯი 2: DTMF დეკოდირი

M8870 არის სრული DTMF მიმღები, რომელიც აერთიანებს როგორც ბენდის გაყოფის ფილტრს, ასევე დეკოდერის ფუნქციებს ერთ 18 პინიან DIP ან SOIC პაკეტში. დამზადებულია CMOS პროცესის ტექნოლოგიის გამოყენებით, M-8870 გთავაზობთ დაბალ ენერგიის მოხმარებას (მაქსიმუმ 35 მგვტ) და მონაცემთა ზუსტ დამუშავებას. მისი ფილტრის განყოფილება იყენებს გადართული კონდენსატორის ტექნოლოგიას როგორც მაღალი, ისე დაბალი ჯგუფის ფილტრებისთვის და აკრიფეთ ტონის უარყოფისთვის. მისი დეკოდირება იყენებს ციფრული დათვლის ტექნიკას, რომ აღმოაჩინოს და გაშიფროს ყველა 16 DTMF ტონი წყვილი 4 ბიტიან კოდში. გარე კომპონენტების რაოდენობა მინიმუმამდეა დაყვანილი ჩიპზე დიფერენციალური შეყვანის გამაძლიერებლის, საათის გენერატორისა და სამწახნაგოვანი სამფაზიანი ინტერფეისის ავტობუსით. მინიმალური გარე კომპონენტები მოიცავს 3.579545 მეგაჰერცის დაბალფასიან კრისტალს, დროის რეზისტორს და დროის კონდენსატორს. M-8870-02 ითვალისწინებს "გამორთვის" ვარიანტს, რომელიც ჩართვის შემთხვევაში მოხმარებას 0,5 მგვტ-ზე ნაკლებამდე ამცირებს. M-8870-02 ასევე შეუძლია შეაფერხოს მეოთხე სვეტის ციფრების გაშიფვრა.

M8870 მახასიათებლები:

• სრული DTMF მიმღები
• დაბალი ენერგომოხმარება (35 მგვტ)
• შიდა მოგების პარამეტრების გამაძლიერებელი
• რეგულირებადი შეძენის და გამოშვების დრო
• ცენტრალური ოფისის ხარისხი
• გამორთვის რეჟიმი (5 მგვტ)
• ერთჯერადი 5 ვოლტიანი კვების ბლოკი
• აკრიფეთ ტონის ჩახშობა
• ინჰიბირების რეჟიმი

DTMF ტექნიკა ასახავს 16 საერთო ალფანუმერულ სიმბოლოს (0-9, A-D, *, #) ტელეფონზე მკაფიოდ წარმოდგენას. ყველაზე დაბალი სიხშირეა 697 ჰერცი, ხოლო ყველაზე მაღალი სიხშირეა 1633 ჰერცი. DTMF კლავიატურა ისეა მოწყობილი, რომ თითოეულ სტრიქონს ექნება თავისი უნიკალური ტონის სიხშირე და ასევე თითოეულ სვეტს ექნება საკუთარი უნიკალური ტონის სიხშირე. ზემოთ არის ტიპიური DTMF კლავიატურის და მასთან დაკავშირებული რიგის/სვეტის სიხშირეების გამოსახულება. ღილაკის დაჭერით, მაგალითად, 5, გამოიმუშავებს ორმაგ ტონს, რომელიც შედგება 770 ჰც დაბალი ჯგუფისთვის და 1336 ჰერცი მაღალი ჯგუფისათვის.

ნაბიჯი 3: 89C51 მიკროკონტროლერი

მიკროკონტროლი, რომელსაც ჩვენ აქ ვიყენებთ არის AT89C51. AT89C51 არის დაბალი სიმძლავრის, მაღალი ხარისხის CMOS 8 ბიტიანი მიკროკომპიუტერი, 8K ბაიტიანი პროგრამირებადი და წაშლადი მხოლოდ წაკითხული მეხსიერებით (PEROM). მოწყობილობა დამზადებულია Atmel– ის მაღალი სიმკვრივის არასტაბილური მეხსიერების ტექნოლოგიის გამოყენებით და თავსებადია ინდუსტრიის სტანდარტულ 80C51 და 80C52 ინსტრუქციულ ნაკრებთან და პინუტთან. ეს არის მაკონტროლებელი ერთეული, რომელიც შეიძლება დაპროგრამდეს მოთხოვნების შესაბამისად. ამ პროექტში იგი იღებს ორობითი კოდს, რომელიც შეესაბამება გამოვლენილი ტონის მიღებას და ორობითი კოდი ძრავების გადასაყვანად გადაეგზავნება მძღოლის IC- ს.

Მახასიათებლები:

• ATMEL- ის პროდუქტი
• 8051 -ის მსგავსი
• 8 ბიტიანი მიკროკონტროლერი
• იყენებს EPROM ან FLASH მეხსიერებას
• მრავალჯერადი პროგრამირებადი (MTP)

ATMEL89C51– ს აქვს სულ 40 პინი, რომელიც ეძღვნება სხვადასხვა ფუნქციებს, როგორიცაა I/O, RD, WR, მისამართი და შეფერხებები. 40 ქინძისთავებიდან სულ 32 პინია გამოყოფილი ოთხი პორტისთვის P0, P1, P2 და P3, სადაც თითოეული პორტი იღებს 8 ქინძისთავს. დანარჩენი ქინძისთავები მითითებულია როგორც Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA და PSEN. ყველა ამ ქინძისთავს PSEN და ALE გარდა 8051 და 8031 ოჯახის ყველა წევრი იყენებს.

ნაბიჯი 4: L293D MOTOR DRIVER

ორი ძრავა ამოძრავებს L293D საავტომობილო დრაივერის IC- ს გამოყენებით. L293D არის ოთხმაგი ნახევარ H ხიდის ორმხრივი საავტომობილო დრაივერის IC, რომელსაც შეუძლია 600mA დენის დაძაბვა ძაბვის დიაპაზონში 4.5-დან 36 ვოლტამდე. ეს შესაფერისია მცირე ზომის DC-Geared ძრავების, ბიპოლარული სტეპერიანი ძრავის და ა.

L293D მახასიათებლები:

• 600ma გამომავალი დენის შესაძლებლობები თითო არხზე
• 1.2A პიკი გამომავალი დენი (არა განმეორებადი) თითო არხზე
• FacilityOver ტემპერატურის დაცვის ჩართვა
• ლოგიკური "0" შეყვანის ძაბვა 1.5 ვ -მდე (მაღალი ხმაურის იმუნიტეტი)
• შიდა დამჭერი დიოდები

L293D არის ოთხმაგი მაღალი მიმდინარე ნახევარი H დისკი. L293D შექმნილია იმისთვის, რომ უზრუნველყოს ორმხრივი დრაივი 600 mA– მდე ძაბვით 4.5V– დან 36 V.– მდე ორივე დისკი შექმნილია ინდუქციური დატვირთვის მართვისთვის, როგორიცაა სარელეო, სოლენოიდი, DC და ბიპოლარული საფეხურიანი ძრავა, ასევე მაღალი დენი/ მაღალი ძაბვის დატვირთვები პოზიტიური მიწოდების პროგრამებში. L293D შედგება ოთხი შეყვანისგან გამაძლიერებლებით და გამომავალი დაცვის სქემებით. დისკები ჩართულია წყვილებში, 1 და 2 დისკები ჩართულია 1, 2 EN და დისკები 3 & 4 ჩართულია 3, 4 EN. როდესაც ჩართვის შეყვანა მაღალია, ასოცირებული დრაივერი ჩართულია და მათი გამომავალი აქტიურია და ფაზაშია მათი შეყვანისას.

ნაბიჯი 5: კვების ბლოკი

დაბალი მოხმარების DC ბატარეებს გააჩნიათ შესაბამისი ძაბვის მაჩვენებელი 5V- 9V და დენი მაქსიმუმი. 1000mA რეგულირებადი DC ძაბვის მისაღებად გამოიყენება ძაბვის რეგულატორები. ძაბვის მარეგულირებელი IC ხელმისაწვდომია ფიქსირებული (ჩვეულებრივ 5, 12 და 15V) ან ცვლადი გამომავალი ძაბვებით. ისინი ასევე შეფასებულია მაქსიმალური დენით, რომლის გავლაც მათ შეუძლიათ. ძაბვის ნეგატიური რეგულატორები ხელმისაწვდომია, ძირითადად ორმაგ წყაროებში გამოსაყენებლად. მარეგულირებელთა უმეტესობა მოიცავს გარკვეულ ავტომატურ დაცვას გადაჭარბებული დენისგან ('გადატვირთვის დაცვა') და გადახურებისგან ('თერმული დაცვა'). ბევრი ფიქსირებული ძაბვის მარეგულირებელი IC– ს აქვს 3 ლიდერი და ჰგავს სიმძლავრის ტრანზისტორებს, როგორიცაა მარჯვნივ გამოსახული 7805 (+5V, 1A) მარეგულირებელი. ისინი მოიცავს ხვრელს, საჭიროების შემთხვევაში, გამაგრილებლის მიმაგრებისთვის.

ნაბიჯი 6: პროგრამირება

Keil uVision პროგრამული უზრუნველყოფა გამოიყენებოდა 89C51 პროგრამისთვის პროგრამის შესაქმნელად, ხოლო Orcad Capture / Layout გამოიყენებოდა ჩვენი პერსონალურად დამზადებული PCB- ის დიზაინისა და შესაქმნელად.

MT8870 სერიის ყველა ტიპი იყენებს ციფრული დათვლის ტექნიკას, რომ აღმოაჩინოს და გაშიფროს ყველა 16 DTMF ტონი წყვილი 4 ბიტიანი კოდის გამომუშავებაში. ჩაშენებული აკრიფეთ ტონის უარყოფის სქემა გამორიცხავს წინასწარ გაფილტვრის აუცილებლობას, როდესაც

შეყვანის სიგნალი მოცემულია pin 2-ში (IN-) ერთჯერადი შეყვანის კონფიგურაციაში აღიარებულია, რომ ეფექტურია, DTMF ტონის სწორი 4 ბიტიანი დეკოდირების სიგნალი გადაეცემა Q1 (pin11) Q4 (pin 14) მეშვეობით 89C51 IC- ის პორტის 1 პორტის P1.0 (pin 1) P1.3 (pin 4) შეყვანის ქინძისთავები. AT89C51 არის საკონტროლო განყოფილება. ამ პროექტში იგი იღებს ორობითი კოდს, რომელიც შეესაბამება გამოვლენილი ტონის მიღებას და ორობითი კოდი ძრავების გადასაყვანად გადაეგზავნება მძღოლის IC- ს. მიკროკონტროლის P2.0– დან P2.3– ის პორტიდან გამოსავალი იკვებება L293D საავტომობილო დრაივერის IN1– დან IN4– მდე, შესაბამისად, ორი გადაადგილებული DC ძრავის მართვისთვის. ასევე გამოიყენება ხელით გადატვირთვის გადამრთველი. მიკროკონტროლერის გამომუშავება არ არის საკმარისი DC ძრავების მართვისთვის, ამიტომ ძრავის ბრუნვისათვის საჭიროა მიმდინარე დრაივერები. L293D შედგება ოთხი დრაივერისგან. Pin IN1– დან IN4– დან და out1– დან 4 – ში არის შემავალი და გამომავალი ქინძისთავები, შესაბამისად, მძღოლიდან მძღოლამდე 4.

ნაბიჯი 7: პროგრამა

ORG 000H

დაწყება:

MOV P1, #0FH

MOV P2, #000H

L1: MOV A, P1

CJNE A, #04H, L2

MOV A, #0AH

MOV P2, ა

LJMP L1

L2: CJNE A, #01H, L3

MOV A, #05H

MOV P2, ა

LJMP L1

L3: CJNE A, #0AH, L4

MOV A, #00H

MOV P2, ა

LJMP L1

L4: CJNE A, #02H, L5

MOV A, #06H

MOV P2, ა

LJMP L1

L5: CJNE A, #06H, L1

MOV A, #09H

MOV P2, ა

LJMP L1

ᲓᲐᲡᲐᲡᲠᲣᲚᲘ

ნაბიჯი 8: PCB წარმოება

PCB– ის დამზადება დასრულდა 4 ნაბიჯში:

1. კომპონენტის განლაგების დიზაინი

2. PCB განლაგების დიზაინი

3. ბურღვა

4. PCB- ის ამოკვეთა

PCB კომპონენტები შეიქმნა Orcad Capture პროგრამული უზრუნველყოფის გამოყენებით და იმპორტირებული იქნა Orcad Layout– ში კავშირების შესაქმნელად. განლაგება შემდეგში აისახა გაწმენდილი სპილენძის დაფაზე დასაბეჭდად. დაბეჭდვის შემდეგ (ჩვენ გამოვიყენეთ ფხვნილის საღებავით დაფუძნებული პრინტერი, რომ დავბეჭდოთ განლაგება თეთრ ქაღალდზე და გამოვიყენეთ რკინის ყუთი გათბობისთვის და შთაბეჭდილების გადატანა სპილენძის დაფის ზედაპირზე. დამატებითი სპილენძი ამოღებულია რკინის ქლორიდის ხსნარის გამოყენებით და მცირე რაოდენობით მარილმჟავა გამოიყენებოდა კატალიზატორის სახით. მას შემდეგ რაც დაფა სწორად იქნა ამოჭრილი, ხვრელები გაბურღული იქნა ხელის PCB ბურღვის გამოყენებით. კომპონენტები შეიძინა და საგულდაგულოდ იქნა შეკერილი დაფაზე. რაც შეეხება IC- ს, ჩამორჩენილები პირველად შედუღდნენ რომელზედაც განთავსდა IC

ნაბიჯი 9: ტესტირება

იმისათვის, რომ რობოტმა იმუშაოს როგორც მოსალოდნელი იყო, ჩვენ ჩართეთ ავტომატური პასუხი NokiaC1-02 მობილურ ტელეფონზე, რომელიც რობოტზე მიმღებად გამოვიყენეთ. ასე რომ, როდესაც ვინმე დარეკავს ამ ნომერს, მობილური ტელეფონი ავტომატურად პასუხობს. როდესაც გამრეკელი აჭერს ხმის გადამრთველს, მიმღები ტელეფონი იღებს მას და აგზავნის DTMF დეკოდერში აუდიოს საშუალებით. დეკოდირება ახდენს გასაღების დაჭერას და აცნობებს 89C51 მიკროკონტროლერს. შემდეგ მიკროკონტროლერი აძლევს რობოტს შესაბამისი კონტროლის ბრძანებებს საავტომობილო დრაივერების საშუალებით.

ნაბიჯი 10: მითითებები

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