Design PCB pentru robot controlat de telefon mobil: 10 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Am făcut acest proiect în 2012, ca proiect minor. Acest proiect a fost inspirat de necesitatea unei metode de neutralizare a amenințărilor fără intervenția directă a oamenilor. Atunci a fost momentul în care țara mea a fost puternic lovită de violență, ceea ce m-a motivat să dezvolt un vehicul robot simplu care poate fi operat de orice telefon mobil. Robotul este controlat prin frecvențe audio DTMF, ceea ce îi permite să aibă o acoperire operațională mai largă chiar și în rețelele 2G. În acest instructable, mă voi concentra mai mult pe designul PCB.

Provizii

Decodor M8870 DTMF

89C51Microcontroler

Driver motor L293D

DC Motors

Șasiu auto robot

Telefon mobil

5v sursă de alimentare reglementată

Pasul 1: Structura de bază

Să inspectăm structura de bază a robotului.

Receptorul mobil care este afișat acolo este utilizat pentru a controla robotul. Apelăm la receptorul care este plasat în interiorul robotului, apoi robotul acceptă automat apelul și apoi trebuie să apăsăm fiecare tastă pentru a controla mișcarea robotului, care este controlat cu ajutorul microcontrolerului asociat acestuia. Robotul poate fi resetat cu ajutorul comutatorului de resetare extern. Fiecare comutator este alocat pentru fiecare operație. Când este apăsată tasta corespunzătoare mișcării robotului, decodificatorul DTMF va decoda tonul generat la receptor și trimite codul binar la microcontroler. Microcontrolerul este programat în așa fel încât atunci când sunt detectate codurile binare corespunzătoare mișcării, microcontrolerul va da intrarea binară corespunzătoare driverului motorului. Conducătorul motorului va interpreta semnalul și îi va da motorului tensiuni adecvate, astfel îl comută și rotește motorul în direcția corespunzătoare.

Pasul 2: DECODER DTMF

M8870 este un receptor DTMF complet care integrează atât filtrul de bandă, cât și funcțiile de decodare într-un singur pachet DIP sau SOIC cu 18 pini. Fabricat folosind tehnologia de proces CMOS, M-8870 oferă un consum redus de energie (35 mW max) și o manipulare precisă a datelor. Secțiunea sa de filtrare folosește tehnologia condensatorului comutat atât pentru filtrele de grup ridicat, cât și pentru cele reduse, precum și pentru respingerea tonului de apel. Decodorul său folosește tehnici de numărare digitală pentru a detecta și decoda toate cele 16 perechi de tonuri DTMF într-un cod de 4 biți. Numărul de componente externe este redus la minimum prin furnizarea unui amplificator de intrare diferențială pe cip, generator de ceas și magistrală de interfață tri-stare blocată. Componentele externe minime necesare includ un cristal de explozie color de 3,579545 MHz, un rezistor de sincronizare și un condensator de sincronizare. M-8870-02 oferă o opțiune de „oprire” care, atunci când este activată, reduce consumul la mai puțin de 0,5 mW. M-8870-02 poate inhiba, de asemenea, decodarea cifrelor a patra coloană.

Caracteristici ale M8870:

• Receptor DTMF complet
• Consum redus de energie (35mw)
• Amplificator de setare a câștigului intern
• Timpi de achiziție și lansare reglabili
• Calitatea biroului central
• Mod de oprire (5mw)
• Alimentare unică de 5 volți
• Suprimarea tonului de apelare
• Modul de inhibare

Tehnica DTMF generează o reprezentare distinctă a 16 caractere alfanumerice comune (0-9, A-D, *, #) pe telefon. Cea mai mică frecvență utilizată este de 697 Hz, iar cea mai mare frecvență utilizată este de 1633Hz. Tastatura DTMF este aranjată astfel încât fiecare rând să aibă propria frecvență a tonului unic și, de asemenea, fiecare coloană să aibă propria frecvență a tonului unic. Mai sus este o reprezentare a tastaturii tipice DTMF și a frecvențelor de rând / coloană asociate. Prin apăsarea unei taste, de exemplu, 5, se va genera un ton dual format din 770 Hz pentru grupul scăzut și 1336 Hz pentru grupul înalt.

Pasul 3: MICROCONTROLLER 89C51

Microcontrolerul pe care îl folosim aici este AT89C51. AT89C51 este un microcomputer CMOS de 8 biți de înaltă performanță, de înaltă performanță, cu 8K octeți de memorie Flash programabilă și ștergere (read-only read) (PEROM). Dispozitivul este fabricat folosind tehnologia de memorie non-volatilă de înaltă densitate a Atmel și este compatibil cu setul de instrucțiuni standard 80C51 și 80C52 și pinout. Este o unitate de control care poate fi programată conform cerințelor. În acest proiect, acceptă că se primește codul binar corespunzător tonului detectat și codul binar pentru acționarea motoarelor va fi trimis IC driverului.

Caracteristici:

• Produsul ATMEL
• Similar cu 8051
• Microcontroler pe 8 biți
• Folosește memoria EPROM sau FLASH
• Programare multiplă (MTP)

ATMEL89C51 are un total de 40 de pini care sunt dedicate diverselor funcții precum I / O, RD, WR, adresă și întreruperi. Din 40 de pini, un total de 32 de pini sunt alocați pentru cele patru porturi P0, P1, P2 și P3, unde fiecare port are 8 pini. Restul pinilor sunt desemnați ca Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA și PSEN. Toate aceste pini, cu excepția PSEN și ALE, sunt utilizate de toți membrii familiilor 8051 și 8031.

Pasul 4: DRIVER MOTOR L293D

Cele două motoare sunt acționate utilizând driverul de motor L293D IC. L293D este un IC cu motor bidirecțional cvadruplu pe jumătate H-pod care poate conduce curent de până la 600mA cu un interval de tensiune de 4,5 până la 36 de volți. Este potrivit pentru a conduce motoare cu reductor DC mici, motor pas cu pas bipolar etc.

Caracteristici ale L293D:

• Capacitate curent de ieșire de 600ma pe canal
• Curent de ieșire de vârf de 1,2A (non-repetitiv) pe canal
• Activați protecția la temperaturi ridicate
• Tensiune logică de intrare „0” până la 1,5 v (imunitate ridicată la zgomot)
• Diodele de prindere interne

L293D sunt unități cu jumătate de H de patru ori cu curent mare. L293D este proiectat să furnizeze un curent de acționare bidirecțional de până la 600 mA la tensiuni de la 4,5 V la 36 V. Ambele acționări sunt proiectate pentru a acționa o sarcină inductivă, cum ar fi un releu, solenoid, DC și motor pas cu pas bipolar, precum și curent mare / sarcini de înaltă tensiune în aplicații de alimentare pozitive. L293D constă din patru intrări cu amplificatoare și circuite de protecție a ieșirii. Unitățile sunt activate în perechi, cu unitățile 1 și 2 activate de 1, 2 EN și unitățile 3 și 4 activate de 3, 4 EN. Când o intrare de activare este mare, driverul asociat este activat și ieșirile lor sunt active și în fază cu intrările lor.

Pasul 5: Unitate de alimentare

Bateriile de curent continuu DC au o tensiune adecvată de 5V-9V și un curent de max. 1000mA. Pentru a obține o tensiune continuă DC, s-au folosit regulatoare de tensiune. Circuitele regulatoare de tensiune sunt disponibile cu tensiuni de ieșire fixe (de obicei 5, 12 și 15V) sau variabile. De asemenea, acestea sunt evaluate în funcție de curentul maxim pe care îl pot trece. Sunt disponibile regulatoare de tensiune negative, în principal pentru utilizarea în surse duble. Majoritatea regulatoarelor includ o protecție automată împotriva curentului excesiv („protecție la suprasarcină”) și supraîncălzire („protecție termică”). Multe dintre circuitele IC ale regulatorului de tensiune fixă au 3 conductoare și arată ca tranzistoare de putere, cum ar fi regulatorul 7805 (+ 5V, 1A) prezentat în dreapta. Acestea includ o gaură pentru atașarea unui radiator, dacă este necesar.

Pasul 6: Programare

Software-ul Keil uVision a fost folosit pentru a dezvolta programul pentru 89C51, iar Orcad Capture / Layout a fost folosit pentru a proiecta și a fabrica PCB-ul nostru personalizat.

Toate tipurile din seria MT8870 folosesc tehnici de numărare digitală pentru a detecta și decoda toate cele 16 perechi de tonuri DTMF într-o ieșire de cod pe 4 biți. Circuitul de respingere a tonului de apel încorporat elimină necesitatea pre-filtrării atunci când

semnalul de intrare a fost dat la pinul 2 (IN-) în configurația de intrare cu un singur capăt este recunoscut ca fiind efectiv, semnalul corect de decodare pe 4 biți al tonului DTMF este transferat prin Q1 (pin11) prin ieșirea Q 4 (pin 14) la pinii de intrare P1.0 (pinul 1) la P1.3 (pinul 4) ai portului 1 din 89C51 IC. AT89C51 este unitatea de control. În acest proiect, acceptă că se primește codul binar corespunzător tonului detectat și codul binar pentru acționarea motoarelor va fi trimis IC driverului. Ieșirea de la pinii de port P2.0 până la P2.3 a microcontrolerului este alimentată la intrarea IN1 până la IN4 a driverului de motor L293D, respectiv, pentru a acționa două motoare de curent continuu. Se utilizează și un comutator de resetare manuală. Ieșirea microcontrolerului nu este suficientă pentru a acționa motoarele de curent continuu, deci sunt necesare drivere de curent pentru rotația motorului. L293D este format din patru drivere. Pinul IN1 până la IN4 și out1 în 4 sunt pinii de intrare și ieșire, respectiv, de la driver1 la driver4.

Pasul 7: Program

ORG 000H

START:

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

SFÂRȘIT

Pasul 8: FABRICAREA PCB-urilor

Fabricarea PCB a fost finalizată în 4 pași:

1. Proiectarea aspectului componentelor

2. Proiectarea aspectului PCB

3. Foraj

4. Gravarea PCB-ului

Componentele PCB au fost configurate utilizând software-ul Orcad Capture și au fost importate în Orcad Layout pentru proiectarea conexiunilor. Aspectul a fost apoi oglindit pentru imprimare pe placa de cupru curățată. După imprimare (am folosit o imprimantă pe bază de vopsea cu pulbere pentru a imprima aspectul pe o hârtie albă și am folosit o cutie de fier pentru a încălzi și a transfera impresia pe suprafața plăcii de cupru. Cuprul suplimentar a fost gravat folosind o soluție de clorură ferică și o cantitate mică de acid clorhidric a fost utilizată ca catalizator. După ce placa a fost gravată corespunzător, găurile au fost găurite folosind un burghiu manual PCB. Componentele au fost achiziționate și lipite cu atenție pe tablă. pe care au fost plasate IC-urile.

Pasul 9: Testarea

Pentru ca robotul să funcționeze conform așteptărilor, am activat răspunsul automat pe receptorul mobil NokiaC1-02 pe care l-am folosit ca receptor pe robot. Deci, ori de câte ori cineva sună la acel număr, telefonul mobil răspunde automat. Când apelantul apasă un comutator de ton, receptorul îl recepționează și îl trimite la decodor DTMF prin ieșire audio. Decodificatorul decodează tasta care a fost apăsată și notifică microcontrolerul 89C51. Microcontrolerul emite apoi comenzi de control adecvate către robot prin intermediul driverelor motorului.

Pasul 10: Referințe

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