Cib telefonu ilə idarə olunan robot üçün PCB dizaynı: 10 addım

2024 Müəllif: John Day | [email protected]. Son dəyişdirildi: 2024-01-30 07:44

Bu layihəni 2012 -ci ildə kiçik layihəm olaraq etmişəm. Bu layihə, insanların birbaşa müdaxiləsi olmadan təhdidləri zərərsizləşdirmək üçün bir üsula ehtiyacdan ilham aldı. O vaxt, ölkəm məni hər hansı bir cib telefonu ilə idarə oluna bilən robot robotu inkişaf etdirmək üçün motivasiya edən şiddətdən əziyyət çəkdi. Robot, 2G şəbəkələrində belə daha geniş əməliyyat əhatəsinə sahib olmağa imkan verən DTMF səs tezlikləri ilə idarə olunur. Bu təlimatda PCB dizaynına daha çox diqqət yetirəcəyəm.

Təchizat

M8870 DTMF dekoder

89C51 Mikrokontroller

L293D motor sürücü

DC mühərrikləri

Robot avtomobil şassisi

Cib telefonu

5v tənzimlənən enerji təchizatı

Addım 1: Əsas quruluş

Robotun əsas quruluşunu yoxlayaq.

Orada göstərilən mobil telefon robotu idarə etmək üçün istifadə olunur. Robotun içərisinə yerləşdirilən cib telefonuna zəng edirik, robot avtomatik olaraq zəngi qəbul edir və sonra onunla əlaqəli mikrokontrolörün köməyi ilə idarə olunan robotun hərəkətini idarə etmək üçün hər düyməni basmalıyıq. Robot xarici sıfırlama açarı ilə sıfırlana bilər. Hər bir əməliyyat üçün hər bir keçid ayrılır. Robotun hərəkətinə uyğun olan düyməyə basıldıqda, DTMF dekoderi alıcıda yaranan tonu deşifr edəcək və ikili kodu mikro nəzarətçiyə göndərəcək. Mikro nəzarətçi elə bir şəkildə proqramlaşdırılmışdır ki, hərəkətə uyğun ikili kodlar aşkar edildikdə, mikrokontrolör motor sürücüsünə müvafiq ikili girişi verəcəkdir. Motor sürücüsü siqnalı təfsir edəcək və motora müvafiq gərginlik verəcək və bununla da onu dəyişdirəcək və mühərriki müvafiq istiqamətə döndərəcəkdir.

Addım 2: DTMF DECODER

M8870, həm bant bölmə filtrini, həm də dekoder funksiyalarını 18 pinli DIP və ya SOIC paketinə birləşdirən tam bir DTMF Alıcısıdır. CMOS proses texnologiyasından istifadə edərək istehsal olunan M-8870, aşağı enerji istehlakı (maksimum 35 mW) və dəqiq məlumat işlənməsi təklif edir. Filtr bölməsində həm yüksək, həm də aşağı qrup filtrləri və dial tonunun rədd edilməsi üçün açar kondansatör texnologiyası istifadə olunur. Dekoder, bütün 16 DTMF ton cütlüyünü aşkar etmək və deşifr etmək üçün rəqəmsal sayma üsullarından istifadə edərək 4 bit koda çevirir. Çipdəki diferensial giriş gücləndiricisi, saat generatoru və kilidli üç dövlətli interfeys avtobusu ilə xarici komponentlərin sayı minimuma endirilir. Tələb olunan minimal xarici komponentlərə aşağı qiymətli 3.579545 MHz rəngli bir partlayış kristal, bir zamanlama rezistoru və bir zamanlama kondansatörü daxildir. M-8870-02, işə salındıqda istehlakı 0,5 mVt-dan aşağı düşən "söndürmə" seçimi təmin edir. M-8870-02, dördüncü sütun rəqəmlərinin deşifrini də maneə törədə bilər.

M8870 -in xüsusiyyətləri:

• Tam DTMF Alıcısı
• Aşağı enerji istehlakı (35mw)
• Daxili qazanc qəbulu gücləndiricisi
• Ayarlanabilir alış və buraxılış vaxtları
• Mərkəzi ofis keyfiyyəti
• Güc söndürmə rejimi (5mw)
• Tək 5 voltluq enerji təchizatı
• Dial səsi yatırılması
• İnhibit rejimi

DTMF texnikası, telefonda 16 ümumi alfasayısal simvolun (0-9, A-D, *, #) fərqli bir təsvirini verir. İstifadə olunan ən aşağı tezlik 697 Hz, istifadə olunan ən yüksək tezlik isə 1633Hzdir. DTMF klaviatura, hər sətrin özünəməxsus ton tezliyinə və hər sütunun özünəməxsus ton tezliyinə malik olacaq şəkildə qurulmuşdur. Yuxarıda, tipik DTMF klaviatura və əlaqəli satır/sütun tezliklərinin təsviri verilmişdir. Bir düyməyə basaraq, məsələn, 5, aşağı qrup üçün 770 Hz və yüksək qrup üçün 1336 Hz-dən ibarət ikili ton yaradır.

Addım 3: 89C51 MİKROCONTROLLER

Burada istifadə etdiyimiz mikro nəzarətçi AT89C51 -dir. AT89C51, 8K bayt Flash proqramlaşdırıla bilən və yalnız oxunan yaddaşa (PEROM) malik, aşağı güclü, yüksək performanslı CMOS 8 bit mikrokompüteridir. Cihaz, Atmel'in yüksək sıxlıqlı uçucu olmayan yaddaş texnologiyasından istifadə edərək istehsal olunur və sənaye standartı olan 80C51 və 80C52 təlimat dəsti və pinout ilə uyğun gəlir. Tələblərə uyğun olaraq proqramlaşdırıla bilən bir nəzarət vahididir. Bu layihədə, algılanan ton uyğun gələn ikili kodu qəbul edir və mühərrikləri idarə etmək üçün ikili kod sürücü IC -yə göndəriləcək.

Xüsusiyyətləri:

• ATMEL məhsulu
• 8051 -ə bənzəyir
• 8 bitlik mikro nəzarətçi
• EPROM və ya FLASH yaddaşından istifadə edir
• Çox vaxt proqramlaşdırıla bilən (MTP)

ATMEL89C51, I/O, RD, WR, ünvan və kəsilmələr kimi müxtəlif funksiyalara həsr olunmuş cəmi 40 sancağa malikdir. 40 sancaqdan, hər bir portun 8 sancaq aldığı dörd P0, P1, P2 və P3 portu üçün cəmi 32 sancaq ayrılmışdır. Qalan sancaqlar Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA və PSEN olaraq təyin edilmişdir. PSEN və ALE istisna olmaqla bütün bu sancaqlar 8051 və 8031 ailələrinin bütün üzvləri tərəfindən istifadə olunur.

Addım 4: L293D MOTOR SÜRÜCÜSÜ

İki mühərrik L293D motor sürücüsü IC istifadə edərək idarə olunur. L293D, 600 mA-a qədər cərəyanı 4,5 ilə 36 volt aralığında idarə edə bilən dördqat yarım H-körpü ikitərəfli motor sürücüsü IC-dir. Kiçik DC dişli mühərrikləri, bipolyar pilləli mühərriki və s. İdarə etmək üçün uyğundur.

L293D -nin xüsusiyyətləri:

• Kanal başına 600ma çıxış axını qabiliyyəti
• Kanal başına 1.2A pik çıxış cərəyanı (təkrar olunmayan)
• FacilityOver-temperatur qorunmasını aktiv edin
• Məntiqi "0" giriş gərginliyi 1,5 v -ə qədər (Yüksək Səs Toxunulmazlığı)
• Daxili sıxac diodları

L293D, dördqat yüksək cərəyan yarı H sürücülərdir. L293D, 4.5V -dan 36 V -a qədər gərginlikdə 600 mA -ya qədər iki yönlü sürücü cərəyanı təmin etmək üçün nəzərdə tutulmuşdur. müsbət təchizat tətbiqlərində yüksək gərginlikli yüklər. L293D, gücləndiriciləri və çıxışı qoruma sxemləri olan dörd girişdən ibarətdir. Sürücülər 1 və 2 sürücülər 1, 2 EN və 3 və 4 sürücülər 3, 4 EN ilə qoşularaq cüt olaraq işə salınır. Bir aktivləşdirmə girişi yüksək olduqda, əlaqəli sürücü işə salınır və çıxışları aktivdir və girişləri ilə mərhələdədir.

Addım 5: Enerji təchizatı bölməsi

Aşağı vəzifəli DC batareyaları, uyğun bir 5V- 9V gərginlik dərəcəsi və maksimum cərəyanla gəlir. 1000mA. Tənzimlənən DC gərginliyi əldə etmək üçün gərginlik tənzimləyicilərindən istifadə edilmişdir. Gərginlik tənzimləyicisi IC -ləri sabit (tipik olaraq 5, 12 və 15V) və ya dəyişən çıxış gərginliyi ilə mövcuddur. Onlar da keçə biləcəkləri maksimum cərəyana görə qiymətləndirilir. Mənfi gərginlik tənzimləyiciləri, əsasən ikili təchizatda istifadə üçün mövcuddur. Əksər tənzimləyicilərə həddindən artıq cərəyandan ('aşırı yük qorunması') və həddindən artıq istiləşmədən ('termal qorunma') bəzi avtomatik qorunma daxildir. Sabit gərginlik tənzimləyicisi IC -lərinin bir çoxunun 3 aparatı var və sağda göstərilən 7805 (+5V, 1A) tənzimləyicisi kimi güc tranzistorlarına bənzəyir. Lazım gələrsə, bir qızdırıcının bağlanması üçün bir çuxur var.

Addım 6: Proqramlaşdırma

Keil uVision proqramı 89C51 üçün proqramı inkişaf etdirmək üçün istifadə edildi və Orcad Capture / Layout xüsusi hazırlanmış PCB -lərimizin dizaynı və istehsalı üçün istifadə edildi.

Bütün növ MT8870 seriyası, 16 DTMF ton cütlüyünün hamısını aşkar etmək və deşifr etmək üçün rəqəmsal sayma üsullarından istifadə edir və 4 bit kodlu çıxışa çevrilir. Daxili zəng tonu rədd dövrəsi, əvvəlcədən filtrləmə ehtiyacını aradan qaldırır

giriş sinyalinin pin 2-də (IN-) verildiyi tək uçlu giriş konfiqurasiyasının effektiv olduğu qəbul edilir, DTMF tonunun düzgün 4-bit kod açma siqnalı Q1 (pin11) vasitəsilə Q 4 (pin 14) çıxışına ötürülür. giriş pinləri P1.0 (pin 1) 89C51 IC port 1 -in P1.3 -ə (pin 4). AT89C51 nəzarət vahididir. Bu layihədə, algılanan ton uyğun gələn ikili kodu qəbul edir və mühərrikləri idarə etmək üçün ikili kod sürücü IC -yə göndəriləcək. Mikrodenetleyicinin P2.0 - P2.3 port pinlərindən çıxan çıxış, iki dişli DC mühərrikini idarə etmək üçün müvafiq olaraq L293D motor sürücüsünün IN1 vasitəsilə IN4 girişinə verilir. Əl ilə sıfırlama açarı da istifadə olunur. Mikro nəzarətçi çıxışı DC mühərriklərini idarə etmək üçün kifayət deyil, buna görə də motorun fırlanması üçün cari sürücülər tələb olunur. L293D dörd sürücüdən ibarətdir. IN1 -dən IN4 -ə və 4 -dən 1 -ə qədər pin, müvafiq olaraq, sürücü1 -in sürücüsündən giriş -çıxış pinləridir.

Addım 7: Proqram

ORG 000H

BAŞLAMAQ:

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

SON

Addım 8: PCB İŞLƏMƏSİ

PCB istehsalı 4 addımda tamamlandı:

1. Komponent layout dizaynı

2. PCB layout dizaynı

3. Qazma

4. PCB -nin aşındırılması

PCB komponentləri Orcad Capture proqramından istifadə edərək quruldu və əlaqələrin dizaynı üçün Orcad Layout -a idxal edildi. Layihə daha sonra təmizlənmiş mis lövhəyə yazdırmaq üçün aynalanmışdır. Çap edildikdən sonra (ağ rəngli bir kağıza yazdırmaq üçün toz boya əsaslı bir printerdən istifadə etdik və istiliyi və təəssüratı mis lövhənin səthinə köçürmək üçün bir dəmir qutudan istifadə etdik. Əlavə mis bir ferrik xlorid məhlulu istifadə edərək həkk edildi. az miqdarda xlorid turşusu katalizator olaraq istifadə edildi. Lövhə düzgün bir şəkildə aşındırıldıqdan sonra, deşiklər əl PCB matkap vasitəsi ilə qazıldı. Komponentlər satın alındı və lövhəyə diqqətlə lehimləndi. IC -lərə gəldikdə, dayanmalar əvvəlcə lehimləndi. IC -lərin yerləşdirildiyi yer.

Addım 9: Test

Robotun gözlənildiyi kimi işləməsi üçün, robotun qəbuledicisi olaraq istifadə etdiyimiz NokiaC1-02 mobil telefonunda avtomatik cavab verməyi təmin etdik. Yəni kimsə bu nömrəyə zəng vuranda mobil telefon avtomatik olaraq cavab verir. Zəng edən bir ton düyməsini basdıqda, alıcı telefon onu alır və səs çıxışı vasitəsi ilə DTMF dekoderinə göndərir. Dekoder basılan düyməni açır və 89C51 mikro nəzarətçisinə xəbər verir. Mikro nəzarətçi daha sonra motor sürücüləri vasitəsi ilə robota müvafiq nəzarət əmrləri verir.

Addım 10: İstinadlar

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