Reka Bentuk PCB untuk Robot Dikawal Telefon Bimbit: 10 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Diubah suai terakhir: 2024-01-30 11:08

Saya melakukan projek ini pada tahun 2012 sebagai projek kecil saya. Projek ini diilhamkan oleh perlunya kaedah untuk meneutralkan ancaman tanpa campur tangan langsung manusia. Itulah masanya, negara saya dilanda keganasan yang mendorong saya untuk mengembangkan dan robot kenderaan sederhana yang dapat dikendalikan oleh mana-mana telefon bimbit. Robot ini dikendalikan melalui frekuensi audio DTMF yang membolehkannya mempunyai liputan operasi yang lebih luas walaupun dalam rangkaian 2G. Dalam arahan ini, saya akan lebih fokus pada reka bentuk PCB.

Bekalan

Penyahkod M8870 DTMF

89C51Pengawal mikro

Pemandu Motor L293D

Motor DC

Casis kereta robot

Telefon bimbit

5v Bekalan kuasa terkawal

Langkah 1: Struktur Asas

Mari kita periksa struktur asas robot.

Telefon bimbit yang ditunjukkan di sana digunakan untuk mengawal robot. Kami membuat panggilan ke telefon bimbit yang diletakkan di dalam robot, robot kemudian secara automatik menerima panggilan dan kemudian kami harus menekan setiap kekunci untuk mengawal pergerakan robot, yang dikendalikan dengan bantuan mikrokontroler yang berkaitan dengannya. Robot boleh diset semula dengan bantuan suis tetapan semula luaran. Setiap suis diperuntukkan untuk setiap operasi. Apabila kunci yang sesuai dengan gerakan robot ditekan, penyahkod DTMF akan menyahkod nada yang dihasilkan pada penerima dan menghantar kod binari ke mikrokontroler. Mikrokontroler diprogram sedemikian rupa sehingga apabila kod binari yang sesuai dengan gerakan dikesan, mikrokontroler akan memberikan input binari yang sesuai kepada pemandu motor. Pemandu motor akan mentafsirkan isyarat dan akan memberi voltan yang sesuai kepada motor dengan itu menukarnya dan memutar motor ke arah yang sepadan.

Langkah 2: DTMF DECODER

M8870 adalah Penerima DTMF penuh yang mengintegrasikan fungsi penapis pemisah band dan fungsi penyahkod ke dalam satu paket DIP atau SOIC 18-pin. Dicipta menggunakan teknologi proses CMOS, M-8870 menawarkan penggunaan kuasa rendah (maksimum 35 mW) dan pengendalian data yang tepat. Bahagian penapisnya menggunakan teknologi kapasitor beralih untuk kedua-dua penapis kumpulan tinggi dan rendah dan untuk penolakan nada dail. Dekodernya menggunakan teknik pengiraan digital untuk mengesan dan menyahkod semua 16 pasangan nada DTMF menjadi kod 4-bit. Kiraan komponen luaran diminimumkan dengan penyediaan penguat input pembezaan on-chip, penjana jam, dan bus antara muka tri-state yang terkunci. Komponen luaran minimum yang diperlukan termasuk kristal pecah warna 3.579545 MHz kos rendah, perintang pemasaan, dan kapasitor pemasa. M-8870-02 memberikan pilihan "power-down" yang, apabila diaktifkan, menurunkan penggunaan menjadi kurang dari 0,5 mW. M-8870-02 juga dapat menghalang penyahkodan digit lajur keempat.

Ciri-ciri M8870:

• Penerima DTMF yang lengkap
• Penggunaan kuasa rendah (35mw)
• Penguat tetapan keuntungan dalaman
• Masa pemerolehan dan pelepasan yang boleh disesuaikan
• Kualiti pejabat pusat
• Mod kuasa mati (5mw)
• Bekalan kuasa 5 Volt tunggal
• Penekanan nada dail
• Mod menghalang

Teknik DTMF menghasilkan representasi yang berbeza dari 16 watak alfanumerik biasa (0-9, A-D, *, #) di telefon. Frekuensi terendah yang digunakan ialah 697 Hz dan frekuensi tertinggi yang digunakan ialah 1633Hz. Pad kekunci DTMF disusun sedemikian rupa sehingga setiap baris mempunyai frekuensi nada uniknya sendiri dan juga setiap lajur akan mempunyai frekuensi nada uniknya sendiri. Di atas adalah representasi papan kekunci DTMF khas dan frekuensi baris / lajur yang berkaitan. Dengan menekan kekunci, misalnya, 5, akan menghasilkan nada dua yang terdiri daripada 770 Hz untuk kumpulan rendah dan 1336 Hz untuk kumpulan tinggi.

Langkah 3: 89C51 MICROCONTROLLER

Mikrokontroler yang kami gunakan di sini adalah AT89C51. AT89C51 adalah mikrokomputer CMOS 8-bit bertenaga rendah dan berprestasi tinggi dengan memori 8K byte Flash yang boleh diprogramkan dan dihapus baca sahaja (PEROM). Peranti ini dihasilkan menggunakan teknologi memori berketumpatan tinggi Atmel dan sesuai dengan set arahan dan pinout 80C51 dan 80C52 standard industri. Ini adalah unit pengendali yang dapat diprogram sesuai keperluan. Dalam projek ini, ia menerima kod binari yang sesuai dengan nada yang dikesan diterima dan kod binari untuk menggerakkan motor akan dihantar ke IC pemandu.

Ciri-ciri:

• Produk ATMEL
• Sama dengan 8051
• Pengawal mikro 8-bit
• Menggunakan memori EPROM atau FLASH
• Program berganda (MTP)

ATMEL89C51 mempunyai 40 pin yang dikhaskan untuk pelbagai fungsi seperti I / O, RD, WR, alamat dan gangguan. Daripada 40 pin, sebanyak 32 pin disisihkan untuk empat port P0, P1, P2, dan P3, di mana setiap port mengambil 8 pin. Pin yang selebihnya ditetapkan sebagai Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA, dan PSEN. Semua pin ini kecuali PSEN dan ALE digunakan oleh semua anggota keluarga 8051 dan 8031.

Langkah 4: PEMANDU MOTOR L293D

Kedua-dua motor tersebut digerakkan dengan menggunakan IC pemandu motor L293D. L293D adalah IC pemacu motor dua arah H-jambatan empat kali ganda yang dapat menggerakkan arus hingga 600mA dengan julat voltan 4.5 hingga 36 volt. Ia sesuai untuk menggerakkan motor DC-Geared kecil, motor stepper bipolar, dll.

Ciri L293D:

• Keupayaan arus keluaran 600ma setiap saluran
• 1.2A arus keluaran puncak (tidak berulang) setiap saluran
• Dayakan Kemudahan Perlindungan suhu melebihi suhu
• Voltan input "0" logik hingga 1.5 v (Kekebalan Bunyi Tinggi)
• Diod pengapit dalaman

L293D adalah pemacu separuh H arus tinggi empat kali ganda. L293D direka untuk memberikan arus pemacu dua arah hingga 600 mA pada voltan dari 4,5V hingga 36 V. Kedua-dua pemacu ini dirancang untuk mendorong beban induktif seperti motor geganti, solenoid, DC dan bipolar, serta arus tinggi / beban voltan tinggi dalam aplikasi bekalan positif. L293D terdiri daripada empat input dengan penguat dan litar perlindungan output. Pemacu diaktifkan secara berpasangan, dengan pemacu 1 & 2 diaktifkan oleh 1, 2 EN dan pemacu 3 & 4 diaktifkan oleh 3, 4 EN. Apabila input mengaktifkan tinggi, pemacu yang berkaitan diaktifkan dan outputnya aktif dan fasa dengan inputnya.

Langkah 5: Unit Bekalan Kuasa

Bateri DC tugas rendah hadir dengan penarafan voltan yang sesuai 5V- 9V dan arus maksimum. 1000mA. Untuk mendapatkan voltan DC yang diatur, digunakan pengatur voltan. IC pengatur voltan tersedia dengan voltan keluaran tetap (biasanya 5, 12 dan 15V) atau berubah. Mereka juga dinilai dengan arus maksimum yang dapat mereka lalui. Pengatur voltan negatif tersedia, terutamanya untuk penggunaan dalam bekalan dua. Sebilangan besar pengawal selia merangkumi beberapa perlindungan automatik dari arus berlebihan ('overload protection') dan overheating ('thermal protection'). Banyak IC pengatur voltan tetap mempunyai 3 plumbum dan kelihatan seperti transistor kuasa, seperti pengatur 7805 (+ 5V, 1A) yang ditunjukkan di sebelah kanan. Mereka termasuk lubang untuk memasang pendingin jika perlu.

Langkah 6: Pengaturcaraan

Perisian Keil uVision digunakan untuk mengembangkan program untuk 89C51 dan Orcad Capture / Layout digunakan untuk merancang dan membuat PCB khusus kami.

Semua jenis siri MT8870 menggunakan teknik pengiraan digital untuk mengesan dan menyahkod semua 16 pasangan nada DTMF menjadi output kod 4-bit. Litar penolakan nada dail terbina dalam menghilangkan keperluan untuk pra-penyaringan ketika

isyarat input diberikan pada pin 2 (IN-) dalam konfigurasi input satu hujung diakui berkesan, isyarat decode 4-bit yang betul dari nada DTMF dipindahkan melalui Q1 (pin11) melalui Q 4 (pin 14) output ke pin input P1.0 (pin 1) hingga P1.3 (pin 4) port 1 dari 89C51 IC. AT89C51 adalah unit kawalan. Dalam projek ini, ia menerima kod binari yang sesuai dengan nada yang dikesan diterima dan kod binari untuk menggerakkan motor akan dihantar ke IC pemandu. Keluaran dari pin port P2.0 hingga P2.3 mikrokontroler dimasukkan ke input IN1 hingga IN4 pemacu motor L293D, masing-masing, untuk menggerakkan dua motor DC yang diarahkan. Suis tetapan semula manual juga digunakan. Output mikrokontroler tidak mencukupi untuk menggerakkan motor DC, jadi pemandu semasa diperlukan untuk putaran motor. L293D terdiri daripada empat pemandu. Pin IN1 hingga IN4 dan out1 sepanjang 4 adalah pin input dan output, masing-masing, dari driver1 hingga driver4.

Langkah 7: Program

ORG 000H

MULAI:

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

TAMAT

Langkah 8: Fabrikasi PCB

Pembuatan PCB diselesaikan dalam 4 langkah:

1. Perancangan susun atur komponen

2. Merancang susun atur PCB

3. Penggerudian

4. Melekatkan PCB

Komponen PCB diatur menggunakan perisian Orcad Capture dan diimport ke Orcad Layout untuk merancang sambungan. Susun atur kemudian dicerminkan untuk dicetak pada papan tembaga yang dibersihkan. Selepas pencetakan (kami menggunakan pencetak berasaskan pewarna serbuk untuk mencetak susun atur ke kertas putih dan menggunakan kotak besi untuk memanaskan dan memindahkan kesan ke permukaan papan tembaga. Tembaga tambahan itu terukir menggunakan larutan besi klorida dan sebilangan kecil asid hidroklorik digunakan sebagai pemangkin. Setelah papan diukir dengan betul, lubang digerudi menggunakan penggerudi PCB genggam. Komponen-komponen tersebut dibeli dan disisipkan dengan hati-hati ke papan. Adapun IC, pertama kali disolder. di mana IC diletakkan.

Langkah 9: Menguji

Agar robot dapat berfungsi seperti yang diharapkan, kami membolehkan menjawab secara automatik pada telefon bimbit NokiaC1-02 yang kami gunakan sebagai penerima pada robot. Oleh itu, setiap kali seseorang memanggil nombor itu, telefon bimbit secara automatik akan menjawab. Apabila pemanggil menekan suis nada, telefon bimbit penerima menerimanya dan menghantarnya ke penyahkod DTMF melalui audio keluar. Penyahkod menyahkodkan kekunci yang ditekan dan memberitahu mikrokontroler 89C51. Mikrokontroler kemudian mengeluarkan arahan kawalan yang sesuai kepada robot melalui pemandu motor.

Langkah 10: Rujukan

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