Disenyo ng PCB para sa Controlled Robot ng Cellphone: 10 Hakbang

2024 May -akda: John Day | [email protected]. Huling binago: 2024-01-30 13:11

Ginawa ko ang proyektong ito noong 2012 bilang aking menor de edad na proyekto. Ang proyektong ito ay binigyang inspirasyon ng pangangailangan ng isang paraan upang ma-neutralize ang mga banta nang walang direktang interbensyon ng mga tao. Iyon ang oras, ang aking bansa ay matamaan ng karahasan na nag-uudyok sa akin na bumuo at simpleng sasakyang robot na maaaring mapatakbo ng anumang mobile phone. Ang robot ay kinokontrol sa pamamagitan ng mga frequency ng DTMF audio na nagbibigay-daan sa ito upang magkaroon ng mas malawak na saklaw ng pagpapatakbo kahit sa mga 2G network. Sa itinuturo na ito, mas ituon ko ang disenyo ng PCB.

Mga gamit

M8870 DTMF decoder

89C51Microcontroller

L293D Motor Driver

DC Motors

Mga chassis ng kotse sa robot

Cellphone

5v Naayos ang supply ng kuryente

Hakbang 1: Pangunahing Istraktura

Suriin natin ang pangunahing istraktura ng robot.

Ang mobile handset na ipinakita doon ay ginagamit upang makontrol ang robot. Tumawag kami sa handset na nakalagay sa loob ng robot, pagkatapos ay awtomatikong tinatanggap ng robot ang tawag at pagkatapos ay kailangan naming pindutin ang bawat susi upang makontrol ang paggalaw ng robot, na kinokontrol sa tulong ng microcontroller na nauugnay dito. Maaaring i-reset ang robot sa tulong ng panlabas na switch ng pag-reset. Ang bawat switch ay inilaan para sa bawat operasyon. Kapag ang key na naaayon sa paggalaw ng robot ay pinindot, ang decoder ng DTMF ay magde-decode ng tone na nabuo sa tatanggap at magpapadala ng binary code sa microcontroller. Ang microcontroller ay nai-program sa isang paraan na kapag nakita ang mga binary code na naaayon sa paggalaw, bibigyan ng microcontroller ang kaukulang binary input sa driver ng motor. Ang driver ng motor ang magbibigay kahulugan sa signal at bibigyan ang motor ng naaangkop na voltages sa gayo'y lilipat ito at paikutin ang motor sa kaukulang direksyon.

Hakbang 2: DTMF DECODER

Ang M8870 ay isang buong DTMF Receiver na isinasama ang parehong band split filter at decoder function sa isang solong 18-pin DIP o SOIC package. Ginawa gamit ang teknolohiya ng proseso ng CMOS, nag-aalok ang M-8870 ng mababang paggamit ng kuryente (35 mW max) at tumpak na paghawak ng data. Ang seksyon ng filter nito ay gumagamit ng teknolohiyang nakabukas na capacitor para sa parehong mataas at mababang pangkat ng mga filter at para sa pagtanggi ng tone ng dial. Ang decoder nito ay gumagamit ng mga diskarte sa pagbibilang ng digital upang makita at ma-decode ang lahat ng mga pares ng 16 DTMF na tone sa isang 4-bit na code. Ang bilang ng panlabas na sangkap ay pinaliit ng pagkakaloob ng isang on-chip kaugalian na amplifier ng pag-input, generator ng orasan, at naka-lat na tri-state interface bus. Kinakailangan ang pinakamaliit na panlabas na mga sangkap na kasama ang isang mababang gastos na 3.579545 MHz na kulay na sumabog na kristal, isang risistor ng tiyempo, at isang kapasitor sa tiyempo. Ang M-8870-02 ay nagbibigay ng isang pagpipilian na "power-down" na, kung pinagana, ay bumababa ng pagkonsumo sa mas mababa sa 0.5 mW. Maaari ring pigilan ng M-8870-02 ang pag-decode ng ika-apat na mga digit ng haligi.

Mga tampok ng M8870:

• Kumpletuhin ang DTMF Receiver
• Mababang pagkonsumo ng kuryente (35mw)
• Panloob na setting ng setting ng pakinabang
• Naaayos na mga oras ng pagkuha at paglabas
• Kalidad ng gitnang tanggapan
• Power-down mode (5mw)
• Single na 5 Volt na supply ng kuryente
• Pagpigil sa tono ng dial
• Pinipigilan mode

Ang diskarteng DTMF ay naglalabas ng isang natatanging representasyon ng 16 karaniwang mga alphanumeric character (0-9, A-D, *, #) sa telepono. Ang pinakamababang dalas na ginamit ay 697 Hz at ang pinakamataas na dalas na ginamit ay 1633Hz. Ang keypad ng DTMF ay nakaayos na ang bawat hilera ay magkakaroon ng sarili nitong natatanging dalas ng tono at ang bawat haligi ay magkakaroon ng sarili nitong natatanging dalas ng tono. Sa itaas ay isang representasyon ng karaniwang DTMF keypad at ang kaugnay na mga frequency ng row / haligi. Sa pamamagitan ng pagpindot sa isang susi, halimbawa, 5, ay bubuo ng isang dalawahang-tono na binubuo ng 770 Hz para sa mababang grupo at 1336 Hz para sa mataas na pangkat.

Hakbang 3: 89C51 MICROCONTROLLER

Ang microcontroller na ginagamit namin dito ay AT89C51. Ang AT89C51 ay isang mababang-lakas, mataas na pagganap na CMOS 8-bit microcomputer na may 8K bytes ng Flash programmable at nabura na read-only memory (PEROM). Ang aparato ay panindang gamit ang high-density non-pabagu-bago ng teknolohiya ng memorya ng Atmel at tugma sa standard na tagubilin sa industriya na 80C51 at 80C52 na itinakda at pinout. Ito ay isang control unit na maaaring mai-program ayon sa bawat kinakailangan. Sa proyektong ito, tinatanggap ang binary code na naaayon sa napansin na tono na natanggap at ang binary code upang himukin ang mga motor ay ipapadala sa driver ng IC.

Mga Tampok:

• Produkto ng ATMEL
• Katulad ng 8051
• 8-bit microcontroller
• Gumagamit ng memorya ng EPROM o FLASH
• Maramihang oras na nai-program (MTP)

Ang ATMEL89C51 ay may kabuuang 40 mga pin na nakatuon sa iba't ibang mga pag-andar tulad ng I / O, RD, WR, address at nakakagambala. Sa labas ng 40 mga pin, isang kabuuang 32 na mga pin ay nakalaan para sa apat na port na P0, P1, P2, at P3, kung saan ang bawat port ay tumatagal ng 8 mga pin. Ang natitirang mga pin ay itinalaga bilang Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA, at PSEN. Ang lahat ng mga pin na ito maliban sa PSEN at ALE ay ginagamit ng lahat ng mga miyembro ng 8051 at 8031 na pamilya.

Hakbang 4: L293D MOTOR DRIVER

Ang dalawang motor ay hinihimok ng paggamit ng L293D motor driver na IC. Ang L293D ay isang quadruple na kalahating H-tulay na driver ng motor na IC na maaaring magmaneho ng kasalukuyang hanggang sa 600mA na may saklaw na boltahe na 4.5 hanggang 36 volts. Ito ay angkop upang himukin ang maliit na DC-Geared motors, bipolar stepper motor, atbp.

Mga tampok ng L293D:

• 600ma output kasalukuyang kakayahan bawat channel
• 1.2A kasalukuyang kasalukuyang rurok (hindi paulit-ulit) bawat channel
• Paganahin ang Pasilidad Proteksyon ng labis na temperatura
• Lohikal na "0" input voltage hanggang sa 1.5 v (High Noise Immunity)
• Mga panloob na pag-diode ng clamp

Ang L293D ay quadruple mataas na kasalukuyang kalahating H drive. Ang L293D ay idinisenyo upang magbigay ng bidirectional drive kasalukuyang hanggang sa 600 mA sa voltages mula 4.5V hanggang 36 V. Ang parehong mga drive ay idinisenyo upang himukin ang isang inductive load tulad ng isang relay, solenoid, DC at bipolar stepping motor, pati na rin ang mataas na kasalukuyang / naglo-load ng mataas na boltahe sa mga positibong aplikasyon ng supply. Ang L293D ay binubuo ng apat na mga input na may amplifiers at output protection circuit. Pinapagana ang mga drive sa mga pares, na may mga drive na 1 at 2 na pinagana ng 1, 2 EN at mga drive na 3 & 4 na pinagana ng 3, 4 EN. Kapag ang isang paganahin ang input ay mataas, ang nauugnay na driver ay pinagana at ang kanilang mga output ay aktibo at nasa yugto ng kanilang mga input.

Hakbang 5: Yunit ng Supply ng Kuryente

Ang mga mababang baterya ng DC baterya ay mayroong isang naaangkop na rating ng boltahe na 5V- 9V at isang kasalukuyang max. 1000mA. Upang makakuha ng isang kinokontrol na boltahe ng DC, ginamit ang mga regulator ng boltahe. Ang mga boltahe na regulator IC ay magagamit na may nakapirming (karaniwang 5, 12 at 15V) o variable variable voltages. Na-rate din ang mga ito sa pamamagitan ng maximum na kasalukuyang maaari nilang maipasa. Magagamit ang mga negatibong regulator ng boltahe, pangunahin para sa paggamit sa dalawahang mga supply. Karamihan sa mga regulator ay nagsasama ng ilang awtomatikong proteksyon mula sa labis na kasalukuyang ('overload protection') at overheating ('thermal protection'). Marami sa mga nakapirming boltahe na regulator IC ay may 3 lead at mukhang mga power transistor, tulad ng 7805 (+ 5V, 1A) na regulator na ipinakita sa kanan. Nagsasama sila ng isang butas para sa paglakip ng isang heat sink kung kinakailangan.

Hakbang 6: Programming

Ang Keil uVision software ay ginamit upang paunlarin ang programa para sa 89C51 at ang Orcad Capture / Layout ay ginamit upang idisenyo at gawa-gawa ang aming pasadyang ginawang PCB.

Ang lahat ng mga uri ng serye ng MT8870 ay gumagamit ng mga diskarte sa pagbibilang ng digital upang makita at ma-decode ang lahat ng mga pares ng 16 DTMF na tone sa isang 4-bit na output ng code. Ang built-in na circuit ng pagtanggi sa dial tone ay tinanggal ang pangangailangan para sa paunang pag-filter kapag ang

ang input signal ay ibinigay sa pin 2 (IN-) sa solong natapos na pagsasaayos ng input ay kinikilala na epektibo, ang tamang 4-bit na decode signal ng DTMF tone ay inililipat sa pamamagitan ng Q1 (pin11) sa pamamagitan ng Q 4 (pin 14) na output sa ang mga input pin na P1.0 (pin 1) hanggang P1.3 (pin 4) ng port 1 ng 89C51 IC. Ang AT89C51 ay ang control unit. Sa proyektong ito, tinatanggap ang binary code na naaayon sa napansin na tono na natanggap at ang binary code upang himukin ang mga motor ay ipapadala sa driver ng IC. Ang output mula sa mga port pin P2.0 sa pamamagitan ng P2.3 ng microcontroller ay pinakain sa input IN1 sa pamamagitan ng IN4 ng motor driver na L293D, ayon sa pagkakabanggit, upang himukin ang dalawang nakatuon na DC motor. Ginagamit din ang isang manual switch switch. Ang output ng microcontroller ay hindi sapat upang himukin ang mga DC motor, kaya kinakailangan ang mga kasalukuyang driver para sa pag-ikot ng motor. Ang L293D ay binubuo ng apat na mga driver. Ang PIN IN1 hanggang IN4 at out1 sa buong 4 ay mga input at output pin, ayon sa pagkakabanggit, ng driver1 hanggang sa driver4.

Hakbang 7: Programa

ORG 000H

SIMULA:

MOV P1, # 0FH

MOV P2, # 000H

L1: MOV A, P1

Ang 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

WAKAS

Hakbang 8: FABRICATION ng PCB

Ang paggawa ng PCB ay nakumpleto sa 4 na mga hakbang:

1. Pagdidisenyo ng sangkap ng layout

2. Pagdidisenyo ng layout ng PCB

3. Pagbabarena

4. Pagkulit ng PCB

Ang mga bahagi ng PCB ay na-set up gamit ang software ng Orcad Capture at na-import sa Orcad Layout para sa pagdidisenyo ng mga koneksyon. Ang layout ay pagkatapos ay mirror para sa pag-print sa sa malinis na tanso board. Pagkatapos ng pag-print (gumamit kami ng isang printer na nakabatay sa pulbos na pangulay upang mai-print ang layout sa isang puting papel at gumamit ng isang kahon na bakal upang maiinit at ilipat ang impression sa ibabaw ng tansong board. Ang sobrang tanso ay nakaukit gamit ang isang ferric chloride solution at ang isang maliit na halaga ng hydrochloric acid ay ginamit bilang isang katalista. Matapos ang board ay maayos na nakaukit, ang mga butas ay drill gamit ang isang PCB driller. Ang mga sangkap ay binili at maingat na na-solder sa board. Tulad ng para sa IC, ang mga standoff ay unang na-solder kung saan inilagay ang mga IC.

Hakbang 9: Pagsubok

Upang gumana ang robot tulad ng inaasahan, pinagana namin ang awtomatikong pagsagot sa NokiaC1-02 mobile handset na ginamit namin bilang isang tatanggap sa robot. Kaya't tuwing may tumatawag sa numerong iyon, awtomatikong sumasagot ang cellphone. Kapag pinindot ng tumatawag ang isang switch ng tone, tatanggapin ito ng handset ng tatanggap at ipadala ito sa decoder ng DTMF sa pamamagitan ng audio out. Ini-decode ng decoder ang susi na pinindot at inabisuhan ang 89C51 microcontroller. Pagkatapos ay naglalabas ang microcontroller ng naaangkop na mga utos ng kontrol sa robot sa pamamagitan ng mga driver ng motor.

Hakbang 10: Mga Sanggunian

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