Land Rover с мобильным телефоном | Полная принципиальная схема с пояснениями

Обычно роботы с беспроводным управлением используют радиочастотные схемы, недостатки которых заключаются в ограниченном рабочем диапазоне, ограниченном диапазоне частот и ограниченном управлении. Использование мобильного телефона для управления роботами может преодолеть эти ограничения. Он обеспечивает такие преимущества, как надежное управление, рабочий диапазон, равный зоне покрытия поставщика услуг, отсутствие помех для других контроллеров и до двенадцати элементов управления.

Хотя внешний вид и возможности роботов сильно различаются, все роботы имеют общие черты механической подвижной конструкции, находящейся под тем или иным контролем. Управление роботом включает в себя три отдельных этапа: восприятие, обработка и действие. Как правило, рецепторы представляют собой датчики, установленные на роботе, обработка осуществляется встроенным микроконтроллером или процессором, а задача (действие) выполняется с помощью двигателей или каких-либо других исполнительных механизмов.

Обзор проекта

В этом проекте робот управляется с помощью мобильного телефона, который осуществляет звонок на мобильный телефон, прикрепленный к роботу. Во время разговора if нажимается любая кнопка, на другом конце разговора слышен тон, соответствующий нажатой кнопке. Этот тон называется «двухтональным многочастотным» сигналом (DTMF). Робот воспринимает этот тон DTMF с помощью телефона, установленного в роботе.

Принятый тон обрабатывается микроконтроллером ATmega16 с помощью DTMF-декодера MT8870. Декодер декодирует тон DTMF в его эквивалентную двоичную цифру, и это двоичное число отправляется в микроконтроллер. Микроконтроллер предварительно запрограммирован на принятие решения по любому заданному входному сигналу и выводит свое решение драйверам двигателей, чтобы управлять двигателями для движения вперед или назад или поворота.

Мобильный телефон, который звонит на мобильный телефон, установленный в роботе, действует как пульт дистанционного управления. Таким образом, этот простой роботизированный проект не требует создания блоков приемника и передатчика.

Сигнализация DTMF используется для телефонной сигнализации по линии в тональном диапазоне до центра коммутации вызовов. Версия DTMF, используемая для тонального набора номера, известна как Touch-Tone.

DTMF присваивает каждой клавише определенную частоту (состоящую из двух отдельных тонов), чтобы ее можно было легко идентифицировать электронной схемой. Сигнал, генерируемый кодером DTMF, представляет собой прямое алгебраическое суммирование в реальном времени амплитуд двух синусоидальных (косинусоидальных) волн разных частот, т. е. нажатие «5» отправит на другой конец линии тон, полученный путем сложения 1336 Гц и 770 Гц. Тоны и назначения в системе DTMF показаны в Таблице I.

Описание схемы

Рис. 1 показана блок-схема вездехода, управляемого мобильным телефоном, на базе микроконтроллера. Важными компонентами этого ровера являются декодер DTMF, микроконтроллер и драйвер двигателя.

Здесь используется декодер DTMF серии MT8870. Все типы серии MT8870 используют методы цифрового счета для обнаружения и декодирования всех 16 пар тонов DTMF в выходной 4-битный код. Встроенная схема подавления тонального сигнала устраняет необходимость предварительной фильтрации. Когда входной сигнал, подаваемый на контакт 2 (IN-) в конфигурации несимметричного входа, признается эффективным, правильный 4-битный сигнал декодирования тона DTMF передается на выходы Q1 (контакт 11) через Q4 (контакт 14).

В Таблице II показана таблица вывода данных DTMF для MT8870. Выходы Q1–Q4 декодера DTMF (IC1) подключаются к контактам порта PA0–PA3 микроконтроллера ATmega16 (IC2) после инверсии с помощью N1–N4 соответственно.

ATmega16 — это маломощный 8-битный КМОП-микроконтроллер, основанный на усовершенствованной RISC-архитектуре AVR. Он обеспечивает следующие функции: 16 КБ внутрисистемной программируемой памяти программ Flash с возможностью чтения-while-записи, 512 байт EEPROM, 1 КБ SRAM, 32 линии ввода-вывода (I/O) общего назначения и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико-логическому блоку, что позволяет получить доступ к двум независимым регистрам с помощью одной инструкции, выполняемой за один такт. Полученная архитектура более эффективна с точки зрения кода.

Выходы портов от PD0 до PD3 и PD7 микроконтроллера подаются на входы от IN1 до IN4 и позволяют контактам (EN1 и EN2) драйвера двигателя L293D соответственно управлять двумя мотор-редукторами постоянного тока. Переключатель S1 используется для ручного сброса. Выходной мощности микроконтроллера недостаточно для управления двигателями постоянного тока, поэтому для вращения двигателей необходимы драйверы тока.

L293D — это четырехъядерный сильноточный драйвер Half-H, предназначенный для обеспечения двунаправленного управляющего тока до 600 мА при напряжении от 4,5 В до 36 В. Это облегчает управление двигателями постоянного тока. L293D состоит из четырех драйверов. Выводы IN1–IN4 и OUT1–OUT4 являются входными и выходными контактами соответственно для драйвера 1–4. Драйверы 1 и 2, а также драйверы 3 и 4 включаются с помощью контакта включения 1 (EN1) и контакта 9 (EN2) соответственно. Когда на входе разрешения EN1 (контакт 1) высокий уровень, драйверы 1 и 2 включены, а выходы, соответствующие их входам, активны. Аналогично, включение входа EN2 (контакт 9) активирует драйверы 3 и 4.

Односторонний PCB в натуральную величину для Land Rover, управляемый мобильным телефоном, показан на рис. 4 (просмотреть PDF), а компоновка его компонентов — на рис. 5 (просмотреть PDF).

Описание программного обеспечения

Программное обеспечение написано на языке C и скомпилировано с использованием компилятора CodeVision AVR C. Исходная программа преобразуется компилятором в шестнадцатеричный код. Запишите этот шестнадцатеричный код в микроконтроллер AVR ATmega16.

Исходная программа хорошо прокомментирована и проста для понимания. Сначала укажите имя регистра, определенное специально для ATmega16, а также объявите переменную. Установите порт A в качестве входа, а порт D в качестве выхода. Программа будет работать вечно, используя цикл «while». В цикле «while» прочитайте порт A и проверьте полученный ввод с помощью оператора «switch». Соответствующие данные будут выведены на порт D после проверки полученных данных.

Работаем

Для управления роботом необходимо позвонить на прикрепленный к роботу сотовый телефон (через головной телефон) с любого телефона, который передает мелодии DTMF при нажатии цифровых кнопок. Сотовый телефон в роботе находится в режиме «автоответ».

(Если мобильный телефон не имеет функции автоответчика, примите вызов, нажав кнопку «ОК» на подключенном к роверу мобильном телефоне, а затем сделайте это в режиме громкой связи.) Таким образом, после звонка мобильный телефон принимает вызов.

Теперь вы можете нажать любую кнопку на своем мобильном телефоне, чтобы выполнить действия, перечисленные в Таблице III. Произведенные таким образом тональные сигналы DTMF принимаются мобильным телефоном робота. Эти сигналы подаются в схему через гарнитуру мобильного телефона. MT8870 декодирует полученный тон и отправляет эквивалентное двоичное число в микроконтроллер. По программе в микроконтроллере робот начинает двигаться.

Когда вы нажимаете клавишу «2» (двоичный эквивалент 00000010) на своем мобильном телефоне, микроконтроллер выводит двоичный эквивалент «10001001». На выводах порта PD0, PD3 и PD7 высокий уровень. Высокий выходной сигнал микроконтроллера PD7 управляет драйвером двигателя (L293D). Выводы порта PD0 и PD3 приводят в движение двигатели M1 и M2 в прямом направлении (согласно Таблице III). Аналогично, двигатели M1 и M2 перемещаются при повороте налево, повороте направо, движении назад и состоянии остановки согласно Таблице III.

Строительство

При создании любого робота одним из основных механических ограничений является количество используемых двигателей. Вы можете иметь как полный привод, так и полный привод. Хотя полный привод более сложен, чем двухколесный, он обеспечивает больший крутящий момент и хорошее управление. С другой стороны, полный привод построить очень легко.

Вид сверху полноприводного вездехода Land Rover показан на рис. 3. Шасси, используемое в этой модели, представляет собой лист размером 10×18 см2, изготовленный из паракса. Двигатели прикреплены к нижней части этого листа, а схема прочно прикреплена к верхней части листа. На лист также крепится мобильный телефон, как показано на рисунке. В системе полного привода два двигателя на каждой стороне управляются параллельно. Таким образом, ровером может управлять одна микросхема драйвера L293D. В этом роботе опорными колесами служат бусинки, прикрепленные клеем.

Другие приложения

Этот Land Rover можно усовершенствовать для достижения конкретных целей. Для перемещения требуется четыре элемента управления. Остальные восемь элементов управления можно настроить для других целей с некоторыми изменениями в исходной программе микроконтроллера.

РОБОТ.C
Исходная программа:
Робит.c
#include
недействительный основной (недействительный)
{
беззнаковое целое число k, h;
ДДРА=0x00;
DDRD=0XFF;
while (1)
{
k =~ПИНА;
h=k & 0x0F;
switch (ч)
{
case 0x02: //if I/P равен 0x02
{
PORTD=0x89;//O/P 0x89 т.е. вперед
break;
case 0x08: //if I/P равен 0x08
{
ПОРТД=0x86; //O/P 0x86, т.е. назад
break;
case 0x04:
{
ПОРТД=0x85; // Поворот налево
break;
case 0x06:
{
ПОРТД=0x8A; // Поворот направо
break;
case 0x05:
{
ПОРТД=0x00; // Остановить
break;

Загрузите PDF-файлы с односторонним макетом PCB в реальном размере: нажмите здесь