تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور للروبوت المتحكم به في الهاتف المحمول: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

لقد قمت بهذا المشروع مرة أخرى في عام 2012 باعتباره مشروعي الصغير. استوحى هذا المشروع من الحاجة إلى طريقة لتحييد التهديدات دون تدخل مباشر من البشر. كان ذلك هو الوقت الذي تضررت فيه بلادي بشدة من العنف الذي دفعني إلى تطوير مركبة روبوت بسيطة يمكن تشغيلها بواسطة أي هاتف محمول. يتم التحكم في الروبوت عبر ترددات صوتية DTMF والتي تمكنه من الحصول على تغطية تشغيلية أوسع حتى في شبكات 2G. في هذا الدليل ، سأركز أكثر على تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

اللوازم

وحدة فك ترميز M8870 DTMF

89C51 متحكم

سائق محرك L293D

دي سي موتورز

شاسيه سيارة روبوت

الهاتف الخلوي

5 فولت منظم امدادات الطاقة

الخطوة 1: الهيكل الأساسي

دعونا نفحص البنية الأساسية للروبوت.

يتم استخدام الهاتف المحمول الذي يظهر هناك للتحكم في الروبوت. نقوم بإجراء مكالمة للهاتف الذي يتم وضعه داخل الروبوت ، ثم يقبل الروبوت المكالمة تلقائيًا ثم يتعين علينا الضغط على كل مفتاح للتحكم في حركة الروبوت ، والذي يتم التحكم فيه بمساعدة متحكم مرتبط به. يمكن إعادة ضبط الروبوت بمساعدة مفتاح إعادة الضبط الخارجي. يتم تخصيص كل مفتاح لكل عملية. عندما يتم الضغط على المفتاح المقابل لحركة الروبوت ، سيقوم مفكك الشفرة DTMF بفك تشفير النغمة المتولدة في المستقبل وإرسال الكود الثنائي إلى المتحكم الدقيق. يتم برمجة المتحكم الدقيق بطريقة أنه عندما يتم الكشف عن الرموز الثنائية المقابلة للحركة ، فإن الميكروكونترولر سيعطي الإدخال الثنائي المقابل لمحرك المحرك. سيقوم سائق المحرك بتفسير الإشارة وسيعطي المحرك الفولتية المناسبة وبالتالي يقوم بتبديلها وتدوير المحرك في الاتجاه المقابل.

الخطوة 2: DTMF DECODER

M8870 هو جهاز استقبال DTMF كامل يدمج وظائف مرشح تقسيم النطاق ووحدة فك التشفير في حزمة DIP أو حزمة SOIC ذات 18 سنًا. تم تصنيع الطراز M-8870 باستخدام تقنية معالجة CMOS ، ويوفر استهلاكًا منخفضًا للطاقة (35 ميجاوات كحد أقصى) ومعالجة دقيقة للبيانات. يستخدم قسم المرشح تقنية المكثف المحول لكل من فلاتر المجموعة العالية والمنخفضة ولرفض نغمة الاتصال. يستخدم جهاز فك التشفير الخاص به تقنيات العد الرقمي لاكتشاف وفك تشفير جميع أزواج النغمات الـ 16 DTMF إلى رمز مكون من 4 بتات. يتم تقليل عدد المكونات الخارجية من خلال توفير مضخم إدخال تفاضلي على الرقاقة ، ومولد ساعة ، وناقل واجهة ثلاثي الحالة مغلق. يشتمل الحد الأدنى من المكونات الخارجية المطلوبة على بلورة انفجارية ملونة منخفضة التكلفة 3.579545 ميجاهرتز ، ومقاوم توقيت ، ومكثف توقيت. يوفر الطراز M-8870-02 خيار "خفض الطاقة" والذي ، عند تمكينه ، يخفض الاستهلاك إلى أقل من 0.5 ميجاوات. يمكن أن يمنع M-8870-02 أيضًا فك تشفير أرقام العمود الرابع.

ميزات M8870:

• جهاز استقبال DTMF كامل
• استهلاك منخفض للطاقة (35 ميجا واط)
• مضخم ضبط الكسب الداخلي
• أوقات اكتساب وإصدار قابلة للتعديل
• جودة المكتب المركزي
• وضع خفض الطاقة (5 ميجا واط)
• مصدر طاقة واحد 5 فولت
• قمع نغمة الطلب
• وضع المنع

تقوم تقنية DTMF بإخراج تمثيل مميز لـ 16 حرفًا أبجديًا رقميًا (0-9 ، A-D ، * ، #) على الهاتف. أقل تردد مستخدم هو 697 هرتز وأعلى تردد مستخدم هو 1633 هرتز. يتم ترتيب لوحة المفاتيح DTMF بحيث يكون لكل صف تردد نغمة فريد خاص به وأيضًا سيكون لكل عمود تردد نغمة فريد خاص به. أعلاه هو تمثيل للوحة المفاتيح DTMF النموذجية وترددات الصف / العمود المرتبطة بها. بالضغط على مفتاح ، على سبيل المثال ، 5 ، سيولد نغمة مزدوجة تتكون من 770 هرتز للمجموعة المنخفضة و 1336 هرتز للمجموعة العالية.

الخطوة 3: متحكم صغير 89C51

المتحكم الدقيق الذي نستخدمه هنا هو AT89C51. AT89C51 هو كمبيوتر صغير CMOS 8 بت منخفض الطاقة وعالي الأداء مع 8 كيلو بايت من ذاكرة فلاش قابلة للبرمجة وقابلة للمسح للقراءة فقط (PEROM). تم تصنيع الجهاز باستخدام تقنية الذاكرة عالية الكثافة غير المتطايرة من Atmel وهو متوافق مع معيار الصناعة 80C51 و 80C52 مجموعة التعليمات و pinout. إنها وحدة تحكم يمكن برمجتها حسب المتطلبات. في هذا المشروع ، يقبل استلام الرمز الثنائي المقابل للنغمة المكتشفة وسيتم إرسال الرمز الثنائي لقيادة المحركات إلى برنامج التشغيل IC.

سمات:

• منتج ATMEL
• على غرار 8051
• متحكم 8 بت
• يستخدم ذاكرة EPROM أو FLASH
• متعددة الوقت قابلة للبرمجة (MTP)

يحتوي ATMEL89C51 على إجمالي 40 سنًا مخصصة لوظائف مختلفة مثل I / O و RD و WR والعنوان والمقاطعات. من بين 40 سنًا ، تم وضع ما مجموعه 32 سنًا جانباً للمنافذ الأربعة P0 و P1 و P2 و P3 ، حيث يأخذ كل منفذ 8 دبابيس. تم تعيين بقية المسامير على أنها Vcc و GND و XTAL1 و XTAL و RST و EA و PSEN. يتم استخدام كل هذه المسامير باستثناء PSEN و ALE من قبل جميع أفراد عائلات 8051 و 8031.

الخطوة 4: L293D MOTOR DRIVER

يتم تشغيل المحركين باستخدام محرك L293D IC. L293D عبارة عن محرك IC رباعي الاتجاه نصف جسر H ثنائي الاتجاه يمكنه دفع تيار يصل إلى 600 مللي أمبير مع نطاق جهد من 4.5 إلى 36 فولت. إنها مناسبة لقيادة محركات DC صغيرة الحجم ، محرك متدرج ثنائي القطب ، إلخ.

ميزات L293D:

• قدرة الإخراج 600ma الحالية لكل قناة
• 1.2A ذروة الإخراج الحالية (غير متكرر) لكل قناة
• تمكين الحماية من درجة الحرارة الزائدة
• جهد إدخال منطقي "0" يصل إلى 1.5 فولت (مناعة ضد الضوضاء العالية)
• الثنائيات الداخلية

محرك L293D عبارة عن محركات أقراص ذات تيار نصف مرتفع رباعي الارتفاع. تم تصميم L293D لتوفير تيار محرك ثنائي الاتجاه يصل إلى 600 مللي أمبير عند الفولتية من 4.5 فولت إلى 36 فولت. أحمال الجهد العالي في تطبيقات الإمداد الإيجابية. يتكون L293D من أربعة مدخلات مع مضخمات ودوائر حماية الإخراج. يتم تمكين محركات الأقراص في أزواج ، مع تمكين محركات الأقراص 1 و 2 بواسطة 1 و 2 EN ومحركات الأقراص 3 و 4 ممكّنة بواسطة 3 و 4 EN. عندما يكون إدخال التمكين مرتفعًا ، يتم تمكين برنامج التشغيل المرتبط وتكون مخرجاته نشطة ومتوافقة مع مدخلاتها.

الخطوة 5: وحدة إمداد الطاقة

تأتي بطاريات التيار المستمر ذات الجهد المنخفض مع تصنيف جهد مناسب من 5 فولت إلى 9 فولت وتيار بحد أقصى. 1000 مللي أمبير. للحصول على جهد تيار مستمر منظم ، تم استخدام منظمات الجهد. تتوفر الدوائر المتكاملة لمنظم الجهد بجهد خرج ثابت (عادةً 5 و 12 و 15 فولت) أو جهد إخراج متغير. يتم تصنيفهم أيضًا حسب الحد الأقصى للتيار الذي يمكنهم اجتيازه. تتوفر منظمات الجهد السالب ، بشكل أساسي للاستخدام في الإمدادات المزدوجة. تتضمن معظم الهيئات التنظيمية بعض الحماية التلقائية من التيار الزائد ("الحماية من الحمل الزائد") والسخونة الزائدة ("الحماية الحرارية"). تحتوي العديد من الدوائر المتكاملة لمنظم الجهد الثابت على 3 خيوط وتبدو مثل ترانزستورات الطاقة ، مثل المنظم 7805 (+ 5V ، 1A) الموضح على اليمين. وهي تشتمل على فتحة لتوصيل المشتت الحراري إذا لزم الأمر.

الخطوة السادسة: البرمجة

تم استخدام برنامج Keil uVision لتطوير برنامج 89C51 وتم استخدام Orcad Capture / Layout لتصميم وتصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور حسب الطلب.

تستخدم جميع أنواع سلسلة MT8870 تقنيات العد الرقمي لاكتشاف وفك تشفير جميع أزواج نغمات DTMF الـ 16 في إخراج كود 4 بت. تلغي دائرة رفض نغمة الاتصال المدمجة الحاجة إلى التصفية المسبقة عندما يكون

تم التعرف على إشارة الإدخال عند الطرف 2 (IN-) في تكوين الإدخال أحادي الطرف على أنه فعال ، ويتم نقل إشارة فك تشفير 4 بت الصحيحة لنغمة DTMF عبر خرج Q1 (pin11) حتى Q 4 (pin 14) إلى دبابيس الإدخال P1.0 (طرف 1) إلى P1.3 (طرف 4) من المنفذ 1 من 89C51 IC. AT89C51 هي وحدة التحكم. في هذا المشروع ، يقبل استلام الرمز الثنائي المقابل للنغمة المكتشفة وسيتم إرسال الرمز الثنائي لقيادة المحركات إلى برنامج التشغيل IC. يتم تغذية الإخراج من دبابيس المنفذ P2.0 إلى P2.3 للمتحكم الدقيق إلى الإدخال IN1 من خلال IN4 لمحرك المحرك L293D ، على التوالي ، لتشغيل محركي DC موجهين. كما يتم استخدام مفتاح إعادة الضبط اليدوي. ناتج الميكروكونترولر غير كافٍ لتشغيل محركات التيار المستمر ، لذا فإن المحركات الحالية مطلوبة لدوران المحرك. يتكون L293D من أربعة برامج تشغيل. دبوس IN1 إلى IN4 و out1 في جميع أنحاء 4 هي دبابيس الإدخال والإخراج ، على التوالي ، من driver1 إلى driver4.

الخطوة 7: البرنامج

ORG 000H

بداية:

MOV P1 ، # 0FH

MOV P2 ، # 000H

L1: MOV A ، P1

CJNE A ، # 04H ، L2

موف أ ، # 0AH

موف P2 ، أ

LJMP L1

L2: CJNE A ، # 01H ، L3

موف أ ، # 05 ح

موف P2 ، أ

LJMP L1

L3: CJNE A ، # 0AH ، L4

موف أ ، # 00H

موف P2 ، أ

LJMP L1

L4: CJNE A ، # 02H ، L5

موف أ ، # 06 هـ

موف P2 ، أ

LJMP L1

L5: CJNE A ، # 06H ، L1

موف أ ، # 09 ه

موف P2 ، أ

LJMP L1

نهاية

الخطوة 8: تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تم الانتهاء من صنع ثنائي الفينيل متعدد الكلور في 4 خطوات:

1. تصميم تخطيط المكون

2. تصميم تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور

3. الحفر

4. حفر ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تم إعداد مكونات PCB باستخدام برنامج Orcad Capture وتم استيرادها إلى Orcad Layout لتصميم الاتصالات. ثم تم عكس التصميم للطباعة على السبورة النحاسية النظيفة. بعد الطباعة (استخدمنا طابعة أساسها مسحوق صبغ لطباعة التصميم على ورق أبيض واستخدمنا صندوقًا حديديًا لتسخين ونقل الانطباع إلى سطح لوح النحاس. تم حفر النحاس الإضافي باستخدام محلول كلوريد الحديديك و تم استخدام كمية صغيرة من حمض الهيدروكلوريك كعامل مساعد. بعد حفر اللوح بشكل صحيح ، تم حفر الثقوب باستخدام مثقاب ثنائي الفينيل متعدد الكلور محمول باليد. تم شراء المكونات ولحامها بعناية على اللوحة. أما بالنسبة للمكونات المتكاملة ، فقد تم لحام المواجهات أولاً التي تم وضع IC عليها.

الخطوة 9: الاختبار

لكي يعمل الروبوت كما هو متوقع ، قمنا بتمكين الرد التلقائي على الهاتف المحمول NokiaC1-02 الذي استخدمناه كجهاز استقبال على الروبوت. لذلك عندما يتصل شخص ما بهذا الرقم ، يرد الهاتف المحمول تلقائيًا. عندما يضغط المتصل على مفتاح نغمة ، يستقبله جهاز الاستقبال ويرسله إلى وحدة فك ترميز DTMF عبر خرج الصوت. تقوم وحدة فك التشفير بفك تشفير المفتاح الذي تم الضغط عليه وإعلام المتحكم 89C51. ثم يقوم المتحكم الدقيق بإصدار أوامر التحكم المناسبة للروبوت عبر سائقي المحركات.

الخطوة 10: المراجع

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