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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA O microcontrolador controla o veículo todo-o-terreno. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Microcontroladores Ampla funcionalidade, relativa facilidade de programação e baixo custo tornaram os microcontroladores de chip único atraentes para a criatividade do rádio amador. O dispositivo proposto foi desenvolvido como um auxílio visual para um círculo de engenharia de rádio, a fim de tornar mais fácil para jovens radioamadores estudar microcontroladores e tornar este estudo visual, animado e divertido. O produto é baseado em um grande brinquedo eletromecânico - um veículo todo-o-terreno espacial movido por dois motores elétricos. É controlado pelo microcontrolador doméstico disponível KR1878BE1. O programa prevê uma série de ações sequenciais que fornecem orientação automática da máquina para a fonte de luz e aproximação a ela. Todas as ações são acompanhadas por mensagens de voz correspondentes gravadas na memória dos chips especializados Chipcorder da Winbond Electronics, já familiares aos leitores. O dispositivo descrito abaixo funciona da seguinte maneira. Após a alimentação ser ligada, o LED de controle pisca duas vezes, sinalizando o funcionamento normal do microcontrolador. Então, em 20 segundos, a máquina informa por que e por quem foi criada, além de ser controlada por um microcontrolador de chip único KR1878BE1. Em seguida, ela relata sua tarefa - encontrar uma fonte de luz e se aproximar dela, após o que ela determina o nível de iluminação na direção à sua frente, gira cerca de 10 ° para a direita, mede a iluminação novamente . Se depois de virar à direita ficou menor, deve virar à esquerda os mesmos 10 °, se aumentou, faz-se outra volta à direita, mede-se novamente a iluminação, etc. Ou seja, o carro vira no sentido de aumentar a iluminação até não parar (saltando levemente o sentido para a iluminação máxima), depois faz uma volta no sentido contrário. Como resultado, a direção para a primeira iluminação máxima encontrada é determinada. Depois disso, o carro começa a se aproximar do alvo - ele se move em direção a ele por um certo tempo. Além disso, essa sequência de ações é executada um número especificado de vezes. Todas as ações são comentadas por mensagens de voz. Após a conclusão da última etapa do programa, a máquina informa que o programa foi concluído. (O giro de 10° da máquina é determinado pelo tempo de funcionamento do motor elétrico correspondente e pela velocidade da lagarta do brinquedo eletromecânico que o autor utilizou). O diagrama esquemático da parte de controle do dispositivo é mostrado na fig. 1. Sua base é o microcontrolador DD1 KR1878BE1 [1-3]. O esquema de comutação é típico. A frequência do relógio é definida pelo ressonador de quartzo ZG1. O LED HL1 serve para indicar que o microcontrolador iniciou normalmente e o programa está rodando.
A fonte do sinal é o fotodiodo VD2. Com a ajuda do amplificador operacional DA2.1, sua fotocorrente é convertida em tensão. O resistor R13 e o capacitor C9 formam um filtro passa-baixo. O seguidor no amplificador operacional DA2.2 garante sua coordenação com a entrada do ADC DA4. A tensão exemplar é criada usando um diodo zener integral DA6 e um resistor limitador de corrente R34. O resistor R12 é selecionado para uma cópia específica do fotodiodo VD2 para que, quando a iluminação estiver próxima do máximo, a tensão na entrada ADC não exceda a exemplar, igual a 2,5 V. O dispositivo usa um ADC TLC10CP de 1549 bits com uma interface serial. Isso permite que o microcontrolador controle e receba dados do ADC usando apenas três linhas de sinal. O diagrama de temporização da operação do ADC é mostrado na fig. 2. Após a aplicação do sinal CS, o bit mais significativo do resultado da conversão anterior aparece na saída DATA. Para obter o próximo bit, você precisa aplicar um pulso à entrada I/O CLOCK do ADC. Por seu declínio, o próximo bit aparece na saída DATA e assim por diante Simultaneamente, pelo declínio do terceiro pulso na entrada I / O CLOCK, começa a amostragem do sinal analógico de entrada da entrada IN do ADC. No declínio do décimo pulso na entrada I/O CLOCK, a saída do resultado da conversão anterior termina e uma nova conversão começa. Um nível alto deve ser aplicado à entrada CS. Após 21 µs ou mais, o sinal CS pode ser aplicado e o resultado da conversão pode ser lido. O algoritmo geral é o seguinte: primeiro, "empurre" 10 bits desnecessários da conversão anterior do ADC, aguarde pelo menos 21 μs e, em seguida, leia o resultado da conversão atual. A tensão de alimentação dos motores elétricos M1 e M2 é fornecida através de chaves feitas nos transistores VT1 e VT2. Quando uma tensão de alto nível aparece nas saídas do microcontrolador PA2 e TIME, os transistores VT1 e VT2 abrem e os motores elétricos começam a girar as pistas. Nesta modalidade, o produto pode avançar e virar freando uma das pistas. Se for necessário garantir a reversão ou giro girando os trilhos no sentido contrário, deve haver oito transistores e um chip transcodificador adicional de três linhas (neste caso, a porta PA4 também é usada) para oito chaves. Esse interruptor foi montado e testado pelo autor, mas na prática descobriu-se que é possível ficar sem marcha à ré e o dispositivo de controle do motor é bastante simplificado. As unidades restantes do dispositivo são projetadas para soar o produto e sua exclusão não afetará a operação da parte de controle. Os microcircuitos DA3 e DA5 da série ISD1400 [4-6] diferem da série ISD7 descrita em [4004] por um tempo de gravação mais curto (20 s) e uma interface mais simples que não requer controle do microprocessador. A inclusão dos chips DA3 e DA5 corresponde ao descrito na documentação para seu uso. Ao estabelecer, todas as mensagens de voz curtas são gravadas na primeira delas e uma mensagem de voz longa é gravada na segunda. O registrador de deslocamento DD2 serve para acumular nele um endereço de oito bits a partir do qual começa a gravação da frase desejada. Antes de iniciar a busca por uma fonte de luz através da saída PB2, o microcontrolador envia um sinal ao DA5 para iniciar a reprodução, e este reproduz uma única mensagem longa. Durante o processo de apontar e aproximar-se do alvo, o microcontrolador emite através de DD2 para as entradas de endereço de DA3 o endereço do início da frase desejada, após o qual o sinal para iniciar a reprodução da frase é enviado pela saída RVR. As mensagens são amplificadas por um amplificador de potência baseado no chip DA1. O volume é ajustado pelo resistor de compensação R1. Depois de completar o número especificado de etapas para apontar e se aproximar da fonte de luz, o modelo para. Os pinos PAO e PB4 (pontos A e B) são reservados para conectar dois botões com contatos make (os segundos pinos dos botões são conectados ao fio comum do dispositivo). Dentro do microcontrolador, os resistores conectados ao barramento de força de +5 V são conectados programaticamente a esses pinos. Quando os contatos do botão são fechados, a tensão no pino correspondente cai para 0. Se você programar o modo de interrupção para a queda de tensão nessas entradas e adicionar rotinas de tratamento de interrupções, você pode "ensinar" o carro a responder a obstáculos. Os códigos do programa que devem ser inseridos na memória do microcontrolador são dados na Tabela. 1.
O dispositivo é alimentado por uma fonte de 5 V através de fios, consumindo uma corrente de cerca de 0,5 A ao avançar (ambos os motores estão funcionando) (dependendo dos motores utilizados). Deve-se notar que no momento da partida, a corrente consumida é muito maior. O autor conseguiu pelo menos mais de 1,2 A por motor, e houve interferência no circuito de alimentação que fez com que o microcontrolador reiniciasse. Foi eliminado conectando os resistores R2 e R3 em série com os motores. A maioria das partes do dispositivo é montada em uma protoboard de 125x65 mm (Fig. 3).
Para os microcircuitos DA3 e DA5, são instalados soquetes de 28 soquetes e para DD1 - 18 soquetes. Todos os resistores - capacitores de óxido MSC - K50-35 ou produção estrangeira similar, o resto - KM. Você pode pegar quase qualquer fotodiodo VD2. Três fotodiodos de tipos diferentes foram testados, e um bom resultado foi obtido com todos eles. A resistência do resistor R12 neste caso mudou de 47 para 820 kOhm. Se uma lâmpada incandescente for usada como fonte de luz, é desejável usar um fotodiodo IR, caso em que a luz solar será menos afetada. Em vez do diodo zener integrado LM385Z-2,5 (DA6), é permitido usar o KS133A reduzindo a resistência do resistor R34 para 330 ohms. A substituição dos transistores KT863A (VT1, VT2) é indesejável (eles foram escolhidos de acordo com dois parâmetros: um alto coeficiente de transferência de corrente de base e uma baixa tensão de saturação emissor-coletor). No momento da gravação das mensagens de voz, o microcontrolador DD1 é retirado do painel, o chip DA3 é instalado no lugar do DA5, as frases necessárias são gravadas nele, depois ele é devolvido ao seu lugar e o DA5 ao seu e uma mensagem longa é gravada. Após a conclusão de todas as operações, o microcontrolador também é instalado no local. As mensagens para o chip instalado no lugar do DA5 são registradas da seguinte forma. Antes da primeira gravação, usando a chave SA1, o endereço 7h é definido nas entradas AO-A00 (todos os contatos SA1 estão na posição fechada). Este será o endereço do início do primeiro fragmento de som na memória do chip. Em seguida, pressione e segure o botão SB2 ("REC") durante todo o tempo de gravação da frase desejada. Depois de soltar o botão, a gravação é interrompida e o código do final do fragmento é gravado automaticamente na memória do microcircuito no final do fragmento de som. Infelizmente, é impossível determinar o endereço exato do final. Portanto, com a ajuda do SA1, é definido um endereço que corresponde aproximadamente ao final do fragmento com "escassez". Isso pode ser feito com base no tempo necessário para gravar um fragmento e na tabela de correspondência de endereços e tempo de gravação (de forma abreviada - consulte a Tabela 2).
Para o ISD1420, alterar o endereço para 01h corresponde a um período de tempo de 0,125 s. Mensagens curtas como "Alvo encontrado" duram cerca de 1,5 segundos. Depois de definir o endereço, pressione brevemente o botão de reprodução SB1 ("PLAT"). Se o endereço inserido for menor que o endereço do final do fragmento, será ouvido um trecho do final do fragmento e o LED HL2 piscará brevemente no final. Se o endereço for maior, haverá silêncio por um tempo relativamente longo e, em seguida, o flash do LED HL2, o que significa que a reprodução atingiu o fim da memória do chip. forma, o endereço do final da mensagem é determinado. O endereço após o final da mensagem anterior se tornará o endereço do início da próxima. Todos os endereços a partir dos quais as mensagens começam devem ser cuidadosamente registrados, pois precisarão ser incluídos no programa em vez daqueles que o autor obteve e correspondem à duração das frases que ele pronunciou. Se o volume das mensagens de voz for insuficiente, você pode aumentar a resistência do resistor R1 ou usar outro amplificador com entrada diferencial. A capacitância do capacitor C6 pode ser reduzida para 0,1 uF, o que acelerará a inicialização do microcontrolador. No módulo de controle do motor, pode ser necessário reduzir a resistência dos resistores R4 e R5 para 270 ohms. Literatura
Autor: N.Ostroukhov, Surgut, região de Tyumen
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