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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Il microcontrollore controlla il veicolo fuoristrada. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / microcontrollori Ampie funzionalità, relativa facilità di programmazione e basso costo hanno reso i microcontrollori a chip singolo attraenti per gli appassionati di radioamatori. Il dispositivo proposto è stato sviluppato come ausilio visivo per un circolo di radioingegneria per rendere più facile per i giovani radioamatori studiare i microcontrollori e rendere questo studio visivo, vivace e divertente. La base del prodotto era un grande giocattolo elettromeccanico: un veicolo fuoristrada spaziale cingolato azionato da due motori elettrici. Il suo funzionamento è controllato da un microcontrollore domestico disponibile KR1878BE1. Il programma prevede una serie di azioni sequenziali per puntare automaticamente la macchina verso la sorgente luminosa e avvicinarla. Tutte le azioni sono accompagnate dai corrispondenti messaggi vocali registrati nella memoria dei microcircuiti specializzati Chipcorder di Win Bond Electronics, già familiari ai lettori. Il dispositivo descritto di seguito funziona come segue. Dopo aver acceso l'alimentazione, il LED di controllo lampeggia due volte, indicando il normale funzionamento del microcontrollore. Quindi, entro 20 secondi, la macchina spiega perché e da chi è stata creata, e anche che è controllata da un microcontrollore a chip singolo KR1878BE1. Successivamente riferisce il suo compito: trovare una fonte di luce e avvicinarsi ad essa, dopodiché determina il livello di illuminazione nella direzione davanti a sé, gira a destra di circa 10° e misura nuovamente l'illuminazione. Se dopo aver girato a destra è diventato più piccolo, allora girare a sinistra degli stessi 10°, ma se è aumentato, allora si fa un'altra svolta a destra, si misura nuovamente l'illuminazione, ecc. In altre parole, l'illuminazione l'auto gira nella direzione dell'illuminazione crescente finché non si ferma (saltando leggermente nella direzione dell'illuminazione massima), quindi fa una svolta nella direzione opposta. Di conseguenza, viene determinata la direzione verso il primo massimo di illuminazione trovato. Successivamente, l'auto inizia ad avvicinarsi al bersaglio e si muove verso di esso per un certo tempo. Questa sequenza di azioni viene quindi eseguita un numero specificato di volte. Tutte le azioni sono commentate da messaggi vocali. Dopo aver completato l'ultimo passaggio del programma, la macchina segnala che il programma è completato. (La rotazione della macchina di 10° è determinata dal tempo di funzionamento del corrispondente motore elettrico e dalla velocità di movimento del binario del giocattolo elettromeccanico utilizzato dall'autore). Lo schema schematico della parte di controllo del dispositivo è mostrato in Fig. 1. La sua base è il microcontrollore DD1 KR1878BE1 [1-3]. Lo schema di collegamento è tipico. La frequenza dell'orologio è impostata dal risuonatore al quarzo ZG1. Il LED HL1 serve per indicare che il microcontrollore si è avviato normalmente e il programma è in esecuzione.
La sorgente del segnale è il fotodiodo VD2. Utilizzando l'amplificatore operazionale DA2.1, la sua fotocorrente viene convertita in tensione. Il resistore R13 e il condensatore C9 formano un filtro passa-basso. Il ripetitore sull'amplificatore operazionale DA2.2 ne garantisce la corrispondenza con l'ingresso dell'ADC DA4. La tensione di riferimento viene creata utilizzando un diodo Zener integrato DA6 e un resistore limitatore di corrente R34. Il resistore R12 è selezionato per un'istanza specifica del fotodiodo VD2 in modo tale che, con un'illuminazione prossima al massimo, la tensione all'ingresso ADC non superi il valore standard di 2,5 V. Il dispositivo utilizza un ADC TLC10CP a 1549 bit con un'interfaccia seriale. Ciò consente al microcontrollore di pilotare e ricevere dati dall'ADC utilizzando solo tre linee di segnale. Il diagramma temporale del funzionamento dell'ADC è mostrato in Fig. 2. Dopo l'applicazione del segnale CS, sull'uscita DATA appare il bit più significativo del risultato della conversione precedente. Per ricevere il bit successivo, è necessario applicare un impulso all'ingresso I/O CLOCK dell'ADC. Man mano che diminuisce, la cifra successiva appare sull'uscita DATA, ecc. Allo stesso tempo, quando il terzo impulso cade sull'ingresso I/O CLOCK, inizia il campionamento del segnale analogico di ingresso dall'ingresso IN dell'ADC. Alla caduta del decimo impulso sull'ingresso I/O CLOCK, l'uscita del risultato della conversione precedente termina e inizia una nuova conversione. L'ingresso CS deve essere applicato alto. Dopo 21 µs o più, è possibile applicare il segnale CS e leggere il risultato della conversione. L'algoritmo generale è il seguente: prima "spingere" fuori dall'ADC i 10 bit non necessari della conversione precedente, quindi attendere almeno 21 µs e quindi leggere il risultato della conversione corrente. La tensione di alimentazione ai motori elettrici M1 e M2 viene fornita tramite interruttori realizzati sui transistor VT1 e VT2. Quando appare una tensione di alto livello sulle uscite del microcontrollore PA2 e RAZ, i transistor VT1 e VT2 si aprono e i motori elettrici iniziano a funzionare, ruotando i binari. In questa forma di realizzazione, il prodotto può avanzare e girare frenando uno dei cingoli. Se è necessario garantire l'inversione o la svolta ruotando controrotando i binari, allora devono essere presenti otto transistor ed è necessario un chip transcodificatore aggiuntivo da tre linee (in questo caso viene utilizzata anche la porta PA4) a otto tasti. Un tale interruttore è stato assemblato e testato dall'autore, ma in pratica si è scoperto che è possibile fare a meno della retromarcia e il dispositivo di controllo dei motori elettrici è notevolmente semplificato. I restanti componenti del dispositivo sono destinati alla sonorizzazione del prodotto e la loro esclusione non pregiudicherà in alcun modo il funzionamento della parte di controllo. I chip DA3 e DA5 della serie ISD1400 [4-6] differiscono dalla serie ISD7 descritta in [4004] avendo una durata di registrazione più breve (20 s) e un'interfaccia più semplice che non richiede il controllo del microprocessore. L'inclusione dei chip DA3 e DA5 corrisponde a quanto descritto nella documentazione per il loro utilizzo. Durante la configurazione, tutti i messaggi vocali brevi vengono registrati nel primo e uno lungo nel secondo. Il registro a scorrimento DD2 serve per accumulare al suo interno un indirizzo di otto bit, dal quale inizia la registrazione della frase desiderata. Prima di iniziare la ricerca di una sorgente luminosa, il microcontrollore invia un segnale di inizio riproduzione a DA2 attraverso l'uscita PB5, e riproduce un unico lungo messaggio. Durante il processo di puntamento e avvicinamento al bersaglio, il microcontrollore invia l'indirizzo dell'inizio della frase desiderata tramite DD2 agli ingressi dell'indirizzo DA3, dopodiché il segnale per iniziare a riprodurre la frase viene inviato attraverso l'uscita RVZ. I messaggi vengono amplificati da un amplificatore di potenza basato sul chip DA1. Il volume viene regolato dal resistore di regolazione R1. Dopo aver completato un numero specificato di passaggi di puntamento e essersi avvicinato alla sorgente luminosa, il modello si ferma. I terminali RAO e PB4 (punti A e B) sono riservati al collegamento di due pulsanti con contatti normalmente aperti (i secondi terminali dei pulsanti sono collegati al filo comune del dispositivo). All'interno del microcontrollore, a questi pin sono collegati in modo programmatico i resistori collegati al bus di alimentazione da +5 V. Quando i contatti dei pulsanti sono chiusi, la tensione sul pin corrispondente scende a 0. Se si programma la modalità di interruzione per una caduta di tensione su questi ingressi e aggiungi routine di elaborazione delle interruzioni, puoi "insegnare" all'auto a reagire agli ostacoli. I codici del programma che deve essere inserito nella memoria del microcontrollore sono riportati in tabella. 1.
Il dispositivo è alimentato da una sorgente di 5 V tramite fili, consumando una corrente di circa 0,5 A durante l'avanzamento (entrambi i motori sono in funzione) (a seconda dei motori utilizzati). Va notato che al momento dell'avviamento il consumo attuale è molto maggiore. Secondo l'autore, si trattava di almeno più di 1,2 A per motore e si sono verificate interferenze nel circuito di alimentazione, causando il riavvio del microcontrollore. È stato possibile eliminarlo collegando le resistenze R2 e R3 in serie ai motori elettrici. La maggior parte delle parti del dispositivo sono montate su una breadboard di 125x65 mm (Fig. 3).
Per i microcircuiti DA3 e DA5, ha prese a 28 prese e per DD1 - 18 prese. Tutti i resistori sono condensatori all'ossido MSh - K50-35 o simili di fabbricazione estera, il resto è KM. Puoi prendere quasi tutti i fotodiodi VD2. Sono stati testati tre fotodiodi di tipo diverso e con tutti sono stati ottenuti buoni risultati. La resistenza del resistore R12 variava da 47 a 820 kOhm. Se come sorgente luminosa verrà utilizzata una lampada a incandescenza, è consigliabile utilizzare un fotodiodo IR, in questo caso l'influenza della luce solare sarà minore. Invece del diodo zener integrato LM385Z-2,5 (DA6), è consentito utilizzare KS133A, riducendo la resistenza del resistore R34 a 330 Ohm. La sostituzione dei transistor KT863A (VT1, VT2) non è auspicabile (sono stati selezionati in base a due parametri: coefficiente di trasferimento della corrente di base elevato e bassa tensione di saturazione emettitore-collettore). Durante la registrazione dei messaggi vocali, il microcontrollore DD1 viene rimosso dal pannello, al posto di DA3 viene installato il chip DA5, vengono scritte le frasi necessarie, quindi viene riportato al suo posto, DA5 viene riportato al suo posto e viene visualizzato un lungo messaggio registrato. Al termine di tutte le operazioni, il microcontrollore viene installato sul posto. I messaggi vengono scritti sul chip installato al posto di DA5 come segue. Prima della prima registrazione, utilizzando l'interruttore SA1, sugli ingressi di AO-A7 viene impostato l'indirizzo 00h (tutti i contatti SA1 sono in posizione chiusa). Questo sarà l'indirizzo dell'inizio del primo frammento audio nella memoria del chip. Quindi tenere premuto il pulsante SB2 ("REC") per l'intero tempo di registrazione della frase desiderata. Dopo aver rilasciato il pulsante, la registrazione si interrompe e il codice per la fine del frammento viene automaticamente registrato nella memoria del chip alla fine del frammento sonoro. Purtroppo è impossibile determinare con precisione l'indirizzo finale. Pertanto, utilizzando SA1, viene impostato un indirizzo che corrisponde approssimativamente alla fine del frammento con la “carenza”. Ciò può essere fatto in base al tempo necessario per registrare un frammento e alla tabella di corrispondenza tra indirizzi e tempo di registrazione (in forma abbreviata - vedere Tabella 2).
Per ISD1420 la modifica dell'indirizzo a 01h corrisponde ad un intervallo di tempo di 0,125 s. I messaggi brevi come "Target rilevato" durano circa 1,5 secondi. Dopo aver impostato l'indirizzo, premere brevemente il pulsante di riproduzione SB1 ("PLAT"). Se l'indirizzo inserito è inferiore all'indirizzo della fine del frammento, si sentirà un pezzo dalla fine del frammento e il LED HL2 alla fine lampeggerà brevemente. Se l'indirizzo era maggiore, ci sarà silenzio per un tempo relativamente lungo, poi il LED HL2 lampeggerà, significando che la riproduzione ha raggiunto la fine della memoria del chip. In questo modo, l'indirizzo di viene determinata la fine del messaggio. L'indirizzo che segue la fine del messaggio precedente diventerà l'indirizzo dell'inizio di quello successivo. Tutti gli indirizzi da cui iniziano i messaggi devono essere trascritti attentamente, poiché dovranno essere inseriti nel programma invece di quelli ottenuti dall'autore e corrispondenti alla durata delle frasi da lui pronunciate. Se il volume dei messaggi vocali è insufficiente è possibile aumentare la resistenza della resistenza R1 oppure utilizzare un altro amplificatore con ingresso differenziale. La capacità del condensatore C6 può essere ridotta a 0,1 µF, questo accelererà l'avvio del microcontrollore. Nel modulo di controllo motore potrebbe essere necessario ridurre la resistenza dei resistori R4 e R5 a 270 ohm. Letteratura
Autore: N.Ostroukhov, Surgut, regione di Tyumen
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