Lunokhod dengan kawalan mikropengawal

Perpustakaan teknikal percuma

ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK
Perpustakaan percuma / Skim peranti radio-elektronik dan elektrik

Lunokhod dengan kawalan mikropengawal. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Perpustakaan teknikal percuma

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pengawal mikro

Komen artikel

Peranti yang diterangkan telah dibangunkan untuk menunjukkan keupayaan sistem perisian dan perkakasan untuk mengawal objek bergerak. Objek itu ialah "moon rover" mainan kanak-kanak dengan alat kawalan jauh berwayar, digerakkan oleh dua motor elektrik DC dan membolehkan anda mengawal setiap daripadanya secara berasingan. Apabila kuasa dihidupkan, model mula bergerak ke hadapan. Pada masa yang sama, pemancar dan penerima sinaran IR berdenyut yang dipasang di dalamnya dihidupkan. Pergerakan berterusan sehingga keamatan isyarat IR yang dipantulkan melebihi ambang yang ditetapkan, yang menunjukkan kehadiran halangan dalam perjalanan. Sebaik sahaja ini berlaku, model bergolek sehingga isyarat yang dipantulkan jatuh di bawah ambang ini, selepas itu ia terus ke hadapan, dan seterusnya.

Gambarajah skematik kompleks perisian perkakasan untuk mengawal model "Lunokhod" ditunjukkan dalam rajah. Ia berdasarkan kepada AT90S2313 (DD1) lapan-bit CMOS mikropengawal (MC) ekonomik yang dibina menggunakan seni bina AVR RISC termaju. Kekerapan jam ditetapkan oleh resonator kuarza ZQ1 pada frekuensi 5 MHz (boleh jadi yang lain, sehingga 10 MHz). Litar perintang R13 dan kapasitor C12 berfungsi untuk menetapkan semula MK pada saat kuasa dihidupkan. Penyambung X1 diperkenalkan untuk sambungan pantas dan memutuskan sambungan MK dan seluruh peranti, serta untuk menyambung MK ke komputer untuk mengemas kini program atau mendiagnosis kerja.

(klik untuk memperbesar)

Sebagai tambahan kepada mikropengawal, peranti ini mengandungi pemancar nadi sinaran inframerah (VT4, VD2), penerima sinaran yang dipantulkan oleh halangan, yang terdiri daripada fotodiod VD1, penguat dua peringkat (VT1, VT2) dan pengesan segerak (VT3), dan empat suis elektronik (1VT1 - 1VT3, .. ., 4VT1 - 4VT3). Peranti ini dikuasakan oleh bateri yang terdiri daripada empat bateri Ni-Cd saiz C dengan kapasiti 1500 mAh, dipasang di dalam petak yang disediakan dalam model. Voltan bekalan mikropengawal dan penerima IR dikekalkan oleh pengatur voltan litar mikro yang tidak berubah DA1.

Semasa operasi, denyutan dengan kadar pengulangan kira-kira 0 Hz diterima daripada output port PD4 ke pangkal transistor VT1220. Akibatnya, ia dibuka secara berkala, dan diod cahaya VD2 yang disertakan dalam litar pengumpulnya menghasilkan denyutan sinaran IR dengan frekuensi tertentu ke arah pergerakan model. Perintang R7 mengehadkan arus melalui simpang pemancar transistor dan melindungi output port MK daripada kerosakan semasa pecahan simpang ini. Arus maksimum melalui LED dihadkan oleh perintang R9.

Sinaran IR yang dipantulkan oleh halangan itu dilihat oleh fotodiod VD1 yang disambungkan selari dengan perintang R2, di mana maklum balas arus terus dijalankan, meliputi penguat dua peringkat pada transistor VT1, VT2. Denyutan voltan daripada pengumpul transistor VT2 disalurkan kepada pengesan segerak yang dibuat pada transistor kesan medan VT3. Penggunaannya disebabkan oleh fakta bahawa semasa operasi pencari, perintang R3 mencipta bukan sahaja ayunan dengan frekuensi kira-kira 1220 Hz, tetapi juga riak dengan frekuensi 100 Hz dari lampu pijar, serta gangguan rawak dalam kedua-dua boleh dilihat dan julat IR spektrum. Tahap gangguan ini selalunya sepadan dengan tahap sinaran inframerah yang dipantulkan oleh halangan, dan jika langkah khas tidak diambil, ini boleh membawa kepada pengesanan halangan palsu. Untuk mengelakkan ralat sedemikian, pengesan segerak digunakan. Inputnya (pintu transistor VT3) disambungkan ke port yang sama (DO) sebagai input pemancar, oleh itu, serentak dengan kilat LED VD2, transistor VT3 terbuka, yang menyambungkan output penguat pada transistor VT1, VT2 kepada salah satu input pembanding MK (PB0 / AIN0 ). Voltan teladan pada input yang lain ditetapkan oleh perintang yang ditala R12, dengan itu melaraskan sensitiviti peranti kepada isyarat yang dipantulkan.

Operasi motor elektrik model MK dikawal oleh kekunci elektronik S1 - S4. Pertimbangkan kerja salah seorang daripada mereka, sebagai contoh, yang pertama (selebihnya bertindak serupa). Apabila voltan input kurang daripada 0,6 V (log. 0), transistor 1VT1 dan 1VT3 ditutup, dan 1VT2 terbuka, jadi voltan pada output dan output motor M1 yang disambungkan kepadanya adalah hampir dengan voltan bateri kuasa GB1. Penyerahan kepada input log peringkat kunci. 1 menyebabkan transistor 1VT1 terbuka, yang menyebabkan 1VT2 ditutup, dan 1VT3 terbuka dan voltan keluaran menjadi hampir kepada 0. Perintang 1R1 mengehadkan arus yang digunakan oleh kunci dari output MK kepada nilai kira-kira 3 mA, yang jauh lebih sedikit daripada arus keluaran yang dibenarkan (20 mA pada aras logik 0 dan 10 mA pada aras logik 1). Rintangan perintang 1R2 dipilih sedemikian rupa, dalam satu pihak, menyediakan arus keluaran yang mencukupi bagi kunci apabila 1VT2 dibuka, dan sebaliknya, supaya arus melalui transistor terbuka 1VT1 tidak terlalu besar.

Memandangkan motor elektrik yang digunakan dalam model menggunakan arus yang sangat besar (kira-kira 600 mA) dan menghasilkan bunyi impuls yang kuat, mereka terpaksa digantikan dengan motor yang lebih menjimatkan dan kurang gangguan DPB-902. Anda boleh menggunakan motor elektrik pengumpul lain daripada perakam pita dan perakam pita radio.

Untuk mengurus kunci elektronik, empat digit tertib tinggi port B digunakan: РВ7, РВ6, РВ5 dan РВ4. Operasi pemancar IR dikawal oleh bit paling tidak ketara port D - PD0, dua bit paling tidak ketara port B (PB0 dan PB1) dikonfigurasikan dan digunakan masing-masing sebagai input langsung dan songsang pembanding analog.

Seperti yang dapat dilihat dari rajah, untuk menghidupkan, sebagai contoh, motor elektrik M1, adalah perlu untuk membuka salah satu kunci S1, S2 dan menutup yang lain. Jika anda membuka atau menutup kedua-dua kekunci, voltan pada outputnya adalah sama, jadi voltan pada motor elektrik akan menjadi 0. Jika anda membuka kunci S1 dan menutup S2, keluaran kiri (mengikut gambar rajah) enjin akan disambungkan kepada positif bateri,

dan yang betul - dengan tolaknya, dan ia akan mula berputar dalam satu arah. Jika, sebaliknya, buka S2 dan tutup S1, kekutuban sambungan motor akan diterbalikkan dan ia akan mula berputar ke arah yang bertentangan. Kemasukan perisian dilakukan dengan menulis ke port B pemalar yang ditunjukkan dalam Jadual. 1.

Lunokhod dengan kawalan mikropengawal

Kawalan perisian pemancar sinaran IR dilakukan dengan menulis nombor tertentu ke port D MK. Jika bit terkecil nombor ini ialah 0, LED VD2 dimatikan, dan jika ia 1, ia dihidupkan. Perubahan berurutan nilai bit ini membawa kepada berlakunya tahap pencahayaan berdenyut di hadapan model di bahagian IR spektrum. Tahap sinaran pantulan ditetapkan oleh penderia foto, dan apabila ia meningkat, andaian dibuat tentang kehadiran halangan di hadapan.

Keistimewaan program ini ialah algoritma kawalan diletakkan dalam pengendali pemasa MK. Ini disebabkan oleh fakta bahawa perlu untuk menukar LED pemancar dengan frekuensi malar tertentu, dan untuk memudahkan program, algoritma kawalan diletakkan di sana. Selepas isyarat set semula diberikan pada masa kuasa dihidupkan, MK mula melaksanakan program dari tanda Mula. Dalam bahagian program ini, permulaan awal timbunan, daftar, port I / O B dan D, pembanding analog, pemasa lapan bit dilakukan, kadar pengulangan nadi untuk pemasa ditetapkan kepada CK / 8 (CK - frekuensi jam sama dengan 5 MHz), dan pemasa pengendali gangguan melimpah.

Memandangkan pemasa melimpah setiap kali selepas 256 (28) denyutan, pengendali gangguan dipanggil 2441 kali sesaat. Akibatnya, suis LED pemancar bertukar pada frekuensi kira-kira 1221 Hz. Analisis isyarat pantulan yang diterima dilakukan sekali dalam 20 kitaran pemasa, iaitu, dengan frekuensi 122 Hz.

Algoritma kawalan berfungsi seperti berikut. Daftar r24 digunakan sebagai pembilang dengan julat nilai dari 0 hingga 240. Pada setiap cek, jika terdapat halangan dan nilai pembilang kurang daripada 240, ia dinaikkan sebanyak 1, dan jika tiada halangan, ia dikurangkan dengan jumlah yang sama sehingga ia menjadi 0. Selanjutnya, pada nilai kaunter dari 0 hingga 16 perintah untuk bergerak ke hadapan, dari 17 hingga 31 - untuk berhenti, dan dari 32 hingga 240 - untuk berbalik. Algoritma sedemikian mengelakkan positif palsu dan meningkatkan kebarangkalian pintasan lengkap sesuatu halangan (model berputar untuk beberapa lama walaupun selepas ia hilang).

Pada daftar r27, pembilang lilitan diatur, mengikut mana setiap pusingan kedua dibuat ke arah yang bertentangan dengan yang sebelumnya, dan pada daftar r18 - pembilang algoritma kawalan motor. Ia secara berurutan mengambil nilai dari 0 hingga 3 dengan setiap panggilan gangguan. Pada O, enjin kanan dimatikan, dan pada 2, enjin kiri. Oleh itu, arus yang digunakan daripada bateri dikurangkan, dengan itu meningkatkan hayat bateri model daripada satu cas bateri ke yang seterusnya.

Kod program dalam bentuk hex-file diberikan dalam Jadual. 2.

Teks penuh program dalam bahasa himpunan

(klik untuk memperbesar)

Menyediakan peranti adalah mudah. Pertama, matikan mikropengawal dengan mencabut bahagian penyambung X1, pasang bateri di tempatnya dan, dengan menutup sesentuh suis Q1, ukur voltan pada output penstabil DA1. Kemudian, dengan menyambungkan osiloskop ke longkang transistor VT3 dan menerangi fotodiod dengan beberapa sumber sinaran IR (contohnya, alat kawalan jauh untuk TV atau VCR), mereka memastikan bahawa pengesan foto berfungsi.

Nod yang tinggal, apabila menggunakan bahagian yang boleh diservis dan ketiadaan ralat dalam pemasangan, tidak perlu dilaraskan. Akhir sekali, MK disambungkan (dengan kuasa dimatikan) dan kebolehkendalian peranti secara keseluruhannya diperiksa. Kepekaan pengesan foto, jika perlu, laraskan perintang penalaan R12.

Pengarang: P. Chechet, Vasilevichi, wilayah Gomel, Belarus

Lihat artikel lain bahagian Pengawal mikro.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Cara Baharu untuk Mengawal dan Memanipulasi Isyarat Optik 05.05.2024

Dunia sains dan teknologi moden berkembang pesat, dan setiap hari kaedah dan teknologi baharu muncul yang membuka prospek baharu untuk kita dalam pelbagai bidang. Satu inovasi sedemikian ialah pembangunan oleh saintis Jerman tentang cara baharu untuk mengawal isyarat optik, yang boleh membawa kepada kemajuan ketara dalam bidang fotonik. Penyelidikan baru-baru ini telah membolehkan saintis Jerman mencipta plat gelombang yang boleh disesuaikan di dalam pandu gelombang silika bersatu. Kaedah ini, berdasarkan penggunaan lapisan kristal cecair, membolehkan seseorang menukar polarisasi cahaya yang melalui pandu gelombang dengan berkesan. Kejayaan teknologi ini membuka prospek baharu untuk pembangunan peranti fotonik yang padat dan cekap yang mampu memproses jumlah data yang besar. Kawalan elektro-optik polarisasi yang disediakan oleh kaedah baharu boleh menyediakan asas untuk kelas baharu peranti fotonik bersepadu. Ini membuka peluang besar untuk ...>>

Papan kekunci Seneca Prime 05.05.2024

Papan kekunci adalah bahagian penting dalam kerja komputer harian kami. Walau bagaimanapun, salah satu masalah utama yang dihadapi pengguna ialah bunyi bising, terutamanya dalam kes model premium. Tetapi dengan papan kekunci Seneca baharu daripada Norbauer & Co, itu mungkin berubah. Seneca bukan sekadar papan kekunci, ia adalah hasil kerja pembangunan selama lima tahun untuk mencipta peranti yang ideal. Setiap aspek papan kekunci ini, daripada sifat akustik kepada ciri mekanikal, telah dipertimbangkan dengan teliti dan seimbang. Salah satu ciri utama Seneca ialah penstabil senyapnya, yang menyelesaikan masalah hingar yang biasa berlaku pada banyak papan kekunci. Di samping itu, papan kekunci menyokong pelbagai lebar kunci, menjadikannya mudah untuk mana-mana pengguna. Walaupun Seneca belum tersedia untuk pembelian, ia dijadualkan untuk dikeluarkan pada akhir musim panas. Seneca Norbauer & Co mewakili piawaian baharu dalam reka bentuk papan kekunci. dia ...>>

Balai cerap astronomi tertinggi di dunia dibuka 04.05.2024

Meneroka angkasa dan misterinya adalah tugas yang menarik perhatian ahli astronomi dari seluruh dunia. Dalam udara segar di pergunungan tinggi, jauh dari pencemaran cahaya bandar, bintang dan planet mendedahkan rahsia mereka dengan lebih jelas. Satu halaman baharu dibuka dalam sejarah astronomi dengan pembukaan balai cerap astronomi tertinggi di dunia - Balai Cerap Atacama Universiti Tokyo. Balai Cerap Atacama, yang terletak pada ketinggian 5640 meter di atas paras laut, membuka peluang baharu kepada ahli astronomi dalam kajian angkasa lepas. Tapak ini telah menjadi lokasi tertinggi untuk teleskop berasaskan darat, menyediakan penyelidik dengan alat unik untuk mengkaji gelombang inframerah di Alam Semesta. Walaupun lokasi altitud tinggi memberikan langit yang lebih jelas dan kurang gangguan dari atmosfera, membina sebuah balai cerap di atas gunung yang tinggi memberikan kesukaran dan cabaran yang besar. Walau bagaimanapun, walaupun menghadapi kesukaran, balai cerap baharu itu membuka prospek yang luas kepada ahli astronomi untuk penyelidikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Kamera lasak Olympus Tough TG-870 23.03.2016

Syarikat Jepun Olympus telah melancarkan siri kamera lasak kompak baharu Tough - Olympus Tough TG-870 - dengan keupayaan swafoto yang unik dalam apa jua keadaan, walaupun di dalam air.

Kamera dilindungi dalam semua aspek: ia boleh direndam dalam air hingga kedalaman 15 meter, dibuang dari ketinggian 2,1 meter, digunakan pada suhu hingga -10 ° C, badan juga menahan tekanan 100 kg dan tahan habuk.

Bagi ciri teknikal, Tough TG-870 mempunyai kanta zum sudut lebar dengan jarak fokus 21-105mm EGF, paparan pusing 3 inci dan sensor CMOS bercahaya belakang 16 megapiksel.

Sistem penstabilan 5 paksi yang unik membolehkan anda mengambil gambar yang tajam walaupun dalam keadaan cahaya malap yang memerlukan kelajuan pengatup perlahan. 13 penapis artistik akan membantu anda menghias gambar anda.

Daripada yang luar biasa - kamera dilengkapi dengan sempurna untuk swafoto. Pertama, skrin berputar 180°, yang memudahkan pengambilan swafoto. Kedua, butang pengatup diduplikasi pada panel hadapan, yang akan membolehkan anda memegang kamera dengan cara yang sesuai untuk anda.

Selain foto, kamera membolehkan anda merakam video dalam HD Penuh pada 60 bingkai sesaat dalam imbasan progresif. By the way, disebabkan oleh fakta bahawa badannya dilindungi daripada kemasukan air, ia akan menjadi mungkin untuk merakam video yang menakjubkan (dan foto, bagaimanapun, juga) dari kedalaman dalam air.

Berita menarik lain:

▪ Diod untuk melindungi antara muka berkelajuan tinggi daripada elektrik statik

▪ Kaedah penyejukan baru untuk peti sejuk

▪ Prostesis perubatan dari Lamborghini

▪ Modul 3 fasa 150A EconoPIM 3

▪ ADC delta-sigma baharu

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Arahan standard untuk perlindungan buruh (TOI). Pemilihan artikel

▪ artikel Lux - unit ukuran pencahayaan. seni video

▪ artikel Peranti pesawat yang manakah bercanggah sepenuhnya dengan nama slanganya? Jawapan terperinci

▪ Artikel Turneps. Legenda, penanaman, kaedah aplikasi