Diseño de PCB para robot controlado por teléfono móvil: 10 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:41

Hice este proyecto en 2012 como mi proyecto menor. Este proyecto se inspiró en la necesidad de un método para neutralizar las amenazas sin la intervención directa de los humanos. Ese fue el momento, mi país fue golpeado por la violencia que me motivó a desarrollar un vehículo robot simple que puede ser operado por cualquier teléfono móvil. El robot se controla a través de frecuencias de audio DTMF, lo que le permite tener una cobertura operativa más amplia incluso en redes 2G. En este instructivo, me enfocaré más en el diseño de PCB.

Suministros

Decodificador M8870 DTMF

89C51 Microcontrolador

Controlador de motor L293D

Motores DC

Chasis de coche robot

Teléfono móvil

Fuente de alimentación regulada de 5v

Paso 1: Estructura básica

Inspeccionemos la estructura básica del robot.

El teléfono móvil que se muestra allí se utiliza para controlar el robot. Hacemos una llamada al teléfono que se coloca dentro del robot, el robot luego acepta automáticamente la llamada y luego tenemos que presionar cada tecla para controlar el movimiento del robot, que se controla con la ayuda del microcontrolador asociado a él. El robot se puede reiniciar con la ayuda del interruptor de reinicio externo. Cada interruptor se asigna para cada operación. Cuando se presiona la tecla correspondiente al movimiento del robot, el decodificador DTMF decodificará el tono generado en el receptor y enviará el código binario al microcontrolador. El microcontrolador está programado de tal manera que cuando se detecten los códigos binarios correspondientes al movimiento, el microcontrolador dará la entrada binaria correspondiente al controlador del motor. El controlador del motor interpretará la señal y le dará al motor los voltajes apropiados, por lo que lo conmuta y hace girar el motor en la dirección correspondiente.

Paso 2: DECODIFICADOR DTMF

El M8870 es un receptor DTMF completo que integra las funciones de decodificador y filtro de división de banda en un solo paquete DIP o SOIC de 18 pines. Fabricado con tecnología de proceso CMOS, el M-8870 ofrece un bajo consumo de energía (35 mW máx.) Y un manejo de datos preciso. Su sección de filtro utiliza tecnología de condensadores conmutados para los filtros de grupo alto y bajo y para el rechazo del tono de marcado. Su decodificador utiliza técnicas de conteo digital para detectar y decodificar los 16 pares de tonos DTMF en un código de 4 bits. El recuento de componentes externos se minimiza mediante la provisión de un amplificador de entrada diferencial en chip, un generador de reloj y un bus de interfaz de tres estados enclavado. Los componentes externos mínimos requeridos incluyen un cristal de ráfaga de color de 3,579545 MHz de bajo costo, una resistencia de temporización y un condensador de temporización. El M-8870-02 proporciona una opción de "apagado" que, cuando está habilitada, reduce el consumo a menos de 0,5 mW. El M-8870-02 también puede inhibir la decodificación de dígitos de la cuarta columna.

Características de M8870:

• Receptor DTMF completo
• Bajo consumo de energía (35 mw)
• Amplificador de ajuste de ganancia interno
• Tiempos de adquisición y liberación ajustables
• Calidad de la oficina central
• Modo de apagado (5 mw)
• Fuente de alimentación única de 5 voltios
• Supresión del tono de marcado
• Modo inhibir

La técnica DTMF genera una representación distinta de 16 caracteres alfanuméricos comunes (0-9, A-D, *, #) en el teléfono. La frecuencia más baja utilizada es 697 Hz y la frecuencia más alta utilizada es 1633 Hz. El teclado DTMF está organizado de tal manera que cada fila tendrá su propia frecuencia de tono única y también cada columna tendrá su propia frecuencia de tono única. Arriba hay una representación del teclado DTMF típico y las frecuencias de fila / columna asociadas. Al presionar una tecla, por ejemplo, 5, se generará un tono dual que consta de 770 Hz para el grupo bajo y 1336 Hz para el grupo alto.

Paso 3: MICROCONTROLADOR 89C51

El microcontrolador que usamos aquí es AT89C51. El AT89C51 es un microordenador CMOS de 8 bits de bajo consumo y alto rendimiento con 8K bytes de memoria Flash programable y borrable de solo lectura (PEROM). El dispositivo está fabricado con la tecnología de memoria no volátil de alta densidad de Atmel y es compatible con el conjunto de instrucciones y configuración de pines 80C51 y 80C52 estándar de la industria. Es una unidad de control que se puede programar según los requisitos. En este proyecto, acepta el código binario correspondiente al tono detectado que se recibe y el código binario para accionar los motores se enviará al controlador IC.

Características:

• Producto de ATMEL
• Similar a 8051
• Microcontrolador de 8 bits
• Utiliza memoria EPROM o FLASH
• Programable en tiempo múltiple (MTP)

El ATMEL89C51 tiene un total de 40 pines que están dedicados a varias funciones como E / S, RD, WR, dirección e interrupciones. De 40 pines, se reserva un total de 32 pines para los cuatro puertos P0, P1, P2 y P3, donde cada puerto tiene 8 pines. El resto de los pines se designan como Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA y PSEN. Todos estos pines, excepto PSEN y ALE, son utilizados por todos los miembros de las familias 8051 y 8031.

Paso 4: CONTROLADOR DE MOTOR L293D

Los dos motores se accionan mediante el controlador de motor IC L293D. El L293D es un IC de controlador de motor bidireccional de medio puente en H cuádruple que puede conducir una corriente de hasta 600 mA con un rango de voltaje de 4.5 a 36 voltios. Es adecuado para impulsar pequeños motores con engranajes de CC, motor paso a paso bipolar, etc.

Características de L293D:

• Capacidad de corriente de salida de 600 mA por canal
• Corriente de salida máxima de 1,2 A (no repetitiva) por canal
• Habilitar la protección contra sobrecalentamiento de las instalaciones
• Voltaje de entrada lógico "0" hasta 1,5 v (alta inmunidad al ruido)
• Diodos de abrazadera internos

Los L293D son unidades de media H cuádruples de alta corriente. El L293D está diseñado para proporcionar una corriente de accionamiento bidireccional de hasta 600 mA a voltajes de 4,5 V a 36 V. Ambos accionamientos están diseñados para impulsar una carga inductiva como un relé, solenoide, CC y motor paso a paso bipolar, así como alta corriente / cargas de alto voltaje en aplicaciones de suministro positivo. L293D consta de cuatro entradas con amplificadores y circuitos de protección de salida. Las unidades se habilitan en pares, con las unidades 1 y 2 habilitadas por 1, 2 EN y las unidades 3 y 4 habilitadas por 3, 4 EN. Cuando una entrada de habilitación es alta, el controlador asociado se habilita y sus salidas están activas y en fase con sus entradas.

Paso 5: Unidad de fuente de alimentación

Las baterías de CC de bajo rendimiento vienen con una tensión nominal adecuada de 5 V a 9 V y una corriente de máx. 1000 mA. Para obtener una tensión continua regulada, se utilizaron reguladores de tensión. Los circuitos integrados reguladores de voltaje están disponibles con voltajes de salida fijos (típicamente de 5, 12 y 15 V) o variables. También están clasificados por la corriente máxima que pueden pasar. Se encuentran disponibles reguladores de voltaje negativo, principalmente para uso en suministros duales. La mayoría de los reguladores incluyen alguna protección automática contra corriente excesiva ('protección contra sobrecarga') y sobrecalentamiento ('protección térmica'). Muchos de los circuitos integrados reguladores de voltaje fijo tienen 3 cables y parecen transistores de potencia, como el regulador 7805 (+ 5V, 1A) que se muestra a la derecha. Incluyen un orificio para colocar un disipador de calor si es necesario.

Paso 6: programación

Se usó el software Keil uVision para desarrollar el programa para el 89C51 y Orcad Capture / Layout se usó para diseñar y fabricar nuestra PCB hecha a medida.

Todos los tipos de la serie MT8870 utilizan técnicas de conteo digital para detectar y decodificar los 16 pares de tonos DTMF en una salida de código de 4 bits. El circuito de rechazo de tono de marcación incorporado elimina la necesidad de prefiltrado cuando el

La señal de entrada se dio en el pin 2 (IN-) en la configuración de entrada de un solo extremo se reconoce que es efectiva, la señal de decodificación de 4 bits correcta del tono DTMF se transfiere a través de la salida Q1 (pin 11) a través de Q 4 (pin 14) a los pines de entrada P1.0 (pin 1) a P1.3 (pin 4) del puerto 1 del 89C51 IC. AT89C51 es la unidad de control. En este proyecto, acepta el código binario correspondiente al tono detectado que se recibe y el código binario para accionar los motores se enviará al controlador IC. La salida de los pines del puerto P2.0 a P2.3 del microcontrolador se alimenta a la entrada IN1 a IN4 del controlador de motor L293D, respectivamente, para impulsar dos motores de CC con engranajes. También se utiliza un interruptor de reinicio manual. La salida del microcontrolador no es suficiente para impulsar los motores de CC, por lo que se requieren controladores de corriente para la rotación del motor. El L293D consta de cuatro controladores. Los pines IN1 a IN4 y out1 a lo largo de 4 son pines de entrada y salida, respectivamente, del controlador1 al controlador4.

Paso 7: Programa

ORG 000H

COMIENZO:

MOV P1, # 0FH

MOV P2, # 000H

L1: MOV A, P1

CJNE A, # 04H, L2

MOV A, # 0AH

MOV P2, A

LJMP L1

L2: CJNE A, # 01H, L3

MOV A, # 05H

MOV P2, A

LJMP L1

L3: CJNE A, # 0AH, L4

MOV A, # 00H

MOV P2, A

LJMP L1

L4: CJNE A, # 02H, L5

MOV A, # 06H

MOV P2, A

LJMP L1

L5: CJNE A, # 06H, L1

MOV A, # 09H

MOV P2, A

LJMP L1

FIN

Paso 8: FABRICACIÓN DE PCB

La fabricación de PCB se completó en 4 pasos:

1. Diseño de la disposición de los componentes

2. Diseño de diseño de PCB

3. Perforación

4. Grabado de la PCB

Los componentes de PCB se configuraron utilizando el software Orcad Capture y se importaron a Orcad Layout para diseñar las conexiones. Luego, el diseño se reflejó para imprimir en la placa de cobre limpia. Después de la impresión (utilizamos una impresora a base de tinte en polvo para imprimir el diseño en un papel blanco y usamos una caja de hierro para calentar y transferir la impresión a la superficie del tablero de cobre. El cobre adicional se grabó con una solución de cloruro férrico y se utilizó una pequeña cantidad de ácido clorhídrico como catalizador. Después de grabar correctamente la placa, se perforaron los orificios con un taladro de PCB de mano. Los componentes se compraron y se soldaron cuidadosamente a la placa. En cuanto a los circuitos integrados, primero se soldaron los separadores sobre el que se colocaron los circuitos integrados.

Paso 9: prueba

Para que el robot funcione como se esperaba, habilitamos la respuesta automática en el teléfono móvil NokiaC1-02 que usamos como receptor en el robot. Entonces, cada vez que alguien llama a ese número, el teléfono celular responde automáticamente. Cuando la persona que llama presiona un interruptor de tono, el auricular receptor lo recibe y lo envía al decodificador DTMF a través de la salida de audio. El decodificador decodifica la tecla que se presionó y notifica al microcontrolador 89C51. El microcontrolador luego emite los comandos de control apropiados al robot a través de los controladores del motor.

Paso 10: referencias

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