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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA El microcontrolador controla el vehículo todo terreno. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores La amplia funcionalidad, la relativa facilidad de programación y el bajo costo han hecho que los microcontroladores de un solo chip sean atractivos para los entusiastas de la radioafición. El dispositivo propuesto se desarrolló como una ayuda visual para un círculo de ingeniería de radio para facilitar a los jóvenes radioaficionados el estudio de los microcontroladores y hacer que este estudio sea visual, animado y entretenido. La base del producto era un gran juguete electromecánico: un vehículo espacial todoterreno con orugas impulsado por dos motores eléctricos. Su funcionamiento está controlado por un microcontrolador doméstico disponible KR1878BE1. El programa proporciona una serie de acciones secuenciales para apuntar automáticamente la máquina a la fuente de luz y acercarse a ella. Todas las acciones van acompañadas de los correspondientes mensajes de voz grabados en la memoria de los microcircuitos especializados Chipcorder de Win bond Electronics, ya familiares para los lectores. El dispositivo que se describe a continuación funciona de la siguiente manera. Después de encender la alimentación, el LED de control parpadea dos veces, lo que indica el funcionamiento normal del microcontrolador. Luego, en 20 segundos, la máquina dice por qué y quién la creó, y también que está controlada por un microcontrolador de un solo chip KR1878BE1. A continuación, informa su tarea: encontrar una fuente de luz y acercarse a ella, después de lo cual determina el nivel de iluminación en la dirección que tiene delante, gira unos 10° hacia la derecha y vuelve a medir la iluminación. Si después de girar a la derecha se ha vuelto más pequeña, se gira a la izquierda los mismos 10°, pero si ha aumentado, se hace otro giro a la derecha, se mide nuevamente la iluminación, etc. El automóvil gira en la dirección de iluminación creciente hasta que no se detiene (mientras salta un poco en la dirección de iluminación máxima), luego gira en la dirección opuesta. Como resultado, se determina la dirección hacia el primer máximo de iluminación encontrado. Después de eso, el automóvil comienza a acercarse al objetivo, se mueve hacia él durante un tiempo determinado. Luego, esta secuencia de acciones se realiza un número específico de veces. Todas las acciones son comentadas mediante mensajes de voz. Después de completar el último paso del programa, la máquina informa que el programa está completo. (La rotación de la máquina de 10° está determinada por el tiempo de funcionamiento del motor eléctrico correspondiente y la velocidad de movimiento de la pista del juguete electromecánico que utilizó el autor). El diagrama esquemático de la parte de control del dispositivo se muestra en la Fig. 1. Su base es el microcontrolador DD1 KR1878BE1 [1-3]. El diagrama de conexión es típico. La frecuencia del reloj la establece el resonador de cuarzo ZG1. El LED HL1 sirve para indicar que el microcontrolador se ha iniciado normalmente y el programa se está ejecutando.
La fuente de señal es el fotodiodo VD2. Usando el amplificador operacional DA2.1, su fotocorriente se convierte en voltaje. La resistencia R13 y el condensador C9 forman un filtro de paso bajo. El repetidor del amplificador operacional DA2.2 garantiza su coincidencia con la entrada del ADC DA4. La tensión de referencia se crea mediante un diodo Zener integrado DA6 y una resistencia limitadora de corriente R34. La resistencia R12 se selecciona para una instancia específica del fotodiodo VD2 de tal manera que, con una iluminación cercana al máximo, el voltaje en la entrada del ADC no exceda el valor estándar de 2,5 V. El dispositivo utiliza un ADC TLC10CP de 1549 bits con una interfaz serie. Esto permite que el microcontrolador conduzca y reciba datos del ADC utilizando solo tres líneas de señal. El diagrama de tiempos del funcionamiento del ADC se muestra en la Fig. 2. Después de aplicar la señal CS, el bit más significativo del resultado de la conversión anterior aparece en la salida de DATOS. Para recibir el siguiente bit, debe aplicar un pulso a la entrada I/O CLOCK del ADC. A medida que cae, el siguiente dígito aparece en la salida DATA, etc. Al mismo tiempo, cuando el tercer pulso cae en la entrada I/O CLOCK, comienza el muestreo de la señal analógica de entrada desde la entrada IN del ADC. Al caer el décimo pulso en la entrada I/O CLOCK, finaliza la salida del resultado de la conversión anterior y comienza una nueva conversión. La entrada CS debe aplicarse en alto. Después de 21 µs o más, se puede aplicar la señal CS y leer el resultado de la conversión. El algoritmo general es el siguiente: primero “empuje” los 10 bits innecesarios de la conversión anterior fuera del ADC, luego espere al menos 21 µs y luego lea el resultado de la conversión actual. La tensión de alimentación de los motores eléctricos M1 y M2 se suministra a través de interruptores fabricados en los transistores VT1 y VT2. Cuando aparece un voltaje de alto nivel en las salidas del microcontrolador PA2 y RAZ, los transistores VT1 y VT2 se abren y los motores eléctricos comienzan a funcionar, haciendo girar las pistas. En esta realización, el producto puede avanzar y girar frenando una de las orugas. Si es necesario asegurar la marcha atrás o girar girando las pistas en sentido contrario, entonces debe haber ocho transistores y se necesita un chip transcodificador adicional de tres líneas (en este caso también se usa el puerto PA4) a ocho teclas. El autor ensambló y probó un interruptor de este tipo, pero en la práctica resultó que se puede prescindir de la marcha atrás y el dispositivo de control de los motores eléctricos se simplifica significativamente. Los componentes restantes del dispositivo están destinados a dar voz al producto y su exclusión no afectará de ninguna manera el funcionamiento de la parte de control. Los chips DA3 y DA5 de la serie ISD1400 [4-6] se diferencian de la serie ISD7 descrita en [4004] por tener una duración de grabación más corta (20 s) y una interfaz más sencilla que no requiere control por microprocesador. La inclusión de los chips DA3 y DA5 corresponde a lo descrito en la documentación para su uso. Al configurar, todos los mensajes de voz cortos se graban en el primero de ellos y uno largo en el segundo. El registro de desplazamiento DD2 se utiliza para acumular en él una dirección de ocho bits, a partir de la cual comienza la grabación de la frase deseada. Antes de comenzar a buscar una fuente de luz, el microcontrolador envía una señal de inicio de reproducción al DA2 a través de la salida PB5, y reproduce un único mensaje largo. Durante el proceso de apuntar y acercarse al objetivo, el microcontrolador envía la dirección del comienzo de la frase deseada a través de DD2 a las entradas de dirección DA3, después de lo cual la señal para comenzar a reproducir la frase se envía a través de la salida RVZ. Los mensajes son amplificados por un amplificador de potencia basado en el chip DA1. El volumen se ajusta ajustando la resistencia R1. Después de completar un número específico de pasos de señalización y acercarse a la fuente de luz, el modelo se detiene. Los terminales RAO y PB4 (puntos A y B) están reservados para conectar dos botones con contactos normalmente abiertos (los segundos terminales de los botones están conectados al cable común del dispositivo). Dentro del microcontrolador, a estos pines se conectan programáticamente resistencias conectadas al bus de alimentación de +5 V. Cuando los contactos del botón están cerrados, el voltaje en el pin correspondiente cae a 0. Si programa el modo de interrupción para una caída de voltaje en estas entradas y agregue rutinas de procesamiento de interrupciones, puede "enseñar" al automóvil a reaccionar ante los obstáculos. Los códigos del programa que deben ingresarse en la memoria del microcontrolador se dan en la tabla. 1.
El dispositivo se alimenta desde una fuente de 5 V a través de cables, consumiendo una corriente de aproximadamente 0,5 A cuando avanza (ambos motores están en marcha) (dependiendo de los motores utilizados). Cabe destacar que al momento de arrancar, el consumo actual es mucho mayor. Para el autor, resultó ser al menos más de 1,2 A por motor y se produjo una interferencia en el circuito de alimentación, lo que provocó que el microcontrolador se reiniciara. Fue posible eliminarlo conectando las resistencias R2 y R3 en serie con los motores eléctricos. La mayoría de las piezas del dispositivo están montadas sobre una placa de pruebas de 125x65 mm (Fig. 3).
Para los microcircuitos DA3 y DA5, tiene enchufes de 28 enchufes y para DD1, 18 enchufes. Todas las resistencias son condensadores de óxido MSh: K50-35 o similares de fabricación extranjera, el resto son KM. Puedes llevar casi cualquier fotodiodo VD2. Se probaron tres fotodiodos de diferentes tipos y con todos se obtuvieron buenos resultados. La resistencia de la resistencia R12 varió de 47 a 820 kOhm. Si se va a utilizar una lámpara incandescente como fuente de luz, es recomendable utilizar un fotodiodo IR, en este caso la influencia de la luz solar será menor. En lugar del diodo Zener integrado LM385Z-2,5 (DA6), está permitido utilizar KS133A, que reduce la resistencia de la resistencia R34 a 330 ohmios. Reemplazar los transistores KT863A (VT1, VT2) no es deseable (se seleccionaron en función de dos parámetros: alto coeficiente de transferencia de corriente de base y bajo voltaje de saturación del emisor-colector). Mientras se graban mensajes de voz, se retira el microcontrolador DD1 del panel, se instala el chip DA3 en lugar del DA5, se escriben las frases necesarias en él, luego se devuelve a su lugar, y el DA5 se devuelve a su lugar y se emite un mensaje largo. grabado. Una vez completadas todas las operaciones, el microcontrolador se instala en su lugar. Los mensajes se escriben en el chip instalado en lugar del DA5 de la siguiente manera. Antes del primer registro, utilizando el interruptor SA1, se configura la dirección 7h en las entradas de AO-A00 (todos los contactos SA1 están en posición cerrada). Esta será la dirección del comienzo del primer fragmento de sonido en la memoria del chip. Luego presione y mantenga presionado el botón SB2 ("REC") durante todo el tiempo de grabación de la frase deseada. Después de soltar el botón, la grabación se detiene y el código al final del fragmento se graba automáticamente en la memoria del chip al final del fragmento de sonido. Desafortunadamente, es imposible determinar con precisión la dirección final. Por lo tanto, utilizando SA1, se establece una dirección que corresponde aproximadamente al final del fragmento con la "escasez". Esto se puede hacer en función del tiempo necesario para grabar un fragmento y de la tabla de correspondencia entre direcciones y tiempo de grabación (en forma abreviada; consulte la Tabla 2).
Para ISD1420, cambiar la dirección a 01h corresponde a un intervalo de tiempo de 0,125 s. Los mensajes cortos como "Objetivo detectado" duran aproximadamente 1,5 segundos. Después de configurar la dirección, presione brevemente el botón de reproducción SB1 ("PLAT"). Si la dirección ingresada es menor que la dirección del final del fragmento, se escuchará una pieza del final del fragmento y el LED HL2 parpadeará brevemente al final. Si la dirección era mayor, entonces habrá silencio por un tiempo relativamente largo, y luego el LED HL2 parpadea, lo que significa que la reproducción ha llegado al final de la memoria del chip. De esta manera, la dirección de se determina el final del mensaje. La dirección que sigue al final del mensaje anterior se convertirá en la dirección del comienzo del siguiente. Todas las direcciones desde las que comienzan los mensajes deben anotarse cuidadosamente, ya que deberán ingresarse en el programa en lugar de los obtenidos por el autor y correspondientes a la duración de las frases que pronunció. Si el volumen de los mensajes de voz es insuficiente, puede aumentar la resistencia de la resistencia R1 o utilizar otro amplificador con entrada diferencial. La capacitancia del condensador C6 se puede reducir a 0,1 µF, esto acelerará el inicio del microcontrolador. En el módulo de control del motor, puede ser necesario reducir la resistencia de las resistencias R4 y R5 a 270 ohmios. Literatura
Autor: N.Ostroukhov, Surgut, región de Tyumen
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