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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Le microcontrôleur contrôle le véhicule tout-terrain. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs Les fonctionnalités étendues, la relative facilité de programmation et le faible coût ont rendu les microcontrôleurs monopuce attrayants pour les passionnés de radio amateur. L'appareil proposé a été développé comme aide visuelle pour un cercle d'ingénieurs radio afin de permettre aux jeunes radioamateurs d'étudier plus facilement les microcontrôleurs et de rendre cette étude visuelle, vivante et divertissante. La base du produit était un grand jouet électromécanique - un véhicule tout-terrain spatial à chenilles entraîné par deux moteurs électriques. Son fonctionnement est contrôlé par un microcontrôleur domestique disponible KR1878BE1. Le programme propose une série d'actions séquentielles pour pointer automatiquement la machine vers la source lumineuse et s'en approcher. Toutes les actions sont accompagnées de messages vocaux correspondants enregistrés dans la mémoire des microcircuits spécialisés Chipcorder de Win bond Electronics, déjà familiers aux lecteurs. Le dispositif décrit ci-dessous fonctionne de la manière suivante. Après la mise sous tension, la LED de contrôle clignote deux fois, indiquant le fonctionnement normal du microcontrôleur. Puis, en 20 secondes, la machine indique pourquoi et par qui elle a été créée, et indique également qu'elle est contrôlée par un microcontrôleur monopuce KR1878BE1. Ensuite, elle rapporte sa tâche : trouver une source de lumière et s'en rapprocher, après quoi elle détermine le niveau d'éclairage dans la direction devant elle, tourne vers la droite d'environ 10° et mesure à nouveau l'éclairage. Si, après avoir tourné à droite, il est devenu plus petit, alors tournez à gauche du même 10°, mais s'il a augmenté, alors un autre tour à droite est effectué, l'éclairage est à nouveau mesuré, etc. la voiture tourne dans le sens de l'éclairage croissant jusqu'à ce qu'elle ne s'arrête plus (tout en sautant un peu dans le sens de l'éclairage maximum), puis effectue un virage dans la direction opposée. En conséquence, la direction vers le premier maximum d’éclairage trouvé est déterminée. Après cela, la voiture commence à s'approcher de la cible - se dirige vers elle pendant un certain temps. Cette séquence d'actions est ensuite exécutée un nombre de fois spécifié. Toutes les actions sont commentées par messages vocaux. Après avoir terminé la dernière étape du programme, la machine signale que le programme est terminé. (La rotation de la machine de 10° est déterminée par le temps de fonctionnement du moteur électrique correspondant et la vitesse de déplacement de la chenille du jouet électromécanique utilisé par l'auteur). Le diagramme schématique de la partie commande de l'appareil est présenté sur la Fig. 1. Sa base est le microcontrôleur DD1 KR1878BE1 [1-3]. Le schéma de connexion est typique. La fréquence d'horloge est réglée par le résonateur à quartz ZG1. La LED HL1 sert à indiquer que le microcontrôleur a démarré normalement et que le programme est en cours d'exécution.
La source du signal est la photodiode VD2. À l'aide de l'ampli opérationnel DA2.1, son photocourant est converti en tension. La résistance R13 et le condensateur C9 forment un filtre passe-bas. Le répéteur de l'ampli-op DA2.2 assure sa correspondance avec l'entrée de l'ADC DA4. La tension de référence est créée à l'aide d'une diode Zener intégrée DA6 et d'une résistance de limitation de courant R34. La résistance R12 est sélectionnée pour une instance spécifique de la photodiode VD2 de telle sorte que, sous un éclairage proche du maximum, la tension à l'entrée ADC ne dépasse pas la valeur standard de 2,5 V. L'appareil utilise un CAN TLC10CP 1549 bits avec une interface série. Cela permet au microcontrôleur de piloter et de recevoir des données de l'ADC en utilisant seulement trois lignes de signal. Le chronogramme du fonctionnement de l'ADC est présenté sur la figure. 2. Une fois le signal CS appliqué, le bit le plus significatif du résultat de la conversion précédente apparaît à la sortie DATA. Pour recevoir le bit suivant, vous devez appliquer une impulsion à l'entrée I/O CLOCK de l'ADC. À mesure qu'il tombe, le chiffre suivant apparaît à la sortie DATA, etc. En même temps, lorsque la troisième impulsion tombe à l'entrée I/O CLOCK, l'échantillonnage du signal analogique d'entrée de l'entrée IN du CAN commence. A la chute de la dixième impulsion à l'entrée I/O CLOCK, la sortie du résultat de la conversion précédente se termine et une nouvelle conversion commence. L’entrée CS doit être appliquée à un niveau élevé. Après 21 µs ou plus, le signal CS peut être appliqué et le résultat de la conversion peut être lu. L'algorithme général est le suivant : "poussez" d'abord les 10 bits inutiles de la conversion précédente hors de l'ADC, puis attendez au moins 21 µs, puis lisez le résultat de la conversion en cours. La tension d'alimentation des moteurs électriques M1 et M2 est fournie via des interrupteurs réalisés sur les transistors VT1 et VT2. Lorsqu'un niveau élevé de tension apparaît aux sorties du microcontrôleur PA2 et RAZ, les transistors VT1 et VT2 s'ouvrent et les moteurs électriques commencent à fonctionner, faisant tourner les pistes. Dans ce mode de réalisation, le produit peut avancer et tourner en freinant l'une des chenilles. S'il est nécessaire d'assurer l'inversion ou la rotation par contre-rotation des pistes, alors il doit y avoir huit transistors et une puce transcodeur supplémentaire est nécessaire de trois lignes (dans ce cas le port PA4 est également utilisé) à huit touches. Un tel interrupteur a été assemblé et testé par l'auteur, mais dans la pratique, il s'est avéré que la marche arrière peut être supprimée et que le dispositif de commande des moteurs électriques est considérablement simplifié. Les composants restants de l'appareil sont destinés à exprimer le produit et leur exclusion n'affectera en rien le fonctionnement de la partie commande. Les puces DA3 et DA5 de la série ISD1400 [4-6] diffèrent de la série ISD7 décrite dans [4004] en ayant une durée d'enregistrement plus courte (20 s) et une interface plus simple qui ne nécessite pas de contrôle par microprocesseur. L'inclusion des puces DA3 et DA5 correspond à ce qui est décrit dans la documentation de leur utilisation. Lors de la configuration, tous les messages vocaux courts sont enregistrés dans le premier d'entre eux et un long est enregistré dans le second. Le registre à décalage DD2 est utilisé pour y accumuler une adresse de huit bits, à partir de laquelle commence l'enregistrement de la phrase souhaitée. Avant de commencer la recherche d'une source lumineuse, le microcontrôleur envoie un signal de début de lecture à DA2 via la sortie PB5, et il lit un seul long message. Pendant le processus de pointage et d'approche de la cible, le microcontrôleur transmet l'adresse du début de la phrase souhaitée via DD2 aux entrées d'adresse DA3, après quoi le signal pour commencer à jouer la phrase est envoyé via la sortie RVZ. Les messages sont amplifiés par un amplificateur de puissance basé sur la puce DA1. Le volume est ajusté en coupant la résistance R1. Après avoir effectué un nombre spécifié d'étapes de pointage et s'être approché de la source lumineuse, le modèle s'arrête. Les bornes RAO et PB4 (points A et B) sont réservées au raccordement de deux boutons à contacts normalement ouverts (les secondes bornes des boutons sont connectées au fil commun de l'appareil). À l'intérieur du microcontrôleur, des résistances connectées au bus d'alimentation +5 V sont connectées par programme à ces broches. Lorsque les contacts des boutons sont fermés, la tension sur la broche correspondante tombe à 0. Si vous programmez le mode d'interruption pour une chute de tension sur ces entrées et ajoutez des routines de traitement des interruptions, vous pouvez « apprendre » à la voiture de réagir aux obstacles. Les codes du programme qui doivent être saisis dans la mémoire du microcontrôleur sont indiqués dans le tableau. 1.
L'appareil est alimenté à partir d'une source de 5 V via des fils, consommant un courant d'environ 0,5 A en marche avant (les deux moteurs tournent) (en fonction des moteurs utilisés). Il est à noter qu'au moment du démarrage, la consommation de courant est bien plus importante. Pour l'auteur, il s'est avéré qu'il s'agissait d'au moins plus de 1,2 A par moteur, et des interférences sont apparues dans le circuit d'alimentation, provoquant le redémarrage du microcontrôleur. Il a été possible de l'éliminer en connectant les résistances R2 et R3 en série avec les moteurs électriques. La plupart des pièces de l'appareil sont montées sur une planche à pain mesurant 125x65 mm (Fig. 3).
Pour les microcircuits DA3 et DA5, il dispose de 28 sockets, et pour DD1 de 18 sockets. Toutes les résistances sont des condensateurs à oxyde MSh - K50-35 ou similaires de fabrication étrangère, les autres sont des KM. Vous pouvez prendre presque n'importe quelle photodiode VD2. Trois photodiodes de types différents ont été testées et de bons résultats ont été obtenus avec chacune d'entre elles. La résistance de la résistance R12 variait de 47 à 820 kOhm. Si une lampe à incandescence est utilisée comme source lumineuse, il est conseillé d'utiliser une photodiode IR, dans ce cas l'influence de la lumière du soleil sera moindre. Au lieu de la diode Zener intégrée LM385Z-2,5 (DA6), il est permis d'utiliser KS133A, réduisant la résistance de la résistance R34 à 330 Ohms. Le remplacement des transistors KT863A (VT1, VT2) n'est pas souhaitable (ils ont été sélectionnés en fonction de deux paramètres : un coefficient de transfert de courant de base élevé et une faible tension de saturation émetteur-collecteur). Lors de l'enregistrement des messages vocaux, le microcontrôleur DD1 est retiré du panneau, la puce DA3 est installée à la place de DA5, les phrases nécessaires y sont écrites, puis elle est remise à sa place, et DA5 est remise à sa place et un long message est enregistré. Une fois toutes les opérations terminées, le microcontrôleur est installé en place. Les messages sont écrits sur la puce installée à la place du DA5 comme suit. Avant le premier enregistrement, à l'aide du commutateur SA1, l'adresse 7h est réglée aux entrées de AO-A00 (tous les contacts SA1 sont en position fermée). Ce sera l'adresse du début du premier fragment sonore dans la mémoire de la puce. Appuyez ensuite et maintenez enfoncé le bouton SB2 (« REC ») pendant toute la durée d'enregistrement de la phrase souhaitée. Après avoir relâché le bouton, l’enregistrement s’arrête et le code de fin du fragment est automatiquement enregistré dans la mémoire de la puce à la fin du fragment sonore. Malheureusement, il est impossible de déterminer avec précision l'adresse finale. Par conséquent, en utilisant SA1, une adresse est définie qui correspond approximativement à la fin du fragment avec le « manque ». Cela peut être fait en fonction du temps nécessaire pour enregistrer un fragment et du tableau de correspondance entre les adresses et la durée d'enregistrement (sous forme abrégée - voir tableau 2).
Pour ISD1420, le changement d'adresse à 01h correspond à un intervalle de temps de 0,125 s. Les messages courts comme « Cible détectée » durent environ 1,5 seconde. Après avoir réglé l'adresse, appuyez brièvement sur le bouton de lecture SB1 ("PLAT"). Si l'adresse saisie est inférieure à l'adresse de fin du fragment, alors un morceau de la fin du fragment sera entendu et la LED HL2 clignotera brièvement à la fin. Si l'adresse était plus grande, alors il y aura un silence pendant un temps relativement long, puis la LED HL2 clignotera, ce qui signifie que la lecture a atteint la fin de la mémoire de la puce. De cette façon, l'adresse de la fin du message est déterminée. L'adresse qui suit la fin du message précédent deviendra l'adresse du début du suivant. Toutes les adresses à partir desquelles commencent les messages doivent être soigneusement notées, car elles devront être entrées dans le programme au lieu de ceux obtenus par l'auteur et correspondant à la durée des phrases qu'il prononçait. Si le volume des messages vocaux est insuffisant, vous pouvez augmenter la résistance R1 ou utiliser un autre amplificateur avec une entrée différentielle. La capacité du condensateur C6 peut être réduite à 0,1 µF, cela accélérera le démarrage du microcontrôleur. Dans le module de commande du moteur, il peut être nécessaire de réduire la résistance des résistances R4 et R5 à 270 ohms. littérature
Auteur: N. Ostroukhov, Surgut, région de Tioumen
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