Kybernetischer Planetenrover. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Mikrocontroller

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So lautete der Titel des Artikels von P. Alyoshin, der 2 in der Zeitschrift Radio Nr. 1987 veröffentlicht wurde. Darin ging es um eine Spielzeugmaschine, die in der Lage war, Hindernisse auf dem Weg zu umgehen. Sein elektronischer Teil wurde auf vier digitalen Mikroschaltungen der K561-Serie und 16 Transistoren aufgebaut. Durch den Einsatz einer modernen Elementbasis konnte die Anzahl der Teile auf ein Minimum reduziert werden: drei Mikroschaltungen, ein Quarzresonator, vier Kondensatoren, ein Widerstand und eine LED – mehr braucht es nicht, um den im Artikel beschriebenen Planetenrover zusammenzubauen .

Das vorgeschlagene Spielzeug kollidiert wie die Prototypen [1, 2] mit einem Hindernis, fährt zurück, wendet sich vom Hindernis ab und bewegt sich wieder vorwärts, bis sich ein neues Hindernis davor befindet. Die Richtung des Manövers wird durch den Zustand (geschlossen/offen) zweier Mikroschalter bestimmt, die hinter dem Stoßfänger an der Vorderseite des Spielzeugs angebracht sind.

Das schematische Diagramm des elektronischen Teils des Planetenrovers ist in der Abbildung dargestellt. Seine Basis ist ein preiswerter und erschwinglicher Mikrocontroller (MK) AT90S1200 von Atmel. Das Vorhandensein eines Flash-Speichers von Programmen mit einem Volumen von 1 KB und einer Ressource von 1000 Schreib-/Löschzyklen in seiner Zusammensetzung ermöglicht es Ihnen, das Programm zu verbessern sowie neue Geräte mit demselben MK zu erstellen.

Die Anschlüsse 18, 17 MK DD1 dienen als Eingänge, an die die Mikroschalter SA1 und SA2 angeschlossen sind, die sich in der vorderen Stoßstange des Spielzeugs befinden. Logikpegel von den Pins 13, 14 und 15, 16 (als Ausgänge programmiert) steuern Schwellenwertgeräte und Brückenleistungsverstärker DA2 und DA1 (TA7291S), die jeweils vom rechten (M2) bzw. linken (M1) Motor geladen werden. An Pin 12 DD1 angeschlossene LED HL1. Die Taktfrequenz wird durch einen ZQ1-Quarzresonator auf eine Frequenz von 2 MHz eingestellt.

Nach dem Einschalten hält das Gerät eine Pause (6 ... 15 s) ein, die der Benutzer benötigt, um das Spielzeug in die gewünschte Richtung zu installieren. Die leuchtende LED HL1 zeigt das Vorhandensein von Spannung an. Nach einer Pause erlischt es und das Modell beginnt sich vorwärts zu bewegen. Bei einer Kollision mit einem Hindernis hält es, wie bereits erwähnt, an, fährt zurück und wendet sich vom Hindernis ab. Die HL1-LED leuchtet zu diesem Zeitpunkt und zeigt eine Änderung der Bewegungsrichtung an. Am Ende des Manövers erlischt sie wieder und das Modell beginnt mit der Vorwärtsbewegung.

Das Assemblerprogramm mit detaillierten Kommentaren ist in der Tabelle angegeben. 1, Hex-Datei – in der Tabelle. 2.

(zum Vergrößern klicken)

Besonders hervorzuheben ist, dass bei einer bestimmten Geräteversion die Dauer der Verzögerungen von der Frequenz des Resonators und der Geschwindigkeit des Spielzeugs abhängt und daher experimentell ausgewählt wird. Die Dauer der Verzögerung t (in Sekunden) wird nach der Formel t- 393216X / fres berechnet, wobei 393216 die Anzahl der Zyklen des Verzögerungsunterprogramms ist; fres – Frequenz des Quarzresonators in Hertz; X ist der Wert der Konstanten bigpause, pause1, pause2, pause3. Wird beispielsweise ein Quarzresonator für die doppelte Frequenz (4 MHz) verwendet, so sollten auch die entsprechenden Konstanten verdoppelt werden (bigpause=200, pause1=30, pause2=l00, pause3=100). Wenn die Frequenz des Resonators die gleiche ist wie in der Version des Autors, die Geschwindigkeit des Spielzeugs jedoch zu hoch ist und die Dauer der Verzögerungen beispielsweise um das 1,5-fache reduziert werden muss, dann sind die Werte der Konstanten müssen um den gleichen Betrag reduziert werden (jeweils auf 66, 10, 35 und 35).

Bei der Wiederholung des Designs können Sie den MK AT90S1200 mit beliebigen numerischen und alphabetischen Indizes verwenden. Der einfachste Weg, den MK zu programmieren, besteht darin, ihn direkt an den LPT-Port eines IBM-kompatiblen Computers anzuschließen (so wurde der MK programmiert, als das beschriebene Spielzeug hergestellt wurde). Weitere Details zu dieser Methode finden Sie unter [3] und in der Artikelserie [4].

Der TA7291S-Chip wurde von TOSHIBA zur Steuerung der Elektromotoren von Videorecordern entwickelt. Es verfügt über eine große Eingangsimpedanz (ca. 150 kOhm), einen eingebauten Schutz gegen gleichzeitigen Betrieb (wenn beide Steuereingänge auf log. 1-Pegel eingestellt sind) und einen Überlastschutz. Die Mikroschaltung ist in drei Versionen erhältlich: für konventionelle (mit den Indizes P und S) und für Oberflächenmontage (F). Sie unterscheiden sich in Größe, Anzahl und Zweck der Pins, maximalem Betriebsstrom und Verlustleistung (bei der Variante mit dem P-Index ist sie am größten). In der Version des Autors wird eine Mikroschaltung mit dem Index S verwendet (in Klammern im Diagramm sind die Pin-Nummern der P-Version angegeben).

Die Frequenz des Quarzresonators kann 1 bis 4 MHz betragen. Es ist praktisch, einen dreipoligen Keramikresonator zu verwenden (der mittlere Stift ist mit einem gemeinsamen Draht verbunden). In diesem Fall werden die Kondensatoren C1 und C2 nicht benötigt.

Literatur

1. Aleshkovsky S. Kybernetisches Geländefahrzeug. – Radio, 1977, Nr. 7, S. 49, 50 und 3. S. Registerkarten.
2. Aleshin P. Kybernetischer Planetenrover. - Radio, 1987, Nr. 2, S. 49, 50 und 3. S. Registerkarten.
3. .
4. Dolgy A. Programmierer und Programmierung von Mikrocontrollern. - Radio, 2004, Nr. 1-6.

Autor: M.Potapchuk, Riwne, Ukraine

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