Робототехнічна модель на мікроконтролері сімейства AVR

Класифікація роботів: андроїд, бойовий, побутовий, персональний, промисловий, соціальний та шаробот. Розробка принципової електричної схеми робототехнічної моделі. Блок схема мікроконтролера ATtiny26/L та програмне забезпечення керуючого автомату.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

ВНЗ "Відкритий Міжнародний Університет Розвитку Людини "Україна"

Новокаховський гуманітарний інститут

Кафедра Комп'ютерної інженерії

Курсова робота

з дисципліни: Комп'ютерна схемотехніка

на тему: Робототехнічна модель на мікроконтролері сімейства AVR

Виконав

Арутюнов А.А.

Перевірив: Шиліна В.О.

Нова Каховка

2011 р.

Зміст

Реферат

Вступ

1. Постановка задачі

2. Аналіз існуючих рішень

3. Апаратне забезпечення керуючого автомату

4. Опис електричної схеми керуючого автомату

5. Опис принципової схеми керуючого автомату

6. Програмне забезпечення керуючого автомату

Висновки

Додаток

Реферат

Пояснювальна записка містить аркушів, таблиці, рисунки.

В курсовій роботі розглядається робототехнічна модель на мікроко-нтролері сімейства AVR. Для даного пристрою розглянута структурна та принципова схеми.

Робот - автоматичний пристрій, яки частково або повністю замінює людину при виконанні робіт у небезпечних для життя умовах, при відносній недоступності об'єкта або для іншого використання.

Робот може управлятися оператором, або працювати за заздалегідь складеною програмою. Використання роботів дозволяє полегшити або зовсім замінити людську працю на виробництві, в будівництві, при рутинній роботі, при роботі з важкими вантажами, шкідливими матеріалами, а також в інших важких або небезпечних для людини умовах.

В курсовій роботі робототехнічна модель реалізована на мікроконтролері AT Tiny26 серії AVR компанії Atmel який має Flash-пам'ять 2Кбайт, пам'яттю EEPROM на 128 байта, 16 лініями введення\виведення.

СХЕМА ЕЛЕКТРИЧНА СТРУКТУРНА, СХЕМА ЕЛЕКТРИЧНА ПРИНЦИПОВА, МІКРОКОНТРОЛЕР, РОБОТ

Вступ

Темою курсової роботи є "Проектування робототехнічної моделі на мікроконтролері сімейства AVR".

Робототехніка грає важливу роль в людській діяльності. Актуальність теми не можна переоцінити. Робот може управлятися оператором, або працювати за заздалегідь складеною програмою. Використання роботів дозволяє полегшити або зовсім замінити людську працю на виробництві, в будівництві, при рутинній роботі, при роботі з важкими вантажами, шкідливими матеріалами, а також в інших важких або небезпечних для людини умовах.

Існую такі типи роботів на сьогоднішній день:

- андроїд;

- бойовий робот;

- побутовий робот;

- персональний робот;

- промисловий робот;

- соціальний робот;

- шаробот.

В якості основного компонента системи управління робота взято мікроконтроллер. Його головні переваги - універсальність, програмна гнучкість, можливість цифрової обробки даних в реалізації складних алгоритмів керування, крім цього мікроконтролери дозволяють значно скоротити час розробки пристрою. Інтеграція в одному корпусі великої кількості периферійних пристроїв забезпечує компактність і низьку вартість кінцевих приладів. Впровадження мікроконтролера в схему дає можливість зменшити кількість її компонентів і тим самим знизити енергоспоживання пристрою.

Під микроконтроллером в загальному випадку розуміють мікропроцесорний пристрій, здатний виконувати обмежений набір функцій.

Найбільшого поширення мікроконтролери отримали у вбудованих системах контролю та управління.

Головною причиною популярності мікроконтролерів служить той факт, що вони є практично повністю готовими обчислювальними пристроями, що не вимагають для своєї роботи додаткового обладнання. Крім того, можливість програмувати роботу мікроконтролера дозволяє реалізовувати досить складні електронні пристрої, в яких велика частина функціоналу реалізується програмно.

Область застосування мікроконтролерів - це різні контролери пристроїв автоматики, пластикові картки, контролери периферійних пристроїв. Розвиток мікроелектроніки та її широке застосування промисловому виробництві, в пристроях і системах управління найрізноманітнішими об'єктами і процесами є в даний час одним з основних напрямів науково-технічного прогресу. Використання мікроконтролерів у виробах не тільки приводить до підвищення техніко-економічних показників (вартості, надійності, споживаної потужності, габаритних розмірів), але і дозволяє скоротити час розробки виробів і робить ії модифіковуваними, адаптивними. Використання мікроконтролерів в системах управління забезпечує досягнення високих показників ефективності при низькій вартості.

В даний час одними з найбільш популярних однокристальних ЕОМ є мікроконтролери сімейства AVR фірми Atmel. Вони представляють собою потужний інструмент, прекрасну основу для створення сучасних високопродуктивних і економічних вбудованих контролерів багатоцільового призначення.

Незважаючи на те, що мікроконтролери AVR з'явилися на ринку близько 10 років тому, їх популярність до цих пір дуже висока. З кожним роком вони захоплюють все нові і нові ніші на ринку. Не останню роль в цьому відіграє співвідношення показників ціна / швидкодія / енергоспоживання, до цих пір є чи не найкращим на ринку 8-бітних мікроконтролерів Все це дозволяє говорити про мікроконтролери AVR як про індустріальний стандарт серед 8-бітних мікроконтролерів.

1. Постановка задачі

Завданням даного курсової роботиє розробка робото технічної моделі на мікроконтролері сімейства AVR.

У ході виконання курсової роботи необхідно розробити:

-принципову електричну схему робототехнічної моделі;

-структурну схему робото технічної моделі;

- програму робототехнічної моделі.

Оформити пояснювальну записку відповідно до регламентів ДСТУ.

2. Аналіз існуючих рішень

Аналогічний робот з фотодатчиком, що реагує на відбите світло. Цей робот зможе бігати по лінії, намальованої на поверхні, і навіть взяти участь у змаганнях з відстеження лінії. Крім того, для нього можна написати програму, яка буде утримувати робота в межах області, обмеженої лінією, що дозволить прийняти участь в змаганнях "Кегельрінг". Також варто зазначити, що датчик кордону, є необхідною частиною при створенні сумо-роботів.

В якості драйвера двигунів використовуємо мікросхему L293D, входи якого з'єднані до входів мікроконтролера так, як показано на схемі (див. рисунок 1),. У даному прикладі буде розглянуто мікроконтроллер ATmega8, хоча можна використовувати і інший мікроконтроллер (наприклад, ATtiny26 який розглядається в курсовій роботі або який-небудь мікроконтроллер з сімейства Mega).



Рисунок 1 - Схема робота на мікроконтролері AVR

На схемі робота входи драйвера двигунів L293D підключені до входів порту C мікроконтролера ATmega8, але їх можна підключити до будь-якого з портів мікроконтролера.

Електролітичний конденсатор C3 (1000 мкф, 10-25 ст.) Необхідний для того, щоб згладити кидки з живленням, викликані роботою моторів. Цей конденсатор дуже важливий. Саме він дає можливість працювати схемою з необхідним рівнем стабільності. Замість одного конденсатора можна використовувати два. Номінал кожного з них в цьому випадку може бути близько 470 мкф. При цьому один з конденсаторів встановлюють у безпосередній близькості від висновків харчування мікроконтролера, а другий - поруч з висновком Vs мікросхеми драйвера моторів L293D. Забезпечення стабілізації живлення - один з найважливіших аспектів проектування пристроїв на мікроконтролерах.

Принцип роботи датчика кордону заснований на властивості поверхоні по-різному відображати падаюче на них світло. Чорні або темні поверхні відбивають світло набагато гірше, ніж білі або світлі. Вловлюючи відбите світло, ми зможемо визначити тип поверхні, що знаходиться під датчиком.

Для виготовлення датчика кордону нам знадобляться фототранзистор і яскравий світлодіод. Світлодіод і фототранзистор спрямовані в бік досліджуваної поверхні. Відстань до поверхні залежить від сили світіння світлодіода і чутливості фототранзистора.

Схема датчика дуже проста, складається безпосередньо з фототранзистора, світлодіода і обмежуючих резисторів.

При спрацьовуванні фототранзистори на виході формується сигнал низького рівня, який і подається на один з вільних входів мікроконтролера.

3. Розробка структури пристрою

На фотодатчик 1 і фотодатчик 2 потрапляє світло, а операційні підсилювачі ОУ1 і ОУ2 підсилюють сигнал з фотодатчика, що потрапляє на АЦП, де він перетворюється в цифрові десятирозрядний дані D0-D10. Дані з обох датчиків обробляються в ядрі мікроконтролера tiny26. Їх рівні порівнюються за допомогою логічних і арифметичних дій, і в залежності від результату порівняння приймається рішення про напрямок руху всієї конструкції робота.

Крім того, на рішення схеми управління впливає замикання контактів перешкоди, встановлених ззаду і спереду конструкції. Якщо РІС наїхав на перешкоду, то він повинен від'їхати назад і згорнути вліво, щоб об'їхати перешкоду. Схема управління через порти А і В подає код в драйвери обмоток D1-D4, які можуть комутувати струм через обмот...