Приветствую Вас Гость | Пятница, 29.03.2024, 16:24 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Главная | Регистрация | Вход | RSS | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Robostroi | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Универсальный робо-контроллер MRC28 v1.4.1Универсальный робо-контроллер MRC28 v1.4.1
Преамбула
Когда в 2005 году мы с братом увлеклись робостроительством и экспериментами с микроконтроллерами AVR выбор пал на ATMEGA8-16PU, который был достаточно дешев и продавался практически во всех интернет-магазинах электронных компонентов. Так же данный МК обладает небольшими габаритами и хорошими функциональными возможностями. Начало было положено с помощью макетной платы. В процессе изучения работы МК и множестве экспериментов "макетка" быстро пришла в негодность. Конечно очистить плату от остатков припоя и убрать ненужные для очередного проекта элементы задача не слишком сложная, но отнимающая много времени и нервных клеток. Первые попытки создать универсальное средство разработки прошли удачно, но вставало множество проблем с соединениями модулей - приходилось постоянно распаивать новые разъемы, либо опять же подпаиваться непосредственно к плате. В конечном счете первые варианты были окончательно приспособлены на роботов и решено было обратиться к готовым изделиям различных фирм и разработчиков.
Изучив
схемотехнику и функционал предлагаемых на рынке универсальных средств
разработки - на старых добрых "макетках" было обкатано множество
вариантов компоновки разъемов, расположения элементов и обвязок
микроконтроллера. Много времени ушло на обдумывание функционала - "а
что же мы все таки хотим получить в итоге?" (спорили до хрипоты
) Когда окончательно утвердились во мнении, что наиболее удобным
является схема - "базовая плата" + "конкретный модуль под задачу",
наткнулись на открытую платформу Arduino и убедились, что движемся в
верном направлении. От Ардуино были "позаимствованы" расположение
портов и типы разъемов. Было проверено несколько вариантов разводки
плат - мы стремились создать легко повторяемый контроллер, который
сможет повторить любой начинающий в домашних условиях. Один из
"экспериментальных" образцов был обкатан на "полном чайнике" - ему была
вручена плата, документация, программатор и софт. Вечером того же дня
товарищ успешно освоил начальные знания работы с МК и теперь обратно
его отдавать не хочет
Этот эпизод показал - концепция и ее решение были выбраны верно, что и
побудило нас опубликовать всю информацию по нашему робо-контроллеру.
Описание и схема контроллера MRC28
Схемотехника MRC28 не представляет из себя ничего экстраординарного - все элементы включены по рекомендациям производителей. Главным достоинством этого устройства, как мы считаем - удобство в использовании. Естественно доступность компонентов и легкость повторения в домашних условиях то же являются несомненными достоинствами.
Габариты платы контроллера обозначились в результате экспериментов с компоновкой. Эти габариты комфортны при разведении односторонней платы с минимум перемычек, удобны при распайке деталей начинающим, визуально- понятное расположение портов и разъемов (что минимизирует количество ошибок при соединении с модулями и внешними элементами), а так же позволяет использовать контроллер в небольших роботах типа мини-сумо, линетрейсер и т.п. Так же концепция контроллера предусматривает наличие верхнего модуля (с такими же размерами), разрабатываемого под конкретный проект. Таким образом можно обойтись всего двумя платами для множества задач, притом нижнюю – сам робокотроллер, можно использовать для многих проектов без изменений в схеме.
В качестве основного микроконтроллера выступает ATMEGA8-16PU в DIP-корпусе. Так же без каких либо изменений в схеме можно использовать ATMEGA168-20PU или перспективный микроконтроллер от ATMEL - ATMEGA328P. Все эти микроконтроллеры полностью совместимы по выводам и командам. Закономерен вопрос - "почему не МК с большим количеством портов? Например ATMEGA32?" Ответ прост - во первых цена, во вторых габариты, в третьих портов и функционала 8-й хватает "за глаза" для подавляющего большинства любительских проектов - главное грамотно их распределить по задачам и писать прошивку соответствующим образом. При нехватке памяти программ ставим 168-ю (16Кб памяти) и в перспективе 328-ю (32! кб памяти). Соответственно совместимость с постоянно развивающимся открытым проектом Arduino то же не маловажна.
Тактирование МК осуществляется от внешнего кварцевого резонатора на 16Mhz - запускаем на максимум (в случае использования 168 или 328-й меги, кварц можно поставить и на 20MHz). Если нет под рукой кварца необходимого номинала - ставьте 4 или 8MHz (они достаточно распространены), но не забывайте учитывать эти частоты в своих проектах.
Связь с персональным компьютером реализована посредством СОМ-порта, а конкретно с помощью микросхемы - преобразователя уровня TTL MAX232CPE, так же в исполнении DIP (внимание: напрямую линии TX и RX микроконтроллера соединять с СОМ-портом компьютера нельзя!). На плате дополнительно выведен разъем для самодельного коммуникационного кабеля (раздел "Начинающим"). При отсутствии в компьютере СОМ-порта есть возможность использования конверторов USB->COM (выведен соответствующий разъем). Так же на данные дополнительные разъемы можно подключить различные модули беспроводного канала связи с ПК.
Контроллер имеет
собственный стабилизированный источник питания на 5 вольт и с
максимальным током на выходе до 1,5 ампер. Таким образом, можно питать
достаточно много внешних модулей и устройств от самого контроллера. В основе источника питания лежит популярный и недорогой линейный стабилизатор L7805
(иностранный аналог отечественной КРЕН5). Рекомендуемый диапазон
подаваемых внешних напряжений на стабилизатор – от 7,4 до 12 вольт.
Меньше нельзя, так как на нем присутствует падение от 1,5 до 2,5 вольт
(зависит от производителя и конкретной модели) и стабилизатор перестает
стабильно работать. При желании, и без каких либо изменений в схеме,
можно использовать LOW-DROP регуляторы
– они могут работать при более низком входящем напряжении (к примеру -
LM2940CT) Единственным недостатком «лоу-дроп» регуляторов является их
цена. Предлагаемое назначение и маркировка портов контроллера MRC28.
Печатная плата и перечень используемых компонентов.
Печатная плата
выполнена односторонним монтажом с использованием нескольких перемычек
для «лазерно-утюжного» метода (ЛУТ – об этом отдельная тема). Толщина
дорожек и размеры зазоров позволяют без труда изготовить печатную плату
самостоятельно любому начинающему. Сверловка платы осуществлялась на
обычном сверлильном станке при помощи сверел 3-х диаметров – 0.5, 0.8 и
3 мм.
Используемые компоненты в схеме контроллера:
Скачать схему в формате sPlan 6.0 и печатную плату в формате Sprint-Layout 4.0 можно тут. Источник: http://robozone.su/mrc28/7-universalnyjj-robo-kontroller-mrc28.html |
|
|