Date post: | 23-Jan-2016 |
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FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
LEIOA
DISEÑO DE UN MICROBOT
PRESENTACION TRABAJO DIRIGIDO
AUTOR :
AITOR SIERRA POSTIGO
JOSU JUGO
DIRECTOR :
1
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
LEIOA
DISEÑO DE UN MICROBOT
2
I. Contenido de la presentación
- Introducción
- Esquema general
- Descripción detallada de los módulos electrónicos
- Placa principal 16F877A
- Sensor de Obstáculos- Salidas a Motor Optoacopladas
- Driver para motores
- Iluminación
- Fuente de Alimentación
- Conclusiones y Aspectos a tener en cuenta
- Características del PIC16F877A
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DISEÑO DE UN MICROBOT
3
I. Introducción
- El objetivo es diseñar un sistema (microbot) autónomo
- El microbot se compone de 12 módulos electrónicos independientes
- Todo se controla através de un microcontrolador PIC16F877A
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DISEÑO DE UN MICROBOT
4
Ib. Esquema generalIb. Esquema general
Sensor_Delantero
Luz_Delantera
Luz_Delantera
Sensor_Trasero
Luz_Trasera
Luz_Trasera
Motor_Trasero
Motor_TraseroMotor_Delantero
Microcontrolador PIC16F877A Fuente de Alimentación
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DISEÑO DE UN MICROBOT
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1. Placa principal 16F877A
- La compone un microcontrolador PIC16F877A
- Contiene entradas y salidas a puertos
Sens_Tras_Izq
OUT_RC7
Sens_Del_Izq
Motor12
Sens_Tras_Der
Sens_Tras_Centr
OUT_RC7
Motor21Motor22
R8
85
Motor32Motor31
Motor41
CN15
IN_RC0
12
Motor42
0
CN17
OUT_RC5
12
OUT_RC4
CN7
OUT_RC7
12
Luz_Tras
R7
10K
0
Luz_del
D1
Sens_Del_Der
CN6
Conector_Molex_2
12
CN5
In_Motor_PaP
CN8
Conector_Molex_2
12
Luz_Tras
CN12
Luz_Delantera
12
IN_RC0
CN9
Conector_Molex_2
12
OUT_RC5
PIC1
PIC16F877A
/MCLR_Vpp1
RA0/AN02
RA1/AN13
RA2/AN2/VREF-/CVref4
RA3/AN3/VREF+5
RA4/TOCKI/C1OUT6
RA5/AN4//SS/C2OUT7
RE0//RD/AN58
RE1//WR/AN69
RE2//CS/AN710
VDD11
VSS12
OSC1/CLKI13
OSC2/CLK014
RC0/T1OSO/T1CKI15
RC1/T1OSI/CCP216
RC2/CCP117
RC3/SCK/SCL18
RD0/PSP019
RD1/PSP120
RD2/PSP221RD3/PSP322RC4/SDI/SDA23RC5/SD024RC6/TX/CK25RC7/RX/DT26RD4/PSP427RD5/PSP528RD6/PSP629RD7/PSP730VSS231VDD232RB0/INT33RB134RB235RB3/PGM36RB437RB538RB6/PGC39RB7/PGD40
CN13
Luz_Trasera
12
XTAL1
XTAL_4MHZ
CN10
Conector_Molex_2
12
C1
Condensador_33pF
C2
Condensador_33pF
0
0
+5V
CN14
Ext_1
12
0
CN11
Conector_Molex_2
12
0
+5V
+5V
BC
CN1
In_Motor_1
12
D
CN2
In_Motor_2
12
CN3
In_Motor_3
12
CN4
In_Motor_4
12
OUT_RC5
ABC
Luz_del
Motor11
OUT_RC4
D
0
Motor12
0
+
B1
Borna_2
Motor21
Motor32Motor31
Motor22
Motor42Motor41
0
P1
Pulsador_6x6mm
Sens_Tras_Der
Sens_Tras_IzqSens_Tras_Centr
R6
100
0
A
0
+5V
Motor11
0
Sens_Del_Izq
Sens_Del_Der
IN_RC0
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6
- Se compone de:
- Es un elemento programable
¿ QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR ?
-> microprocesador
->memoria
-> Puertos de entradas y salidas
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- Gran número de entradas y salidas
- frecuencia de oscilación elevada
CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F877AP I C 1
P I C 1 6 F 8 7 7 A
/ M C L R _ V p p1
R A 0 / A N 02
R A 1 / A N 13
R A 2 / A N 2 / V R E F -/ C V re f4
R A 3 / A N 3 / V R E F +5
R A 4 / TO C K I / C 1 O U T6
R A 5 / A N 4 / / S S / C 2 O U T7
R E 0 / / R D / A N 58
R E 1 / / W R / A N 69
R E 2 / / C S / A N 71 0
V D D1 1
V S S1 2
O S C 1 / C L K I1 3
O S C 2 / C L K 01 4
R C 0 / T1 O S O / T1 C K I1 5
R C 1 / T1 O S I / C C P 21 6
R C 2 / C C P 11 7
R C 3 / S C K / S C L1 8
R D 0 / P S P 01 9
R D 1 / P S P 12 0
R D 2 / P S P 22 1R D 3 / P S P 32 2R C 4 / S D I / S D A2 3R C 5 / S D 02 4R C 6 / TX/ C K2 5R C 7 / R X/ D T2 6R D 4 / P S P 42 7R D 5 / P S P 52 8R D 6 / P S P 62 9R D 7 / P S P 73 0V S S 23 1V D D 23 2R B 0 / I N T3 3R B 13 4R B 23 5R B 3 / P G M3 6R B 43 7R B 53 8R B 6 / P G C3 9R B 7 / P G D4 0
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2. Fuente de alimentación2. Fuente de alimentación
U1
LM7805
+
B1
BATERIA12V
0
0
0
0+12V
+12V
R1Resistencia 1/4 W
D1
+5VPIC16F877
U2
LM7809
00
+12V
R2Resistencia 1/4 W
D2
+9V
+5VPIC16F877
U3
LM7805
0 0
+12V
R3Resistencia 1/4 W
+5VPIC16F84A
D3
0
+5VPIC16F84A
0
+9V
0
+12V
0
+5VPIC16F84A
C1
100 nF
C2
100 nF
C3
100 nF
0
0
0
0
+12V
0
+5VPIC16F84A
+5VPIC16F84A
0
+
B2
Borna_2
+
B3
Borna_2
+
B4
Borna_2
+
B5
Borna_2
+
B6
Borna_2
+
B7
Borna_2
+
B8
Borna_2
+
B9
Borna_2
+12V
0
+
B10
Borna_2
+5VPIC16F84A
0
0
+5VPIC16F84A +
B11
Borna_2
+
B12
Borna_2
- La componen 3 reguladores de tensión- La componen 3 reguladores de tensión
- Debe alimentar los diferentes módulos electrónicos- Debe alimentar los diferentes módulos electrónicos
- Cada módulo puede dar hasta 1 A- Cada módulo puede dar hasta 1 A
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3. Driver para motores
-Amplifica la señal que proviene del microcontrolador principal
- lleva un convertidor aislado para alimentar los motores DC
- Se compone del driver L293
U 2
L 2 9 3 B
E N 11
I N 12
O U T13
G N D4
G N D5
O U T26
I N 27
V S8
E N 29I N 31 0O U T31 1G N D1 2G N D1 3O U T41 4I N 41 5V S S1 6
U 3
L M 7 8 0 5C 1
1 0 0 n F
R 1R e s is t e n c ia 1 / 4 W
D 1
000
+9 V +5 V
00
+9 V
+5 VM o t o r_ 1 1
+5 V
M o t o r_ 1 2
+
B 3
B o rn a _ 2
M o t o r_ 1 2
M o t o r_ 1 1
5 VPUD-0509-3K
U 4
P U D -0 5 0 9 -3 K
+V in1
G N D2
-V in3
0 V4
+V o u t5
I N _ M O TO R _ 1 1
5 V
I N _ M O TO R _ 1 2
+9 V
0
+
B 2
B o rn a _ 2
C N 1
I N _ M O TO R _ 1 1
12
C N 2
C o n e c t o r_ M o le x _ 2
12
0
I N _ M O TO R _ 1 2
I N _ M O TO R _ 1 1
0
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4. Sensor de Obstáculos
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- Está formado por un PIC16F84A
R 1
1 0 1 / 2 W+
B 2
A lim e n t a c io n _ P ic
C N 3
S e n s _ D e r
12
0
R 3
2 k 1 / 4 W
0
s e n s o r_ d e r
+5 V
e n a b le _ s e n s
R 5
3 3 0 R 7
2 2 k
C 5
2 2 p F
C 6
2 2 p F
P 2
P u ls a d o r_ 6 x 6 m m
R 8
1 0 0
0
R 9
1 0 k
+5 V
TSOP1738
P 1
TS O P 1 7 3 8
V S2
O U T3
G N D1
U 1
P I C 1 6 F 8 4 A
R A 21
R A 32
R A 4 / TO C K I3
/ M C L R4
V S S5
R B 0 / I N T6
R B 17
R B 28
R B 39
R B 41 0
R B 51 1
R B 61 2
R B 71 3
V D D1 4
O S C 2 / C L K O U T1 5
O S C 1 / C L K I N1 6
R A 01 7
R A 11 8
XTA L 1
4 M H Z
00
+5 V
D 2
T3
2 N 2 2 2 2 A
0
C N 1
E n a b le _ S e n s
12
0
e n a b le _ s e n s
+5 V
R 1 0
3 8 0
+5 V
0
C 3
4 . 7 u F
s e n s o r_ d e rle d
le d
D 3
0
Señal 38khz
- Una etapa a transistor
- Un receptor de 38 khz que dá una señal en bajo si detecta señal
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4. Sensor de Obstáculos (continuación)
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- La idea es emitir una señal infrarroja de 38khz contra el objeto
- Y esperar el rebote que captará un receptor en la misma banda de frecuencia
R 1
1 0 1 / 2 W+
B 2
A lim e n t a c io n _ P ic
C N 3
S e n s _ D e r
12
0
R 3
2 k 1 / 4 W
0
s e n s o r_ d e r
+5 V
e n a b le _ s e n s
R 5
3 3 0 R 7
2 2 k
C 5
2 2 p F
C 6
2 2 p F
P 2
P u ls a d o r_ 6 x 6 m m
R 8
1 0 0
0
R 9
1 0 k
+5 V
TSOP1738
P 1
TS O P 1 7 3 8
V S2
O U T3
G N D1
U 1
P I C 1 6 F 8 4 A
R A 21
R A 32
R A 4 / TO C K I3
/ M C L R4
V S S5
R B 0 / I N T6
R B 17
R B 28
R B 39
R B 41 0
R B 51 1
R B 61 2
R B 71 3
V D D1 4
O S C 2 / C L K O U T1 5
O S C 1 / C L K I N1 6
R A 01 7
R A 11 8
XTA L 1
4 M H Z
00
+5 V
D 2
T3
2 N 2 2 2 2 A
0
C N 1
E n a b le _ S e n s
12
0
e n a b le _ s e n s
+5 V
R 1 0
3 8 0
+5 V
0
C 3
4 . 7 u F
s e n s o r_ d e rle d
le d
D 3
0
Señal 38khz
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5. Salidas a Motor Optoacopladas5. Salidas a Motor Optoacopladas
U 1
H C P L -2 2 3 1
U 2
H C P L -2 2 3 1
U 3
H C P L -2 2 3 1
C N 1
M o t o r_ 1
12
C N 2
M o t o r_ 2
12
C N 3
M o t o r_ 3
12
C N 4
S a l_ P I C _ 1 1
12
C N 5
S a l_ P I C _ 1 2
12
C N 6
S a l_ P I C _ 2 1
12
C N 7
S a l_ P I C _ 2 2
12
C N 8
S a l_ P I C _ 3 1
12
C N 9
S a l_ P I C _ 3 2
12
+
B 1
+5 V
R 1
6 2 0
R 2
6 2 0
R 3
6 2 0
R 4
6 2 0
R 5
6 2 0
R 6
6 2 0
NME0505SC
C 1
N M E 0 5 0 5 S C
G N D1
V C C2
0 V3
+V45 V
5 V
5 V
5 V
- Aisla los motores del microcontrolador principal- Aisla los motores del microcontrolador principal
- Se alimenta con un convertidor DC-DC aislado- Se alimenta con un convertidor DC-DC aislado
- Utiliza el HCPL-2231 (optoacoplador a salida lógica)- Utiliza el HCPL-2231 (optoacoplador a salida lógica)
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6. Iluminación
- Se compone de diodos LED de alta intensidad
- La corriente se controla mediante una etapa a transistor
Q1
2N2222
R1
POT
J1
SALIDA_PIC
12
R2
POT
J2
12 V
12
R3
1k
//
D4DIODO LED
//
D5DIODO LED
//
D6DIODO LED
- Se controla através de una salida del microcontrolador
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- Los módulos cumplen la función para la que fueron diseñados
II. ConclusionesII. Conclusiones
- El sistema funciona con los requerimientos minimos
- El tamaño del microbot
III. Aspectos a tener en cuentaIII. Aspectos a tener en cuenta
- Mejora de los sensores
- Tecnología de los circuitos impresos
- Diseño de una buena fuente de alimentación
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www.microchip.com
www.vishay.com
www.fairchildsemi.com
www.microbotica.es
ORCAD
Referencias:Referencias:
- Software
PROTEUS
PICC
- Diseño Electrónico
www.analog.com