Сборник материалов Иркутск, 19 апреля 2007 г. Иркутск 2007 г



жүктеу 385.4 Kb.
бет3/3
Дата17.06.2016
өлшемі385.4 Kb.
1   2   3

Автономный робот



Банщиков Степан

11 класс, лицей ИГУ. Иркутск
Автономный робот представляет собой движущееся устройство с собственным процессором, внешней и внутренней памятью. Так же на роботе установлены электрические двигатели, датчик температуры и средства сигнализации (светодиоды и пьезодинамик). Робот выполняет действия, записанные во внешней памяти. Эти действия можно изменять и записывать с помощью программы и специального записывающего устройства. Результат работы устройства так же записывается в микросхему внешней памяти. Информацию, находящуюся в микросхеме памяти, можно читать, записывать и редактировать с помощью компьютера.

В процессоре записана программа, по которой робот обрабатывает команды, записанные во внешней памяти, и работает напрямую с периферией устройства. Робот может выполнять команды:



  1. Включение двигателя (первого или второго, вперед или назад)

  2. Выключение двигателя (первого или второго, вперед или назад)

  3. Включение двигателя (первого или второго, вперед или назад) на опре- деленное время с определенной скоростью

  4. Ожидание определенной длительности

  5. Установка конфигурационных регистров датчика температуры

  6. Чтение серийного номера датчика температуры

  7. Измерение температуры

  8. Воспроизведение звука заданной частоты и длительности

  9. Включение светодиода (одного из трех)

  10. Выключение светодиода (одного из трех)

  11. Включение светодиода (одного из трех) на определенное время

В дальнейшем список команд легко расширить, дописав их в процессор и компьютерную программу.

Программирование процессора и микросхемы внешней памяти


Программа процессора реализуется с помощью сделанного мною устройства подключаемого к COM-порту компьютера и программы WinPic 800.

Информация, находящаяся в микросхеме внешней памяти, читается и записывается с помощью ещё одного сделанного мною устройства и другой программы IC-Prog. Внешний вид программаторов показан на фотографии:





Сверху - программатор внешней памяти, снизу - программатор процессора.


Программы процессора и микросхемы внешней памяти


Программа процессора обычно пишется на языке C или ассемблере, но я использовал специальный компилятор Pascal для PIC-микроконтроллеров. С помощью этого компилятора (micro Pascal) можно получить ASM файл и готовый HEX файл для прошивания в процессор.

Набор команд для микросхемы внешней памяти пишется с помощью сделанной мною программы. С её помощью можно писать и редактировать набор команд выполняемых процессором робота. Так же можно читать результат работы робота.


Блок-схема робота



Внешняя память 1

Процессор


Внутренняя память



Двигатели

Внешняя память 2




Датчик температуры



Индикаторы

Управление питанием

Пьезодинамик


Батарейки


Табл. 1. Комментарии к блок-схеме робота




Часть на схеме

Назначение

Процессор

Управление периферией устройства. Выполнение действий записанных во внешней памяти.

Внутренняя память процессора

Память, в которой записана программа процессора

Двигатели

Движение модели в различные стороны.

Индикаторы

Световая индикация 3 светодиодами различных цветов.

Пьезодинамик

Звуковая индикация

Внешняя память 1

Память для использования процессором в качестве конфигурационных регистров

Внешняя память 2

Память для команд, выполняемых программой процессора

Датчик температуры

Измерение температуры

Управление питанием

Стабилизация питания

Батарейки

Обеспечение автономной работы робота

Принципиальная схема устройства


Табл. 2. Комментарии к принципиальной схеме




Обозначение

на схеме

Тип элемента

Описание

U1

PIC18F4550

Процессор

X1

Кварцевый резонатор 20 MHz

Задающий генератор

С1, С2

Конденсаторы

Стабилизационные конденсаторы для кварцевого резонатора

С3, R7

Конденсатор, резистор

Управление перезагрузкой (сбросом) процессора

В1, С4

Батарейка, конденсатор

Питание робота

U6

DS18B20

Цифровой датчик температуры

R6

Резистор

Резистор для подтягивания уровня сигнала до логической единицы

U4

24C64

Внешняя память 1

U5

24C256

Внешняя память 2

R4, R5

Резисторы

Резисторы для подтягивания уровня сигнала до логической единицы

D1, D2, D3

Светодиоды

Светодиоды различных цветов

R1, R2, R3

Резисторы

Ограничительные резисторы для светодиодов

U2, U3

BA6418N

Микросхемы для цифрового управления двигателями

M1, M2

Двигатели

Электрические двигатели


Описание используемых микросхем




Процессор


Процессор – микроконтроллер PIC18F4550 фирмы MicroChip [1,3]. Скорость выполнения одного цикла процессора 200 ns (для кварцевого резонатора 20 MHz). Память для программы 32768 байт (16384 команды). Оперативная память 2048 байт, и пользовательская EEPROM память 256 байт. 35 ножек цифрового ввода/вывода. 13 аналогово-цифровых входов. Схема и фотография микросхемы изображена ниже:



Используемый мною микроконтроллер PIC18F4550 изображен на самом верху фотографии, ниже – другие микроконтроллеры фирмы MicroChip.


Датчик температуры


Датчик температуры – микросхема DS18B20 фирмы Dallas Semiconductor [2]. Она представляет собой цифровой термометр с диапазоном измерения от –55C до +125С и точностью до 4 знаков после запятой (погрешность измерения  0.5С). Преобразование температуры занимает максимум 750 ms (для разрешающей способности 12 bit). Связь с микроконтроллером осуществляется с помощью протокола 1-Wire. Микросхема размещена в миниатюрном 3-х пинном корпусе TO-92.



Микросхемы внешней памяти


Внешняя память – микросхемы 24С64 и 24С256 фирмы Atmel. Они представляют собой устройства энергонезависимой памяти объемами 64 Kbit и 256 Kbit. Получение или запись одного байта занимает 5 ms. Связь памяти с микроконтроллером осуществляется по протоколу и технологии I2C, которая позволяет подключать к двум каналам ввода/вывода микроконтроллера неограниченное количество устройств.



Контроллеры двигателей


Контроллеры двигателей – микросхемы BA6418N для цифрового управления двигателями. Микросхемы имеют 2 входа и 2 выхода для одного мотора. Таблица управления изображена ниже:
Табл. 3. Управление двигателем


Цифровой вход 1

Цифровой вход 2
Режим работы двигателя

0

0

Бездействие

0

1

Движение вправо

1

0

Движение влево

1

1

Торможение двигателя

Фотографии устройства

Макетная плата




Платформа устройства и элементы питания





Литература


  1. MicroChip. PIC18F2455/2550/4455/4550 Data Sheet. 28/40/44-Pin, High Performance,Enhanced Flash, USB Microcontrollers with nanoWatt Technology.- http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/39632D.pdf. 430 с.

  2. Dallas Semiconductor. DS18B20 Programmable Resolution. 1-Wire Digital Thermometer. -ftp://ftp.elin.ru/pdf/1-Wire/DS18B20.pdf. 20 с.

  3. MicroChip. 24AA64/24LC64/24FC64/24C64. 64K I2C™ Serial EEPROM.- http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21189L.pdf. 28 с.

Секция студентов

Бензиновая тепловая пушка

Дудкин Борис

1 курс, СФУ,

Дудкин Иван

10 класс, школа 106,

Станция Юных Техников, г. Железногорск

Введение.

Трудно представить нашу жизнь без энергетических установок [1]. Мы живем не в самой теплой стране, и поэтому различные системы отопления и получения энергии пользуются большим спросом. Среди подобных систем выделяется класс тепловых пушек, дающих большое количество тепла.

Современные схемы контроля и управления позволяют сделать их автоматическими и придать им особые качества [2,3,4,5,6]. Это дает возможность использовать подобные устройства в качестве автономных источников тепла и энергии.

Нами спроектирована и изготовлена такая установка, похожая по схеме на упрощенную схему немецкой ракеты ФАУ. Бензонасос обеспечивает давление, форсунка впрыскивает бензин, и свеча его поджигает. Такой цикл может повторяться с регулируемой частотой. Частота, как и другие начальные параметры: промежуток между двумя циклами, задержка зажигания свечи и время работы свечи, передаются через COM-порт от компьютера и сохраняются на установке. Она может работать как в автономном режиме, так и под управлением компьютера.

Управление установкой производится кнопками ручного управления или по каналу RS232 от ПК.

Нами были написаны программы управления от ПК, имитатор микроконтроллера (для отладки), программа для контроллера, подготовлены чертежи в 3d Studio и по ним изготовлена сама пушка. Для создания установки были использованы детали со списанных компьютеров и несколько автомобильных деталей (форсунка, коммутатор и свеча).

Такую пушку можно использовать не только для отопления. Например, магнитогазодинамический генератор. Он состоит из трех основных частей: импульсный генератор плазмы, сепаратор и преобразователь. Нашу установку можно отнести к первой части.

Были успешно проведены испытания установки с разными частотами, и нам удалось получить импульсы пламени. Наша работа носит прикладной характер, т.к. в ходе нее была создана модель установки для практических исследований.





Литература.

1. Электромагнетизм. Основные законы /И.Е.Иродов.–5-е изд.– М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2006 – 319 с.

2. Курс физики: Учебное пособие для вузов /Т.И.Трофимова – 7-е изд. стер. – М: Высшая школа, 2003. – 541 с.

3. Физика/Пер. с англ. под редакцией В. Г. Разумовского М.: Просвещение, 1994. – 576 с.

4. Курс физики: Учебник для вузов: В 2т. Т. 1/Под редакцией В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2000 – 576 с.

5. Курс физики: Учебник для вузов: В 2т. Т. 2/Под редакцией В. Н. Лозовского. – СПб.: Лань, 2000 – 592 с.

6. Элементарный учебник физики: Учебное пособие в 3-х Т. /Под редакцией Г. С. Лонцберга Т. 2 – М.: Шрайк, В.Роджер, 1995 – 480 с.

XXII конференция программистов.
Сборник материалов

Ответственный за выпуск: Сташуль Т.В.

Утверждено к печати Институтом систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН

Подписано в печать _________. Формат 60х84 1/16 Уч. изд. л. 2,0. Тираж 50 экз.

Заказ № ___.
Отпечатано полиграфическим участком ИСЭМ СО РАН

664033, г. Иркутск, ул. Лермонтова 130



1   2   3


©dereksiz.org 2016
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет