FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
LEIOA
DISEÑO DE UN MICROBOT
PRESENTACION TRABAJO DIRIGIDO
AUTOR :
AITOR SIERRA POSTIGO
DIRECTOR :
JOSU JUGO
1
FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA
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DISEÑO DE UN MICROBOT
I. Contenido de la presentación
- Introducción
- Esquema general
- Descripción detallada de los módulos electrónicos
-
Placa principal 16F877A
Características del PIC16F877A
Fuente de Alimentación
Driver para motores
Sensor de Obstáculos
Salidas a Motor Optoacopladas
Iluminación
- Conclusiones y Aspectos a tener en cuenta
2
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DISEÑO DE UN MICROBOT
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
3
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DISEÑO DE UN MICROBOT
Ib. Esquema general
Microcontrolador PIC16F877A
Motor_Trasero
Fuente de Alimentación
Luz_Trasera
Luz_Delantera
Sensor_Trasero
Sensor_Delantero
Luz_Trasera
Luz_Delantera
Motor_Delantero
Motor_Trasero
4
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DISEÑO DE UN MICROBOT
1. Placa principal 16F877A
- La compone un microcontrolador PIC16F877A
- Contiene entradas y salidas a puertos
C o n e ct o r_ M o le x _ 2
1 S e n s_ T ra s _ Izq
2
C N1 2
+5 V
L u z_ d e l
1
2
0
+5 V
C N9
C o n e ct o r_ M o le x _ 2
L u z_ D e la n te r a
1 S e n s_ T ra s _ Ce n tr
2
C N1 3
R7
L u z_ T r a s
1
2
D1
C N1 0
10K
L u z_ T r a se ra
C o n e ct o r_ M o le x _ 2
C N1 4
1 S e n s_ T ra s _ De r
2
C N1 1
R6
R8
100
85
0
1 S e n s_ D e l_ Izq
2
P u lsa d o r_ 6 x 6 mm
C N6
C1
0
C o n e ct o r_ M o le x _ 2
1 S e n s_ D e l_ De r
2
XT AL1
0
C o n d e n sa d o r _ 3 3 p F
C2
0
C N1 5
2
1
I N_ R C 0
0
C o n d e n sa d o r _ 3 3 p F
X T A L _ 4 MH Z
0
1
2
3
4
5
6
+5 V
7
8
9
10
11
12
13
14
I N_ R C 0
15
S e n s_ D e l_ Izq 1 6
S e n s_ D e l_ De r 1 7
S e n s_ T ra s _ Izq 1 8
S e n s_ T ra s _ Ce n
1 tr
9
S e n s_ T ra s _ De r2 0
/ MC L R _ Vp p
R B 7 /P G D
R A 0 /A N 0
R B 6 /P G C
R A 1 /A N 1
R B5
R A 2 /A N 2 /V R E F -/ CV r e f
R B4
R A 3 /A N 3 /V R E F +
R B 3 /P G M
R A 4 /T O CK I /C 1 O U T
R B2
R A 5 /A N 4 // S S /C 2 O UT
R B1
R E 0 // RD / A N5
R B 0 /I NT
R E 1 // W R /A N 6
V D D2
R E 2 // CS / A N7
VSS2
VD D
R D7 / P S P 7
VSS
R D6 / P S P 6
O S C1 / C L K I
R D5 / P S P 5
O S C2 / C L K 0
R D4 / P S P 4
R C0 / T 1 O S O/ T 1 CK I
R C7 / R X /D T
R C1 / T 1 O S I/ CC P 2
R C6 / T X /C K
R C2 / C CP 1
R C5 / S D 0
R C3 / S C K/ S C L
R C4 / S D I/ S DA
R D0 / P S P 0
R D3 / P S P 3
R D1 / P S P 1
R D2 / P S P 2
1
2
E xt _ 1
0
P IC 1
P1
C o n e ct o r_ M o le x _ 2
C N8
O UT _ R C 4
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
M o to r 1 1
M o to r 1 2
M o to r 2 1
M o to r 2 2
M o to r 3 1
M o to r 3 2
M o to r 4 1
M o to r 4 2
C N5
A
B
C
D
I n _ Mo t o r_ P a P
A
B
C
D
O UT _ R C 7
C N1
M o to r 1 1 1
M o to r 1 2 2
I n _ Mo t o r_ 1
O UT _ R C 5
O UT _ R C 4
L u z_ T r a s
L u z_ d e l
P IC 1 6 F 8 7 7 A
C N2
M o to r 2 1 1
M o to r 2 2 2
0
I n _ Mo t o r_ 2
I N_ R C 0
0
C N3
C N1 7
M o to r 3 1 1
M o to r 3 2 2
+5 V
2 O UT _ R C 5
1
I n _ Mo t o r_ 3
B1
O UT _ R C 5
2
1
C N4
+
M o to r 4 1 1
M o to r 4 2 2
C N7
O UT _ R C 7
O UT _ R C 7
B o rn a _ 2
I n _ Mo t o r_ 4
0
0
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DISEÑO DE UN MICROBOT
¿ QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR ?
- Es un elemento programable
- Se compone de:
-> microprocesador
->memoria
-> Puertos de entradas y salidas
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DISEÑO DE UN MICROBOT
CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F877A
PIC1
- frecuencia de oscilación elevada
- Gran número de entradas y salidas
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
/MCLR_Vpp
RB7/PGD
RA0/AN0
RB6/PGC
RA1/AN1
RB5
RA2/AN2/VREF-/CVref
RB4
RA3/AN3/VREF+
RB3/PGM
RA4/TOCKI/C1OUT
RB2
RA5/AN4//SS/C2OUT
RB1
RE0//RD/AN5
RB0/INT
RE1//WR/AN6
VDD2
RE2//CS/AN7
VSS2
VDD
RD7/PSP7
VSS
RD6/PSP6
OSC1/CLKI
RD5/PSP5
OSC2/CLK0
RD4/PSP4
RC0/T1OSO/T1CKI RC7/RX/DT
RC1/T1OSI/CCP2
RC6/TX/CK
RC2/CCP1
RC5/SD0
RC3/SCK/SCL
RC4/SDI/SDA
RD0/PSP0
RD3/PSP3
RD1/PSP1
RD2/PSP2
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
29
28
27
26
25
24
23
22
21
PIC16F877A
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DISEÑO DE UN MICROBOT
2. Fuente de alimentación
- La componen 3 reguladores de tensión
- Debe alimentar los diferentes módulos electrónicos
U1
+1 2 V
B2
+5 V P IC 1 6 F 8 7 7
+5 V P IC 1 6 F 8 7 7
LM 7805
- Cada módulo puede dar hasta 1 A
+
B9
+1 2 V
+
R1
R e siste n c ia 1 /4 W
B o rn a _ 2
C1
B o rn a _ 2
0
0
100 nF
B3
D1
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
+
B10
+1 2 V
+
B o rn a _ 2
B o rn a _ 2
0
0
0
0
B1
0
B4
U2
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
+1 2 V
+1 2 V
+
+
+9 V
LM 7809
R2
R e siste n c ia 1 /4 W
B A T E RI A 1 2 V
B o rn a _ 2
0
0
B7
C2
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
100 nF
+
B6
+1 2 V
+
D2
B o rn a _ 2
B o rn a _ 2
0
0
B8
0
0
0
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
+
B5
+9 V
+
U3
+1 2 V
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
B o rn a _ 2
LM 7805
R3
0
B o rn a _ 2
0
R e siste n c ia 1 /4 W
B11
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
C3
+
100 nF
D3
B o rn a _ 2
0
B12
+5 V P IC 1 6 F 8 4 A
0
0
+
0
B o rn a _ 2
0
8
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DISEÑO DE UN MICROBOT
3. Driver para motores
-Amplifica la señal que proviene del microcontrolador principal
- Se compone del driver L293
- lleva un convertidor aislado para alimentar los motores DC
U3
+9V
U4
+5V
-Vin
LM7805
R1
Resistencia 1/4 W
C1
5V
1
+Vin
0V
100 nF
2
GND
+Vout
3
4
5
B3
+9V
5V
PUD-0509-3K
D1
+
PUD-0509-3K
0
0
0
0
Borna_2
CN1
IN_MOTOR_11 1
2
U2
+5V 1
IN_MOTOR_11 2
Motor_113
4
5
Motor_126
IN_MOTOR_12 7
+9V 8
EN1
IN1
OUT1
GND
GND
OUT2
IN2
VS
L293B
0
VSS
IN4
OUT4
GND
GND
OUT3
IN3
EN2
IN_MOTOR_11
16 +5V
15
14
13
12
11
10
9
0
B2
Motor_11
+
Motor_12
CN2
IN_MOTOR_12 1
2
Borna_2
Conector_Molex_2
0
0
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DISEÑO DE UN MICROBOT
+5V
+5V
4. Sensor de Obstáculos
R1
B2
+
10 1/2 W
Alimentacion_Pic
D2
0
+5V
+5V
T3
- Está formado por un PIC16F84A
R3
U1
10k
1
2
R9
3
4
5
- Una etapa a transistor
R8
6
100
P2
0
7
led
8
9
Pulsador_6x6mm
sensor_der
RA2
RA1
RA3
RA0
RA4/TOCKI OSC1/CLKIN
/MCLR
OSC2/CLKOUT
VSS
VDD
RB0/INT
RB7
RB1
RB6
RB2
RB5
RB3
RB4
18
C6
2k 1/4 W
17
2N2222A
16
XTAL1 22 pF
0
15
4MHZ C5
14
+5V
13
0
22 pF
11 sensor_der
330
TSOP1738 VS
CN1
enable_sens 1
2
0
Enable_Sens
0
R10
OUT
GND
R7
C3
P1
10
PIC16F84A
- Un receptor de 38 khz que dá una señal en
bajo si detecta señal
R5
12 enable_sens
2
22k
CN3
4.7 uF
3
1
2
1
Sens_Der
TSOP1738
0
0
led
380
D3
0
Señal 38khz
10
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DISEÑO DE UN MICROBOT
+5V
+5V
4. Sensor de Obstáculos (continuación)
R1
B2
+
10 1/2 W
Alimentacion_Pic
D2
0
+5V
+5V
T3
R3
U1
- La idea es emitir una señal infrarroja de 38khz
contra el objeto
10k
1
2
R9
3
4
5
R8
6
100
P2
0
7
led
8
9
Pulsador_6x6mm
sensor_der
RA2
RA1
RA3
RA0
RA4/TOCKI OSC1/CLKIN
/MCLR
OSC2/CLKOUT
VSS
VDD
RB0/INT
RB7
RB1
RB6
RB2
RB5
RB3
RB4
18
C6
2k 1/4 W
17
2N2222A
16
XTAL1 22 pF
0
15
4MHZ C5
14
+5V
13
0
22 pF
11 sensor_der
330
TSOP1738 VS
CN1
enable_sens 1
2
0
Enable_Sens
0
R10
OUT
GND
R7
C3
P1
10
PIC16F84A
- Y esperar el rebote que captará un
receptor en la misma banda de frecuencia
R5
12 enable_sens
2
22k
CN3
4.7 uF
3
1
2
1
Sens_Der
TSOP1738
0
0
led
380
D3
0
Señal 38khz
11
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5. Salidas a Motor Optoacopladas
- Aisla los motores del microcontrolador principal
- Utiliza el HCPL-2231 (optoacoplador a salida lógica)
- Se alimenta con un convertidor DC-DC aislado
R1
CN4
2
1
620
U1
5V
CN1
Sal_PIC_11
1
2
CN5
Motor_1
2
1
R2
HCPL-2231
620
Sal_PIC_12
R3
CN6
C1
2
1
620
U2
5V
Sal_PIC_22
+V
CN2
1
2
R4
VCC
B1
2
+
NME0505SC
3
Motor_2
CN7
2
1
4
5V
Sal_PIC_21
0V
GND
1
+5V
NME0505SC
HCPL-2231
620
R5
CN8
2
1
620
U3
5V
CN3
Sal_PIC_31
1
2
CN9
Motor_3
2
1
Sal_PIC_32
R6
HCPL-2231
620
12
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DISEÑO DE UN MICROBOT
J2
1
2
6. Iluminación
R1
12 V
POT
D5
//
D IO D O L E D
- Se compone de diodos LED de alta intensidad
D4
//
D IO D O L E D
- La corriente se controla mediante una etapa a transistor
D6
//
- Se controla através de una salida del microcontrolador
D IO D O L E D
R2
J1
Q1
2
1
POT
2N 2222
S A L ID A _ P IC
R3
1k
13
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DISEÑO DE UN MICROBOT
II. Conclusiones
- El sistema funciona con los requerimientos minimos
- Los módulos cumplen la función para la que fueron diseñados
III. Aspectos a tener en cuenta
- El tamaño del microbot
- Mejora de los sensores
- Tecnología de los circuitos impresos
- Diseño de una buena fuente de alimentación
14
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Referencias:
- Software
ORCAD
PROTEUS
PICC
- Diseño Electrónico
www.fairchildsemi.com
www.microchip.com
www.microbotica.es
www.analog.com
www.vishay.com
15
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Diapositiva 1