LF dựa trên PIC và robot tránh: 16 bước (có hình ảnh)

2024 Tác giả: John Day | [email protected]. Sửa đổi lần cuối: 2024-01-30 13:36

Giới thiệu

Trong phần hướng dẫn này, bạn sẽ học cách đi theo và tránh robot. Nguồn cảm hứng của tôi đến từ những con robot bắt chước hành vi thông thường của con người, chẳng hạn như bạn sẽ không đi vào tường mà không có lý do. Bộ não của bạn giao tiếp với các cơ / cơ quan của bạn và ngay lập tức sẽ ngăn bạn lại. Bộ não của bạn hoạt động tương tự như một bộ điều khiển vi mô cơ bản nhận đầu vào và xử lý chúng thành đầu ra, trong trường hợp này, não của bạn dựa vào mắt để tìm thông tin. Đồng thời, bạn có thể đi vào tường khi bị mù. Bộ não của bạn không nhận được đầu vào từ mắt của bạn và không thể nhìn thấy bức tường. Robot này sẽ không chỉ là một bản dựng hoàn chỉnh ở phần cuối mà còn là trải nghiệm học tập thú vị về các linh kiện điện tử cơ bản, kỹ năng tự làm và thiết kế để tạo ra thứ gì đó và tôi biết bạn sẽ thích nó. Tôi biết có rất nhiều phương pháp dễ dàng hơn và thông thường hơn mà bạn không phải tự xây dựng mạch và sử dụng các mô-đun cơ bản để đạt được kết quả tương tự nhưng tôi đã thực hiện một cách tiếp cận khác hơn, bên cạnh đó nếu bạn là một người thích tự làm như tôi và muốn học một cái gì đó mới đây là dự án hoàn hảo cho bạn! Robot này sẽ chạy theo ánh sáng và khi người cảm ứng chạm vào tường, nó sẽ đảo ngược và quay lại, vì vậy đây là những chức năng cơ bản của robot này. Hy vọng bạn thích tôi dự án!

Bước 1: Danh sách vật liệu

Điện tử

Điện trở

· Điện trở 10K, ¼ watt (x20)

· Điện trở 2,2K, ¼ watt (x10)

· 4.7K VR (x2)

· 10K VR (x2)

· Điện trở 1K, ¼ watt (x10)

· Điện trở 220 ohm, ¼ watt (x4)

· Điện trở 22K ¼ watt (x10)

Tụ điện

· 10pf gốm (x5)

· 2200uf điện phân, 25V (x2)

· 10nf gốm (x4)

Chất bán dẫn

· Bóng bán dẫn công suất NPN BD 139 (x4)

· Bóng bán dẫn công suất BD 140 PNP (x4)

· Bóng bán dẫn BC 327 PNP (x4)

· Bộ điều chỉnh điện áp LM350 (x2)

· 741 op-amp (x2)

· 4011 Quad NAND (x2)

· Bộ vi điều khiển PIC16F628A (x1)

· LED 5mm (lựa chọn màu sắc của bạn) (x3)

Phần cứng

· Tấm ván ép

· Đai ốc đệm 5mm x 60mm (x4)

· Chốt 5mm x 20mm (x8)

· Động cơ giảm tốc 12V 500mA (x2)

· Bánh xe xốp 60mm (x2)

· Đầu nối (jumper) cây thạch nam (x50)

· Ắc quy động cơ cổng 12V, 7.2Ah (tùy chọn, có thể sử dụng loại ắc quy nhỏ hơn nhưng đảm bảo rằng nó là 12V).

· Dây 2mm (10m)

· Chân kết nối (jumper) cây thạch nam (x50)

· Ống co nhiệt 3mm (2m)

Bước 2: Xây dựng mạch

Việc xây dựng các mạch khá đơn giản về phía trước, đây là một kinh nghiệm học tập tuyệt vời cho những người chưa từng làm trước đây và thực hành tốt cho những người đã có. Bạn luôn có thể thử một phương pháp khác nhưng tôi thích sử dụng Veroboard hơn vì việc hàn các đường đi ngang qua sẽ dễ dàng hơn. Tôi khuyên bạn trước khi xây dựng mạch thực tế nên tạo mô hình trên bảng mạch bánh mì và thiết kế bố cục Veroboard cho mạch của bạn trên giấy, điều này nghe có vẻ rất nhiều công việc bây giờ nhưng nó sẽ thành công khi xây dựng mạch của bạn (đặc biệt là đối với các điểm tham chiếu).

Xây dựng cầu chữ H

Cầu H là một mạch chịu trách nhiệm điều khiển động cơ của bạn, nhận tín hiệu từ bộ điều khiển vi mô và dừng hoặc đảo chiều động cơ (đây là Cầu H được sửa đổi với 4011 hoạt động như mạch bảo vệ và bổ sung thêm tính năng điều khiển). Dưới đây là hình ảnh của sơ đồ mạch, cách bố trí bảng Vera và mạch cuối cùng (Hãy nhớ xây dựng 2 Cầu H, mỗi Cầu một cho mỗi động cơ).

Bước 3: Xây dựng mạch LDR

Các mạch LDR hoạt động như mắt của robot cảm nhận sự hiện diện của ánh sáng và gửi tín hiệu điện áp đến bộ điều khiển vi mô PIC, để khuếch đại tín hiệu điện áp cho PIC. Tôi đã sử dụng bộ khuếch đại hoạt động 741. Hãy nhớ xây dựng 2 mạch, mỗi mạch cho mỗi mắt của robot.

Bước 4: Xây dựng mạch hỗ trợ PIC

Đây là mạch điện là bộ não của robot.

Bước 5: Xây dựng mạch điều chỉnh điện áp

Nguồn cung cấp điện áp chính đi vào robot sẽ là 12V, điều này có nghĩa là phải có bộ điều chỉnh điện áp trên các mạch H-Bridge vì chúng hoạt động trên 9V và trên các mạch PIC và LDR đều hoạt động trên 5V. Điện áp cũng phải ổn định để không làm hỏng linh kiện, các mạch này sẽ điều chỉnh điện áp, nhớ dựng 2 mạch. (Tất cả các hình ảnh là bên dưới). Sau khi bạn hoàn thành các mạch, hãy đặt chúng ở điện áp phù hợp bằng cách xoay VR và đo bằng đồng hồ đa năng. Nhớ mạch LDR và PIC cần + 5V. Và H-Bridge cần + 9V.

Bước 6: Thêm ghim vào mạch

Bây giờ bạn đã xây dựng mạch của mình, đã đến lúc hàn trên các chân tiêu đề. Một phương pháp khác là hàn dây thẳng vào bảng, nhưng tôi thấy rằng việc đứt dây thường xảy ra hơn. Để xác định vị trí hàn các chân, hãy nhìn vào bố cục Veroboard của mọi mạch, trong các phím bên dưới thiết kế mạch, bạn sẽ tìm thấy các ký hiệu cho các chân tiêu đề và sau đó chỉ cần nhìn vào thiết kế mạch của bạn, đếm các lỗ trên bảng để làm theo bố trí và sau đó chỉ cần hàn chốt. (Ký hiệu bạn phải tìm sẽ được cung cấp trong hình ảnh). Hãy nhớ chọn đúng bố cục cho mạch chính xác.

Bước 7: Phá các dấu vết của Veroboard

Các mạch của bạn gần như đã hoàn thành; điều quan trọng nhất còn lại phải làm bây giờ là phá vỡ các đường đi trên Veroboard. Một lần nữa làm theo nguyên tắc tương tự bằng cách sử dụng các phím trên mỗi mạch để xác định vị trí để phá vỡ các đường ray, đảm bảo bạn phá vỡ các đường ray một cách xuyên suốt, tôi đã sử dụng một con dao thủ công (sở thích). (Hình ảnh của khóa và ví dụ về ngắt khúc sẽ được cung cấp).

Bước 8: Mã hóa PIC

Bây giờ bạn đã hoàn thành các mạch của mình, bạn có thể bắt đầu thực hiện phần chính của rô bốt, mã hóa PIC, mã hóa PIC là thẳng về phía trước, mã được viết bằng MPLab X, mã nguồn và tệp phần sụn (.hex) được cung cấp trong gói zip. Để cài đặt chương trình cơ sở vào bộ điều khiển PIC, bạn có thể sử dụng bất kỳ bộ lập trình nào có sẵn.

Bước 9: Chèn vi mạch

Bây giờ bạn đã hoàn thành hầu hết công việc của mình với các vi mạch, đã đến lúc làm việc cuối cùng là lắp các vi mạch. Đây là một nhiệm vụ khá dễ dàng nhưng nó vẫn phức tạp, hầu hết các vi mạch của bạn đều có dạng bọt biển kỳ lạ khi bạn mua chúng từ cửa hàng, bạn có thể thắc mắc tại sao nhưng các chip này lại nhạy cảm với tĩnh, có nghĩa là bạn không thể chạm vào chúng bằng tay trừ khi bạn đang đeo một ban nhạc tĩnh. Điều này bao gồm 4011 và PIC, vì vậy hãy cẩn thận và không chạm vào chân của các vi mạch này nếu không bạn sẽ làm hỏng chúng. (Đảm bảo rằng bạn đang lắp chip vào đúng mặt, một ví dụ sẽ được cung cấp).

Bước 10: Kiểm tra mạch

Các mạch của bạn hiện đã hoàn thành; đã đến lúc kiểm tra chúng! Để kiểm tra các mạch của bạn, bạn sẽ cần một đồng hồ vạn năng (đồng hồ vạn năng là một thiết bị đo sự khác biệt về điện áp, dòng điện và điện trở), may mắn thay, đồng hồ vạn năng hiện đại có thêm một vài chức năng. Trước hết, bạn phải kiểm tra trực quan cơ bản của mạch điện, kiểm tra xem có vết nứt, đứt dây và ngắt kết nối hay không. Sau khi bạn hài lòng về điều đó, điều quan trọng là phải kiểm tra tất cả các cực trong mạch, ví dụ: bóng bán dẫn của bạn phải đúng hướng xung quanh và các vi mạch của bạn phải được lắp đúng cách. Sau đó, đã đến lúc kiểm tra mặt dưới của bảng mạch, kiểm tra trực quan xem có bất kỳ chỗ nào ở giữa các rãnh không và sau đó đảm bảo lấy một con dao thủ công và chỉ cần cắt nó vào giữa các rãnh kim loại của bo mạch để đảm bảo. Điều cuối cùng cần chú ý là các điểm ngắt của bạn, hãy kiểm tra trực quan từng điểm ngắt trong mạch điện của bạn để đảm bảo rằng đường ray đã bị hỏng toàn bộ. Để kiểm tra đúng cách, bạn cần điều chỉnh cài đặt đa năng của mình thành liên tục (hình ảnh sẽ được cung cấp bên dưới) và đặt một dây dẫn vào một bên của rãnh Brocken và dây dẫn kia sang phía bên kia, nếu đồng hồ vạn năng phát ra tiếng bíp của bạn bị lỗi và bạn cần phải làm lại. Tôi khuyên bạn nên thử nghiệm từng mạch riêng lẻ để không bị nhầm lẫn. (Sửa tất cả các lỗi của bạn trước khi thực hiện bước tiếp theo). Hãy nhớ chạy các mạch với điều chỉnh điện áp thích hợp:

· Cầu H: 9V

· LDR + PIC: 5V

Bước 11: Lắp ráp cơ thể robot

Bây giờ công việc mạch điện của bạn đã hoàn thành, đã đến lúc tự làm, bây giờ chúng ta sẽ lắp ráp phần trên cùng của rô-bốt. Phần trên cùng về cơ bản bao gồm tất cả các mạch và cảm biến. Trước hết, bạn cần khoan lỗ trên tấm ván ép của mình để lấy đai ốc và vít, khoan từ bên cạnh một cm trên mỗi góc (không thực sự quan trọng bạn chọn nơi nào để khoan lỗ miễn là cấu trúc của bạn ổn định và nó tương ứng đến các lỗ đã khoan trên bảng dưới cùng). Bây giờ có một số công việc khoan cần làm…..nếu bạn chọn gắn bảng của mình trên các đai ốc đệm, bạn cần phải khoan cuốc cho chúng (xem đường kính đai ốc của bạn và chọn mũi khoan cho phù hợp), bạn cũng cần phải khoan lỗ trên mạch, hãy cẩn thận khi làm điều đó để không làm hỏng bo mạch và chọn nơi bạn muốn các lỗ theo cách bố trí của bảng mạch của bạn (để không làm hỏng các rãnh). Một phương pháp khác dễ dàng hơn là chỉ cần dán các tấm bảng vào ván ép (khi làm như vậy, hãy cố gắng dán vào bố cục của tôi, Cầu H được gắn ở phía sau, v.v.)

Bước 12: Lắp ráp cơ thể robot (phần 2)

Bây giờ bạn đã lắp ráp phần trên cùng, đã đến lúc lắp ráp phần dưới cùng. Dưới cùng sẽ chứa tất cả các bộ điều chỉnh điện áp, động cơ truyền động và tụ điện. Bước đầu tiên của bạn sẽ là gắn các động cơ lên tấm ván ép. Tôi thích hai cách cơ bản để gắn động cơ, hoặc bạn gắn chúng vào giữa tấm ván ép hoặc ở một bên tùy theo lựa chọn của bạn. Nếu bạn chọn lắp động cơ ở bên cạnh, bạn cần nhớ mua một bánh đà phía trước để giúp rô bốt tự cân bằng và tự điều động đúng cách. Hãy nhớ thực hiện một số phép đo và kiểm tra cơ bản trước khi lắp đúng động cơ của bạn, tôi khuyên bạn nên gắn động cơ với dây buộc zip cáp rẻ và dễ hoàn thành, trước tiên hãy dán nóng động cơ của bạn theo số đo mong muốn sau đó khoan hai lỗ trên hai mặt của động cơ trong ván ép và chỉ cần sử dụng dây buộc zip để giữ nó (nhớ thắt chặt dây zip của bạn đúng cách). Việc đặt các bộ điều chỉnh và các tụ điện sẽ dễ dàng (tùy biến với không gian bạn có trên ván ép) và gắn chúng vào bằng cách sử dụng phương pháp đai ốc đệm hoặc keo nóng, (tôi khuyên bạn nên dán các tụ điện). Cuối cùng, khoan lỗ để gắn bo mạch trên cùng (sử dụng các phép đo tương tự như bạn đã làm ở phần trên cùng), tôi khuyên bạn nên khoan các lỗ nhỏ hơn và nhấn khớp các đai ốc vào.

Bước 13: Đấu dây

Bây giờ bạn đã hàn, kiểm tra và gắn các mạch của mình đã đến lúc kết nối toàn bộ mọi thứ với nhau. Điều cơ bản của hệ thống dây điện là tất cả các mạch cuối cùng sẽ được nối dây đến PIC sẽ xử lý và gửi thông tin, hãy nhớ rằng hệ thống dây điện của bạn rất quan trọng và bạn phải đảm bảo rằng mọi thứ đều chính xác. Ok, bây giờ cho cách nối dây, bây giờ bạn hiểu tại sao tôi chọn phương pháp ghim thạch nam vì nó làm cho nó dễ dàng hơn. Nếu bạn có dây jumper nữ, bạn có thể nhanh chóng kết nối các bảng với nhau, nếu không, bạn có thể chỉ hàn dây bình thường trên chốt thạch nam (dây jumper tốt hơn vì nếu bạn nhầm chân, bạn không cần phải hàn lại). Sơ đồ đấu dây sẽ được cung cấp trong hình ảnh.

Bước 14: Gắn và kết nối bộ cảm ứng

Robot của bạn sẽ sử dụng hai cảm biến để cảm nhận bức tường phía trước nó. Việc gắn thiết bị cảm ứng khá đơn giản, về cơ bản hai công tắc vi mô của nó hoạt động như cảm biến trái và phải. Keo nóng chúng trên mặt trước của bảng thứ hai của bạn. Sơ đồ mạch của các kết nối sẽ được cung cấp dưới đây. (Hãy nhớ tìm ra các chân chuyển mạch vi mô, ví dụ như COM).

Bước 15: Kiểm tra Robot

Được rồi, đây là khoảnh khắc xuất cảnh mà bạn đã chờ đợi, để cuối cùng khởi động robot của bạn lần đầu tiên !! Đừng quá mệt mỏi vì điều này không bao giờ hoạt động lần đầu tiên, nếu bạn LÀ MỘT NGƯỜI XÂY DỰNG MAY MẮN !! Bây giờ đừng thất vọng nếu nó không hoạt động, đừng lo lắng nó chắc chắn sẽ sớm. Dưới đây tôi đã lập danh sách cho tất cả các vấn đề có thể xảy ra mà bạn có thể gặp phải và cách giải quyết chúng.

· Toàn bộ điều không làm bất cứ điều gì. Kiểm tra các mạch cấp nguồn và kết nối với các chân nguồn của bo mạch, cũng kiểm tra các vấn đề về cực tính.

· Động cơ quay ngược chiều. Hoán đổi một cực của động cơ, nó sẽ khiến nó quay theo hướng khác, cũng có thể là một vấn đề lập trình.

· Có thứ gì đó bắt đầu bốc khói hoặc bạn cảm thấy có thứ gì đó thật nóng. NGẮN MẠCH!! Tắt ngay lập tức để tránh hư hỏng. Kiểm tra tất cả các mạch có thể có bao gồm cả các kết nối dây.

· Động cơ quay rất chậm. Tăng dòng điện cho robot. Hoặc có thể thiếu cầu H.

· Robot không cảm nhận được ánh sáng đúng cách. Điều chỉnh VR trên mạch LDR, có thể là một vấn đề lập trình.

· Robot đang cư xử bất thường và làm những điều kỳ lạ. Lập trình! Kiểm tra lại mã lập trình.

· Robot không cảm nhận được tường. Kiểm tra kết nối trên các thiết bị chuyển mạch siêu nhỏ.

Vì vậy, đây là những vấn đề đã xảy ra với robot của tôi, nếu bạn có vấn đề bất thường, hãy thay đổi hoặc sửa đổi thiết kế của tôi cho tốt hơn, hãy nhớ rằng tất cả chúng ta đều đang học hỏi và không có cái gì gọi là hoàn hảo.

Bước 16: Thử và Lỗi

Nếu sau nhiều giờ cố gắng, kiểm tra và thử nghiệm rô-bốt của bạn vẫn không hoạt động, đừng ném nó vào tường hoặc xé nát nó và mất hy vọng. Hãy thử đi bộ ra ngoài để hít thở không khí trong lành hoặc chỉ ngủ trên đó, tôi đã có nhiều khoảnh khắc như vậy, và bạn có biết tại sao không? Điện tử là một sở thích khó, một thành phần không thành công - mọi thứ đều không thành công. Đừng quên chia nhỏ nó thành các phần trong khi thử nghiệm và luôn giữ tư tưởng cởi mở với thiết kế và bố cục. Hãy tự do và sáng tạo và không bao giờ bỏ cuộc !!! Nếu bạn thích dự án của tôi, hãy bình chọn cho tôi trong cuộc thi làm cho nó chuyển động, hy vọng các bạn sẽ thích nó!