Kurs Elektroniki. Zastosowanie elektroniki w robotyce cz

Transkrypt

1 Kurs Elektroniki Zastosowanie elektroniki w robotyce cz Opracowanie: Maksymilian Szumowski

2 Wstęp Tematyka spotkania: 1. Mikroprzełączniki 2. Multipleksowanie 3. Wykorzystanie komparatorów 4. Arduino Opracowanie: Maksymilian Szumowski 2/30

3 Mikroprzełączniki - wprowadzenie W Polsce pod nazwą mikroprzełącznik znajdują się dwa różne typu przełączników. Microswitch: Tactile switch: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 3/30

4 Mikroprzełączniki przykładowe zastosowanie Opracowanie: Maksymilian Szumowski 4/30

5 Mikroprzełączniki łączenie z mikroprocesorem Wyróżniamy dwa typy łączenia mikroprzełączników z mikroprocesorem. Z rezystorem Pull-up : Z rezystorem Pull-down : Opracowanie: Maksymilian Szumowski 5/30

6 Mikroprzełączniki debouncing W chwili zmiany stanu przycisku występuje drżenie styków mechanicznych. W bardzo małym przedziale czasu styki chwilowo się zwierają i rozwierają. Mikroprocesory potrafią wyłapad takie stany. Efektem jest nieprawidłowe zliczenie ilości naciśnięcia przycisku. Opracowanie: Maksymilian Szumowski 6/30

7 Mikroprzełączniki debouncing Problem drżenia styków można rozwiązad na dwa sposoby: 1. wykorzystując dodatkowe zewnętrzne elementy 2. pisząc odpowiednią funkcje obsługującą wejście od mikroprzełącznika Opracowanie: Maksymilian Szumowski 7/30

8 Mikroprzełączniki wykorzystanie kondensatora Dodanie kondensatora przy mikroprzełączniku. Główne wady takiego rozwiązania to: opóźnienie odebrania logicznej 1 chwilowe napięcie w stanie zabronionym Opracowanie: Maksymilian Szumowski 8/30

9 Mikroprzełączniki funkcja opóźniająca Rozwiązanie funkcją opóźniającą polega na przeczekaniu stanu nieustalonego. Przy bardziej zaawansowanych mikroprocesorach istnieją dodatkowe metody pozwalające zaoszczędzid ten czas. void EXTI1_IRQHandler (void) { /* Działanie wywołane przerwaniem od przycisku */ Delay(10); // opóżnienie przed zwolnieniem przerwania EXTI_ClearFlag(EXTI_Line1); } Wady: opóźnienie w programie, a co za tym idzie brak możliwości wykonywania głównej funkcji programu Opracowanie: Maksymilian Szumowski 9/30

10 Multipleksowanie - wstęp Wyświetlacze siedmiosegmentowe układ pozwalający wyświetlad liczby dziesiętne, można także wyświetlad niektóre litery i umowne znaki. Istnieją także wyświetlacze ośmiosegmentowe, w których ósmym segmentem jest kropka. Opracowanie: Maksymilian Szumowski 10/30

11 Multipleksowanie podział wyświetlaczy Podział wyświetlaczy ze względu na ustawienie diod oraz typowe oznaczenia kolejnych segmentów: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 11/30

12 Multipleksowanie - sterowanie Wykorzystanie 11 pinów mikroprocesora do obsługi 4 wyświetlaczy siedmiosegmentowych czyli 28 diod: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 12/30

13 Multipleksowanie matryce LED Matryca Led układ NxN diod, które steruje się zapalając kolejne wiersze. Sterowanie wierszem jest analogicznie do wyświetlaczy segmentowych. Opracowanie: Maksymilian Szumowski 13/30

14 Multipleksowanie matryca LED Schemat układu z rezystorami przy każdej diodzie: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 14/30

15 Multipleksowanie mikroprzełączniki Wykorzystanie 7 pinów do obsługi 12 przełączników: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 15/30

16 Multipleksowanie odczyty ADC z czujników Schemat prostego multipleksowania. Wykorzystane 3 kanały ADC i dwa pomocnicze dowolne piny mikroprocesora: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 16/30

17 Komparatory - wstęp Komparator analogowy układ porównujący dwa napięcia podawane na wejście, a na wyjściu podawany jest sygnał zależny od tego, który sygnał na wejściu jest większy. Przykładowe układy: LM339N LM393N Opracowanie: Maksymilian Szumowski 17/30

18 Komparatory LM339N Opracowanie: Maksymilian Szumowski 18/30

19 Komparatory LM339N Budowa wewnętrzna i charakterystyka wyjścia jako otwarty kolektor: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 19/30

20 Komparatory LM339N Koniecznośd zastosowania rezystora podciągającego pull-up : Komparatory mogą służyd do: sprawdzania napięcia na baterii bez użycia mikroprocesora bezpośredni odczyt z czujników regulowany potencjometrem Dzięki takim rozwiązaniom nie trzeba stosowad stosunkowo wolnego ADC wewnątrz mikroprocesora. Opracowanie: Maksymilian Szumowski 20/30

21 Komparatory przykładowe wykorzystanie Odczyt stanu czujnika wykorzystując komparator i dowolny pin mikroprocesora: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 21/30

22 Arduino Opracowanie: Maksymilian Szumowski 22/30

23 Arduino Arduino - platforma dla systemów wbudowanych oparta na prostym projekcie Open Hardware przeznaczonym dla mikrokontrolerów montowanych w pojedynczym obwodzie drukowanym, z wbudowaną obsługą wejścia/wyjścia oraz standaryzowanym językiem programowania. - Wikipedia Opracowanie: Maksymilian Szumowski 23/30

24 Arduino - IDE Programowanie Arduino odbywa się za pośrednictwem Arduino IDE. Język programowania bazuje na Wiring i przypomina język C. Wewnątrz Arduino IDE kod jest kompilowany przez avr-gcc, a następnie wgrywany do płytki Arduino. Opracowanie: Maksymilian Szumowski 24/30

25 Arduino wady i zalety Wady: brak możliwości korzystania ze wszystkich pinów mikroprocesora stała wielkośd płytki ograniczająca rozmieszczenie przestrzenne elementów Zalety: łatwośd programowania ogromna ilośd projektów z gotowymi opisami duża ilośd płytek typu shield nakładanych na Arduino z różnymi funkcjami Opracowanie: Maksymilian Szumowski 24/30

26 Arduino zakupione elementy Arduino Uno SMD Arduino Uno i Ethernet shield w jednym Opracowanie: Maksymilian Szumowski 26/30

27 Arduino zakupione elementy Arduino Mega ADK Opracowanie: Maksymilian Szumowski 27/30

28 Arduino zakupione elementy Moduł GPS USB Host Shield dla Arduino Opracowanie: Maksymilian Szumowski 28/30

29 Arduino zakupione elementy SparkFun Adapter 6 stopni swobody Kompletny zestaw czytnika RFID Opracowanie: Maksymilian Szumowski 29/30

30 Arduino zakupione elementy nootropic design Badacz wideo Kieszonkowy oscyloskop cyfrowy Top 40 projektów na Arduino: Opracowanie: Maksymilian Szumowski 30/30