1 - Familie Vileyn

VRIJ TECHNISCH INSTITUUT St. ALOYSIUS
PAPEBRUGSTRAAT8A
8820 TORHOUT
Robotica & ICT
Formula Flowcode Robot
Punten:
Leerkracht:
/
Nathan Vileyn (11)
Dhr. Werbrouck K.
Datum indienen verslag: 04/12/2009
Studierichting EE
(515)
Schooljaar: 2009-2010
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
2
Inhoudsopgave
1.
1.1
1.2
1.3
1.4
2.
2.1
2.2
2.3
2.4
3.
3.1
3.2
3.3
5.
Robotica & ICT
Microcontroller .......................................................................................... 3
Type en producent ....................................................................................... 3
Hoeveel poorten en bits ............................................................................... 3
Software ....................................................................................................... 4
Welke bestanden worden aangemaakt ......................................................... 5
Onderdelen van de Formula Flowcode robot ......................................... 6
De drukknoppen .......................................................................................... 6
Led’s ............................................................................................................ 7
Luidspreker .................................................................................................. 7
Motorsturing ................................................................................................ 10
Demo programma’s ................................................................................... 11
Demo 1 ........................................................................................................ 11
Demo 2 ........................................................................................................ 12
Demo 4 ........................................................................................................ 13
Bronnen ...................................................................................................... 14
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
3
1. Microcontroller
1.1
Type en producent van de microcontroller, aanwezig op de Formula
Flowcode robot.
Het kloppende hart van de Formula Flowcode buggy is de krachtige PIC18F4455 8-bit
microcontroller van Microchip.
Figuur 1.1: Schema micrcontroller
1.2
Hoeveel poorten zijn er beschikbaar, en hoeveel bit is er per poort?
Doordat er een aantal pinnen van de controller op deze buggy gereserveerd zijn voor
de USB-communicatie, hebben we in totaal nog 30 I/O pinnen over. 12 van deze
pinnen hebben als extra functie, dat ze ook als analoge input gebruikt kunnen worden,
daarnaast heb je onder andere ook nog 2 pinnen die voor PWM-sturing kunnen
worden gebruikt.
Poort
Bit
A
6
B
8
C
7
D
8
E
3
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
1.3
Met
welk
Pagina
programma
wordt
de
Formula
Flowcode
4
robot
geprogrammeerd?
Flowcode 3 is een unieke manier om microcontrollers te programmeren. Op deze robot
zit een 8-bit PIC18F4455 Microcontroller van Microchip die te programmeren is door
simpelweg de flowchart van het gewenste programma in Flowcode te tekenen.
Flowcode zet deze flowchart om naar C, dan naar Assembler en vervolgens naar Hexcode. De Hex code wordt uiteindelijk door een programma ‘PPP’ in de microcontroller
geladen.
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
5
Figuur 1.2: schema programmeertaal
Welke bestanden worden aangemaakt tijdens het programmeren van
1.4
de Formula Flowcode robot?
Tijdens het programmeren van de Flowcode robot worden verschillende bestanden
aangemaakt in de verschillende programmeertalen.
Volgende bestanden worden aangemaakt:

Flowchart

C-file

Assembler-file

Hex-file
(zie figuur 1.2 )
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
6
2. Onderdelen Formula Flowcode Robot
2.1
De drukknoppen
a.
Schema
figuur 2.1: Schema drukknoppen
b.
Doel weerstanden in serie met drukknoppen
De weerstanden van 330 Ω hebben een zeer belangrijke functie. Als namelijk de
betreffende pin van de microcontroller in de software foutief als output en als ‘0’ zou
worden geconfigureerd, dan zou er zonder deze weerstand van 330 Ω een kortsluiting
ontstaan telkens als de schakelaar wordt ingedrukt. Dit zou destructief zijn voor deze
pin van de microcontroller, zoals onderstaande tekening mooi laat zien.
figuur 2.2: schema drukknoppen en weerstanden
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
c.
Pagina
7
Stromen berekenen bij open en gesloten drukknop
 0mA
I
open
I
gesloten

d.
U
V
CC
R

5V
 0,994mA
5,03k
Welke spanning bij indrukken drukknop op pin MCU
VCC
IR
5V  I  (4,7 k  330)
I
U
5V
 0,994mA
5,03k
MCU
 0,994mA  4,7 k  4,67V
2.2
Led’s
a.
Welke poort gebruiken van MCU om led’s te laten oplichten
Poort D
b.
Stroom door led’s wanneer deze oplichten
I MCU

V CC  U LED  4,10V  1,71V  7,24mA
R
330
2.3
Luidspreker
a.
Wat is de vorm van het signaal dat aan de luidsprekers wordt aangesloten
Blokgolf ( +/- 5V ptp)
b.
De luidspreker is een hoog-impedante luidspreker, wat wil dit zeggen en
waarom is dit zo op de robot?
Een hoog-impedante luidspreker betekent dat deze zeer lage stroom vraagt van de
microcontroller. Dit luidsprekertje vormt slechts een kleine belasting voor de
microcontroller, wordt in vaktermen gezegd. Dit is maar goed ook, want onze PIC kan
slechts 25 mA per pin leveren. De stroom door dit luidsprekertje blijft daar dus ver
onder. Een normale luidspreker is met een impedantie van 8 Ω heel laag-impedant en
zou, bij rechtstreekse aansluiting met deze microcontroller, de betreffende pin van
deze controller meteen stukmaken. Doordat er namelijk door deze kleine weerstand
van 8 Ω veel stroom vloeit, zal deze stroom ook door pin C0 van de PIC vloeien.
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
c.
Pagina
8
Scoop beeld van spanning op luidspreker met een frequentie van 500 Hz en
scoop beeld van spanning op luidspreker met een frequentie van 5 kHz
^ 5 kHz
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
9
^500 Hz
figuur 2.3: Informatie over luidspreker
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
2.4
Motorsturing
a.
Waarom gebruik van H-brug
10
Omdat de stroom door de PIC beperkt is tot 25 mA/pin, en de motortjes toch wel wat
meer stroom gebruiken wordt er gebruik gemaakt van een speciaal motor driver IC
met een dubbele H brug. Dit IC (L293D) ‘versterkt’ de signalen van de PIC naar de
motortjes.
b.
Principiële werking H-brug uitleggen
Het omkeren van de draaizin kan door de stroom door de DC motor in een andere
richting te laten vloeien. Het omkeren kan je met onderstaande schakeling realiseren.
Zie je van waar de naam H brug komt.
figuur 2.4: H-brug
Welke “schakelaars” mogen nooit gelijktijdig gesloten worden in de kring:
 S1 en S2
 S3 en S4
In de Formula Flowcode Robot beschikken we over 2 DC motoren. We gebruiken 1 IC
(L293D) waarmee we beide motoren kunnen aansturen. Het IC bevat een dubbele H
brug (of 2 H bruggen).
figuur 2.5: H-brug
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
11
3. Demo programma’s
3.1
Bij indrukken van drukknop RB4 of RB5 moet een looplichtje lopen op
poort D
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
3.2
Pagina
12
Bij indrukken van drukknop RB4 moet een frequentie van 1 kHz
weergegeven worden op poort D. Wanneer RB4 een volgende maal
ingedrukt wordt, wordt poort D 2 kHz. Enz. Tot 20 kHz, dan terug naar
1 kHz
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
3.3
Pagina
13
Bij indrukken van drukknop RB4, robot 2 sec vooruit laten rijden, dan
2 sec achteruit. Bij opnieuw indrukken RB4, proces opnieuw starten
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout
Project Formula Flowcode Robot
Pagina
14
5. Bronnen
 Cursus Robotica & ICT
Module Formula Flowcode Robot
p. 1 – 22
 Boek ‘Formula Flowcode Robot, Theorie & Praktijk’
ISBN 978-90-5381-220-4
Robotica & ICT
Elektriciteit-Elektronica (515)
VTI Torhout