AVR (ATMEGA32) MCU का उपयोग करते हुए इंफ्रा रेड रिमोट कंट्रोल्ड रोबोकार: 5 कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:21

वर्तमान परियोजना एक इन्फ्रारेड (आईआर) रिमोट नियंत्रित रोबोकार के डिजाइन और कार्यान्वयन का वर्णन करती है जिसका उपयोग विभिन्न स्वचालित मानव रहित नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। मैंने रिमोट नियंत्रित रोबोकार (लेफ्ट-राइट/फ्रंट-बैक मोशन) डिजाइन किया है। संपूर्ण सिस्टम माइक्रोकंट्रोलर (Atmega32) पर आधारित है जो नियंत्रण प्रणाली को अन्य अनुप्रयोगों के लिए अधिक स्मार्ट और संशोधित करने में आसान बनाता है। यह उपयोगकर्ता को रोबोकार को संचालित या नियंत्रित करने और लगभग 5 मीटर दूर से मेन पावर स्विच को संचालित करने में सक्षम बनाता है।

मुख्य शब्द: IR डिकोडर, AVR (Atmega32) माइक्रोकंट्रोलर, टीवी रिमोट कंट्रोलर, वायरलेस संचार

_

चरण 1: इंट्रारेड संचार

आईआर संचार सिद्धांत:

ए) आईआर ट्रांसमिशन

अपने सर्किट के अंदर एक IR LED का ट्रांसमीटर, जो इसे दिए गए हर इलेक्ट्रिक पल्स के लिए इंफ्रारेड लाइट का उत्सर्जन करता है। यह पल्स रिमोट पर एक बटन के रूप में उत्पन्न होता है, इस प्रकार सर्किट को पूरा करता है, एलईडी को पूर्वाग्रह प्रदान करता है। बायस्ड होने पर एलईडी, दबाए गए बटन के अनुरूप, दालों की एक श्रृंखला के रूप में 940nm की तरंग दैर्ध्य के प्रकाश का उत्सर्जन करती है। हालाँकि, चूंकि IR LED के साथ-साथ अवरक्त प्रकाश के कई अन्य स्रोत जैसे कि हम मनुष्य, प्रकाश बल्ब, सूर्य, आदि, प्रेषित सूचनाओं में हस्तक्षेप किया जा सकता है। इस समस्या का समाधान मॉडुलन द्वारा है। प्रेषित सिग्नल को 38 किलोहर्ट्ज़ की वाहक आवृत्ति (या 36 से 46 किलोहर्ट्ज़ के बीच कोई अन्य आवृत्ति) का उपयोग करके संशोधित किया जाता है। IR LED को पल्स की समय अवधि के लिए इस आवृत्ति पर दोलन करने के लिए बनाया गया है। सूचना या प्रकाश संकेत पल्स चौड़ाई संशोधित हैं और 38 किलोहर्ट्ज़ आवृत्ति में निहित हैं। इन्फ्रारेड ट्रांसमिशन विद्युत चुम्बकीय विकिरण स्पेक्ट्रम के क्षेत्र में दृश्य प्रकाश की तुलना में तरंग दैर्ध्य पर ऊर्जा को संदर्भित करता है, लेकिन रेडियो तरंगों की तुलना में कम होता है। इसी तरह, अवरक्त आवृत्ति माइक्रोवेव की तुलना में अधिक होती है, लेकिन दृश्य प्रकाश की तुलना में कम होती है। वैज्ञानिक इन्फ्रारेड रेडिएशन (IR) स्पेक्ट्रम को तीन क्षेत्रों में विभाजित करते हैं। तरंग दैर्ध्य माइक्रोन (प्रतीकात्मक μ, जहां 1 μ = 10-6 मीटर) या नैनोमीटर (संक्षिप्त एनएम, जहां 1 एनएम = 10-9 मीटर = 0.001 5) में निर्दिष्ट हैं। निकट IR बैंड में लगभग 0.750 से 1.300 5 (750 से 1300 एनएम) तक, दृश्य के निकटतम तरंग दैर्ध्य की सीमा में ऊर्जा होती है। मध्यवर्ती आईआर बैंड (जिसे मध्य आईआर बैंड भी कहा जाता है) में 1.300 से 3.000 5 (1300 से 3000 एनएम) की सीमा में ऊर्जा होती है। सुदूर आईआर बैंड २.००० से १४.००० 5 (३००० एनएम से १.४००० x १०४ एनएम) तक फैला हुआ है।

बी) आईआर रिसेप्शन

रिसीवर में एक फोटो डिटेक्टर होता है जो एक आउटपुट इलेक्ट्रिकल सिग्नल विकसित करता है क्योंकि उस पर प्रकाश की घटना होती है। डिटेक्टर के आउटपुट को एक संकीर्ण बैंड फिल्टर का उपयोग करके फ़िल्टर किया जाता है जो वाहक आवृत्ति के नीचे या ऊपर की सभी आवृत्तियों को छोड़ देता है (इस मामले में 38 किलोहर्ट्ज़)। फ़िल्टर किए गए आउटपुट को माइक्रोकंट्रोलर या माइक्रोप्रोसेसर जैसे उपयुक्त डिवाइस को दिया जाता है जो पीसी या रोबोट जैसे उपकरणों को नियंत्रित करता है। दालों को पढ़ने के लिए फिल्टर से आउटपुट को ऑसिलोस्कोप से भी जोड़ा जा सकता है।

आईआर के अनुप्रयोग:

इन्फ्रारेड का उपयोग विभिन्न प्रकार के वायरलेस संचार, निगरानी और नियंत्रण अनुप्रयोगों में किया जाता है। यहां कुछ उदाहरण दिए गए हैं:

· होम-एंटरटेनमेंट रिमोट-कंट्रोल बॉक्स

· वायरलेस (लोकल एरिया नेटवर्क)

· नोटबुक कंप्यूटर और डेस्कटॉप कंप्यूटर के बीच लिंक

· ताररहित मॉडेम

· घुसपैठ डिटेक्टर

मोशन डिटेक्टर

· फायर सेंसर

· रात्रि दृष्टि प्रणाली

· चिकित्सा निदान उपकरण

· मिसाइल मार्गदर्शन प्रणाली

भूवैज्ञानिक निगरानी उपकरण

IR डेटा को एक डिवाइस से दूसरे डिवाइस में ट्रांसमिट करना कभी-कभी बीमिंग के रूप में जाना जाता है।

चरण 2: आईआर सेंसर और एनईसी प्रोटोकॉल Fromat

आईआर सेंसर (छवि 1)

TSOP1738, SFH-5110-38 (38kHz)

TSOP सेंसर विशेषताएं:

• प्रीम्प्लीफायर और फोटो डिटेक्टर दोनों एक ही पैकेज में हैं
• पीसीएम आवृत्ति के लिए आंतरिक फ़िल्टर
• विद्युत क्षेत्र की गड़बड़ी के खिलाफ बेहतर परिरक्षण
• टीटीएल और सीएमओएस संगतता
• आउटपुट सक्रिय कम कम बिजली की खपत
• परिवेश प्रकाश के खिलाफ उच्च प्रतिरक्षा
• निरंतर डेटा संचरण संभव

एनईसी प्रोटोकॉल:

NEC IR ट्रांसमिशन प्रोटोकॉल संदेश बिट्स के पल्स डिस्टेंस एन्कोडिंग का उपयोग करता है। 38kHz (26.3µs) की वाहक आवृत्ति पर प्रत्येक पल्स बर्स्ट की लंबाई 562.5µs है। तार्किक बिट्स निम्नानुसार प्रेषित होते हैं (चित्र 2):

• लॉजिकल '0' - 562.5μs पल्स फटने के बाद 562.5μs स्पेस, 1.125ms के कुल ट्रांसमिट समय के साथ
• लॉजिकल '1' - 562.5μs पल्स फटने के बाद 1.6875ms स्पेस, 2.25ms के कुल ट्रांसमिट समय के साथ

कैरियर पल्स में 38kHz पर 21 चक्र होते हैं। वर्तमान खपत को कम करने के लिए दालों में आमतौर पर 1:4 का चिह्न/स्थान अनुपात होता है:

(चित्र 3)

प्रत्येक कोड अनुक्रम 9ms पल्स से शुरू होता है, जिसे AGC पल्स के रूप में जाना जाता है। इसके बाद 4.5ms का मौन है:

(चित्र 4)

तब डेटा में 32 बिट्स होते हैं, एक 16-बिट पता और उसके बाद 16-बिट कमांड, जिस क्रम में वे प्रसारित होते हैं (बाएं से दाएं) दिखाया जाता है:

(चित्र 5)

डेटा बिट्स के चार बाइट्स प्रत्येक को कम से कम महत्वपूर्ण बिट पहले भेजा जाता है। चित्र 1 00h (00000000b) के पते और ADh (10101101b) के कमांड के लिए NEC IR ट्रांसमिशन फ्रेम के प्रारूप को दिखाता है।

एक संदेश फ्रेम को प्रसारित करने के लिए कुल 67.5ms की आवश्यकता होती है। पते के 16 बिट्स (पता + उलटा) और 16 बिट्स कमांड (कमांड + उलटा) को प्रसारित करने के लिए इसे 27ms की आवश्यकता होती है।

(चित्र 6)

फ्रेम संचारित करने के लिए आवश्यक समय:

पते के लिए 16 बिट्स (पता + उलटा) को समय संचारित करने के लिए 27ms की आवश्यकता होती है। और कमांड के लिए 16 बिट्स (कमांड + उलटा) को भी समय संचारित करने के लिए 27ms की आवश्यकता होती है। क्योंकि (पता + पता उलटा) या (कमांड + कमांड उलटा) में हमेशा 8 '0' और 8 '1' होंगे (8 * 1.125ms) + (8 * 2.25ms) == 27 एमएस। इसके अनुसार फ्रेम को संचारित करने के लिए आवश्यक कुल समय (9ms +4.5ms +27ms+27ms) = 67.5 ms है।

रिपीट कोड: यदि रिमोट कंट्रोलर की कुंजी को दबा कर रखा जाता है, तो एक रिपीट कोड जारी किया जाएगा, आमतौर पर पल्स फटने के लगभग 40ms बाद, जो संदेश के अंत का संकेत देता है। एक रिपीट कोड 108ms के अंतराल पर भेजा जाता रहेगा, जब तक कि कुंजी अंत में जारी नहीं हो जाती। रिपीट कोड में निम्नलिखित शामिल हैं, क्रम में:

• एक 9ms अग्रणी पल्स फट
• एक 2.25ms स्थान
• अंतरिक्ष के अंत को चिह्नित करने के लिए 562.5µs की पल्स फट जाती है (और इसलिए प्रेषित रिपीट कोड का अंत)।

(चित्र 7)

विलंब गणना (1ms):

घड़ी आवृत्ति = 11.0592 मेगाहर्ट्ज

मशीन साइकिल = 12

विलंब = 1ms

TimerValue= ६५५३६ - ((देरी * क्लॉकफ्रीक)/मशीन साइकिल)=६५५३६-((१ms * ११.०५९२ मेगाहर्ट्ज)/१२)

= ६५५३६ - ९२१= 0xFC67

चरण 3: डीसी मोटर नियंत्रण L293D. का उपयोग करना

डीसी यंत्र

एक डीसी-मोटर विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है जिसका उपयोग कई उपयोगी कार्यों को करने के लिए किया जा सकता है। यह मेरे रोबोकार के गो फॉरवर्ड/बैकवर्ड जैसे यांत्रिक गति उत्पन्न कर सकता है। DC मोटर्स 6V और 12V जैसी विभिन्न रेटिंग में आती हैं। इसमें दो तार या पिन होते हैं। हम इनपुट की ध्रुवता को उलट कर रोटेशन की दिशा को उलट सकते हैं।

यहां हम L293D को पसंद करते हैं क्योंकि 600mA की रेटिंग छोटी DC मोटर चलाने के लिए अच्छी है और IC में ही सुरक्षा डायोड शामिल हैं। प्रत्येक पिन का विवरण इस प्रकार है: पिन सक्षम करें: ये पिन नंबर हैं। 1 और पिन नं। 9. पिन नं। 1 का उपयोग हाफ-एच ड्राइवर 1 और 2 को सक्षम करने के लिए किया जाता है। (बाईं ओर एच ब्रिज)। पिन नंबर 9 का उपयोग एच-ब्रिज ड्राइवर 3 और 4 को सक्षम करने के लिए किया जाता है। (दाईं ओर एच ब्रिज)।

अवधारणा सरल है, यदि आप किसी विशेष एच ब्रिज का उपयोग करना चाहते हैं तो आपको आईसी को बिजली की आपूर्ति के साथ संबंधित सक्षम पिनों को एक उच्च तर्क देना होगा। इस पिन का उपयोग PWM तकनीक का उपयोग करके मोटर की गति को नियंत्रित करने के लिए भी किया जा सकता है। VCC1 (पिन 16): पावर सप्लाई पिन। इसे 5V सप्लाई से कनेक्ट करें। VCC2 (पिन 8): मोटर के लिए बिजली की आपूर्ति। इसमें मोटर रेटिंग के अनुसार +ve वोल्टेज लगायें। अगर आप अपनी मोटर को 12V पर चलाना चाहते हैं, तो इस पिन पर 12V लगाएं।

सर्किट को बिजली की आपूर्ति के लिए उपयोग की जाने वाली बैटरी के अलावा सीधे बैटरी पर मोटर चलाना भी संभव है, बस उस बैटरी के + वी टर्मिनल को वीसीसी 2 पिन से कनेक्ट करें और दोनों बैटरी के जीएनडी को सामान्य बनाएं। (इस पिन पर अधिकतम वोल्टेज इसकी डेटाशीट के अनुसार 36V है)। GND (पिन 4, 5, 12, 13): उन्हें सर्किट के सामान्य GND से कनेक्ट करें। इनपुट (पिन 2, 7, 10, 15):

ये इनपुट पिन हैं जिनके माध्यम से माइक्रोकंट्रोलर या अन्य सर्किट/आईसी द्वारा नियंत्रण संकेत दिए जाते हैं। उदाहरण के लिए, यदि पिन 2 (पहले हाफ एच ड्राइवर का इनपुट) पर हम लॉजिक 1 (5V) देते हैं, तो हमें पहले हाफ एच ड्राइवर के संबंधित आउटपुट पिन यानी पिन नंबर पर VCC2 के बराबर वोल्टेज मिलेगा। 3. इसी तरह पिन 2 पर लॉजिक 0 (0V) के लिए, पिन 3 पर 0V दिखाई देता है। आउटपुट (पिन 3, 6, 11, 14): आउटपुट पिन। इनपुट सिग्नल के अनुसार आउटपुट सिग्नल आता है।

मोटर चालन ए बी

-----------------------------------------------------------------------------------------

…………… स्टॉप: लो: लो

…… दक्षिणावर्त: निम्न: उच्च

वामावर्त: उच्च: निम्न

…………….स्टॉप: हाई: हाई

चरण 4: मोटर चालक और आईआर सेंसर के लिए सर्किट आरेख

ATmega32 एक कम-शक्ति वाला CMOS 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर है जो AVR संवर्धित RISCवास्तुकला पर आधारित है। एकल घड़ी चक्र में शक्तिशाली निर्देशों को निष्पादित करके, ATmega32 1 MIPS प्रति मेगाहर्ट्ज तक पहुंचने वाले थ्रूपुट प्राप्त करता है जिससे सिस्टम डिजाइनर को बिजली की खपत बनाम प्रसंस्करण गति को अनुकूलित करने की अनुमति मिलती है।

AVR कोर 32 सामान्य प्रयोजन के काम करने वाले रजिस्टरों के साथ एक समृद्ध निर्देश सेट को जोड़ती है। सभी 32 रजिस्टर सीधे अंकगणित लॉजिक यूनिट (एएलयू) से जुड़े हुए हैं, जिससे दो स्वतंत्र रजिस्टरों को एक घड़ी चक्र में निष्पादित एक ही निर्देश में एक्सेस किया जा सकता है। पारंपरिक सीआईएससी माइक्रोकंट्रोलर की तुलना में दस गुना तेजी से थ्रूपुट प्राप्त करते हुए परिणामी वास्तुकला अधिक कोड कुशल है।

ATmega32 निम्नलिखित सुविधाएँ प्रदान करता है:

• 32 Kbytes की इन-सिस्टम प्रोग्रामेबल फ्लैश प्रोग्राम मेमोरी पढ़ने-लिखने की क्षमताओं के साथ,
• 1024 बाइट्स EEPROM, 2K बाइट SRAM,
• 32 सामान्य प्रयोजन I/O लाइनें,
• 32 सामान्य प्रयोजन कार्य रजिस्टर,
• बाउंड्रीस्कैन के लिए एक JTAG इंटरफ़ेस,
• ऑन-चिप डिबगिंग समर्थन और प्रोग्रामिंग, तुलना मोड के साथ तीन लचीले टाइमर / काउंटर, आंतरिक और बाहरी व्यवधान, एक सीरियल प्रोग्राम योग्य USART, एक बाइट उन्मुख दो-तार सीरियल इंटरफ़ेस, एक 8-चैनल,
• प्रोग्राम योग्य लाभ के साथ वैकल्पिक अंतर इनपुट चरण के साथ 10-बिट एडीसी (केवल टीक्यूएफपी पैकेज),
• आंतरिक थरथरानवाला के साथ एक प्रोग्रामयोग्य वॉचडॉग टाइमर,
• एक एसपीआई सीरियल पोर्ट, और

• छह सॉफ्टवेयर चयन योग्य बिजली बचत मोड।

  • USART को अनुमति देते समय निष्क्रिय मोड CPU को रोकता है,
  • दो-तार इंटरफ़ेस, ए / डी कनवर्टर,
  • एसआरएएम,
  • टाइमर / काउंटर,
  • एसपीआई पोर्ट, और
  • कामकाज जारी रखने के लिए इंटरप्ट सिस्टम।
  • पावर-डाउन मोड रजिस्टर सामग्री को सहेजता है लेकिन अगले बाहरी इंटरप्ट या हार्डवेयर रीसेट तक अन्य सभी चिप कार्यों को अक्षम करते हुए ऑसीलेटर को जमा देता है।
  • पावर-सेव मोड में, एसिंक्रोनस टाइमर चलता रहता है, जिससे उपयोगकर्ता को टाइमर बेस बनाए रखने की अनुमति मिलती है, जबकि बाकी डिवाइस सो रहा होता है।
  • एडीसी शोर में कमी मोड एडीसी रूपांतरणों के दौरान स्विचिंग शोर को कम करने के लिए एसिंक्रोनस टाइमर और एडीसी को छोड़कर सीपीयू और सभी आई/ओ मॉड्यूल को रोकता है।
  • स्टैंडबाई मोड में, क्रिस्टल/रेज़ोनेटर ऑसिलेटर चल रहा है जबकि बाकी डिवाइस सो रहा है। यह कम बिजली की खपत के साथ संयुक्त रूप से बहुत तेज स्टार्ट-अप की अनुमति देता है।
  • विस्तारित स्टैंडबाय मोड में, मुख्य थरथरानवाला और अतुल्यकालिक टाइमर दोनों चलते रहते हैं।

सभी संबंधित सर्किट यहां दिए गए हैं और मुख्य सर्किट (atmega32) भी दिया गया है।

चरण 5: एवीआर कार्यक्रम

1. "रिमोट सेंसर" के लिए:

#शामिल करें #शामिल करें

#शामिल "रिमोट.एच"

// ग्लोबल्स अस्थिर अहस्ताक्षरित इंट टाइम; // मुख्य टाइमर, 10us में समय स्टोर करता है, // ISR (TIMER0_COMP) द्वारा अपडेट किया गया अस्थिर अहस्ताक्षरित चार BitNo; // अगले बीआईटी अस्थिर अहस्ताक्षरित चार बाइटनो की स्थिति; // वर्तमान बाइट की स्थिति

अस्थिर अहस्ताक्षरित चार इरडाटा [4]; // इर पैकेट के चार डेटा बाइट्स

अस्थिर अहस्ताक्षरित चार PrevCmd; // दोहराने के लिए उपयोग किया जाता है

// एक निश्चित समय के लिए एक कुंजी दबाए जाने के बाद ही दोहराना शुरू करने के लिए उपयोग किए जाने वाले चर

अस्थिर अहस्ताक्षरित चार दोहराएँ; // 1 = हाँ 0 = कोई अस्थिर अहस्ताक्षरित चार आरकाउंट नहीं; // गिनती दोहराएं

अस्थिर चार QFront=-1, QEnd=-1;

अस्थिर अहस्ताक्षरित चार राज्य; // रिसीवर की स्थिति

अस्थिर अहस्ताक्षरित चार एज; // रुकावट का किनारा [RISING=1 या FALLING=0]

अस्थिर अहस्ताक्षरित इंट स्टॉप;

/********************************* *******************************//* कार्य प्रारंभ * //******************************** *************************/

शून्य रिमोटइनिट () {

चार मैं; for(i=0;i<4;i++) IrData=0;

स्टॉप = 0; राज्य=IR_VALIDATE_LEAD_HIGH; एज = 0; दोहराएँ = 0;

// सेटअप टाइमर1 //------------ TCCR0|=((1<

टिमस्क|=(1<

OCR0=TIMER_COMP_VAL; // मूल्य की तुलना सेट करें

अहस्ताक्षरित चार GetRemoteCmd (चार प्रतीक्षा) { अहस्ताक्षरित चार cmd;

अगर (प्रतीक्षा करें) जबकि (क्यूफ्रंट == -1); और अगर (QFront == -1) वापसी (RC_NONE);

cmd=IrCmdQ[QFront];

अगर (QFront==QEnd) QFront=QEnd=-1; और { अगर (क्यूफ्रंट == (क्यूमैक्स -1)) क्यूफ्रंट = 0; अन्य QFront++; }

वापसी सीएमडी;

}

2. मुख्य ():

मुख्य अंतर (शून्य) {

uint8_t cmd=0; डीडीआरबी = 0x08;

डीडीआरडी = 0x80;

डीडीआरसी = 0x0f; PORTC = 0x00;

जबकि (1) // सक्रिय आईआर-सेंसर के लिए अनंत लूप {

cmd=GetRemoteCmd(1);

स्विच (सीएमडी) {

केस एक्सएक्स: {//बीओटी आगे बढ़ता है // सी + बीटीएन फॉरवर्डमोटर ();

टूटना; // दोनों मोटर्स आगे की दिशा में

}

………………………………………………….

………………………………………………….

………………………………………………….

डिफ़ॉल्ट: PORTC = 0x00; ब्रेक; // बाएँ और दाएँ दोनों मोटर रुकते हैं}

}

}/*मुख्य का अंत*/

……………………………………………………………………………………………………………………

// यह एक बुनियादी मॉडल है, लेकिन मैं इसे पीडब्लूएम मोड में उपयोग कर सकता हूं।

//……………………………………………..मज़े करो……………………………………………………//