FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA LEIOA DISEÑO DE UN MICROBOT PRESENTACION TRABAJO DIRIGIDO AUTOR : AITOR SIERRA POSTIGO JOSU JUGO DIRECTOR : 1

FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGIA

LEIOA

DISEÑO DE UN MICROBOT

PRESENTACION TRABAJO DIRIGIDO

AUTOR :

AITOR SIERRA POSTIGO

JOSU JUGO

DIRECTOR :

1


LEIOA


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I. Contenido de la presentación

- Introducción

- Esquema general

- Descripción detallada de los módulos electrónicos

- Placa principal 16F877A

- Sensor de Obstáculos- Salidas a Motor Optoacopladas

- Driver para motores

- Iluminación

- Fuente de Alimentación

- Conclusiones y Aspectos a tener en cuenta

- Características del PIC16F877A


LEIOA


3

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


LEIOA


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Ib. Esquema generalIb. Esquema general

Sensor_Delantero

Luz_Delantera

Luz_Delantera

Sensor_Trasero

Luz_Trasera

Luz_Trasera

Motor_Trasero

Motor_TraseroMotor_Delantero

Microcontrolador PIC16F877A Fuente de Alimentación


LEIOA


5

1. Placa principal 16F877A

- La compone un microcontrolador PIC16F877A

- Contiene entradas y salidas a puertos

Sens_Tras_Izq

OUT_RC7

Sens_Del_Izq

Motor12

Sens_Tras_Der

Sens_Tras_Centr

OUT_RC7

Motor21Motor22

R8

85

Motor32Motor31

Motor41

CN15

IN_RC0

12

Motor42

0

CN17

OUT_RC5

12

OUT_RC4

CN7

OUT_RC7

12

Luz_Tras

R7

10K

0

Luz_del

D1

Sens_Del_Der

CN6

Conector_Molex_2

12

CN5

In_Motor_PaP

CN8

Conector_Molex_2

12

Luz_Tras

CN12

Luz_Delantera

12

IN_RC0

CN9

Conector_Molex_2

12

OUT_RC5

PIC1

PIC16F877A

/MCLR_Vpp1

RA0/AN02

RA1/AN13

RA2/AN2/VREF-/CVref4

RA3/AN3/VREF+5

RA4/TOCKI/C1OUT6

RA5/AN4//SS/C2OUT7

RE0//RD/AN58

RE1//WR/AN69

RE2//CS/AN710

VDD11

VSS12

OSC1/CLKI13

OSC2/CLK014

RC0/T1OSO/T1CKI15

RC1/T1OSI/CCP216

RC2/CCP117

RC3/SCK/SCL18

RD0/PSP019

RD1/PSP120

RD2/PSP221RD3/PSP322RC4/SDI/SDA23RC5/SD024RC6/TX/CK25RC7/RX/DT26RD4/PSP427RD5/PSP528RD6/PSP629RD7/PSP730VSS231VDD232RB0/INT33RB134RB235RB3/PGM36RB437RB538RB6/PGC39RB7/PGD40

CN13

Luz_Trasera

12

XTAL1

XTAL_4MHZ

CN10

Conector_Molex_2

12

C1

Condensador_33pF

C2

Condensador_33pF

0

0

+5V

CN14

Ext_1

12

0

CN11

Conector_Molex_2

12

0

+5V

+5V

BC

CN1

In_Motor_1

12

D

CN2

In_Motor_2

12

CN3

In_Motor_3

12

CN4

In_Motor_4

12

OUT_RC5

ABC

Luz_del

Motor11

OUT_RC4

D

0

Motor12

0

+

B1

Borna_2

Motor21

Motor32Motor31

Motor22

Motor42Motor41

0

P1

Pulsador_6x6mm

Sens_Tras_Der

Sens_Tras_IzqSens_Tras_Centr

R6

100

0

A

0

+5V

Motor11

0

Sens_Del_Izq

Sens_Del_Der

IN_RC0


LEIOA


6

- Se compone de:

- Es un elemento programable

¿ QUÉ ES UN MICROCONTROLADOR ?

-> microprocesador

->memoria

-> Puertos de entradas y salidas


LEIOA


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- Gran número de entradas y salidas

- frecuencia de oscilación elevada

CARACTERÍSTICAS DEL PIC16F877AP I C 1

P I C 1 6 F 8 7 7 A

/ M C L R _ V p p1

R A 0 / A N 02

R A 1 / A N 13

R A 2 / A N 2 / V R E F -/ C V re f4

R A 3 / A N 3 / V R E F +5

R A 4 / TO C K I / C 1 O U T6

R A 5 / A N 4 / / S S / C 2 O U T7

R E 0 / / R D / A N 58

R E 1 / / W R / A N 69

R E 2 / / C S / A N 71 0

V D D1 1

V S S1 2

O S C 1 / C L K I1 3

O S C 2 / C L K 01 4

R C 0 / T1 O S O / T1 C K I1 5

R C 1 / T1 O S I / C C P 21 6

R C 2 / C C P 11 7

R C 3 / S C K / S C L1 8

R D 0 / P S P 01 9

R D 1 / P S P 12 0

R D 2 / P S P 22 1R D 3 / P S P 32 2R C 4 / S D I / S D A2 3R C 5 / S D 02 4R C 6 / TX/ C K2 5R C 7 / R X/ D T2 6R D 4 / P S P 42 7R D 5 / P S P 52 8R D 6 / P S P 62 9R D 7 / P S P 73 0V S S 23 1V D D 23 2R B 0 / I N T3 3R B 13 4R B 23 5R B 3 / P G M3 6R B 43 7R B 53 8R B 6 / P G C3 9R B 7 / P G D4 0


LEIOA


8

2. Fuente de alimentación2. Fuente de alimentación

U1

LM7805

+

B1

BATERIA12V

0

0

0

0+12V

+12V

R1Resistencia 1/4 W

D1

+5VPIC16F877

U2

LM7809

00

+12V

R2Resistencia 1/4 W

D2

+9V

+5VPIC16F877

U3

LM7805

0 0

+12V

R3Resistencia 1/4 W

+5VPIC16F84A

D3

0

+5VPIC16F84A

0

+9V

0

+12V

0

+5VPIC16F84A

C1

100 nF

C2

100 nF

C3

100 nF

0

0

0

0

+12V

0

+5VPIC16F84A

+5VPIC16F84A

0

+

B2

Borna_2

+

B3

Borna_2

+

B4

Borna_2

+

B5

Borna_2

+

B6

Borna_2

+

B7

Borna_2

+

B8

Borna_2

+

B9

Borna_2

+12V

0

+

B10

Borna_2

+5VPIC16F84A

0

0

+5VPIC16F84A +

B11

Borna_2

+

B12

Borna_2

- La componen 3 reguladores de tensión- La componen 3 reguladores de tensión

- Debe alimentar los diferentes módulos electrónicos- Debe alimentar los diferentes módulos electrónicos

- Cada módulo puede dar hasta 1 A- Cada módulo puede dar hasta 1 A


LEIOA


9

3. Driver para motores

-Amplifica la señal que proviene del microcontrolador principal

- lleva un convertidor aislado para alimentar los motores DC

- Se compone del driver L293

U 2

L 2 9 3 B

E N 11

I N 12

O U T13

G N D4

G N D5

O U T26

I N 27

V S8

E N 29I N 31 0O U T31 1G N D1 2G N D1 3O U T41 4I N 41 5V S S1 6

U 3

L M 7 8 0 5C 1

1 0 0 n F

R 1R e s is t e n c ia 1 / 4 W

D 1

000

+9 V +5 V

00

+9 V

+5 VM o t o r_ 1 1

+5 V

M o t o r_ 1 2

+

B 3

B o rn a _ 2

M o t o r_ 1 2

M o t o r_ 1 1

5 VPUD-0509-3K

U 4

P U D -0 5 0 9 -3 K

+V in1

G N D2

-V in3

0 V4

+V o u t5

I N _ M O TO R _ 1 1

5 V

I N _ M O TO R _ 1 2

+9 V

0

+

B 2

B o rn a _ 2

C N 1

I N _ M O TO R _ 1 1

12

C N 2

C o n e c t o r_ M o le x _ 2

12

0

I N _ M O TO R _ 1 2

I N _ M O TO R _ 1 1

0


LEIOA


4. Sensor de Obstáculos

10

- Está formado por un PIC16F84A

R 1

1 0 1 / 2 W+

B 2

A lim e n t a c io n _ P ic

C N 3

S e n s _ D e r

12

0

R 3

2 k 1 / 4 W

0

s e n s o r_ d e r

+5 V

e n a b le _ s e n s

R 5

3 3 0 R 7

2 2 k

C 5

2 2 p F

C 6

2 2 p F

P 2

P u ls a d o r_ 6 x 6 m m

R 8

1 0 0

0

R 9

1 0 k

+5 V

TSOP1738

P 1

TS O P 1 7 3 8

V S2

O U T3

G N D1

U 1

P I C 1 6 F 8 4 A

R A 21

R A 32

R A 4 / TO C K I3

/ M C L R4

V S S5

R B 0 / I N T6

R B 17

R B 28

R B 39

R B 41 0

R B 51 1

R B 61 2

R B 71 3

V D D1 4

O S C 2 / C L K O U T1 5

O S C 1 / C L K I N1 6

R A 01 7

R A 11 8

XTA L 1

4 M H Z

00

+5 V

D 2

T3

2 N 2 2 2 2 A

0

C N 1

E n a b le _ S e n s

12

0


+5 V

R 1 0

3 8 0

+5 V

0

C 3

4 . 7 u F

s e n s o r_ d e rle d

le d

D 3

0

Señal 38khz

- Una etapa a transistor

- Un receptor de 38 khz que dá una señal en bajo si detecta señal


LEIOA


4. Sensor de Obstáculos (continuación)

11

- La idea es emitir una señal infrarroja de 38khz contra el objeto

- Y esperar el rebote que captará un receptor en la misma banda de frecuencia

R 1

1 0 1 / 2 W+

B 2

A lim e n t a c io n _ P ic

C N 3

S e n s _ D e r

12

0

R 3

2 k 1 / 4 W

0

s e n s o r_ d e r

+5 V


R 5

3 3 0 R 7

2 2 k

C 5

2 2 p F

C 6

2 2 p F

P 2

P u ls a d o r_ 6 x 6 m m

R 8

1 0 0

0

R 9

1 0 k

+5 V

TSOP1738

P 1

TS O P 1 7 3 8

V S2

O U T3

G N D1

U 1

P I C 1 6 F 8 4 A

R A 21

R A 32

R A 4 / TO C K I3

/ M C L R4

V S S5

R B 0 / I N T6

R B 17

R B 28

R B 39

R B 41 0

R B 51 1

R B 61 2

R B 71 3

V D D1 4

O S C 2 / C L K O U T1 5

O S C 1 / C L K I N1 6

R A 01 7

R A 11 8

XTA L 1

4 M H Z

00

+5 V

D 2

T3

2 N 2 2 2 2 A

0

C N 1

E n a b le _ S e n s

12

0


+5 V

R 1 0

3 8 0

+5 V

0

C 3

4 . 7 u F

s e n s o r_ d e rle d

le d

D 3

0

Señal 38khz


LEIOA


12

5. Salidas a Motor Optoacopladas5. Salidas a Motor Optoacopladas

U 1

H C P L -2 2 3 1

U 2

H C P L -2 2 3 1

U 3

H C P L -2 2 3 1

C N 1

M o t o r_ 1

12

C N 2

M o t o r_ 2

12

C N 3

M o t o r_ 3

12

C N 4

S a l_ P I C _ 1 1

12

C N 5

S a l_ P I C _ 1 2

12

C N 6

S a l_ P I C _ 2 1

12

C N 7

S a l_ P I C _ 2 2

12

C N 8

S a l_ P I C _ 3 1

12

C N 9

S a l_ P I C _ 3 2

12

+

B 1

+5 V

R 1

6 2 0

R 2

6 2 0

R 3

6 2 0

R 4

6 2 0

R 5

6 2 0

R 6

6 2 0

NME0505SC

C 1

N M E 0 5 0 5 S C

G N D1

V C C2

0 V3

+V45 V

5 V

5 V

5 V

- Aisla los motores del microcontrolador principal- Aisla los motores del microcontrolador principal

- Se alimenta con un convertidor DC-DC aislado- Se alimenta con un convertidor DC-DC aislado

- Utiliza el HCPL-2231 (optoacoplador a salida lógica)- Utiliza el HCPL-2231 (optoacoplador a salida lógica)


LEIOA


13

6. Iluminación

- Se compone de diodos LED de alta intensidad

- La corriente se controla mediante una etapa a transistor

Q1

2N2222

R1

POT

J1

SALIDA_PIC

12

R2

POT

J2

12 V

12

R3

1k

//

D4DIODO LED

//

D5DIODO LED

//

D6DIODO LED

- Se controla através de una salida del microcontrolador


LEIOA


14

- Los módulos cumplen la función para la que fueron diseñados

II. ConclusionesII. Conclusiones

- El sistema funciona con los requerimientos minimos

- El tamaño del microbot

III. Aspectos a tener en cuentaIII. Aspectos a tener en cuenta

- Mejora de los sensores

- Tecnología de los circuitos impresos

- Diseño de una buena fuente de alimentación


LEIOA


15

www.microchip.com

www.vishay.com

www.fairchildsemi.com

www.microbotica.es

ORCAD

Referencias:Referencias:

- Software

PROTEUS

PICC

- Diseño Electrónico

www.analog.com

http://www.microchip.com/

http://www.vishay.com/

http://www.fairchildsemi.com/

http://www.microbotica.es/

http://www.analog.com/

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