TIVA басқаратын конвейерлік таспаға негізделген түс сұрыптаушысы: 8 қадам

2024 Автор: John Day | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2024-01-30 10:27

Электроника өрісінің кең ауқымы бар. Әр қосымшаға басқа схема мен басқа бағдарламалық жасақтама, сонымен қатар аппараттық конфигурация қажет. Микроконтроллер - бұл бір микросхемада әр түрлі қосымшаларды іске қосуға болатын чипке енгізілген интеграцияланған модель. Біздің жоба ARM процессорына негізделген, ол смартфонның аппараттық құралдарында жоғары қолданылады. Түс сұрыптаушыны жобалаудың негізгі мақсаты, өйткені ол өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. күріш сұрыптауда. TCS3200 түсті сенсор, кедергі датчигі, реле, конвейерлік таспа және TIVA C сериялы ARM негізіндегі микроконтроллердің интерфейсі - бұл жобаны бірегей және керемет етудің негізгі факторы. Жоба кедергілер сенсорынан өткеннен кейін тоқтайтын конвейер таспасына объект орнатылатындай жұмыс істейді. Белбеуді тоқтатудың мақсаты - түс сенсорына оның түсін бағалауға уақыт беру. Түсті бағалағаннан кейін, тиісті түс тұтқасы белгілі бір бұрышта айналады және объектіге сәйкес түсті шелекке түсуге мүмкіндік береді.

1 -қадам: Кіріспе

Біздің жоба аппараттық қондырғы мен бағдарламалық қамтамасыз ету конфигурациясының тамаша үйлесімінен тұрады. Бұл идеяның қажеттілігі, онда сіз өнеркәсіптегі объектілерді бөліп алуыңыз керек. Микроконтроллерге негізделген түс сұрыптаушы Инженерлік -технологиялық университеттің электротехника факультетінің төртінші семестрінде оқытылатын Микроконтроллерді өңдеу жүйесінің курсына арналған. Бағдарламалық жасақтама конфигурациясы үш негізгі түсті түсіну үшін қолданылады. Олар конвейерлік машинада сервомоторлармен байланысқан қолмен бөлінеді.

2 -қадам: Жабдық

Төменде олардың қысқаша сипаттамасы бар жобаларды құруда қолданылатын компоненттер берілген

a) ARM процессоры TIVA C сериялы TM4C1233H6PM микроконтроллері

б) инфрақызыл инфрақызыл кедергілер сенсоры

в) TCS3200 түс сенсоры

d) Реле (30В / 10А)

e) редукторлы қозғалтқыш (12В, 1А)

f) H-52 конвейерлік таспа

g) диаметрі 56,25 мм

з) серво қозғалтқыштары

3 -қадам: Компоненттер туралы мәліметтер

Төменде негізгі компоненттер туралы қысқаша мәліметтер берілген:

1) TM4C1233H6PM микроконтроллері:

Бұл ARM процессорына негізделген микроконтроллер, ол осы жобада қолданылған. Бұл микроконтроллерді қолданудың артықшылығы, бұл істікті тапсырмаға сәйкес бөлек конфигурациялауға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, бұл кодтың жұмысын терең түсінуге мүмкіндік береді. Біз өз жобамызда үзіліске негізделген бағдарламалауды тиімді әрі сенімді ету үшін қолдандық. Texas Instrument Stellaris® микроконтроллерлер тобы дизайнерлерге интеграция мүмкіндіктерінің кең жиынтығымен және бағдарламалық қамтамасыз ету мен әзірлеу құралдарының күшті экожүйесімен жоғары өнімді ARM® Cortex ™ -M архитектурасын ұсынады.

Өнімділік пен икемділікке бағытталған Stellaris архитектурасы FPU бар 80 МГц CortexM, әр түрлі интеграцияланған естеліктер мен бірнеше бағдарламаланатын GPIO ұсынады. Stellaris құрылғылары тұтынушыларға арнайы перифериялық қондырғыларды интеграциялау және бағдарламалық қамтамасыз ету құралдарының толық кітапханасын қамтамасыз ету арқылы үнемді шешімдерді ұсынады, олар тақта шығындарын және дизайн циклінің уақытын азайтады. Нарыққа тез шығуды және шығындарды үнемдеуді ұсына отырып, Stellaris микроконтроллерлер отбасы жоғары өнімді 32 биттік қосымшаларда жетекші таңдау болып табылады.

2) IR инфрақызыл кедергілер сенсоры:

Біз өз жобамызда инфрақызыл инфрақызыл кедергілер сенсорын қолдандық, олар жарықдиодты қосу арқылы кедергілерді сезеді. Айнымалы резистор кедергіден қашықтықты реттеуге болады. Қуат светодиоды IR қабылдағышының жауапында қосылады. Жұмыс кернеуі 3 - 5В тұрақты ток, шығыс түрі - цифрлық коммутация. Тақтаның өлшемі 3,2х1,4 см. Инфрақызыл сәуле шығаратын сигналды қабылдайтын IR қабылдағыш.

3) TCS3200 түс сенсоры:

TCS3200-бұл реттелетін кремний фотодиодтары мен бір монолитті CMOS интегралды схемасында ток-жиілік түрлендіргішін біріктіретін бағдарламаланатын түсті жарықтан жиілікті түрлендіргіштер. Шығу жиілігі жарық интенсивтілігіне тура пропорционалды (сәулелену) төртбұрышты толқын (50% жұмыс циклы). Екі басқару кіріс түйреуіші арқылы алдын ала орнатылған үш мәннің бірі шығудың толық шкаласын масштабтай алады. Сандық кірістер мен цифрлық шығыс микроконтроллерге немесе басқа логикалық схемаға тікелей кіруге мүмкіндік береді. Шығуды қосу (OE) микроконтроллердің кіріс желісін бірнеше бірлікпен бөлісу үшін шығуды жоғары импеданс күйіне қояды. TCS3200-де жарық жиілік түрлендіргіші 8 × 8 фотодиодтар жиынын оқиды. Он алты фотодиодтың көк сүзгісі бар, 16 фотодиодтың жасыл сүзгісі бар, 16 фотодиодтың қызыл сүзгісі бар, 16 фотодиодтың сүзгісі жоқ мөлдір. TCS3210-да жарық жиілігін түрлендіргіш 4 × 6 фотодиодтар жиынын оқиды.

Алты фотодиодтың көгілдір сүзгісі бар, 6 фотодиодтың жасыл сүзгісі бар, 6 фотодиодтың қызыл сүзгісі бар, ал 6 фотодиодтың сүзгісі жоқ мөлдір. Фотодиодтардың төрт түрі (түсі) сәулеленудің біркелкі еместігінің әсерін азайту үшін ажыратылады. Бір түсті барлық фотодиодтар параллель қосылған. S2 және S3 түйреуіштері фотодиодтардың қай тобы (қызыл, жасыл, көк, мөлдір) белсенді екенін таңдау үшін қолданылады. Фотодиодтардың өлшемі 110 мкм × 110 мкм және 134 мкм орталықтарда орналасқан.

4) Реле:

Риверлер TIVA тақтасын қауіпсіз пайдалану үшін қолданылған. Реле қолдану себебі, біз 1А, 12В қозғалтқышты пайдаланып, конвейерлік таспаның тісті дөңгелектерін басқарамыз, онда TIVA тақтасы тек 3,3В тұрақты ток береді. Сыртқы тізбек жүйесін алу үшін реле қолдану міндетті.

5) 52-H конвейерлік таспа:

Конвейер жасау үшін 52-Н типті уақыт белбеуі қолданылады. Ол тефлонның екі редукторына оралған.

6) диаметрі 59,25 мм тісті доңғалақтар:

Бұл редукторлар конвейер таспасын жүргізу үшін қолданылады. Редукторлар тефлон материалынан жасалған. Екі редуктордағы тістердің саны 20, бұл конвейерлік таспаның талаптарына сәйкес.

4 -қадам: Әдістеме

] Біздің жобада қолданылатын әдістеме өте қарапайым. Кодтау аймағында үзуге негізделген бағдарламалау қолданылады. Жұмыс істеп тұрған конвейер таспасына объект қойылады. Кедергілер сенсоры түс сенсорымен бекітілген. Объект түс сенсорының қасына келгенде.

Кедергілер сенсоры сигналды массивке беруге мүмкіндік беретін үзіліс тудырады, бұл сыртқы тізбекті өшіру арқылы қозғалтқышты тоқтатады. Түстер сенсорына бағдарламалық жасақтама түс беруді оның жиілігін есептеу арқылы бағалауға уақыт береді. Мысалы, қызыл нысан қойылады және оның жиілігі анықталады.

Қызыл заттарды ажырату үшін қолданылатын сервомотор белгілі бір бұрышта айналады және білек тәрізді әрекет етеді. Бұл объектінің сәйкес түсті шелекке түсуіне мүмкіндік береді. Сол сияқты, егер басқа түс қолданылса, онда объектінің түсіне сәйкес сервомотор айналады, содан кейін объект тиісті шелекке түседі. Кодтың, сондай -ақ жобаның аппараттық құралдарының тиімділігін арттыру үшін сауалнамаға негізделген үзіліс болдырылмайды. Түс сенсорында объектінің белгілі бір қашықтықтағы жиілігі есептеледі және кодқа енгізіледі, ол барлық сүзгілерді қосу мен тексерудің қарапайымдылығын тексерудің орнына.

Конвейерлік таспаның жылдамдығы баяу сақталады, себебі жұмысты елестету үшін нақты бақылау қажет. Қозғалтқыштың ағымдағы айн / мин инерция моменті жоқ 40 құрайды. Алайда, редуктор мен конвейер таспасын салғаннан кейін. Инерция моментінің ұлғаюына байланысты қозғалтқыштың айналу жиілігі әдеттегіден аз болады. Редуктор мен конвейер таспасын салғаннан кейін айн / мин 40 -тан 2 -ге дейін төмендетілді. Импульстік ен модуляциясы сервомоторларды жүргізу үшін қолданылады. Жобаны іске қосу үшін таймерлер де енгізілген.

Реле сыртқы тізбекпен, сондай -ақ кедергілер сенсорымен қосылады. Бұл жобада аппараттық және бағдарламалық қамтамасыз етудің тамаша үйлесімін байқауға болады

5 -қадам: код

Код KEIL UVISION 4 -те жасалған.

Код қарапайым және түсінікті. Код туралы ештеңе сұрамаңыз

Іске қосу файлы да қосылды

6 -қадам: Қиындықтар мен мәселелер

Жабдық:

Жобаны жасау кезінде бірнеше проблемалар туындайды. Аппараттық құралдар да, бағдарламалық қамтамасыз ету де күрделі және өңдеу қиын. Мәселе конвейерлік таспаны жобалау болды. Біріншіден, біз конвейерлік белбеуді 4 дөңгелегі бар қарапайым мотоцикл шинасы бар түтікпен жасадық (енін ұлғайту үшін 2 доңғалақ біріктірілген). Бірақ бұл идея іске аспады. Осыдан кейін біз уақыт белдеуі мен беріліс қорабы бар конвейерлік таспаны жасауға бет бұрдық. Шығын коэффициенті өз жобасында шыңға жетті, себебі компоненттер мен дайындықтың механикалық дизайны уақытты да, жоғары дәлдікті қажет ететін көп еңбекті қажет етеді. Мәселе әлі де болды, өйткені біз тек бір қозғалтқыш қолданылатынын білеміз, ол берілісті жүргізуші деп аталады, ал қалған барлық берілісті - беріліс деп аталады. Сондай -ақ, конвейерлік таспаны басқара алатын, айналу жылдамдығы аз қуатты қозғалтқышты пайдалану керек. Бұл мәселелерді шешкеннен кейін. Жабдық сәтті жұмыс істеді.

B Бағдарламалық қамтамасыз ету:

Бағдарламалық қамтамасыз ету бөлігінде де қиындықтар болды. Белгілі бір объект үшін сервомотордың айналатын және қайтатын уақыты шешуші бөлік болды. Үзіліс негізіндегі бағдарламалау біздің аппараттық құралдарды жөндеуге және өзара әрекеттесуге көп уақытымызды алды. Біздің TIVA тақтасында 3 түйреуіш аз болды. Біз әр сервомотор үшін әр түрлі түйреуіштерді қолданғымыз келді. Бірақ түйреуіштер аз болғандықтан, біз екі сервомотор үшін бірдей конфигурацияны қолдануға мәжбүр болдық. Мысалы, Timer 1A және Timer 1B жасыл және қызыл сервомотор үшін, ал Timer 2A көк түс үшін конфигурацияланды. Сондықтан біз кодты құрастырған кезде. Жасыл да, қызыл да қозғалтқыш айналды. Түс сенсорын конфигурациялау қажет болғанда тағы бір мәселе туындайды. Біз түс сенсорын қосқыштарды пайдаланудан гөрі жиілікке сәйкес конфигурациялап, әр түсті бір -бірлеп тексергендіктен. Түрлі түстердің жиіліктері осциллографтың көмегімен сәйкес қашықтықта есептелді, содан кейін ол кодқа енгізілді. Ең қиын нәрсе - 6 -бетті барлық кодты бір жинау. Бұл көптеген қателіктерге әкеледі және көптеген жөндеуді қажет етеді. Дегенмен, біз көптеген қателерді мүмкіндігінше жойдық.

7 -қадам: Қорытынды және жобалық бейне

Ақырында, біз өз мақсатымызға жеттік және конвейер таспасының түсі бойынша сұрыптаушы жасауда табысқа жеттік.

Сервомоторлардың кідіріс функциясының параметрлерін өзгерткеннен кейін оларды аппараттық талаптарға сәйкес ұйымдастыру. Ол еш кедергісіз біркелкі жүрді.

Жоба туралы бейне сілтемеде қол жетімді.

drive.google.com/open?id=0B-sDYZ-pBYVgWDFo…

8 -қадам: Арнайы алғыс

Жобаны бөліскені және бастаманы қолдағаны үшін Ахмад Халидке ерекше алғыс

Сізге бұл да ұнайды деп үміттенемін.

BR

Тахир Ул Хак

UET LHR PK