Robot sterowany systemem Android za pomocą mikrokontrolera 8051

W tym projekcie zamierzamy zbudować robota sterowanego telefonem z systemem Android przy użyciu mikrokontrolerów 8051 i modułu Bluetooth. Robot został zaprojektowany z wykorzystaniem silników prądu stałego, a kierunek silników prądu stałego będzie kontrolowany za pomocą poleceń otrzymywanych z aplikacji na Androida. Stan robota jest przesyłany z powrotem do aplikacji na Androida. Projekt ten pomoże również w połączeniu modułu HC-05 Bluetooth z mikrokontrolerami 8051. Użyliśmy już modułu Bluetooth do sterowania urządzeniami domowymi za pomocą 8051.

Wymagane składniki:

• Mikrokontroler 8051 (AT89S52)
• Moduł Bluetooth HC-05
• Sterownik silnika L293D
• Podwozie robota
• Silniki DC (2)
• Koła (2)
• Koło rolkowe
• Przewody połączeniowe
• Terminal Bluetooth aplikacja na Androida

Schemat obwodu:

Mikrokontroler 8051:

Mikrokontroler 8051 to 8-bitowy mikrokontroler, który ma 128 bajtów pamięci RAM w chipie, 4 bajty pamięci ROM chipa, dwa timery, jeden port szeregowy i cztery porty 8-bitowe. Mikrokontroler 8052 jest rozszerzeniem mikrokontrolera 8051. W tym projekcie wykorzystujemy mikrokontroler AT89S52. Poniższa tabela przedstawia porównanie 8051 członków rodziny.

Funkcja	8051	8052
ROM (w bajtach)	4K	8K
RAM (bajty)	128	256
Timery	2	3
Piny I / O	32	32
Port szeregowy	1	1
Źródła przerwań	6	8

Moduł Bluetooth HC-05:

HC-05 to szeregowy moduł Bluetooth. Można go skonfigurować za pomocą poleceń AT. Może pracować w trzech różnych konfiguracjach (Master, Slave, Loop back). W naszym projekcie będziemy go używać jako niewolnika. Cechy modułu HC-05 obejmują:

• Typowa czułość -80dBm.
• Domyślna szybkość transmisji: 9600bps, 8 bitów danych, 1 bit stopu, brak parzystości.
• Kod PIN automatycznego parowania: domyślny kod PIN „1234”
• Posiada 6 pinów.
• Piny Vcc i Gnd służą do zasilania HC-05.
• Do komunikacji z mikrokontrolerem służą piny Tx i Rx.
• Włącz pin do aktywacji modułu HC-05. gdy jest niski, moduł jest wyłączony
• Stan pin działa jako wskaźnik stanu. Gdy nie jest sparowane / połączone z żadnym innym urządzeniem Bluetooth, dioda LED miga w sposób ciągły. Gdy jest połączony / sparowany z jakimkolwiek innym urządzeniem Bluetooth, dioda LED miga ze stałym opóźnieniem 2 sekund.

Układ scalony sterownika silnika L293D:

L293D to układ scalony sterownika silnika z podwójnym mostkiem H. Działa jako wzmacniacz prądu, wyjście L293D napędza silniki prądu stałego. Zawiera dwa wbudowane obwody mostka H. W zwykłym trybie pracy może sterować dwoma silnikami prądu stałego jednocześnie w obu kierunkach. Poniższa tabela przedstawia opis pinów układu scalonego L293D. Oto kilka projektów wykorzystujących sterownik silnika L293D.

Opis pinów

Nr pinu	Nazwa	Funkcjonować
1	Włącz 1,2	Włącz pin dla silnika 1
2	Wejście 1	Wejście 1 dla silnika 1
3	Wyjście 1	Wyjście 1 dla silnika 1
4	Gnd	Masa (0 V)
5	Gnd	Masa (0 V)
6	Wyjście 2	Wyjście 2 dla silnika 1
7	Wejście 2	Wejście 2 dla silnika 1
8	Vcc 2	Napięcie zasilania silników (5 V)
9	Włącz 3,4	Włącz pin dla silnika 1
10	Wejście 3	Wejście 1 dla silnika 2
11	Wyjście 4	Wyjście 1 dla silnika 2
12	Gnd	Masa (0 V)
13	Gnd	Masa (0 V)
14	Wyjście 4	Wyjście 2 dla silnika 2
15	Wejście 4	Wejście 2 dla silnika 2
16	Vcc 1	Napięcie zasilania (5 V)

Działanie robota sterowanego telefonem z systemem Android:

W tym robocie sterowanym smartfonem użytkownik aplikacji na Androida przesyła dane do mikrokontrolera 8051 za pośrednictwem modułu HC-05. Odebrane dane są porównywane w mikrokontrolerze 8051 i na tej podstawie podejmowana jest decyzja. Poniższa tabela przedstawia kierunek silników i stan robota dla różnych odbieranych znaków.

Otrzymany charakter	Silnik 1	Silnik 2	Status robota
fa	Naprzód	Naprzód	Idzie naprzód
b	Do tyłu	Do tyłu	Porusza się do tyłu
r	Naprzód	Do tyłu	Porusza się w prawo
l	Do tyłu	Naprzód	Porusza się w lewo
s	Poza	Poza	Zatrzymany

Terminalu Bluetooth aplikacja pozwala na emulację terminala Bluetooth. Ta aplikacja obsługuje komunikację dwukierunkową i jest kompatybilna z większością urządzeń.

Poniższe kroki pokazują, jak zainstalować i używać tej aplikacji.

1. Pobierz i zainstaluj aplikację terminala Bluetooth na swoim telefonie z systemem Android. Aplikację można pobrać z poniższego linku.

play.google.com/store/apps/details?id=ptah.apps.bluetoothterminal

2. Po zainstalowaniu aplikacji otwórz aplikację i włącz Bluetooth.

3. Wybierz urządzenie i kliknij opcję połączenia. Po udanym połączeniu możemy rozpocząć wysyłanie danych do modułu HC-05.

Sprawdź objaśnienie kodu poniżej, aby zobaczyć, w jaki sposób znak jest wysyłany i odbierany przez mikrokontroler 8051 w celu obracania wymaganych silników.

Objaśnienie kodu:

Kompletny program C i film demonstracyjny dla tego projektu jest podany na końcu tego projektu. Kod jest podzielony na małe znaczące fragmenty i wyjaśniony poniżej.

Dla współpracy L293D z mikrokontrolerami 8051 musimy zdefiniować piny, na których L293D jest podłączony do mikrokontrolera 8051. Pin In1 silnika 1 jest podłączony do P2.0, pin In2 silnika 1 jest podłączony do P2.1, pin In1 silnika 2 jest podłączony do P2.2, pin In2 silnika 2 jest podłączony do P2.3

sbit m1f = P2 ^ 0; // pin in1 silnika1 sbit m1b = P2 ^ 1; // pin in2 motor1 sbit m2f = P2 ^ 2; // pin in1 motor2 sbit m2b = P2 ^ 3; // pin in2 motor2

Następnie musimy zdefiniować funkcje, które są używane w programie. Funkcja opóźnienia służy do tworzenia określonego opóźnienia czasowego. Funkcja Txdata służy do przesyłania danych przez port szeregowy. Funkcja Rxdata służy do odbioru danych z portu szeregowego.

void delay (unsigned int); // funkcja do tworzenia znaku opóźnienia rxdata (void); // funkcja do odbioru znaku przez port szeregowy 8051 void txdata (unsigned char); // funkcja wysyłania znaku przez port szeregowy 8051

W tej części kodu skonfigurujemy mikrokontroler 8051 do komunikacji szeregowej. Rejestr TMOD jest ładowany z 0x20 dla timera 1, tryb 2 (automatyczne przeładowanie). Rejestr SCON jest ładowany z 0x50 dla 8 bitów danych, 1 bit stopu i włączony odbiór. Rejestr TH1 jest ładowany z 0xfd dla szybkości transmisji 9600 bitów na sekundę. TR1 = 1 służy do uruchomienia timera.

TMOD = 0x20; SCON = 0x50; TH1 = 0xfd; TR1 = 1; W tej części kodu zwrócony znak funkcji rxdata jest przechowywany w zmiennej „s” do dalszego wykorzystania.

s = rxdata (); // odbieranie danych szeregowych z modułu bluetooth hc-05

W tej części kodu musimy porównać otrzymany znak z przypisanymi wcześniej znakami dla różnych kierunków. Jeśli odebrany znak to „f”, robot musi poruszać się do przodu. Osiąga się to poprzez ustawienie wysokich pinów m1f, m2f i niskich pinów m1b, m2b . Po wykonaniu tej czynności musimy wysłać stan robota do aplikacji na Androida. Odbywa się to za pomocą funkcji txdata . Ten sam proces jest powtarzany dla różnych otrzymanych znaków i podejmowana jest odpowiednia decyzja. W tabeli 1 przedstawiono różne wartości m1f, m1b, m2f, m2b dla różnych kierunków ruchu robota.

if (s == 'f') // przesuń oba silniki w kierunku do przodu {m1f = 1; opóźnienie (1); m1b = 0; opóźnienie (1); m2f = 1; opóźnienie (1); m2b = 0; opóźnienie (1); for (i = 0; msg1! = '\ 0'; i ++) // wyślij stan robota do aplikacji na Androida przez bluetooth {txdata (msg1); }}

m1f	m1b	m2f	m2b	Obroty silnika 1	Obrót silnika 2	Status robota
1	0	1	0	Naprzód	Naprzód	Idąc naprzód
0	1	0	1	odwrócić	odwrócić	Poruszanie się do tyłu
1	0	0	1	Naprzód	odwrócić	Idąc w prawo
0	1	1	0	odwrócić	Naprzód	Poruszam się w lewo
0	0	0	0	zatrzymany	zatrzymany	zatrzymany

To znaczy, że możesz obracać samochód robota w dowolnym kierunku, kontrolując cztery silniki za pomocą mikrokontrolera 8051. Tym robotem można również sterować za pomocą DTMF z 8051, jeśli nie masz telefonu z systemem Android.

Sprawdź również wszystkie projekty robotyki tutaj.