সেলফোন নিয়ন্ত্রিত রোবটের জন্য পিসিবি ডিজাইন: 10 টি ধাপ

2024 লেখক: John Day | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-30 07:58

আমি এই প্রকল্পটি ২০১২ সালে আমার গৌণ প্রকল্প হিসাবে করেছি। এই প্রকল্পটি মানুষের সরাসরি হস্তক্ষেপ ছাড়াই হুমকি নিরপেক্ষ করার একটি পদ্ধতির প্রয়োজন দ্বারা অনুপ্রাণিত হয়েছিল। সেই সময় ছিল, আমার দেশ সহিংসতার দ্বারা কঠোরভাবে ক্ষতিগ্রস্ত হয়েছিল যা আমাকে উদ্ভাবিত করেছিল সহজ রোবট যান যা যে কোন মোবাইল ফোন দ্বারা চালিত হতে পারে। রোবটটি ডিটিএমএফ অডিও ফ্রিকোয়েন্সিগুলির মাধ্যমে নিয়ন্ত্রিত হয় যা এটি 2G নেটওয়ার্কেও ব্যাপক কর্মক্ষম কভারেজ সক্ষম করে। এই নির্দেশে, আমি পিসিবি ডিজাইনের উপর বেশি মনোযোগ দেব।

সরবরাহ

M8870 DTMF ডিকোডার

89C51 মাইক্রোকন্ট্রোলার

L293D মোটর ড্রাইভার

ডিসি মোটরস

রোবট গাড়ির চ্যাসি

মুঠোফোন

5v নিয়ন্ত্রিত বিদ্যুৎ সরবরাহ

ধাপ 1: মৌলিক কাঠামো

আসুন রোবটের মৌলিক কাঠামো পরিদর্শন করি।

সেখানে দেখানো মোবাইল হ্যান্ডসেটটি রোবটকে নিয়ন্ত্রণ করতে ব্যবহৃত হয়। আমরা রোবটের ভিতরে রাখা হ্যান্ডসেটে কল করি, রোবট তখন স্বয়ংক্রিয়ভাবে কলটি গ্রহণ করে এবং তারপর রোবটের গতি নিয়ন্ত্রণের জন্য আমাদের প্রতিটি কী টিপতে হয়, যা এর সাথে যুক্ত মাইক্রোকন্ট্রোলারের সাহায্যে নিয়ন্ত্রিত হয়। বাহ্যিক রিসেট সুইচের সাহায্যে রোবটটি পুনরায় সেট করা যায়। প্রতিটি অপারেশনের জন্য প্রতিটি সুইচ বরাদ্দ করা হয়। যখন রোবটের গতির সাথে সংশ্লিষ্ট চাবি চাপানো হয়, তখন ডিটিএমএফ ডিকোডার রিসিভারে উৎপন্ন টোন ডিকোড করবে এবং মাইক্রোকন্ট্রোলারে বাইনারি কোড পাঠাবে। মাইক্রোকন্ট্রোলারকে এমনভাবে প্রোগ্রাম করা হয় যে যখন গতির সাথে সংশ্লিষ্ট বাইনারি কোডগুলি সনাক্ত করা হয়, মাইক্রোকন্ট্রোলার মোটর ড্রাইভারকে সংশ্লিষ্ট বাইনারি ইনপুট দেবে। মোটরচালক সংকেতটি ব্যাখ্যা করবে এবং মোটরকে যথাযথ ভোল্টেজ দেবে যার ফলে এটি সুইচ করবে এবং মোটরকে সংশ্লিষ্ট দিকে ঘোরাবে।

ধাপ 2: DTMF ডিকোডার

M8870 হল একটি সম্পূর্ণ DTMF রিসিভার যা একক 18-পিন DIP বা SOIC প্যাকেজে ব্যান্ড স্প্লিট ফিল্টার এবং ডিকোডার ফাংশন উভয়কে সংহত করে। CMOS প্রসেস প্রযুক্তি ব্যবহার করে নির্মিত, M-8870 কম বিদ্যুৎ খরচ (সর্বোচ্চ 35 মেগাওয়াট) এবং সুনির্দিষ্ট ডেটা হ্যান্ডলিং প্রদান করে। এর ফিল্টার বিভাগটি উচ্চ এবং নিম্ন উভয় গ্রুপের ফিল্টার এবং ডায়াল টোন প্রত্যাখ্যানের জন্য সুইচড ক্যাপাসিটর প্রযুক্তি ব্যবহার করে। এর ডিকোডার ডিজিটাল কাউন্টিং কৌশল ব্যবহার করে সমস্ত 16 টি ডিটিএমএফ টোন জোড়া 4-বিট কোডে সনাক্ত এবং ডিকোড করে। বহিরাগত উপাদান সংখ্যা অন-চিপ ডিফারেনশিয়াল ইনপুট এম্প্লিফায়ার, ক্লক জেনারেটর এবং ল্যাচড ট্রাই-স্টেট ইন্টারফেস বাসের বিধান দ্বারা হ্রাস করা হয়। ন্যূনতম বাহ্যিক উপাদানগুলির মধ্যে রয়েছে কম খরচে 3.579545 মেগাহার্টজ রঙের বিস্ফোরণ স্ফটিক, একটি টাইমিং প্রতিরোধক এবং একটি টাইমিং ক্যাপাসিটর। M-8870-02 একটি "পাওয়ার-ডাউন" বিকল্প প্রদান করে, যা সক্ষম হলে, খরচ 0.5 মেগাওয়াটেরও কম করে। M-8870-02 চতুর্থ কলাম সংখ্যার ডিকোডিংকেও বাধা দিতে পারে।

M8870 এর বৈশিষ্ট্য:

• সম্পূর্ণ DTMF রিসিভার
• কম বিদ্যুৎ খরচ (35mw)
• অভ্যন্তরীণ লাভ সেটিং পরিবর্ধক
• নিয়মিত অধিগ্রহণ এবং মুক্তির সময়
• কেন্দ্রীয় অফিসের মান
• পাওয়ার-ডাউন মোড (5mw)
• একক 5 ভোল্ট পাওয়ার সাপ্লাই
• ডায়াল টোন দমন
• ইনহিবিট মোড

DTMF টেকনিক টেলিফোনে 16 টি সাধারণ আলফানিউমেরিক অক্ষর (0-9, A-D, *, #) এর একটি স্বতন্ত্র প্রতিনিধিত্ব করে। ব্যবহৃত সর্বনিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি 697 Hz এবং সর্বোচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি 1633Hz। ডিটিএমএফ কীপ্যাড এমনভাবে সাজানো হয়েছে যে প্রতিটি সারির নিজস্ব স্বতন্ত্র স্বর ফ্রিকোয়েন্সি থাকবে এবং প্রতিটি কলামের নিজস্ব অনন্য স্বরের ফ্রিকোয়েন্সি থাকবে। উপরে সাধারণ টিটিএমএফ কীপ্যাড এবং সংশ্লিষ্ট সারি/কলাম ফ্রিকোয়েন্সিগুলির একটি উপস্থাপনা রয়েছে। একটি কী টিপে, উদাহরণস্বরূপ, 5, নিম্ন গ্রুপের জন্য 770 Hz এবং উচ্চ গোষ্ঠীর জন্য 1336 Hz সমন্বিত একটি দ্বৈত-স্বর তৈরি করবে।

ধাপ 3: 89C51 মাইক্রোকন্ট্রোলার

আমরা এখানে যে মাইক্রোকন্ট্রোলার ব্যবহার করি তা হল AT89C51। AT89C51 হল একটি লো-পাওয়ার, হাই-পারফরম্যান্স CMOS 8-বিট মাইক্রোকম্পিউটার যার 8K বাইট ফ্ল্যাশ প্রোগ্রামযোগ্য এবং ইরেজেবল রিড-ওনলি মেমরি (PEROM)। ডিভাইসটি অ্যাটমেলের উচ্চ-ঘনত্বের অ-উদ্বায়ী মেমরি প্রযুক্তি ব্যবহার করে তৈরি করা হয়েছে এবং এটি শিল্প-মান 80C51 এবং 80C52 নির্দেশ সেট এবং পিনআউটের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ। এটি একটি নিয়ন্ত্রক ইউনিট যা প্রয়োজন অনুযায়ী প্রোগ্রাম করা যায়। এই প্রকল্পে, এটি সনাক্ত করা টোন এর সাথে সম্পর্কিত বাইনারি কোড গ্রহণ করে এবং মোটর চালানোর জন্য বাইনারি কোডটি ড্রাইভার আইসিতে পাঠানো হবে।

বৈশিষ্ট্য:

• ATMEL এর পণ্য
• 8051 এর অনুরূপ
• 8-বিট মাইক্রোকন্ট্রোলার
• EPROM বা FLASH মেমরি ব্যবহার করে
• একাধিক সময় প্রোগ্রামযোগ্য (MTP)

ATMEL89C51 এর মোট 40 টি পিন রয়েছে যা বিভিন্ন ফাংশন যেমন I/O, RD, WR, ঠিকানা এবং অন্তরায় নিবেদিত। P০ পিনের মধ্যে মোট p২ টি পিন চারটি পোর্ট P0, P1, P2, এবং P3 এর জন্য আলাদা করে রাখা হয়েছে, যেখানে প্রতিটি পোর্ট 8 টি পিন নেয়। বাকি পিনগুলি Vcc, GND, XTAL1, XTAL, RST, EA, এবং PSEN হিসাবে মনোনীত করা হয়েছে। PSEN এবং ALE ছাড়া এই সমস্ত পিনগুলি 8051 এবং 8031 পরিবারের সকল সদস্যরা ব্যবহার করে।

ধাপ 4: L293D মোটর ড্রাইভার

দুটি মোটর L293D মোটর ড্রাইভার IC ব্যবহার করে চালিত হয়। L293D হল চতুর্ভুজ অর্ধেক এইচ-ব্রিজ দ্বি-নির্দেশক মোটর ড্রাইভার আইসি যা 4.5 থেকে 36 ভোল্টের ভোল্টেজ রেঞ্জ সহ 600mA পর্যন্ত কারেন্ট চালাতে পারে। এটি ছোট ডিসি-গিয়ার্ড মোটর, বাইপোলার স্টেপার মোটর ইত্যাদি চালানোর জন্য উপযুক্ত।

L293D এর বৈশিষ্ট্য:

• প্রতি চ্যানেলে 600 এমএ আউটপুট বর্তমান ক্ষমতা
• 1.2 একটি চ্যানেল প্রতি সর্বোচ্চ আউটপুট বর্তমান (অ পুনরাবৃত্তিমূলক)
• সুবিধা সক্ষম করুন অতিরিক্ত তাপমাত্রা সুরক্ষা
• লজিক্যাল "0" ইনপুট ভোল্টেজ 1.5 v পর্যন্ত (উচ্চ নয়েজ ইমিউনিটি)
• অভ্যন্তরীণ ক্ল্যাম্প ডায়োড

L293D চতুর্ভুজ উচ্চ বর্তমান অর্ধ এইচ ড্রাইভ। L293D 4.5V থেকে 36 V পর্যন্ত ভোল্টেজগুলিতে 600 mA পর্যন্ত দ্বি -নির্দেশক ড্রাইভ বর্তমান প্রদান করার জন্য ডিজাইন করা হয়েছে। উভয় ড্রাইভই একটি রিলে, সোলেনয়েড, ডিসি এবং বাইপোলার স্টেপিং মোটর, সেইসাথে উচ্চ কারেন্ট/ ইতিবাচক সরবরাহ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে উচ্চ ভোল্টেজ লোড। L293D এমপ্লিফায়ার এবং আউটপুট সুরক্ষা সার্কিট সহ চারটি ইনপুট নিয়ে গঠিত। ড্রাইভগুলি জোড়ায় সক্ষম, 1 এবং 2 ড্রাইভ 1, 2 EN দ্বারা এবং 3 এবং 4 ড্রাইভ 3, 4 EN দ্বারা সক্ষম। যখন একটি সক্ষম ইনপুট বেশি হয়, তখন সংশ্লিষ্ট ড্রাইভার সক্ষম হয় এবং তাদের আউটপুটগুলি সক্রিয় থাকে এবং তাদের ইনপুটগুলির সাথে পর্যায়ক্রমে থাকে।

ধাপ 5: পাওয়ার সাপ্লাই ইউনিট

লো ডিউটি ডিসি ব্যাটারিগুলি 5V-9V এর উপযুক্ত ভোল্টেজ রেটিং এবং সর্বোচ্চ একটি কারেন্ট সহ আসে। 1000mA একটি নিয়ন্ত্রিত ডিসি ভোল্টেজ পাওয়ার জন্য, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক ব্যবহার করা হত। ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক আইসিগুলি নির্দিষ্ট (সাধারণত 5, 12 এবং 15V) বা পরিবর্তনশীল আউটপুট ভোল্টেজের সাথে উপলব্ধ। তারা পাস করতে পারে সর্বোচ্চ বর্তমান দ্বারা রেট করা হয়। নেগেটিভ ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক পাওয়া যায়, প্রধানত দ্বৈত সরবরাহে ব্যবহারের জন্য। বেশিরভাগ নিয়ন্ত্রকদের মধ্যে অতিরিক্ত স্রোত ('ওভারলোড সুরক্ষা') এবং অতিরিক্ত উত্তাপ ('তাপ সুরক্ষা') থেকে কিছু স্বয়ংক্রিয় সুরক্ষা অন্তর্ভুক্ত। ফিক্সড ভোল্টেজ রেগুলেটর আইসির অনেকগুলোতে 3 টি লিড আছে এবং দেখতে পাওয়ার ট্রানজিস্টরের মতো, যেমন 7805 (+5V, 1A) রেগুলেটর ডানদিকে দেখানো হয়েছে। তারা প্রয়োজন হলে একটি তাপ সিঙ্ক সংযুক্ত করার জন্য একটি গর্ত অন্তর্ভুক্ত।

ধাপ 6: প্রোগ্রামিং

Keil uVision সফটওয়্যারটি 89C51 এর জন্য প্রোগ্রামটি ডেভেলপ করতে ব্যবহার করা হয়েছিল এবং অর্ক্যাড ক্যাপচার / লেআউট আমাদের কাস্টম তৈরি PCB ডিজাইন এবং বানাতে ব্যবহৃত হয়েছিল।

MT8870 সিরিজের সব ধরনের ডিজিটাল গণনা কৌশল ব্যবহার করে 16 টি DTMF টোন জোড়া 4-বিট কোড আউটপুটে সনাক্ত এবং ডিকোড করে। অন্তর্নির্মিত ডায়াল টোন রিজেকশন সার্কিট প্রি-ফিল্টারিংয়ের প্রয়োজন দূর করে যখন

ইনপুট সিগন্যাল পিন 2 এ দেওয়া হয়েছিল 89C51 IC এর পোর্ট 1 এর P1.0 (পিন 1) থেকে P1.3 (পিন 4) এর ইনপুট পিন। AT89C51 নিয়ন্ত্রণকারী ইউনিট। এই প্রকল্পে, এটি সনাক্ত করা স্বরের সাথে সম্পর্কিত বাইনারি কোড গ্রহণ করে এবং মোটর চালানোর জন্য বাইনারি কোডটি ড্রাইভার আইসিতে পাঠানো হবে। মাইক্রোকন্ট্রোলারের P2.0 P2.0 থেকে P2.3 এর মাধ্যমে আউটপুট মোটর ড্রাইভার L293D এর IN4 এর মাধ্যমে IN1 ইনপুটকে যথাক্রমে দুটি গিয়ার ডিসি মোটর চালানোর জন্য খাওয়ানো হয়। একটি ম্যানুয়াল রিসেট সুইচও ব্যবহার করা হয়। মাইক্রোকন্ট্রোলার আউটপুট ডিসি মোটর চালানোর জন্য যথেষ্ট নয়, তাই মোটর ঘোরানোর জন্য বর্তমান ড্রাইভার প্রয়োজন। L293D চারজন ড্রাইভার নিয়ে গঠিত। IN1 থেকে IN4 এবং আউট 1 থেকে 4 পিন যথাক্রমে ড্রাইভার 1 থেকে ড্রাইভার 4 এর ইনপুট এবং আউটপুট পিন।

ধাপ 7: প্রোগ্রাম

ORG 000H

শুরু করুন:

MOV P1, #0FH

MOV P2, #000H

L1: MOV A, P1

CJNE A, #04H, L2

MOV A, #0AH

MOV P2, A

LJMP L1

L2: CJNE A, #01H, L3

MOV A, #05H

MOV P2, A

LJMP L1

L3: CJNE A, #0AH, L4

MOV A, #00H

MOV P2, A

LJMP L1

L4: CJNE A, #02H, L5

MOV A, #06H

MOV P2, A

LJMP L1

L5: CJNE A, #06H, L1

MOV A, #09H

MOV P2, A

LJMP L1

শেষ

ধাপ 8: পিসিবি ফ্যাব্রিকেশন

পিসিবি তৈরির কাজ 4 ধাপে সম্পন্ন হয়েছিল:

1. কম্পোনেন্ট লেআউট ডিজাইনিং

2. পিসিবি লেআউট ডিজাইন

3. তুরপুন

4. PCB এচিং

পিসিবি উপাদানগুলি অর্ক্যাড ক্যাপচার সফ্টওয়্যার ব্যবহার করে সেট আপ করা হয়েছিল এবং সংযোগগুলি ডিজাইন করার জন্য অর্ক্যাড লেআউটে আমদানি করা হয়েছিল। লেআউটটি তখন পরিষ্কার করা তামার বোর্ডে মুদ্রণের জন্য মিরর করা হয়েছিল। মুদ্রণের পর (আমরা একটি সাদা কাগজে লেআউট মুদ্রণ করার জন্য একটি পাউডার ডাই-ভিত্তিক প্রিন্টার ব্যবহার করেছি এবং লোহার বাক্স ব্যবহার করে তা তামার বোর্ডের পৃষ্ঠায় তাপ এবং স্থানান্তরিত করে। অতিরিক্ত তামা একটি ফেরিক ক্লোরাইড দ্রবণ ব্যবহার করে এবং অল্প পরিমাণে হাইড্রোক্লোরিক অ্যাসিড অনুঘটক হিসেবে ব্যবহৃত হয়েছিল। বোর্ডটি সঠিকভাবে খোদাই করার পর, হ্যান্ডহেল্ড পিসিবি ড্রিলার ব্যবহার করে গর্তগুলি ড্রিল করা হয়েছিল। উপাদানগুলি কেনা হয়েছিল এবং সাবধানে বোর্ডে বিক্রি করা হয়েছিল। যার উপর আইসি বসানো হয়েছিল।

ধাপ 9: পরীক্ষা

রোবটটি প্রত্যাশিতভাবে কাজ করার জন্য, আমরা NokiaC1-02 মোবাইল হ্যান্ডসেটে স্বয়ংক্রিয় উত্তর প্রদান সক্ষম করেছি যা আমরা রোবটে রিসিভার হিসেবে ব্যবহার করেছি। তাই যখনই কেউ সেই নম্বরে কল করে, সেলফোন স্বয়ংক্রিয়ভাবে উত্তর দেয়। যখন কলকারী একটি টোন সুইচ টিপেন, রিসিভার হ্যান্ডসেটটি এটি গ্রহণ করে এবং অডিও আউট এর মাধ্যমে এটি DTMF ডিকোডারে পাঠায়। ডিকোডার চাপাচাপি ডিকোড করে 89C51 মাইক্রোকন্ট্রোলারকে অবহিত করে। মাইক্রোকন্ট্রোলার তখন মোটর চালকদের মাধ্যমে রোবটকে যথাযথ নিয়ন্ত্রণ আদেশ জারি করে।

ধাপ 10: রেফারেন্স

www.keil.com/dd/docs/datashts/atmel/at89c51_ds.pdf