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AN-1143机器人线路跟随控制电路

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下载我们的免费GreenPAK设计软件[1],打开。gp文件[2],并使用GreenPAK开发工具[3]在几分钟内将设计冻结到您自己的定制IC中。

雷竞技电竞平台Dialog Semiconductor提供了一个完整的应用笔记[4]库,包括设计示例以及Dialog IC内的功能和模块的说明。

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介绍

Dialog的GreenPAK芯片具有易于编程的查找表(lut),这使我们能够轻松地为线跟踪机器人设计一个简单而高效的控制器。

理论

我们将探索只使用预定义逻辑门NAND、AND、OR、NOR和NOT的经典方法,以及充分利用GreenPAK拥有的可编程LUTs。

线条跟随器是一种可以在白色背景上跟踪黑色线条轨迹的机器人,如图1所示。

黑色和白色具有最大的对比度,允许我们使用TCRT5000。TCRT5000的详细原理图如下图2所示。

TCRT5000是一种反射式光学传感器,这意味着它由两个部分组成:一个红外LED和一个红外接收器。输出为白色高、黑色低的数字信号。

每个TCRT5000有一个输出,我们将调用IN 1, IN 2和IN 3。

图1所示。黑线迹
图2。TCRT5000的原理图

设计

我们要实现的逻辑如表1所示:

表1。逻辑数据

在1

在2

在3

一个马达

B电机

0

0

0

X

X

0

0

1

0

1

0

1

0

X

X

0

1

1

0

1

1

0

0

1

0

1

0

1

1

1

1

1

0

1

0

1

1

1

X

X

电机在1时表示电机在旋转,在0时表示停止。为了保持简单的设计,我们将只驱动两个电机。电机的放置如图3所示。我们可以用任意数量的传感器来设计传感器阵列,但它只能是三个TCRT 5000,如下所示。TCRT 5000之间的理想距离应该是它将要跟随的黑线的宽度。

经典设计序列

图3。电机示意图

按照正常的过程使用前面所示的表格,我们只是简单地获得逻辑方程使用Karnaugh ' s Maps为每个电机。

卡诺的地图为A电机表示在表2。

表2。卡诺的A型发动机地图

Row IN 1 column IN2, IN3

00

01

11

10

0

X

0

0

X

1

1

1

X

1

X状态表示在正常情况下不期望出现组合,这意味着电机是旋转还是停止都没有关系

所以A型电机的逻辑方程是

AMotor =三机一体

B电机图如表3所示。

表3。B马达图

Row IN 1 column IN2, IN3

00

01

11

10

0

X

1

1

X

1

0

1

0

0

这给了我们B电机的逻辑方程:

BMotor = IN 1´+ IN 2´IN 3

通常,为了只使用一或两种逻辑门,我们做一些布尔代数,直到我们得到以下等价方程。

BMotor = (IN 1(IN 2´IN 3))´

这个行跟随器是用简单的逻辑开发的,这意味着反向是不实现的。

如果三个传感器在黑线之外,In 1, In 2和In 3都将读数为HIGH,对于这种配置,这会使汽车旋转,直到再次找到黑线。

另一方面,当三个传感器读数为LOW时,汽车就会完全停止移动。

这些方程是基本的直线跟随器的逻辑,如果我们以相同的形式对它进行编程,我们得到如图4所示的配置。

图4。GreenPAK设计师配置
图5。附近地区属性

使用GreenPAK进行设计优化

GreenPAK的优点是,该设计可以使用预制的逻辑门来实现。但它之所以受到工程师的青睐,是因为它能够使用可编程lut实现完全任意的逻辑表。

图5说明了使用LUT表要比实现预定的逻辑门容易得多

使用LUT的完全可编程特性,我们可以大大减少GreenPAK内部资源的使用,甚至进一步简化Line跟随器设计。

在图6中,我们可以看到,只有一个LUT表可以完成GreenPAK设计中显示的其他3个逻辑门所完成的所有处理。

图6。3 GreenPAK设计中的逻辑门
图7。的LN298N

注意事项

为了给GreenPAK供电,我们可以将它连接到LN298N的5v引脚上,并使用12伏电池供电。如图7所示。

使用这个设置,我们可以在这个基本设计中添加更多的功能,实现PWM来调节跟随线移动的速度,并使我们能够在需要时实现反向条件。

结论

这个应用笔记显示了一个简单的设计,可以随时修改以添加新功能。

GreenPAKs是一个非常有前景的物联网开发工具,也是未来电子工程师的教学工具。它们的低功耗、小设计和用户友好的开发软件使它们成为一个有趣和方便的技术,成为世界各地大学学习计划的主流。