参考文献
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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。
|
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设计
我们要实现的逻辑如表1所示:
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
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。
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。
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。
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。
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。