Klasse, Name : Datum : Rad l/r Linienfolger l/r Laderaum ATMEGA 128

Transkript

1 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 1 von 7 1. Roboter Peripherie Eingänge Ausgänge DIGITAL ANA- LG DATEN Taster Kante l/r Rad l/r Linienfolger l/r Laderaum Klappe Licht l/r Abstand l/r IR Maussensor ATMEGA 128 LCD Anzeige 8x LED JTAG 2x Motor 4x Sensoren ENABLE 2. Roboter-Sensoren Die meisten Sensoren des Roboters müssen erst eingeschaltet werden, bevor sie verwendet werden können. Dies dient zum Energiesparen, da abgeschaltete Sensoren die Batterie nicht belasten. Leitungen zum Einschalten der Sensoren sind im Schaltplan meist mit ENA_ (für enable) bezeichnet. Diese Enable-Leitungen sind meistens mit den Gate von FET-Transistoren verbunden. Wird das Gate auf GND gelegt, schaltet der Transistor die +5V zu den Sensoren durch. 3. LCD Display Das LCD Display ist mit PRT A verbunden. Die Ansteuerung des Displays erfolgt durch die Programmvorlagen lcd.c und lcd.h wie im Dokument Atmel_gcc.pdf beschrieben. Die Anschlüsse sind am Schaltplan des Roboters zu finden. 4. Analoge Sensoren Die beiden LDRs können direkt abgefragt werden, die beiden Abstandsensoren müssen zuvor aktiviert werden. Das Auslesen der Analog-Werte erfolgt durch die Programmvorlagen adc.c und adc.h wie im Dokument Atmel_gcc.pdf beschrieben. Alle Inhalte dieses Dokuments sind unter einer Creative Commons 2.0 License veröffentlicht.: Sie dürfen den Inhalt vervielfältigen, verbreiten und öffentlich aufführen. Sie dürfen Bearbeitungen anfertigen. Sie müssen den Namen des Autors/Rechtsinhabers nennen. Wenn Sie diesen Inhalt bearbeiten oder in anderer Weise umgestalten, verändern oder als Grundlage für einen anderen Inhalt verwenden, dann dürfen Sie den neu entstandenen Inhalt nur unter Verwendung identischer Lizenzbedingungen weitergeben.

2 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 2 von 7 5. Startübung - Sensorentest Überprüfen Sie die Sensoren und aktivieren Sie ein LED pro Sensor. Vor dem Abfragen der Sensoren müssen diese aktiviert werden (enable)! Sensor Einschalten Abfragen LED Port funktioniert Kante links D4 F6 C1 Kante rechts Linie links Linie rechts Radsensor links Radsensor rechts Laderaum Lichtschranke Klappe Taster BT z.b. wenn (Sensor Kante Links ) dann LED C1 einschalten ansonsten LED C1 ausschalten Beispiel: Sensor Kante LINKS //Sensor Kante LINKS einschalten SETBIT1(DDRD, 4); //ENA auf UTPUT SETBIT0(PRTD, 4); //auf LW schalten SETBIT1(DDRC,1); //LED auf UTPUT SETBIT0(DDRF, 6); //SENSR auf INPUT while(1) { //Kante LINKS abfragen if ( CHECKBIT1(PINF, 6) ) { SETBIT1(PRTC, 1); } else { SETBIT0(PRTC, 1); } } Sensor (F6) Sensor ENA- BLE (D4) LED (C1)

3 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 3 von 7 6. Ansteuern der Motoren Der Roboter hat 2 Getriebemotoren, die mit der Versorgungsspannung (Batterie) betrieben werden. Der Motor ändert seine Drehrichtung, wenn die Polarität der Motorspannung geändert wird. Diese Aufgabe übernimmt der L239. Die Drehzahl das Motors kann durch periodisches Ein/Aus- Schalten der Motor-Versorgungsspannung eingestellt werden. Batteriespannung Motor R ein / aus (B6) Motor R ATMEGA Motor R Richtung (G3) Transistor H-Brücke Motor L ein / aus (B5) L293 Motor L Richtung (G4) Motor L Motor Links einschalten Anschlüsse B6 und G3 auf UTPUT Motor einschalten durch B6 auf HIGH Drehrichtung durch G3 auf HIGH/LW stellen Motor Rechts einschalten Anschlüsse B5 und G4 auf UTPUT Motor einschalten durch B5 auf HIGH Drehrichtung durch G4 auf HIGH/LW stellen Drehzahländerung mittels PWM: Bei der Pulsweitenmodulation (PWM) wird eine technische Größe (z. B. elektrischer Spannung) zwischen zwei Werten gewechselt. Dabei wird bei konstanter Frequenz das Tastverhältnis des Signales verändert. Der interne 16 BIT Timer/Counter 1 kann dieses PWM Signal erzeugen. Test der Motoren: //Motor auf Ausgang SETBIT1 (DDRB, 5); SETBIT1 (DDRB, 6); //Motor Richtung auf Ausgang SETBIT1(DDRG, 4); SETBIT1(DDRG, 3); //Richtung VRAUS! SETBIT1(PRTG, 4); SETBIT0(PRTG, 3); //Motoren EIN SETBIT1 (PRTB, 5); SETBIT1 (PRTB, 6); Die Drehrichtung kann durch Setzen der Anschlüsse G3 und G4 geändert werden. Soll sich der Roboter auf der Stelle drehen, müssen die Motoren in entgegengesetzten Drehrichtungen laufen! Steuerung der Motoren über internen PWM:

4 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 4 von 7 //Motor PWM auf Ausgang SETBIT1 (DDRB, 5); SETBIT1 (DDRB, 6); //Motor Richtung auf Ausgang SETBIT1(DDRG, 4); SETBIT1(DDRG, 3); //Richtung VRAUS! SETBIT1(PRTG, 4); SETBIT0(PRTG, 3); //Einstellungen PWM SETBIT1(TCCR1B, CS10); //prescaler SETBIT1(TCCR1B, CS11); //prescaler SETBIT0(TCCR1B, CS12); //prescaler SETBIT1(TCCR1A, WGM10); // 8 BIT SETBIT0(TCCR1A, WGM11); // Phase SETBIT0(TCCR1B, WGM12); // Correct SETBIT0(TCCR1B, WGM13); // PWM SETBIT0(TCCR1A, CM1B0); //Compare SETBIT1(TCCR1A, CM1B1); //mode SETBIT0(TCCR1A, CM1A0); //none SETBIT1(TCCR1A, CM1A1); //inverting //PWM Vergleichswert CR1AL = 0x88; //Speed Motor 1 CR1BL = 0x88; //Speed Motor 2 Das Ändern der PWM-Vergleichswerte zwischen 0x00 und 0xff bestimmt die Geschwindigkeit der Motoren. Sollten sich die beiden Getriebemotoren unerschiedlich schnell drehen kann das durch unterschiedliche PWM-Vergleichswerte ausgeglichen werden.

5 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 5 von 7 7. Ansteuern des Roboters Aufgaben 7.a) Folge dem Licht Aufgabenstellung: Der Roboter soll eine Lichtquelle suchen und auf sie zeigen. Anschlussplan: Eingänge: Ausgänge: LDR R LDR L MTREN LED 2x Lösungsvorschlag: Programmvorlage verwenden Eingänge und Ausgänge festlegen (DDR) LCD Display einbinden und testen ADC einbinden ADC-Werte der beiden LDRs einlesen und am LCD ausgeben Motoransteuerung nach Vorlage einbinden Werte der beiden LDRs vergleichen. Je nachdem welcher LDR näher zum Licht steht, den Roboter drehen! Erweiterungen (1): Wenn die beiden LDRs ähnliche Werte melden, den Motor stoppen oder Wenn die beiden LDRs ähnliche Werte melden, den Motor starten und zum Licht fahren! Erweiterungen (2): Wenn die beiden LDRs ähnliche Werte melden, den Motor starten und zum Licht fahren! Zusätzlich die Abstandsensoren aktivieren und vor der Lichtquelle stoppen.

6 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 6 von 7 7.b) Nicht Runterfallen! Aufgabenstellung: Der Roboter soll bis zu einer Kante fahren. Anschlussplan: Eingänge: Ausgänge: Kante R Motoren Kante L Sensor enable 2X LED (ev. LCD) Lösungsvorschlag: Programmvorlage verwenden Eingänge und Ausgänge festlegen (DDR) Motoransteuerung nach Vorlage ein binden Sensoren aktivieren Die beiden LEDs sollen den Zustand der Kantensensoren anzeigen. Solange keine Sensor meldet, die beiden Motoren laufen lassen Erweiterungen (1): Status über LCD Display anzeigen. Wenn ein Sensor meldet, die beiden Motoren rückwärts laufen lassen oder Wenn ein Sensor meldet, die beiden Motoren kurz rückwärts laufen lassen und danach die Motoren stoppen Erweiterungen (2): Wenn ein Sensor meldet, die beiden Motoren kurz rückwärts laufen lassen und danach den Roboter ein wenig drehen und danach die beiden Motoren nach vorne laufen lassen

7 HTL_RoboterDKU.odt Übung : Arbeiten mit dem HTL Leonding Roboter Seite : 7 von 7 7.c) Achtung Hindernisse! Aufgabenstellung: Der Roboter soll vor einem Hindernis stoppen. Anschlussplan: Eingänge: Ausgänge: Abstand R Motoren Abstand L Sensor enable LCD 2X LED Lösungsvorschlag: Programmvorlage verwenden Eingänge und Ausgänge festlegen (DDR) LCD Display einbinden und testen ADC einbinden ADC-Werte der beiden Abstandsensoren einlesen und am LCD ausgeben Motoransteuerung nach Vorlage einbinden Die beiden LEDs sollen den Zustand (Schwellenwert) der Kantensensoren anzeigen. Solange keine Sensor ein Hindernis meldet, die beiden Motoren laufen lassen Erweiterungen (1): Wenn ein Sensor meldet, die beiden Motoren rückwärts laufen lassen oder Wenn ein Sensor meldet, die beiden Motoren kurz rückwärts laufen lassen und danach die Motoren stoppen Erweiterungen (2): Wenn ein Sensor meldet, die beiden Motoren kurz rückwärts laufen lassen und danach den Roboter ein wenig drehen und danach die beiden Motoren nach vorne laufen lassen