Różnice między wybraną wersją a wersją aktualną.
|
pl:miw:2009:miw09_nxtsensors1 [2009/07/27 15:36] jsi08 |
pl:miw:2009:miw09_nxtsensors1 [2019/06/27 15:50] |
||
|---|---|---|---|
| Linia 1: | Linia 1: | ||
| - | ====== Opis ====== | ||
| - | Paweł Konas, pawelkonas@gmail.com | ||
| - | NXT_sensors | ||
| - | Build extra sensors from the Extreme NXT Book (available for us!) | ||
| - | warning: requires some hardware and experience! | ||
| - | |||
| - | ====== Spotkania ====== | ||
| - | ===== 20090219 ==== | ||
| - | * [[http://mindstorms.lego.com/Overview/NXTreme.aspx|NXtreme]] | ||
| - | ===== 20090305 ==== | ||
| - | W planie dostarczenie prototypu czujnika. | ||
| - | ===== 20090416 ==== | ||
| - | Próba skonstruowania czujnika od początku w oparciu o mikrokontroler AVR ATmega8. Zalety: zwarta konstrukcja, tańszy, możliwość przeprogramowania. | ||
| - | Zastanowić się jak podłączyć czujnik od strony PC (widoczność w sofcie NXT). | ||
| - | |||
| - | ====== Projekt - STAN AKTUALNY ====== | ||
| - | W skrócie zamieszczam aktualny stan projektu.\\ | ||
| - | Zlutowany prototypowy czujnik odległości działający w zakresie 0 - 200cm z dokładnością około 5cm (dla odległości 10 do 15cm wyświetla 15cm itd.). Dodatkowo dołączona gotowa biblioteka do komunikacji za pomocą protokołu I2C i przygotowane połączenia dla tejże (podpięte piny). \\ | ||
| - | Oprócz tego dołączony programator pod LPT.\\ | ||
| - | |||
| - | ====== Projekt - TODO ====== | ||
| - | 1) Poprawić jakość czujnika - łatwiejsze jeśli ma się __oscyloskop__. Większy zasięg/dokładność?, \\ | ||
| - | 2) Zaimplementować komunikację przez I2C,\\ | ||
| - | 3) Zaprojektować i zaimplementować komunikację z aplikacjami na PC (np. zrobić osobny bloczek w programie Mindstorms NXT odpowiadający za ten czujnik?).\\ | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ====== Projekt - wersja pierwotna ====== | ||
| - | Na początek proponuję laserowy czujnik odległości zaczerpnięty ze strony: \\ | ||
| - | http://www.philohome.com/sensors/lasersensor.htm \\ | ||
| - | |||
| - | Jednak mogą wystąpić - jak zwykle to bywa :) - pewne problemy.\\ | ||
| - | 1) W Polsce ciężko będzie dostać zastosowany czujnik odległości Hamamatsu S6986, \\ | ||
| - | 2) Jeszcze nie wiem gdzie kupić soczewki i odpowiednią taśmę odblaskową albo odpowiednik, \\ | ||
| - | 3) 1 i 2 muszę w praktyce przetestować i dostroić z hardware'm wyjętym ze wsk. laserowych dostępnych na polskim rynku, | ||
| - | 4) Jak się okazało krótka żywotność. | ||
| - | \\ \\ | ||
| - | Z powyższą propozycją wiążą się jednak pewne kwestie i dodatkowe komplikacje, które chciałbym omówić na konsultacjach. Drugi proponowany czujnik odległości - tym razem ultradźwiękowy - można znaleźć tutaj:\\ | ||
| - | http://www.interq.or.jp/japan/se-inoue/e_srm.htm \\ | ||
| - | Plusy: | ||
| - | * Szczegółowo przetestowany, | ||
| - | * Niezły zasięg, wg autora 35cm do 10m (dla porównania oryginalny czujnik z NXT ma wg dokumentacji zasięg do 2,33m), | ||
| - | * Części powszechnie dostępne, | ||
| - | * Zasilanie 9V czyli takie jakie może dostarczyć centralna jednostka NXT. | ||
| - | \\ | ||
| - | Ostatecznie z wersji tej zrezygnowałem - z trzech zasadniczych powodów: \\ | ||
| - | 1) Duży rozmiar - wbrew pozorom bardzo istotny powód patrząc na rozmiar choćby jednostki centralnej NXT, \\ | ||
| - | 2) Początkowo nie uwzględniałem kolejnych elementów koniecznych m.in. do komunikacji przy pomocy I2C, \\ | ||
| - | 3) Mała 'elastyczność' (w porównaniu do programowalnych mikrokontrolerów).\\ | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ====== Projekt - wersja końcowa ====== | ||
| - | Po skonstruowaniu czujnika opisanego powyżej i problemach z jego debuggingiem zdecydowałem się na projekt od zera. Tym razem - i ostatecznie - sonar skonstruowałem w oparciu o tani (około 6zł w momencie pisania tego tekstu) i powszechnie dostępny mikrokontroler Atmega8. | ||
| - | Dzięki m.in. posiadaniu komparatora analogowego, wewnętrznego zegara (1MHz) oraz programowalności samego układu udało się otrzymać konstrukcję zwartą i elastyczną.\\ | ||
| - | |||
| - | Poniżej zamieszczam schemat układu (stworzony przy pomocy programu [[http://www.cadsoft.de/|Eagle]]):\\ | ||
| - | {{:pl:miw:2009:schemat_czujnika.png|}} | ||
| - | |||
| - | Poniżej zdjęcie wykonanego czujnika:\\ | ||
| - | {{:pl:miw:2009:nxtsensor1_zdjecie_czujnika.png|}} | ||
| - | |||
| - | Dodatkowo zamieszczam pliki projektu wykonanego w programie (wersja ograniczona jest darmowa) Eagle - tj. powyższy plik schematu a także przygotowany do wydruku/zamówienia w firmie projekt płytki.\\ | ||
| - | Spakowane pliki projektu w Eagle:\\ | ||
| - | {{:pl:miw:2009:nxtsensor_eagle_projekt.rar|}} | ||
| - | |||
| - | ==== Wykaz użytych elementów ==== | ||
| - | * konektor 2x5pin (gniazdo żeńskie), | ||
| - | * 2 wyświetlacze 7-segmentowe ze wspólną katodą, | ||
| - | * 5 kondensatorów elektrolitycznych __1uF__, | ||
| - | * 1 kond. ceramiczny __100nF__, | ||
| - | * 1 kond. ceramiczny __330nF__, | ||
| - | * 2 rezystory __82k__, | ||
| - | * 1 rezystor __5k6__, | ||
| - | * 8 rezystorów __1k__, | ||
| - | * nadajnik i odbiornik ultradźwięków (średnica 16mm), | ||
| - | * stabilizator napięcia 7805, | ||
| - | * konwerter napięć max232n, | ||
| - | * mikrokontroler Atmega8-16PI. | ||
| - | |||
| - | ==== Podłączenie wyświetlaczy 7-segmentowych ==== | ||
| - | Z uwagi na być może niezbyt czytelny fragment schematu odpowiadający za podłączenie pinów Atmegi do wyświetlaczy poniżej przedstawiam to połączenie raz jeszcze. Zaznaczam przy tym, że z uwagi na różne modele 7-segmentowych wyświetlaczy napiszę jedynie nazwy segmentów typu a,b, etc. zamiast konkretnych pinów zależnych od danego egzemplarza (powtarzam - wyświetlacze są ze wspólną katodą).\\ | ||
| - | Rozmieszczenie segmentów jest jak na poniższym obrazku:\\ | ||
| - | {{:pl:miw:2009:nxtsensor_7led.jpg|}}\\ | ||
| - | Zatem:\\ | ||
| - | == nazwa segmentu - pin atmegi == | ||
| - | * a - 16 (PB2) | ||
| - | * b - 15 (PB1) | ||
| - | * c - 10 (PB7) | ||
| - | * d - 14 (PB0) | ||
| - | * e - 19 (PB5) | ||
| - | * f - 17 (PB3) | ||
| - | * g - 18 (PB4) | ||
| - | * kropka - 9 (PB6) | ||
| - | |||
| - | Dodatkowo wspólna katoda wyświetlaczy jest podłączona do pinu 23 (PC0) i 24 (PC1). | ||
| - | |||
| - | ====== Uwagi do skonstruowanego czujnika ====== | ||
| - | Poniżej opiszę szczegółowo proces tworzenia schematu czujnika i uwagi jego dotyczące. \\ | ||
| - | Przede wszystkim czujnik wykonany został w oparciu o tutorial programowania mikrokontrolerów AVR zamieszczony na stronie:\\ | ||
| - | [[http://www.patron.ehost.pl/patron/artykuly/vinavr/AVR_tutorial.htm|Tutorial pana Teodora Otulaka]] \\ | ||
| - | Oraz projekt zmodyfikowanego przykładu czujnika odległości ze strony: \\ | ||
| - | [[http://www.dioda.com.pl/forum/topics20/ultradzwiekowy-czujnik-odleglosci-do-robota-vt937.htm?sid=277b87a4e64e45209a3f6c48ec0d9065|Modyfikacja przykładu z powyższego źródła]] \\ | ||
| - | |||
| - | W efekcie udało mi się skonstruować czujnik, który miał zasięg około 50cm. Przy większych odległościach niestety sygnały zanikały. W tym momencie inspiracją stał się ogólnodostępny schemat czujników odległości dostępnych komercyjnie na rynku pod nazwą SRF08 (tudzież SRF02, SRF06 etc.). Zastosowano w nich dodatkowy układ scalony max232, którego głównym zadaniem była konwersja napięć ze standardu TTL na RS232. Tym samym nadajnik ultradźwięków zasilony został napięciem około 9V (zamiast początkowych 5V bezpośrednio z atmegi).\\ | ||
| - | Wspomniany komercyjny schemat sonarów można znaleźć np. pod tym adresem: [[http://www.freeinfosociety.com/electronics/schemview.php?id=2096|SRF06]]\\ | ||
| - | Kupić zaś można choćby tutaj: [[http://www.nodna.com/xtc/product_info.php?language=en&info=p617_Devantech-SRF08-Ultraschall-Sensor.html|SRF08-sklep]].\\ | ||
| - | |||
| - | |||
| - | ====== Programator ====== | ||
| - | W ramach projektu dołączam także programator pod LPT (używałem go wraz z darmową aplikacją [[http://www.lancos.com/prog.html|PonyProg]] do której link znajduje się na dole strony). Jego schemat jest następujący:\\ | ||
| - | {{:pl:miw:2009:nxtsensor_avrisp-siprog.gif|}}\\ | ||
| - | Dołączoną taśmę do Atmegi8-16PI podłączyć należy następująco (zakładając, że żyłka różowa ma nr 10, a żyłka po drugiej stronie taśmy ma nr 1). | ||
| - | == Numer żyłki - odpowiadający pin Atmegi == | ||
| - | * żyłka 2 - pin GND (pin 8) | ||
| - | * żyłka 4 - pin MISO (pin 18) | ||
| - | * żyłka 6 - pin MOSI (pin 17) | ||
| - | * żyłka 8 - pin SCK (pin 19) | ||
| - | * żyłka 9 - pin RST (pin 1) | ||
| - | * żyłka 10 - pin VDD (pin 7) | ||
| - | |||
| - | **Uwaga:** W przypadku problemów (np. PonyProg wciąż zgłasza błąd) sprawdzić czy jest odblokowany port LPT w BIOS'ie. | ||
| - | |||
| - | ====== Kod źródłowy ====== | ||
| - | Prezentuję poniżej kod źródłowy sonaru (nie uwzględniam tu plików biblioteki Procyon AVRlib). | ||
| - | <code c> | ||
| - | //############################# | ||
| - | // | ||
| - | // Sonar ultradźwiekowy | ||
| - | // | ||
| - | //############################# | ||
| - | |||
| - | #include <avr/io.h> | ||
| - | #include "deprecated.h" | ||
| - | #include "sonar.h" | ||
| - | #include "znaki.h" | ||
| - | #include <avr/interrupt.h> | ||
| - | #include <util/delay.h> | ||
| - | #include "i2c.h" | ||
| - | |||
| - | #define wait 0xffff | ||
| - | |||
| - | int distance=0; | ||
| - | int idx; //zmienna uzyta w petli w funkcji wynik | ||
| - | |||
| - | unsigned int TicksNo[42] = {10,20,50,85,120,150,170, //3...30cm | ||
| - | 220,240,280,315,335,375, //35...60cm | ||
| - | 400,440,460,500,530,560, //65...90cm | ||
| - | 600,630,660,690,720,760, //95...120cm | ||
| - | 790,820,850,885,910,945, //125...150cm | ||
| - | 970,1010,1050,1080,1115, //155...175cm | ||
| - | 1150,1180,1210,1240,1270, //180...200cm | ||
| - | 1300}; //troche ponad 2m | ||
| - | |||
| - | unsigned short DisplayChars0[42] = {0,0,1,1,2,2,3,3, //03...35cm | ||
| - | 4,4,5,5,6,6,7,7, //40...75cm | ||
| - | 8,8,9,9,0,0,1,1, //80...115cm | ||
| - | 2,2,3,3,4,4,5,5, //120...155cm | ||
| - | 6,6,7,7,8,8,9,9, //160...195cm | ||
| - | 0,10}; //200...troche ponad 200 | ||
| - | |||
| - | unsigned char DisplayChars1[42] = {3,5,0,5,0,5,0,5, //03...35cm | ||
| - | 0,5,0,5,0,5,0,5, //40...75cm | ||
| - | 0,5,0,5,0,5,0,5, //80...115cm | ||
| - | 0,5,0,5,0,5,0,5, //120...155cm | ||
| - | 0,5,0,5,0,5,0,5, //160...195cm | ||
| - | 0,10}; //200...troche ponad 200 | ||
| - | |||
| - | unsigned char digits[11] = { | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDB)|(1<<LEDC)|(1<<LEDD)|(1<<LEDE)|(1<<LEDF)), | ||
| - | ((1<<LEDB)|(1<<LEDC)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDB)|(1<<LEDD)|(1<<LEDE)|(1<<LEDG)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDB)|(1<<LEDC)|(1<<LEDD)|(1<<LEDG)), | ||
| - | ((1<<LEDB)|(1<<LEDC)|(1<<LEDF)|(1<<LEDG)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDC)|(1<<LEDD)|(1<<LEDF)|(1<<LEDG)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDC)|(1<<LEDD)|(1<<LEDE)|(1<<LEDF)|(1<<LEDG)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDB)|(1<<LEDC)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDB)|(1<<LEDC)|(1<<LEDD)|(1<<LEDE)|(1<<LEDF)|(1<<LEDG)), | ||
| - | ((1<<LEDA)|(1<<LEDB)|(1<<LEDC)|(1<<LEDD)|(1<<LEDF)|(1<<LEDG)), | ||
| - | (1<<LEDG) //kreska pozioma | ||
| - | }; | ||
| - | |||
| - | unsigned char DisplayedChar[2]; | ||
| - | unsigned char Com[2] = {~(1<<COM1),~(1<<COM2)}; | ||
| - | |||
| - | // | ||
| - | //############################################################ | ||
| - | // | ||
| - | |||
| - | //------------------------- | ||
| - | // | ||
| - | // procedura wysyłania paczki ultradźwięków | ||
| - | // | ||
| - | //------------------------- | ||
| - | int sygnal(void) | ||
| - | { | ||
| - | int echo=0; // zmienna do bliczenia powrotu ultradźwięków | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | sinus_40_khz(); | ||
| - | |||
| - | // teraz trzeba wytłumić drgania przetwornika zwierając go do masy | ||
| - | cbi(ultrasonic_pinA_port,ultrasonic_pinA_pin); | ||
| - | cbi(ultrasonic_pinB_port,ultrasonic_pinB_pin); | ||
| - | delay(8); | ||
| - | </code> | ||
| - | |||
| - | ====== TODO - Materiały, linki ====== | ||
| - | Poniżej zamieszczam materiały i linki, które znalazłem, a które mogą się przydać osobom pragnącym kontynuować projekt.\\ \\ | ||
| - | 1)[[http://hubbard.engr.scu.edu/embedded/avr/avrlib/docs/html/index.html|Dokumentacja biblioteki Procyon AVRlib pod mikrokontrolery Atmegi obejmująca między innymi komunikację przez I2C]].\\ | ||
| - | 2)[[http://avr-news.freehostia.com/projekty/procyon-avrlib-biblioteka-funkcji-dla-mikrokontrolerow-avr/|Strona skąd można pobrać bibliotekę Procyon AVRlib gdyż link na stronie oficjalnej nie działa]].\\ | ||
| - | 3)[[http://avr.15.forumer.com/a/using-twii2c-with-avrlib_post1039.html|Przykład użycia powyższej biblioteki (Procyon AVRlib)]].\\ | ||
| - | 4)[[http://bricxcc.sourceforge.net/|IDE do pisania programów w NXC (not exactly C) dla Bricka NXT]].\\ | ||
| - | 5)[[http://www.atmel.com/dyn/Products/tools_card.asp?tool_id=2725|IDE do pisania programów w C pod mikrokontrolery Atmega]].\\ | ||
| - | 6)[[http://www.lancos.com/prog.html|PonyProg - darmowy programator dla Atmegi]].\\ | ||
| - | 7)[[http://www.tau.ac.il/~stoledo/lego/msp430-ir-remote/|Przykładowy projekt własnego czujnika komunikującego się z NXT przez I2C]].\\ | ||
| - | 8)[[http://forums.nxtasy.org/index.php?showtopic=2051|Wątek na oficjalnym forum NXT dotyczący prób komunikacji NXT z mikrokontrolerami przy użyciu I2C]].\\ | ||
| - | 9)[[http://mindstorms.lego.com/eng/Egypt_dest/Default.aspx|Strona lego mindstorms]].\\ | ||
| - | 10)[[http://mindstorms.lego.com/Overview/NXTreme.aspx|Dokumentacja techniczna NXT]].\\ | ||
| - | 11)[[https://gerard.etc.upt.ro/~Robotics/Lego%20NXT%20Hardware%20Developer%20Kit/Appendix%207-LEGO%20MINDSTORMS%20NXT%20Ultrasonic%20Sensor%20I2C%20communication%20protocol.pdf|Dokumentacja I2C zaimplementowanego w NXT]].\\ | ||
| - | 12)[[http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=80990|Wątek na forum dot. prób komunikacji Atmegi z NXT przez I2C wraz z __załączonym kodem__ który teoretycznie powinien działać, ale nie działa...]].\\ | ||
| - | 13)[[http://www.alldatasheet.com/|Strona z wyszukiwarką "datasheet'ów" układów scalonych]].\\ | ||
| - | 14)[[http://www.prototypy.com/|Firma 1 gdzie można zamówić wykonanie profesjonalnej płytki PCB]].\\ | ||
| - | 15)[[http://www.drukowane.pl/|Firma 2 gdzie można zamówić wykonanie profesjonalnej płytki PCB]].\\ | ||
