Show page

Differences

This shows you the differences between two versions of the page.

--- pm:prj2024:fstancu:ioan.birjovanu [2024/05/13 03:03]
ioan.birjovanu
+++ pm:prj2024:fstancu:ioan.birjovanu [2024/05/27 11:50] (current)
ioan.birjovanu
@@ Line 3: / Line 3: @@
 Proiectul este reprezentat de un robot controlat wireless cu o radiocomanda FlySky FS-I6.
-Funcționalitățile robotului sunt: deplasarea plană(directie de tip tanc) și spinnerul cilindric frontal(armă principală).
+Funcționalitățile robotului sunt: deplasarea plană(directie de tip tanc), aruncătorul de flăcări(acționat de un switch de pe telecomandă) și controlul vitezei spinnerului cilindric.
-Inspirat de seria [[https://battlebots.com|BattleBots]], am dorit să proiectez un battlebot de la 0. Astfel, am ajuns la design-ul curent: Un șasiu simetric(pentru a funcționa și dacă este răsturnat), cu două roți motorizate pentru deplasare și un cilindru asimetric frontal.
+Inspirat de seria [[https://battlebots.com|BattleBots]], am dorit să proiectez un battlebot de la 0. Astfel, am ajuns la design-ul curent: Un șasiu simetric(pentru a funcționa și dacă este răsturnat), cu două roți motorizate pentru deplasare și un cilindru asimetric ca armă principală.
 {{ pm:prj2024:fstancu:robot.jpg?770 }}
-Robotul a fost printat 3d folosind o imprimantă Creality CR-10S Pro V2, iar design-ul a fost creat în Autodesk Fusion 360.
+Robotul a fost printat 3D folosind o imprimantă Creality CR-10S Pro V2, iar design-ul a fost creat în Autodesk Fusion 360.
 ===== Descriere generală =====
@@ Line 29: / Line 29: @@
   * **Servomotorul:** Un motor cu rotație fixă, unghiul de rotație al acestuia este controlat de microcontroller folosind un semnal PWM.
   * **Controllerul brushless:** Acesta controlează viteza de rotație a motorului brushless, primește valoarea PWM de la microcontroller.
+<note tip>
+Radiocomanda transmite receiverului 6 canale, dintre care noi folosim 4:
+  * Canalul 1: Joystick-ul drept, axa Ox - folosit pentru a controla virajul robotului.
+  * Canalul 2: Joystick-ul drept, axa Oy - folosit pentru a controla direcția de deplasare a robotului.
+  * Canalul 3: Joystick-ul stâng, axa Oy - folosit pentru a controla viteza motorului brushless.
+  * Canalul 5: Switch-ul A - folosit pentru a activa flamethrowerul.
+</note>
+{{ pm:prj2024:fstancu:flysky_schematic.jpg?770 }}
+Astfel, acționând canalul 5 al teleccomenzii, robotul se va comporta în următorul fel:
+{{ pm:prj2024:fstancu:robot_flame.jpg?770 }}
 ===== Hardware Design =====
@@ Line 52: / Line 66: @@
   * Voltmetru OKY4092
-===== Software Design =====
+<note tip>
+Modelul 3D al robotului a fost conceput în jurul componentelor hardware. Am început cu o platformă cu găuri de montare pentru un Arduino Uno, pe care am extins-o pentru a adăuga bateria și motoarele pentru deplasarea robotului și pentru armă.
+</note>
+{{ pm:prj2024:fstancu:robot_3d_model.jpg?770 }}
 <note tip>
-Descrierea codului aplicaţiei (firmware):
+Pentru a porni robotul din exterior fără a-l dezasambla pentru a accesa bateria, am proiectat un întrerupător cu șurub: acesta asigură conexiunea circuitului de alimentare al robotului cu borna pozitivă a bateriei atunci când se înfiletează șurubul.
-  * mediu de dezvoltare (if any) (e.g. AVR Studio, CodeVisionAVR)
-  * librării şi surse 3rd-party (e.g. Procyon AVRlib)
-  * algoritmi şi structuri pe care plănuiţi să le implementaţi
-  * (etapa 3) surse şi funcţii implementate
 </note>
-===== Rezultate Obţinute =====
+{{ pm:prj2024:fstancu:screw_switch.jpg?770 }}
 <note tip>
-Care au fost rezultatele obţinute în urma realizării proiectului vostru.
+Întrerupătorul este accesibil din exterior și este plasat pe panoul central inferior al robotului. Săgeata de pe panoul din imaginea de mai jos semnifică direcția de rotire(spre dreapta) a șurubului pentru a porni robotul. Pentru a opri robotul, întrerupătorul va fi rotit spre stânga.
 </note>
-===== Concluzii =====
+{{ pm:prj2024:fstancu:robot_3d_model_under2.jpg?770 }}
-===== Download =====
+<note tip>
+După asamblarea șasiului printat 3D și montarea componentelor electrice în acesta, robotul va arăta astfel:
+</note>
-<note warning>
+{{ pm:prj2024:fstancu:robot_internals.jpg?770 }}
-O arhivă (sau mai multe dacă este cazul) cu fişierele obţinute în urma realizării proiectului: surse, scheme, etc. Un fişier README, un ChangeLog, un script de compilare şi copiere automată pe uC crează întotdeauna o impresie bună ;-).
-Fişierele se încarcă pe wiki folosind facilitatea **Add Images or other files**. Namespace-ul în care se încarcă fişierele este de tipul **:pm:prj20??:c?** sau **:pm:prj20??:c?:nume_student** (dacă este cazul). **Exemplu:** Dumitru Alin, 331CC -> **:pm:prj2009:cc:dumitru_alin**.
+===== Software Design =====
+<note tip>
+După finalizarea etapei de proiectare de hardware, am programat inițial microcontrollerul folosind environmentul Arduino IDE pentru a testa funcționalitățile acestuia și a mă asigura că acesta funcționează corect.
+Codul inițial în Arduino pentru robot a fost:
 </note>
-===== Jurnal =====
+<code>
+#include <Servo.h>
+#define RCPinFWD 2
+#define RCPinSide 3
+#define RCPinSwitch 4
+#define Motor1Pin1 9
+#define Motor1Pin2 8
+#define Motor2Pin1 11
+#define Motor2Pin2 10
+#define RelayPin 13
+#define ServoPin 12
+volatile long StartTimeFWD = 0;
+volatile long CurrentTimeFWD = 0;
+volatile long PulsesFWD = 0;
+int PulseWidthFWD = 0;
+volatile long StartTimeSide = 0;
+volatile long CurrentTimeSide = 0;
+volatile long PulsesSide = 0;
+int PulseWidthSide = 0;
+int SwitchValue;
+Servo servo;
+void setup() {
+  Serial.begin(9600);
+  pinMode(RCPinFWD, INPUT_PULLUP);
+  pinMode(RCPinSide, INPUT_PULLUP);
+  pinMode(RCPinSwitch, INPUT);
+  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(RCPinFWD),PulseTimerFWD,CHANGE);
+  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(RCPinSide),PulseTimerSide,CHANGE);
+  pinMode(Motor1Pin1, OUTPUT);
+  pinMode(Motor1Pin2, OUTPUT);
+  pinMode(Motor2Pin1, OUTPUT);
+  pinMode(Motor2Pin2, OUTPUT);
+  servo.attach(ServoPin);
+  pinMode(RelayPin, OUTPUT);
+}
+void loop() {
+  if (PulsesFWD < 2000){
+    PulseWidthFWD = PulsesFWD;
+  }
+  if (PulsesSide < 2000){
+    PulseWidthSide = PulsesSide;
+  }
+  Serial.print(PulseWidthFWD);
+  Serial.print("    ");
+  Serial.println(PulseWidthSide);
+  if (PulseWidthFWD > 1000 && PulseWidthSide > 1000) {
+    if (PulseWidthFWD > 1550) {
+      digitalWrite(Motor1Pin1, HIGH);
+      digitalWrite(Motor1Pin2, LOW);
+    }
+    else if (PulseWidthFWD < 1450) {
+      digitalWrite(Motor1Pin1, LOW);
+      digitalWrite(Motor1Pin2, HIGH);
+    }
+    else {
+      digitalWrite(Motor1Pin1, LOW);
+      digitalWrite(Motor1Pin2, LOW);
+    }
+    if (PulseWidthSide > 1550) {
+      digitalWrite(Motor2Pin1, HIGH);
+      digitalWrite(Motor2Pin2, LOW);
+    }
+    else if (PulseWidthSide < 1450) {
+      digitalWrite(Motor2Pin1, LOW);
+      digitalWrite(Motor2Pin2, HIGH);
+    }
+    else {
+      digitalWrite(Motor2Pin1, LOW);
+      digitalWrite(Motor2Pin2, LOW);
+    }
+  }
+  else {
+    digitalWrite(Motor2Pin1, LOW);
+    digitalWrite(Motor2Pin1, LOW);
+    digitalWrite(Motor1Pin1, LOW);
+    digitalWrite(Motor1Pin1, LOW);
+  }
+  SwitchValue = pulseIn(RCPinSwitch, HIGH);
+  Serial.print("___");
+  Serial.print(SwitchValue);
+  Serial.print("___");
+  servo.write(SwitchValue);
+  if (SwitchValue > 1000)
+    digitalWrite(RelayPin, HIGH);
+  else
+    digitalWrite(RelayPin, LOW);
+}
+void PulseTimerFWD(){
+  CurrentTimeFWD = micros();
+  if (CurrentTimeFWD > StartTimeFWD){
+    PulsesFWD = CurrentTimeFWD - StartTimeFWD;
+    StartTimeFWD = CurrentTimeFWD;
+  }
+}
+void PulseTimerSide(){
+  CurrentTimeSide = micros();
+  if (CurrentTimeSide > StartTimeSide){
+    PulsesSide = CurrentTimeSide - StartTimeSide;
+    StartTimeSide = CurrentTimeSide;
+  }
+}
+</code>
 <note tip>
-Puteți avea și o secțiune de jurnal în care să poată urmări asistentul de proiect progresul proiectului.
+Codul de Arduino a rămas referința de bază pentru design-ul codului in AVR C pentru microcontrollerul AtMega328P.
+Acesta este codul pentru microcontroller scris în AVR C:
 </note>
-===== Bibliografie/Resurse =====
+<code>
+#include <avr/io.h>
+#include <avr/interrupt.h>
+#include <util/delay.h>
-<note>
+#define CLOCK_SPEED 16000000UL
-Listă cu documente, datasheet-uri, resurse Internet folosite, eventual grupate pe **Resurse Software** şi **Resurse Hardware**.
+#define BAUD 9600
+#define MYUBRR CLOCK_SPEED/16/BAUD-1
+#define RCPinFWD PD2
+#define RCPinSide PD3
+#define RCPinSwitch PD4
+#define Motor1Pin1 PB1
+#define Motor1Pin2 PB0
+#define Motor2Pin1 PB3
+#define Motor2Pin2 PB2
+#define RelayPin PB5
+#define ServoPin PB4
+volatile long StartTimeFWD = 0;
+volatile long CurrentTimeFWD = 0;
+volatile long PulsesFWD = 0;
+int PulseWidthFWD = 0;
+volatile long StartTimeSide = 0;
+volatile long CurrentTimeSide = 0;
+volatile long PulsesSide = 0;
+int PulseWidthSide = 0;
+int SwitchValue;
+void setup();
+void loop();
+void PulseTimerFWD();
+void PulseTimerSide();
+void init_timer1();
+void init_timer0();
+long pulseIn(uint8_t pin, uint8_t state);
+long micros();
+volatile unsigned long timer0_overflow_count = 0;
+int main(void) {
+    setup();
+    while (1) {
+        loop();
+    }
+}
+void setup() {
+    // Set input and output pins
+    DDRD &= ~((1 << RCPinFWD) | (1 << RCPinSide) | (1 << RCPinSwitch)); // Set as input
+    PORTD |= (1 << RCPinFWD) | (1 << RCPinSide); // Enable pull-up resistors
+    DDRB |= (1 << Motor1Pin1) | (1 << Motor1Pin2) | (1 << Motor2Pin1) | (1 << Motor2Pin2) | (1 << RelayPin) | (1 << ServoPin);
+    // Set up external interrupts for FWD and Side
+    EICRA |= (1 << ISC00) | (1 << ISC10); // Any logical change on INT0 and INT1 generates an interrupt
+    EIMSK |= (1 << INT0) | (1 << INT1); // Enable INT0 and INT1
+    init_timer1();
+    init_timer0();
+    sei(); // Enable global interrupts
+}
+void loop() {
+    if (PulsesFWD < 2000) {
+        PulseWidthFWD = PulsesFWD;
+    }
+    if (PulsesSide < 2000) {
+        PulseWidthSide = PulsesSide;
+    }
+    if (PulseWidthFWD > 1000 && PulseWidthSide > 1000) {
+        if (PulseWidthFWD > 1550) {
+            PORTB |= (1 << Motor1Pin1);
+            PORTB &= ~(1 << Motor1Pin2);
+        } else if (PulseWidthFWD < 1450) {
+            PORTB &= ~(1 << Motor1Pin1);
+            PORTB |= (1 << Motor1Pin2);
+        } else {
+            PORTB &= ~((1 << Motor1Pin1) | (1 << Motor1Pin2));
+        }
+        if (PulseWidthSide > 1550) {
+            PORTB |= (1 << Motor2Pin1);
+            PORTB &= ~(1 << Motor2Pin2);
+        } else if (PulseWidthSide < 1450) {
+            PORTB &= ~(1 << Motor2Pin1);
+            PORTB |= (1 << Motor2Pin2);
+        } else {
+            PORTB &= ~((1 << Motor2Pin1) | (1 << Motor2Pin2));
+        }
+    } else {
+        PORTB &= ~((1 << Motor1Pin1) | (1 << Motor1Pin2) | (1 << Motor2Pin1) | (1 << Motor2Pin2));
+    }
+    SwitchValue = pulseIn(RCPinSwitch, HIGH);
+    OCR1A = SwitchValue; // Set PWM for servo
+    if (SwitchValue > 1000) {
+        PORTB |= (1 << RelayPin);
+    } else {
+        PORTB &= ~(1 << RelayPin);
+    }
+}
+ISR(INT0_vect) {
+    PulseTimerFWD();
+}
+ISR(INT1_vect) {
+    PulseTimerSide();
+}
+void PulseTimerFWD() {
+    CurrentTimeFWD = micros();
+    if (CurrentTimeFWD > StartTimeFWD) {
+        PulsesFWD = CurrentTimeFWD - StartTimeFWD;
+        StartTimeFWD = CurrentTimeFWD;
+    }
+}
+void PulseTimerSide() {
+    CurrentTimeSide = micros();
+    if (CurrentTimeSide > StartTimeSide) {
+        PulsesSide = CurrentTimeSide - StartTimeSide;
+        StartTimeSide = CurrentTimeSide;
+    }
+}
+void init_timer1() {
+    // Timer1 setup for servo control
+    TCCR1A = (1 << WGM11) | (1 << COM1A1);
+    TCCR1B = (1 << WGM13) | (1 << WGM12) | (1 << CS11);
+    ICR1 = 39999; // 50Hz frequency
+}
+void init_timer0() {
+    // Timer0 setup for micros
+    TCCR0A = 0;
+    TCCR0B = (1 << CS01) | (1 << CS00); // Prescaler 64
+    TIMSK0 = (1 << TOIE0); // Enable overflow interrupt
+}
+ISR(TIMER0_OVF_vect) {
+    timer0_overflow_count++;
+}
+long micros() {
+    unsigned long m;
+    uint8_t oldSREG = SREG;
+    cli();
+    m = timer0_overflow_count;
+    uint8_t t = TCNT0;
+    if ((TIFR0 & (1 << TOV0)) && (t < 255)) {
+        m++;
+    }
+    SREG = oldSREG;
+    return ((m << 8) + t) * (64 / (F_CPU / 1000000L));
+}
+long pulseIn(uint8_t pin, uint8_t state) {
+    uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin);
+    uint8_t port = digitalPinToPort(pin);
+    uint8_t stateMask = (state ? bit : 0);
+    unsigned long width = 0;
+    // Wait for any previous pulse to end
+    while ((*portInputRegister(port) & bit) == stateMask);
+    // Wait for the pulse to start
+    while ((*portInputRegister(port) & bit) != stateMask);
+    // Wait for the pulse to stop
+    while ((*portInputRegister(port) & bit) == stateMask) {
+        width++;
+        if (width >= 1000000) {
+            return 0;
+        }
+    }
+    return width;
+}
+</code>
+În codul de AVR, folosim hardware interrupts pe pinii de input pentru a identifica semnalele PWM de la receiverul radio, iar cu timerul 0 le măsurăm valoarea. Vom folosi apoi acele valori pentru a activa driverul de motoare DC pentru direcție, împreună cu servomotorul si controllerul de viteză pentru motorul brushless. Pentru a trimite un semnal PWM corespunzător valorii primite de la receiver la speed controller și servomotor, vom folosi timerul 1.
+===== Concluzii =====
+Acest proiect m-a ajutat să învăț despre programarea microprocesoarelor Atmel in AVR C, fără a folosi abstraction layer-ul oferit de Arduino IDE. De asemenea mi-a consolidat aptitudinile de CAD și de design de circuite.
+Abilitatea de a citi semnalele dintr-un receiver hobby-grade cu ajutorul unui microprocesor deschide o plajă largă de potențiale proiecte viitoare.
+===== Download =====
+<note tip>
+Link Repository Git: [[https://github.com/IonutBirjovanu/AVR-BattleBot|BattleBot]]
 </note>
+<note tip>
+Arhiva care conține următoarele fisiere:
+  * 3D - un fisier cu toate piesele 3D folosite în proiectarea robotului.
+  * Battlebot - implementarea proiectului în Arduino
+  * media - conținut media cu robotul
+  * Schematic photos - figurile schematicelor robotului
+  * src - implementarea proiectului în AVR C
+</note>
+{{pm:prj2024:fstancu:proiect_pm_birjovanu_ioan.zip|arhiva}}
+===== Bibliografie/Resurse =====
+**Resurse Software**
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab0-2023|Laboratorul 0: GPIO]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab2-2023|Laboratorul 2: Întreruperi, Timere]]
+  * [[https://ocw.cs.pub.ro/courses/pm/lab/lab3-2023-2024|Laboratorul 3: Timere, PWM]]
+**Resurse Hardware**
+  * [[https://howtomechatronics.com/|HowToMechatronics]]
+  * [[https://electronoobs.com/|ElectroNoobs]]
 <html><a class="media mediafile mf_pdf" href="?do=export_pdf">Export to PDF</a></html>