RN-CONTROL Version 1.4

  Entwicklerboard

Leistungsmerkmale auf einen Blick:

·   Wahlweise 7,37 oder 16 Mhz Taktfrequenz (beide Quarze werden mitgeliefert)

·   Schneller AVR Mega 16 oder Mega 32 Mikrocontroller (bis zu 32K Speicher, 2K Ram und 1K EEPROM), 32 programmierbare I/O Pins,8 AD Ports u.v.m.

·   8 Leuchtdioden per DIP-Schalter deaktivierbar und anderen Ports per Steckbrücke beliebig zuzuordnen

·   alle Portleitungen sind über Stecker nach außen geführt. Die Steckernorm entspricht der Roboternetz-Definition als auch der des Atmel Entwicklungsboards STK500

·   alle Ports sind zusätzlich über Steckbuchse erreichbar. Ideal zum experimentieren da einfach Drähte (ca. 0,5mm²) eingesteckt werden (kein Löten oder schrauben). So können einfach andere LED´s zugeordnet werden oder ein Steckbrett verbunden werden

·   Der wichtige Port A (wahlweise 8 digitale oder analoge Ein- o. Ausgänge) ist zusätzlich noch über eine Qualitätssteckklemme mit Hebel herausgeführt

·   Motortreiber 1 A belastbar – für zwei Getriebemotoren oder 1 Schrittmotor. Dieser kann auch für andere Zwecke (Relaisansteuerung, Lämpchen etc.) genutzt oder einfach entfernt werden

·   Integrierter programmierbarer Mini-Lautsprecher um Töne auszugeben

·   1 Reset Taster

·   5 Taster für beliebige Verwendung. Sie belegen nur einen analogen Port!

·   5 V Spannungsstabilisierung mit 2 A Belastbarkeit, auch herausgeführt für Erweiterungen

·   Eingangsspannung gegen Verpolung geschützt

·   RS232 mit normgerechtem Pegelwandler (MAX232) – PC direkt anschließbar

·   Batteriespannung kann im Programm abgefragt werden

·   ISP – Programmierschnittstelle für übliche AVR-Programmieradapter (10polig)

·   Betriebsspannung wahlweise zwischen 7 und 18V (empfohlen 7 bis 14 V) – wahlweise auch höhere Motorspannung bis 24V möglich)

·   Sehr kompakt, nur halbes Europaformat nach Roboternetz-Norm (ca. 100x75mm)

·   I2C-Bus über die zahlreiche Erweiterungsplatinen anschließbar sind (z.B. Sprachausgabe RNSpeak, Relaisboard RN-Relais, Servoboards, LCD´s uvm.)

·   Programmierbar in zahlreichen Sprachen, z.B. Basic (BASCOM Compiler, eingeschränkt bis 2K wird mitgeliefert), C (C-Compiler GCC wird mitgeliefert), Assembler, Pascal

·   Deutsche Doku mit Basic Programmbeispiel

·   Preiswerter Bausatz erhältlich – einfacher Aufbau

·   Kein Starter- oder Applikationsboard notwendig – bereits alles integriert!

Aufbau und Anwendung

Der Aufbau der Schaltung ist durch die vorgefertigte Platine eigentlich völlig problemlos auch von Elektronik-Einsteigern zu bewerkstelligen. Durch den Bestückungsdruck und die Bestückungsliste, etwas weiter hinten in dieser Dokumentation, ist der Aufbau unkritisch. Aufgrund moderner Bauteile hält sich die Anzahl der Kleinteile in Grenzen, weshalb die Schaltung meist in ca. 30 bis 60 Minuten aufgebaut ist.

Erläuterung der Anschlüsse, Regler und Kurzschlussbrücken

Port A Digitaler I/O und analoger Port (PA 0 bis PA7 und ADC0 bis ADC7)

Über eine Steckklemme werden hier die 8 Portleitungen PA0 bis PA 7 zur Verfügung gestellt. PA7 befindet sich dabei ganz links und PA0 ganz rechts. Anschlußdrähte können einfach eingesteckt werden, indem man mit einem Kugelschreiber oder Schraubenziehen den oberen weißen Hebel etwas nach unten drückt.

Die Ports PA7 bis PA0 können sowohl als normaler I/O-Port (Ein- und Ausgabeport) oder als ADPort ´s programmiert werden. Somit könnten also auch bis zu 8 Spannungen quasi gleichzeitig gemessen werden.

Ist der Kurzschlusstecker UREF eingesteckt, dann können Spannungen bis zu 5V gemessen werden. Ist UREF offen, dann können Spannungen nur bis 2,5V gemessen werden. Durch geeignete Spannungsteiler kann der Meßbereich natürlich beliebig erhöht werden.

Achtung: Die zulässige Höchstspannung 2,5V oder 5V darf am Port nicht überschritten werden, dieses würde den Port zerstören!

Vorbelegung:

Port PA7 wird auch für die Tastenabfrage genutzt. indem über einen Spannungsteiler verschiedene Spannungen per Tastendruck angelegt werden (siehe Schaltplan).

Solange keine Taste gedrückt ist, ist dieser jedoch frei Verfügbar.

Port PA6 wird über einen Spannungsteiler (22k und 5,1K) zur Batteriespannungsmessung benutzt (siehe Schaltplan und Demoprogramm) wenn der Kurzschlusstecker UMESS eingesteckt ist. Durch entfernen dieses Steckers steht der Port zur freien Verfügung.

Der komplette Port steht auch nochmals über die Buchsenleiste JP2 zur Verfügung. Auch dort können Drähte zum experimentieren eingesteckt werden (möglichst 0,6mm²).

Port B Digitale I/O Port B (PB0 bis PB 7)

Über einen Wannenstecker werden gemäß der Roboternetz-Definition 8 I/O Portleitungen mit Sonderfunktionen als auch GND und +5V bereitgestellt.

Die genaue Belegung sieht wie folgt aus:

Pin 1 PB0 / T0 / XCL / wird vom Motortreiber für Motor 2 Kanal 1 genutzt

Pin 2 PB1 / T1 / wird vom Motortreiber für Motor 2 Kanal 2 genutzt

Pin 3 PB2 / AIN0 / INT2 / wird auch vom I2C-Bus genutzt

Pin 4 PB3 / AIN1 / OC0

Pin 5 PB4 / SS

Pin 6 PB5 / MOSI / wird auch vom ISP Anschluss genutzt

Pin 7 PB6 / MISO / wird auch vom ISP Anschluss genutzt

Pin 8 PB7 / SCK / wird auch vom ISP Anschluss genutzt

Pin 9 GND

Pin 10 +5V

Durch entfernen des Motortreiber IC´s aus der Fassung, steht PB0 und PB1 zur freien Verfügung.

Der komplette Port steht auch nochmals über die Buchsenleiste JP3 zur Verfügung. Auch dort können Drähte zum experimentieren eingesteckt werden (möglichst 0,6mm²).

Port C Digitale I/O Port C (PC0 bis PC 7)

Über einen Wannenstecker werden gemäß der Roboternetz-Definition 8 I/O Portleitungen mit

Sonderfunktionen als auch GND und +5V bereitgestellt.

Die genaue Belegung sieht wie folgt aus:

Pin 1 PC0 / SCL wird vom I2C-Bus genutzt

Pin 2 PC1 / SDA wird vom I2C-Bus genutzt

Pin 3 PC2 / TCK

Pin 4 PC3 / TMS

Pin 5 PC4 / TDO

Pin 6 PC5 / TDI

Pin 7 PC6 / TOSC1 / wird vom Motortreiber für Motor 1 Kanal 1 genutzt

Pin 8 PC7 / TOSC2 / wird vom Motortreiber für Motor 1 Kanal 2 genutzt

Pin 9 GND

Pin 10 +5V

Über den 8 fachen DIP Schalter können den Ports auch LED´s zugeschaltet werden! Die LED´s

leuchten wenn Port LOW-Zustand annimmt!

Durch entfernen des Motortreiber IC´s aus der Fassung, steht PC6 und PC7 zur freien Verfügung.

Der komplette Port steht auch nochmals über die Buchsenleiste JP4 zur Verfügung. Auch dort können Drähte zum experimentieren eingesteckt werden (möglichst 0,6mm²).

Port D Digitale I/O Port D (PD0 bis PD 7)

Über einen Wannenstecker werden gemäß der Roboternetz-Definition 8 I/O Portleitungen mit Sonderfunktionen als auch GND und +5V bereitgestellt.

Die genaue Belegung sieht wie folgt aus:

Pin 1 PD0 / RXD / wird für RS232 Schnittstelle genutzt

Pin 2 PD1 / TXD / wird für RS232 Schnittstelle genutzt

Pin 3 PD2 / INT0

Pin 4 PD3 / INT1

Pin 5 PD4 / OC1B / wird für PWM Motor 1 benutzt (Geschwindigkeitsregelung)

Pin 6 PD5 / OC1A / wird für PWM Motor 2 benutzt (Geschwindigkeitsregelung)

Pin 7 PD6 / ICP

Pin 8 PD7 / OC2

Pin 9 GND

Pin 10 +5V

Durch entfernen des Motortreiber IC´s aus der Fassung, steht PD4 und PD5 zur freien Verfügung.

Der komplette Port steht auch nochmal über die Buchsenleiste JP5 zur Verfügung. Auch dort können Drähte zum experimentieren eingesteckt werden (möglichst 0,6mm²).

I2C-Bus I2C-Bus

Über diesen Bus werden die einzelnen Relais gesteuert. Der I2C-Bus benötig nur 2 Leitungen für alle Funktionen. Entsprechend der Roboternetz-Norm wird hier ein 2x5 poliger Stecker angeschlossen. Die Belegung entspricht exakt der form Roboternetz Board (RNFFRA) und anderen Boards.

Pin 1 SCL (Taktleitung)

Pin 3 SDA (Datenleitung)

Pin 5 +5V

Pin 7 +5V

Pin 9 Batteriespannung

Pin 2,4,6,8 GND

Pin 10 INT Diese Leitung kann von allen I2C-Bus Erweiterungen genutzt werden um den Hauptcontroller darüber zu informieren das sich Daten (z.B. von Sensoren) verändert haben. In diesem Fall wird die Leitung solange auf Masse gelegt bis der entsprechende I2C-Baustein ausgelesen wird.

Die Controller muss also immer alle I2C-Bausteine auslesen solange diese Leitung auf Masse liegt. Diese Leitung ist mit Port PB2 verbunden

ISP– IN SYSTEM PROGRAMMING

Über diesen Anschluß kann der Controller auf dem Sprachboard mit einem Standard ISPKabel direkt an einen Parallelport des PC´s angeschlossen und programmiert werden.

Die Belegung des ISP-Anschlusses ist zu dem weit verbreitetet STK200 Programmier Dongle kompatibel. Ein entsprechender Dongle kann man sich entweder selber basteln (siehe Artikel „ARV Einstieg leicht gemacht“ unter www.roboternetz.de) oder fertig bestellen (z.B. www.robotikhardware.de).

Pin 1 MOSI

Pin 2 VCC

Pin 3 Nicht belegt

Pin 4 GND

Pin 5 RESET

Pin 6 GND

Pin 7 SCK

Pin 8 GND

Pin 9 MISO

Pin 10 GND

Power Spannungsversorgung

Über diese Schraubklemme wird das Board mit Spannung versorgt. Es reicht eine unstabilisierte Gleichspannung von 7 bis 14V aus (max. 18V wenn Kühlkörper verwendet wird) + und – sind auf der Platine markiert. Das Board ist jedoch auch gegen ein verpolen geschützt, so das nichts kaputt geht!

Motoren

Über diese 4 polige Schraubklemme können zwei Getriebemotoren (jeweils die beiden linken oder rechten Kontakte) oder ein Schrittmotor angeschlossen werden.

Der Motortreiber kann jedoch auch für andere Dinge genutzt werden, z.B zum Ansteuern von Relais, Lämpchen etc. verwendet werden. Die Belastbarkeit liegt bei 1A. Sollen größere Motoren angeschlossen werden, so kann z.B. über den I2C-Port eine andere Endstufe angeschlossen werden.

JP6 I2C-Bus

Über drei Kurzschlussstecker können wahlweise die Bateriespannung (UB), +5V sowie INT mit dem I2C-Bus verbunden werden. Wenn INT nicht benötigt wird, kann man diesen Jumper offen lassen. Somit hat man einen Port zusätzlich frei zur Verfügung Möchte man das Board über den I2C-Bus mit Spannung versorgen, dann kann man UB oder +5V Jumper einstecken. In diesem Fall braucht/darf keine Spannung an dem Power Schraubklemen angelegt werden. Möchte man umgekehrt andere Boards über den I2C-Bus mit Spannung versorgen, dann müssen die Jumper UB und/oder +5V eingesteckt werden.

Durch diesen Jumper ist man für alle Fälle gerüstet. Bei älteren RN-Control Versionen musste man dazu noch das Kabel ändern.

JP8 Über diesen Stecker kann die stabilisierte 5V Logikspannung für Erweiterungen oder Experimente entnommen werden. Wird mehr als 500mA entnommen, so sollte der Spannungsregler mit einem kleinen Kühlkörper versehen werden.

UREF Referenzspannung

Über eine Kurzschlussstecker kann hier die Referenzspannung von 5V eingestellt werden. Wird der Stecker entfernt, so kann an den analogen Ports nur bis 2,5V gemessen werden (jedoch mit höherer Genauigkeit).

Sicherheitshalber sollten Sie den Stecker anfangs eingesteckt lassen! Wird er entfernt, so sollte man daran denken das auch die Batteriespannung über einen analogen Port gemessen wird.

Diese darf dann nicht viel höher als 13V sein!

UMOT Motorspannung

Wenn dieser Kurzschlussstecker eingesteckt wird, dann wird die volle Batteriespannung auch für die Motoren benutzt. Ansonsten könnte man über einen PIN dieses Jumpers auch eine höhere Versorgungsspannung für die Motoren nutzen. Dazu sollte sie aber nochmals in den Schaltplan schaun.

In der Regel sollte hier ein Jumper eingesteckt sein!

UMESS Batteriespannungsmessung

Wenn diese Kurzschlussbrücke gesteckt ist, dann wird über Port PA6 die Batteriespannung überwacht. Ansonsten ist der Port frei!

S1 DIP Schalter

Mit einem kleinen Schraubenzieher kann über diesen 8 poligen Schalter den Portleitungen PC0 bis PC7 eine LED zugeschaltet werden. Die LED´s leuchten immer dann wenn der Port LOW (0 Pegel) führt.

Wenn die LED auf Off geschaltet wird, so kann die LED über eine Drahtbrücke von JP7 mit einem anderen Port verbunden werden.

RS232 PC kompatible RS232 Schnittstelle

Über ein Adapterkabel kann die serielle Schnittstelle des PC direkt mit dem Board verbunden werden. Dies ist dann sinnvoll, wenn Fehler in Programmen gesucht . Einfache PRINT Anweisungen werden von einem Terminalprogramm angezeigt.

Hier kann Hyperterminal von Windows oder das eingebaute terminalprogramm von Bascom empfohlen werden.

Die Belegung ist kompatibel zum Conrad Roboter CCRP5:

Pin 1 RX

Pin 2 GND

Pin 3 TX

Ein geeignetes Anschlußkabel kann schnell selbst angefertigt werden oder gibt es bei robotikhardware.de bereits fertig

JP7 Über diese Buchse sind alle LED´s ganz einfach durch Einstecken eines Drahtes beschaltbar.

Bedenken muß man dabei das die Anode über einen Vorwiderstand immer mit 5V verbunden ist.

Die LED leuchtet also nur wenn sie mit der Drahtbrücke auf GND bzw. einen Port mit 0 Pegel gelegt wird.

JP1 Buchsenleiste die dreimal +5V und drei mal GND für Experimente bereitstellt

JP2 Buchsenleiste die den gesamten Port A für steckbare Drähte bereitstellt

JP3 Buchsenleiste die den gesamten Port B für steckbare Drähte bereitstellt

JP4 Buchsenleiste die den gesamten Port C für steckbare Drähte bereitstellt

JP5 Buchsenleiste die den gesamten Port D für steckbare Drähte bereitstellt

TASTER T1 bis T5

Stehen zur freien Verfügung

Die Abfrage ist im Demoprogramm beschrieben