手機基于DTMF控制器控制機器人車(chē)輛

在這個(gè)項目中，我將向你展示如何設計一個(gè)可以用電話(huà)控制的簡(jiǎn)單機器人車(chē)。這個(gè)項目被稱(chēng)為 "DTMF控制的機器人"，不使用微控制器。

簡(jiǎn)介

DTMF是Dual Tone Modulation Frequency的首字母縮寫(xiě)。本文對基于DTMF技術(shù)的機器人車(chē)進(jìn)行了解釋。這里，是一個(gè)不使用微控制器就能操作機器人的電路。這個(gè)電路由簡(jiǎn)單的DTMF音頻解碼器和一個(gè)電機驅動(dòng)IC組成。

當我們的手機按下一個(gè)鍵時(shí)，會(huì )產(chǎn)生一個(gè)音調，它是兩個(gè)頻率的組合。在這兩個(gè)頻率中，一個(gè)是高頻率，另一個(gè)是低頻率。這個(gè)頻率可以由解碼器IC解碼為二進(jìn)制序列。使用這個(gè)二進(jìn)制序列，機器人被控制。

基于DTMF的機器人車(chē)輛電路原理

基于DTMF的機器人車(chē)電路由DTMF解碼器IC、電機驅動(dòng)器IC(L293D或L298N)、電機和一個(gè)簡(jiǎn)單的機器人底盤(pán)組成，以容納所有這些部件。

使用的DTMF解碼器IC是HT9170B（實(shí)際上使用的是一種叫做CM8870的變體，但功能是一樣的）。它有18個(gè)引腳。來(lái)自DTMF編碼器的音調被賦予DTMF解碼器IC。解碼器IC內部由運算放大器組成，其輸出被賦予預濾波器以分離低頻和高頻。然后，它被傳遞到代碼檢測器電路，并將傳入的音調解碼為4比特的二進(jìn)制數據。這個(gè)數據在輸出端直接給到驅動(dòng)IC，以驅動(dòng)兩個(gè)電機。這些電機根據解碼后的輸出進(jìn)行旋轉。

下圖顯示了對應于鍵盤(pán)上按下的按鍵的二進(jìn)制解碼輸出。

DTMF解碼后的頻率輸出表

如果從手機上按下的按鍵是'8'，它給出的解碼輸出是'1000'（按Q1、Q2、Q3和Q4的順序）。因此，連接到前兩個(gè)引腳（OUT1和OUT2）的電機將旋轉，第二個(gè)電機保持關(guān)閉。因此，機器人在一個(gè)方向上移動(dòng)，要么向左要么向右。如果機器人要向前或向后旋轉，那么二進(jìn)制值應該是'0101'或'1010'。這些值表明，兩個(gè)電機在同一方向上旋轉，即要么向前，要么向后。上表給出了在鍵盤(pán)上按下的每個(gè)按鈕的低頻、高頻和二進(jìn)制輸出值。

無(wú)微控制器的DTMF控制機器人的電路圖

電路元件

DTMF解碼器IC (HT9170B 或 CM8870)

電機驅動(dòng)IC (L293D或L298N)

電機

電阻器 - 100KΩ x 2, 330KΩ

電容 - 100nF x 2, 22pF x 2 

水晶 - 3.58MHz

機器人底盤(pán)

電池

注意事項

如前所述，這里使用的DTMF解碼器IC是CM8870。但電路圖中提到的DTMF解碼器是HT9170B。由于引腳是一樣的，所以不會(huì )有任何問(wèn)題。但請參考數據手冊。

另外，電路圖中提到馬達驅動(dòng)器是L293D，但這里使用的馬達驅動(dòng)器是L298N。請參考數據手冊中的引腳圖。

DTMF控制的機器人電路設計

該電路的主要部件是DTMF解碼器IC，電機驅動(dòng)器IC和電機。這里使用的解碼器IC是CM8870 IC。解碼器IC的第二個(gè)引腳是一個(gè)運算放大器的反相引腳。

音調通過(guò)一系列的電容和電阻被施加到IC上。運算放大器的輸出通過(guò)IC的GS引腳進(jìn)行反饋。一個(gè)外部晶體被連接到IC的第7和第8個(gè)引腳。

所用的電機驅動(dòng)IC是L298N。它有15個(gè)引腳。如果你使用一個(gè)模塊，那么將解碼器IC的輸出連接到IN1, IN2, IN3和IN4。電機則連接到OUT1、OUT2和OUT3、OUT4。

如何操作基于DTMF的機器人車(chē)？

機械地安排機器人，即把輪子和馬達連接起來(lái)，把電路放在機器人上，并把手機固定在上面。

現在用你的手機按'5'，機器人開(kāi)始向前移動(dòng)。

現在從你的手機上按下'0'，機器人開(kāi)始向后移動(dòng)。

現在按'2'鍵，機器人向左旋轉。

現在按'8'可以使機器人向右旋轉。

DTMF控制的機器人車(chē)輛電路應用

經(jīng)過(guò)輕微修改的DTMF機器人可以用于工業(yè)應用中。

帶有人體探測傳感器的DTMF機器人可以在地震等災害發(fā)生時(shí)用來(lái)探測建筑物下的人。

帶有攝像頭的DTMF機器人可以用于監控系統。

DTMF控制的機器人車(chē)輛的局限性

如果在沒(méi)有信號的情況下與另一個(gè)手機一起操作，DTMF機器人可能無(wú)法正常工作。

只能使用具有特殊插口的手機。