Scheda BS 2 ridotta

ultimo aggiornamento  16 aprile 2007


 
Il materiale che segue illustra la basetta da me autocostruita che utilizza come processore (allegato al fascicolo n°13 dell'opera "Costruisci e programma il tuo ROBOT") quello utilizzato dalla scheda madre della DeAgostini che deriva a sua volta da quella della Parallax.
La basetta realizzata è del tipo monofaccia e per questo presenta molti ponticelli, su di essa è presente un connettore a 10 poli che riporta tulle le 16 uscite , le alimentazioni.
Sono inoltre disponibili 2 connettori per il collegamento di 2 servomotori e un pulsante.
Lo schema deriva in parte da quello della scheda originale DeAgostini sia da quello della scheda Parallax BS2 OEM.
In particolare per quanto riguarda la parte inerente l'interfaccia con il PC che nella scheda DeA è realizzata con componenti SMD, mentre nella presente basetta è realizzata con componenti discreti.
Anche per quanto riguarda il quarzo non ho utilizzato il risuonatore ceramico da 20MHz sostituito da un normale quarzo e una coppia di condensatori ceramici da 22pF.
A montaggio ultimato, ed eseguito il collaudo questo ha dato esito positivo.
Altre informazioni possono essere richieste

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PCBONLINE

 

Elenco componenti

R1 10 kohm 1/4W
R2,R3 4.7 kohm 1/4W
R4,5,6,7,8,9,10,11 10k kohm 1/4W
C1,C2 1000 uF16Vl elettrolitico verticale
C3,C4 0,1uF poliestere
C5,C6 22pF ceramici
D1 zener 8,2V
D2 diodo led
IC1 BASIC STAMP 2 (PIC16C57) (allegato al fascicolo n°13)
IC2 EEPROM 24LC16B prodotta dalla Microchip.
IC3 LM2940 prodotto dalla National Semiconductor.
T1 2N3904
T2 2N3906
T3 2N3904
JP1 PINHD-1X11
JP2 PINHD-1X5
Q1 quarzo 20MHz
SW1 interruttore a slitta
X1 connettore Sub-D per CS, a 90° Femmina - 9 pin
VAL1 DCJACK DC-2.1mm

 

Il microcontrollore: il microcontrollore utilizzato è un chip PIC16C57C (di cui è proprietaria l'industria Microchip), che è il vero e proprio controllore, sul quale è stato integrato l'interprete del linguaggio PBASIC (ossia Parallax Basic, un'estensione dei linguaggio BASIC realizzata dalla Parallax ) chip e interprete, insieme, formano il circuito proprietario BASIC STAMP 2 di Parallax.
L'interprete opera da interfaccia tra il programma PBASIC, memorizzato nella EEPROM, e il microcontrollore.
L'interprete riceve, in ingresso, le istruzioni PBASIC e le traduce in una sequenza di istruzioni elementari da fornire, in uscita, al microcontrollore.
Ogni microcontrollore possiede infatti un insieme di istruzioni elementari, detto instruction . on set, con cui è possibile programmarlo. Il linguaggio di tali istruzioni, il cosiddetto linguaggio macchina, tuttavia, e un linguaggio di basso livello, complesso e poco intuitivo. Programmare il tuo robot fornendo direttamente al microcontrollore le istruzioni elementari, quindi, sarebbe molto difficoltoso. Grazie all'interprete, invece, potrai dialogare con Il microcontrollore In un linguaggio ad alto livello come il BASIC, che utilizza istruzioni più vicine alla logica dei linguaggio umano, in modo da ottenere programmi di più facile comprensione.
Ogni istruzione PBASIC verrà poi tradotta dall'interprete in una sequenza più o meno lunga di istruzioni elementari, comprensibili al microcontrollore.
Si può immaginare che un'istruzione ad alto livello, come 1 apri la porta, sia tradotta in una sequenza di istruzioni elementari di basso livello, quali 'Inserisci la chiave, poi girala, ora abbassa la maniglia e spingi la porta.
In realtà, il linguaggio PBASIC è un linguaggio ibrido, in quanto Parallax ha apportato al BASIC standard una serie di modifiche che riguardano principalmente una gestione a più basso livello delle porte di 1/0 (corrispondenti ad alcuni dei 28 piedini del microcontrollore), rendendo in questo modo possibile anche una gestione più efficiente di sensori e attuatori.
Generalmente all'interno di un microcontrollore si trovano una memoria volatile riservata all'esecuzione dei programmi (RAM, Random Access Memory), un'unità che realizza le operazioni aritmetiche e logiche sul dati (ALU, Aritmethic Logic Unit) e un clock orologio cioè il sequenziatore che fornisce la scansione temporale per l'esecuzione delle diverse istruzioni e che, di fatto, esprime la velocità di calcolo dei chip.
Il clock è stato posizionato all'esterno dei microcontrollore e corrisponde, sulla scheda madre, al quarzo Q1.
In particolare il microcontrollore BASIC STAMP 2 allegato ha una velocità di calcolo di 20MHz, in altre parole è in grado di eseguire operazioni matematiche, operazioni di lettura e scrittura della memoria, generazione di segnali dì comando dei dispositivi presenti sul robot alla velocità di 20 milioni di operazioni al secondo.

 

 

 

La memoria EEprom: La scheda monta un chip di memoria EEPROM di 2048 byte di capacità, per lo sviluppo del programma, non espandibili.
Il modello utilizzato e il 24LC16B prodotto dalla Microchip.
Il chip si presenta con un contenitore a 8 pin.

  

Numero pin Descrizione
1 A0 - Non connesso
2 A1 - Non connesso
3 A2 - Non connesso
4 Vss - Contatto di massa 
5 SDA - Serial Address/Data I/O 
6 SCL - Serial Clock 
7 WP - Write Protect Input 
8 Vcc - Contatto di alimentazione positiva

 

 

Connettore DB9 La scheda può comunicare con il computer grazie alla porta seriale DB9 a 9 pin, questa consente di scaricare dal PC al chip di memoria del robot i programmi che successivamente il microcontrollore eseguirà.

 

Schema collegamento con seriale tratto dalla documentazione Parallax

 

Integrato di regolazione: l'integrato utilizzato nel circuito di regolazione è un LM2940 prodotto dalla National Semiconductor.
Caratterizzato da una bassa tensione di drop-out (0,5 - 1V) l'integrato è in grado di fornire una corrente di 1A, è inoltre protetto contro l'inversione di polarità in ingresso.

POSIZIONAMENTO COMPONENTI E CIRCUITO STAMPATO

 

bs2_ridotta-componenti.jpg bs2_ridotta-montaggio_01.jpg
Componenti necessari per il montaggio della scheda Fase iniziale del montaggio, ponticelli resistenze orizzontali
bs2_ridotta-montaggio_02.jpg
 
bs2_ridotta-montaggio_03.jpg
 
Saldatura zoccoli e connettori Ultimazione montaggio, condensatori, connettore RS232, transistor, pulsante.

 

bs2_ridotta-dettaglio_alimentazione.jpg
 
bs2_ridotta-dettaglio_connettore-interfacca.jpg
 
bs2_ridotta-dettaglio_processore-memoria.jpg
Dettaglio zona alimentazione Dettaglio connettore di collegamento SV1 Dettaglio processore  e memoria EEprom
bs2_ridotta-dettaglio_connettori-servo.jpg
 
bs2_ridotta-dettaglio_interfaccia-RS232.jpg
 
bs2_ridotta-dettaglio_quarzo.jpg
Dettaglio connettori per servomotori X3 e X4 Dettaglio zona interfaccia RS232 Dettaglio quarzo per processore

 

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Elenco revisioni
16/04/2007 Emissione preliminare