RN-MiniControl: Unterschied zwischen den Versionen

Version vom 19. April 2006, 08:58 Uhr

Dieses Board zeichnet sich durch kompakte Größe (5cm x 7,8cm) und sehr geringen Strombedarf aus. Besonders viel Wert wurde auch auf die Anschlüsse gelegt. Nahezu alle Ports stehen somit dem Anwender zur Verfügung. Besonders günstig sind die wichtigen AD-Ports, Interrupt, Timer und PWM Anschlüsse auf die Stiftleisten verteilt worden. So lassen sich Servos, Drehgeber, RC-Empfänger aber auch Motortreiber (Doppel H-Brücken wie RN-VNH2Dualmotor) oder LCD direkt anschließen. Natürlich steht auch der I2C-Bus zur Verfügung. Alle Stecker sind zudem kompatibel zu den RN-Definitionen).

Obwohl das Board sicher auch wie der große Bruder RN-Control zum Experimentieren als Hauptboard verwendet werden kann, ist es eigentlich in erster Linie als praktisch einsetzbares Zusatzboard für Projekte gedacht. Es ist daher kein Ersatz zu RN-Control das ja durch LEDs,Motortreiber und Steckbuchsen zum experimentieren günstiger ist. Nein RN-MiniControl ist als kostengünstiges CoControllerBoard ideal als Zweit oder Drittboard in Projekten (wie Robotern etc.). Ein besonderes Feature sind zwei Stiftleisten die sich auf der Unterseite einlöten lassen. Dadurch kann das Board auf andere Board wie RN-VNH2Dualmotor oder Experimentierplatinen aufgesteckt werden.

In der Regel ist als Controller ein ATMega168 als Controller vorhanden. Dieser ist weitgehend kompatibel zum ATMega8, daher kann wahlweise auch ein ATMega8 bestückt werden. Der ATMega168 bietet jedoch weit mehr Features (6x PWM ,3 Timer, 16Kbyte Speicher und Interrupt an jedem Pin)

Die Leistungsmerkmale

• Leistungsstarker Controller ATMega168 (kann auch durch ATMega8 ersetzt werden)
• 6x PWM , 3 Timer, 16Kbyte Speicher und Interrupt an jedem Pin)
• 16 Mhz Taktfrequenz
• Geringer Strombedarf ca. 30 mA (im Sleepmodus natürlich noch stark redurzierbar)
• Universalanschluss (RN-Definition) für doppelten Motortreiber oder LCD (oder anderes)
• I2C-Bus (für diverse Erweiterungen z.B. Sprachausgabe RN-Speak, Relaisboard RN-Relais, Servoboards, LCD´s, SRF10 Ultraschallsensoren uvm.) oder für Ansteuerung als Slave Board)
• Vier dreipole Standard Stiftleisten für (Servos, Sensoren etc.)
• Zwei 5 polige Stiftleisten für Drehgeber, Sensoren, Aktoren
• RS232 TTL Pegel
• RS232 V24/PC Pegel
• Spannungsversorung wahlweise zwischen 7,2 und 18 Volt (ideal 7,2 bis 13V)
• 5V für externe Verbraucher herausgeführt
• Wichtige PWM-Ports können über Jumper auf andere Buchsen gelegt werden
• zwei Buchsenleisten auf der Unterseite bestückbar, dadurch läßt sich board auf andere Boards (z.B. RN-VN2Dualmotor) oder Lochrasterplatinen aufstecken
• ISP – Programmierschnittstelle für übliche AVR-Programmieradapter (10polig)
• Sehr kompakt, nur ca. 5 x 8 cm (RN-Miniformat)
• Programmierbar in zahlreichen Sprachen, z.B. Basic (BASCOM Compiler, eingeschränkt bis 4K wird mitgeliefert), C (C-Compiler GCC wird mitgeliefert), Assembler, Pascal
• Deutsche Doku
• Preiswerter Bausatz / Fertigmodul erhältlich – einfacher Aufbau
• Kein Starter- oder Applikationsboard notwendig – bereits alles notwendige integriert!

Diagramm und Beschreibung der Anschlüsse

Portbelegung

Aufbau und Anwendung

Der Aufbau der Schaltung ist durch die vorgefertigte Platine und die überschaubare Anzahl an Bauelementen 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. Auf schwierig zu lötende und schwierig reparierbare SMD Teile wurde absichtlich verzichtet. Die Schaltung ist je nach Erfahrung in ca. 30 bis 60 Minuten aufgebaut.

Dennoch einige Anmerkungen zu kleinen Hürden für Einsteiger:

1. Möchte man die Stiftleisten zum Aufstecken auf andere Boards verwenden, so sollte man diese als erstes bestücken da diese von unten eingesteckt und von oben gelötet werden. Wenn noch keine anderen Bauteile auf der Oberseite sind, erleichtert das das Löten. Zu beachten ist, das die kurze Seite der Stiftleiste von unten eingesteckt wird. Die Stiftleisten schauen dann auf der Oberseite kaum heraus, es reicht jedoch völlig um es von oben zu verlöten.

1. Bei den Kondensatoren (Elkos) die Polung beim einlöten beachten. Diese ist auf Bauelementen und Platine aufgedruckt.

1. Den 16 Mhz Quarz mit ca. 2 mm Abstand zur Platinenoberfläche einlöten damit das Metallgehäuse keine Leiterbahnen verbindet.

1. Nicht vergessen das die zwei IC´s gesockelt werden. Also erst Sockel einlöten und dann IC einsetzen.

1. Stiftleisten möglichst gerade einlöten damit Jumper bequem gesteckt werden können

Das waren eigentlich schon die besonderen Punkte die zu beachten sind. Ansonsten natürlich sauber mit einem 10 – 25 W Lötkolben alles auf der Unterseite verlöten. Grundkenntnisse beim Löten werden empfohlen.

Nach dem Aufbau sollten Sie noch mal alle Lötpunkte kontrollieren. Wenn Sie dann Spannung anlegen, dann sollten deutlich weniger als 50mA Strom fließen. Ist der Strom höher, dann deutet das auf ein Lötfehler hin.

Erläuterung der Anschlüsse, Regler und Kurzschlussbrücken

Pin 1  GND
Pin 2  5 Volt
Pin 3  Datenport (PD2 / INT0 / PCINT18)

Pin 1  GND
Pin 2  5 Volt
Pin 3  Datenport (PB1 / OC1A / PCINT1) oder  (PB3 / MOSI /OC2A / PCINT3)

Pin 1  GND
Pin 2  5 Volt
Pin 3  Datenport (PC1 / ADC1 / PCINT9)

Pin 1  GND
Pin 2  5 Volt
Pin 3  Datenport (PC0 / ADC0 / PCINT8)

Pin 1  Batteriespannung (max. 12 V)
Pin 2  GND
Pin 3  +5V
Pin 4  Datenport  (PB4 / MISO / PCINT4) 
Pin 5  Datenport  (PD4 / T0 / XCK / PCINT20)

Pin 1  Batteriespannung (max. 12 V)
Pin 2  GND
Pin 3  +5V
Pin 4  Datenport  (PB2 / SS / OC1B / PCINT2) oder (PD3 / OC2B / INT1) 
Pin 5  Datenport  (PD5 / T1 / OC0B / PCINT21)

Pin 1  Datenport (PD6 / AIN0 / OC0A / PCINT22)
Pin 2  Datenport (PD7 / AIN1 / PCINT23)
Pin 3  Datenport (PB0 / ICP1 / CLKO)
Pin 4  Datenport (PB5 / SCK / PCINT5)
Pin 5  Datenport (PC3 / ADC3 / PCINT11)
Pin 6  Datenport (PB1 / OC1A / PCINT1) oder (PB3 / MOSI / OC2A / PCINT3)
Pin 7  Datenport (PB2 / SS / OC1B / PCINT2)  oder (PD3 / OC2B / INT1 / PCINT19)
Pin 8  Datenport (PC2 / ADC2 / PCINT10)
Pin 9    GND 
Pin 10  +5V

Pin 1   Volle Betriebsspannung (kann zur Versorgung des Boards dienen)
Pin 2   Volle Betriebsspannung (kann zur Versorgung des Boards dienen)
Pin 3   Volle Betriebsspannung (kann zur Versorgung des Boards dienen)
Pin 4   Nicht belegt
Pin 5   Nicht belegt
Pin 6   GND
Pin 7   GND
Pin 8   GND
Pin 9   GND 
Pin 10  PC0 (ADC0 / PCINT8) 

Pin 1  SCL (Taktleitung)
Pin 2  GND
Pin 3  SDA (Datenleitung)
Pin 4  GND
Pin 5  +5V
Pin 6  GND
Pin 7  +5V
Pin 8  GND
Pin 9   Batteriespannung
Pin 10  Wird hier nicht genutzt

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 

Pin 1 Motor 1 IN 1 
Pin 2 Motor 1 IN 2 
Pin 3 Motor 2 IN 1 
Pin 4 Motor 2 IN 2 
Pin 5 AD Port der Strom messen kann
Pin 6 Enable Motor1 ein (eventuell PWM) 
Pin 7 AD Port der Strom messen kann
Pin 8 Enable Motor2 ein (eventuell PWM) 
Pin 9 GND 
Pin 10 Logikspannung 5V 

Pin 1 DB7 
Pin 2 DB6 
Pin 3 DB5 
Pin 4 DB4 
Pin 5 EN2 (wird nur bei manchen LCDs benötigt)
Pin 6 EN 
Pin 7 R/W 
Pin 8 RS 
Pin 9 GND 
Pin 10 +5V 

Pin 1 RX
Pin 2 GND
Pin 3 TX

Pin 1   RX
Pin 2   TX
Pin 3   GND
Pin 4   5V

Schaltplan

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Bestückungsplan

Bestückungsliste für RN-MiniControl

Bauteil Wert       Beschreibung                   Best.Nr.

C1     100n        Keramik Kondensator            KERKO100N
C2     22p         22pF Kondensator               KERKO-500 22p
C3     22p         22pF Kondensator               KERKO-500 22p
C4     100n        100nF Keramik Kondensator      KERKO100N
C5     4,7uF       Elko                           SM 4,7/50RAD
C6     4,7uF       Elko                           SM 4,7/50RAD
C7     4,7uF       Elko                           SM 4,7/50RAD
C8     4,7uF       Elko                           SM 4,7/50RAD
C9     100n        Keramik Kondensator            KERKO100N
C10    100n        Keramik Kondensator            KERKO100N
C11    220uF       Elko                           RAD 220/35
C12    100n        Keramik Kondensator            KERKO100N
C13    10uF        Elko 10 uF                     RAD 105 10/63
C14    100n        Keramik Kondensator            KERKO100N
C15    100n        Keramik Kondensator            KERKO100N
I2C                Wannenstecker 10pol            WSL10G
I2C5V   ;          Stiftleiste 2polig             LU2,5MS2
I2CBATT            Stiftleiste 2polig             LU2,5MS2
IC1                Spannungsregler 78S05          78S05
IC2                28 polige IC Fassung 
IC2                MEGA8 Controller oder besser ATMega168 
IC3                16 polige IC Fassung 
IC3                MAX232 RS232 Treiber DIP       MAX 232
ISP                Wannenbuchse 10pol             WSL10G
JP1                Stiftleiste 3 polig            LU 2,5 MS3
JP2                Stiftleiste 3 polig            LU 2,5 MS3
JP3                Stiftleiste 3 polig            LU 2,5 MS3
JP4                Stiftleiste 3 polig            LU 2,5 MS3
JP5                Stiftleiste 5 polig            LU 2,5 MS5
JP5V               Stiftleiste 2polig             LU 2,5 MS2
JP6                Stiftleiste 5 polig            LU 2,5 MS5
JP7                Stiftleiste 10 polig von unten bestücken (siehe Doku)
JP8                Stiftleiste 10 polig von unten bestücken (siehe Doku)
JP9                Stiftleiste 2x2polig

L1                 Induktivität 10uH              smcc 10u
MOTORTREIBER       Wannenbuchse 10 pol            WSL10G
POWER              Schraubklemme 2 polig          AKL 101-02
Q1     16 Mhz      Quarz 16 Mhz                   16-HC49U-S
R1                 Metallschichtwiderstand 10k    Conrad 408280-12
R2                 Metallschichtwiderstand 10k    Conrad 408280-12
R3                 Metallschichtwiderstand 10k    Conrad 408280-12
RS232              Stiftleiste 3 polig            LU 2,5 MS3
RS232_TTL          Stiftleiste 4 polig            LU 2,5 MS4

                   10 Stück Jumper vergoldet
                   4 Stück Befestigungsbolzen 12mm
                   1 Stück RN-MiniControl Platine   

Der erste Test

Nachdem Board aufgebaut ist, können wir daran gehen und das Board testen. Zunächst sollten noch einmal alle Jumper (Kurzschlussbrücken) überprüft werden. Danach ein möglichst ein Netzteil mit 7,2 bis 13 V anschließen, für höhere Spannungen benötigt man noch keinen Kühlkörper. Günstige Akkus gibt’s auch bei robotikhardware.de. Wir empfehlen ein 9,6V oder 12V Akku.

Hat das Netzteil den falschen Stecker, einfach abschneiden und Drähte so in die Schraubklemmen einfügen. Auf Polung achten (Verpolung zerstört das Board). Falls Sie ein Messgerät haben, können Sie auch den Strombedarf des Boards checken. Wenn alles korrekt zusammengebaut wurde, muss dieser deutlich niedriger als 50 mA liegen. Ein wesentlich höherer Strom würde auf Lötfehler hin deuten. Ein weiterer Test wäre das anfassen des Spannungsreglers 78S05. Er darf warm bis sehr warm werden, aber man darf sich nicht dran verbrennen. Er ist im übrigen gegen Überlastung geschützt!

Programmierkabel

Über den Programmieradapter wird nun das Board mit der Druckerschnittstelle ihres PC verbunden. Dabei ist darauf zu achten das der ISP-Stecker auch in die richtige Wannenbuchse auf dem Board gesteckt wird.

Eine Verwechslung kann den ISP-Programmer oder den Controller zerstören.

Also unbedingt auf die Beschriftung achten! Falschrum kann man ihn nicht aufstecken.

Ist man kein AVR-Profi, so empfehle ich für den Test des Board´s die Entwicklungsumgebung und Programmiersprache Bascom. Ein schneller Basic-Compiler mit hervorragender Benutzeroberfläche.

Testprogramm

Das nachfolgende Testprogramm definiert alle Ports als Eingabeports und zeigt dessen Zustand (Pegel) über die RS232 Schnittstelle an. Damit das Programm korrekt läuft müsse die Fusebits zuvor korrekt eingestellt werden (siehe Doku etwas weiter hinten). Zudem muss der PC über ein RS232 Kabel mit dem Board verbunden werden. Über ein Terminalprogramm (das auf 9800 Baud / 8 Bit) eingestellt ist, kann man dann den Zustand der Ports auf dem PC sehen. Es bietet sich an das in Bascom eingebaute Terminalprogramm zu nutzen. Das Ergebnis sieht dann in etwa so auf dem PC-Monitor aus:

Einige Ports haben im Bild Low Pegel. Dies liegt abe rnur daran das während der Aufnahme des Bildes ein Zusatzboard (RN-VH2Dualmotor) angeschlossen war. Wenn dies bei ihnen nicht der Fall ist, so werden bis auf TX (PD1) alle Ports High Pegel besitzen.

Hier das zuständige Testprogramm

'###################################################
'rn_minicontrol_porttest.bas
'Dieses Programm ist für das universelle und kompakte
'Controllerboard RN-MINICONTROL ab Version 1.3
'Boardbeschreibung Roboternetz.de oder robotikhardware.de
'Verwendeter Compiler Bascom V 1.11.7.9
'
'Aufgabe:
'
'Die Ausgabe erfolgt über Bascom Terminalprogramm. PC muss
'somit über RS232 Kabel verbunden sein
'Es wird der Zustand aller Ports angezeigt
'
'Autor: Frank
'Weitere Beispiele und Beschreibung der Hardware
'unter http://www.Roboternetz.de bzw. robotikhardware.de
'###################################################


'Die üblichen Definitionen bei Standardprogrammen auf Miniboard
$regfile = "m168def.dat"
$crystal = 16000000                                         'Quarzfrequenz
$baud = 9600
$hwstack = 32
$framesize = 32
$swstack = 32



Declare Sub Showadport()
Declare Sub Showdigitalports()

Wait 1
Print "Warte ich boote ..."
Wait 2
Print
Print "**** RN-MINICONTROL 1.3 *****"
Print "Das neue kleine Controllerboard"
Print "RN-MiniControl, der kleine Bruder von RN-Control"
Print "Nach RN-Definition vom www.roboternetz.de"
Print

Do
  Showdigitalports
  Showadport
  Print
  Print "Viel Spass mit dem Board!"
  Wait 10
  Print
Loop

End


'Zeigt Die Analogen Messwerte An Port A An
Sub Showadport()
Local Ws As Word
Local I As Integer

   Config Adc = Single , Prescaler = Auto , Reference = Avcc       'Internal
   Config Portc = Input
   For I = 0 To 5                         ' Alle internen Pullup Widerständ abschalten
      Portc.i = 0
   Next I

   Print
   Print "Ermittelte Messwerte an Port C:"
   For I = 0 To 5                        ' Alle Eingäne inkl.messen
      Start Adc
      Ws = Getadc(i)
      Print "Pin" ; I ; " ADC-Wert= " ; Ws
   Next I
End Sub


'Zeigt den Zustand der Ports an
Sub Showdigitalports()
Local Zustand As String * 6
Local I As Integer

   Config Portb = Input
   For I = 0 To 5                        ' Alle internen Pullup Widerständ ein
      Portb.i = 1
   Next I
   Print
   Print "Ermittelter I/O Zustand Port B:"
   For I = 0 To 5                        ' Alle Eingäne inkl.messen
      If Pinb.i = 1 Then
         Zustand = "H"
      Else
         Zustand = "L"
      End If
      Print "Pin" ; I ; "=" ; Pinb.i ; "(" ; Zustand ; ")  ";
   Next I
   Print

   Config Portc = Input
   For I = 0 To 5                        ' Alle internen Pullup Widerständ ein
      Portc.i = 1
   Next I
   Print
   Print "Ermittelter I/O Zustand Port C:"
   For I = 0 To 5                           ' Alle Eingäne inkl.messen
      If Pinc.i = 1 Then
         Zustand = "H"
      Else
         Zustand = "L"
      End If
      Print "Pin" ; I ; "=" ; Pinc.i ; "(" ; Zustand ; ")  ";
   Next I
   Print

   Config Portd = Input
   For I = 0 To 7                           ' Alle internen Pullup Widerständ ein
      Portd.i = 1
   Next I
   Print
   Print "Ermittelter I/O Zustand Port D:"
   For I = 0 To 5                           ' Alle Eingäne inkl.messen
      If Pind.i = 1 Then
         Zustand = "H"
      Else
         Zustand = "L"
      End If
      Print "Pin" ; I ; "=" ; Pind.i ; "(" ; Zustand ; ")  ";
   Next I
   Print

End Sub

Siehe auch

• Bascom
• Bascom - Erstes Programm in den AVR Controller übertragen
• RN-Definitionen
• RN-Board FAQ-Seite
• Avr
• RN-Mega8
• RN-Control
• RNBFRA-Board

Weblinks

• Noch ausführliche Anleitung und Bauplan als PDF-Datei

hier hier hier