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Scheda madre

ultimo aggiornamento 2 novembre 2009


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Nel robot la scheda madre DeA BASIC Stamp® Board svolge un ruolo fondamentale.
I vari componenti sono allegati ai fascicoli n° 11-12-13-21
Su questa scheda sono raccolti gli elementi che costituiscono Il "cervello elettronico" dei robot. In particolare il chip della memoria, che immagazzina i programmi PBASIC, e il microcontrollore BS/2, che permette al robot dì elaborare le informazioni ed eseguire i programmi presenti in memoria.
La scheda madre inoltre, è predisposta per ospitare i sensori (a infrarossi e di contatto), che consentono al robot di interagire con l'ambiente circostante, e la breadboard, una piattaforma di sperimentazione che offre la possibilità di realizzare piccoli circuiti per lo svolgimento di svariati esperimenti di elettronica.
Vedremo poi come, combinando la scheda madre con la scheda di controllo motori, si possano controllare i movimenti dei due motori a spazzola. La DeA BASIC Stamp® Board rappresenta quindi l'indispensabile base per il funzionamento di tutti gli altri componenti elettronici dei robot, ma anche per lo sviluppo delle sue potenzialità.

Questa scheda potrà essere potenziata utilizzando le istruzioni riportate alla pagina Come potenziare la Scheda BS2 trasformandola in una BS2 SX

 

Copertina_fascicolo_n°-11.jpg Istruzioni per il montaggio fascicolo n° 11 Copertina_fascicolo_n°-12.jpg Istruzioni per il montaggio fascicolo n° 12 Copertina_fascicolo_n°-13.jpg Istruzioni per il montaggio fascicolo n° 13 Copertina_fascicolo_n°-21.jpg Istruzioni per il montaggio fascicolo n° 21
Allegato_fascicolo_11.jpg Allegato_fascicolo_12.jpg Allegato_fascicolo_13.jpg Allegato_fascicolo_21.jpg
Fascicolo n°11 Fascicolo n°12 Fascicolo n°13 Fascicolo n°21
  • 1 scheda madre
  • chip della memoria EEPROM
  • n. 5 distanziali in plastica nera: quattro lunghi 15 mm e uno lungo 17 mm
  • n. 5 viti
  • n. 4 cilindri cavi in plastica nera
  • n. 5 dadi M3
  • 1 processore per scheda madre
  • breadboard

 

 

1 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.

2 La memoria EEprom: La scheda DeA Basic Stamp Board 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

 

3

Il microcontrollore: il microcontrollore utilizzato in questo robot 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 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 "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. Nel caso dei tuo robot, a seguito della modifica introdotta al microchip, il clock è stato posizionato all'esterno dei microcontrollore e corrisponde, sulla scheda madre, al dispositivo contrassegnato dalla sigla Y1. 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 4000 di operazioni al secondo.

 

 

4 Pulsante START/STOP: il tasto start/stop, che controlla il programma presente nella memoria del robot. Questo pulsante permette Infatti di attivare o di interrompere l'esecuzione di un programma, senza però che tali operazioni di controllo comportino la cancellazione del programma dalla memoria.

5 Morsetto di alimentazione: attraverso il quale la scheda viene alimentata, questo attraverso un apposito cavo collegato alla scheda di raccolta cavi e quindi alle batterie. Anche in questo caso, togliendo l'alimentazione dalla scheda, il programma presente nella memoria del robot non verrà cancellato

6 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.

7 LED: il led di colore verde si illumina quando la scheda madre è alimentata.

  

8 Connettore di espansione: Al centro della scheda madre è posto il bus di espansione contrassegnato dalla sigla X7.
Il bus è realizzato con uno slot con 20 pin.
Ad esso può essere collegata la scheda di controllo motori, che permetterà al microcontrollore di governare i due motori a spazzola oppure altre schede per il controllo di nuovi dispositivi.
 
Pin Utilizzo Pin Utilizzo
1 Contatto di massa 11 Porta P8
2 Contatto di massa 12 Porta P9
3 Porta P0 13 Porta P10
4 Porta P1 14 Porta P11
5 Porta P2 15 Porta P12
6 Porta P3 16 Porta P13
7 Porta P4 17 Porta P14
8 Porta P5 18 Porta P15
9 Porta P6 19 Contatto Vin
10 Porta P7 20 Contatto Vdd 

9 Connettore ingressi/uscite: Alla destra dei bus di espansione X7, si trova uno slot con 16 socket, contrassegnato con la sigla X1.
Ogni socket è identificato con una P, seguita da un numero progressivo, da 0 a 15

   

10 Connettore alimentazione: Disposto in orizzontale e contrassegnato con X2, si trova uno slot con 13 socket suddivisi in più gruppi: 5 socket Vdd, 2 Vin, 1 Vm e altri 5 Vss.
Queste sigle indicano l'alimentazione dei socket Vin sono collegati alla tensione di alimentazione i Vss sono collegati a terra (e hanno quindi tensione zero) e i Vdd sono collegati alla tensione controllata dal regolatore di tensione; il socket Vm servirà invece per alimentare i servomotori.

11 Breadboard: si tratta di un supporto di plastica che ospita tanti socket collegati tra loro da sottili piste in rame, presenti nella parte inferiore dei supporto.
Combinando la breadboard con la scheda madre si realizza una sorta di "piano di lavoro" su cui creare piccoli circuiti elettrici per potenziare e sviluppare ulteriormente le risorse del robot.

12 Contatti per alimentazione servomotori: a questi pin vanno collegati i servomotori questi sono dotati di una morsettiera con tre fili
 
Connettore X3
Pin Denominazione
1 Segnale Porta P12 (bianco)
2 Positivo alimentazione (rosso)
3 Negativo alimentazione (nero)
 
Connettore X4
Pin Denominazione
1 Segnale Porta P13 (bianco)
2 Positivo alimentazione (rosso)
3 Negativo alimentazione (nero)

 

13 Slot per sensore ad infrarossi: ogni slot è composto da un gruppo di 3 socket (indicato con DETECT) e da uno di 2 socket (denominato LED). In questi slot verranno alloggiati i sensori a infrarossi- un LED emettitore dei segnale a infrarossi e un diodo ricevitore (il vero e proprio sensore) che, in presenza di ostacoli, riceve il segnale riflesso. 
TSUS4300 Diodo emittente ad infrarosso, 950 nm, GaAs

Piedinatura Datasheet

14 Connettori sensori di contatto: vicino ai sensori a infrarossi si trovano i due connettori siglati X5 e X6, per i sensori di contatto (detti baffi)
Questi sono formati da una lamella d'acciaio che deformandosi al contatto di un ostacolo si comporta come un' interruttore.


Schema elettrico della scheda

Dettaglio schema porta seriale per collegamento con PC

 

 

Scheda originale della DeA-Parallax

Nuova scheda della Parallax

Per quanti volessero realizzare i progetti presentati nel sito e non possedessero la scheda possono utilizzare la nuova scheda della Parallax denominata Scheda USB BoE +chip BS2 + Kit con la possibilità di collegamento tramite USB.

  Alcune caratteristiche della scheda:
  • Prese di alimentazione per batteria a 9 V
  • Prese di alimentazione con jack da 2.1 mm per alimentatore
  • Regolatore + 5Vcc a bordo
  • Connettore USB per la programmazione del BS2-IC e comunicazione con il PC
  • Area prototipale bread borad per sperimentazione immediata
  • 16  pin di I/O P0 - P15 , su strip femmina, adiacenti all'area prototipale
  • Alimentazione Vdd e Vss sono adiacenti all'area prototipale
  • Connettore femmina per moduli applicativi opzionali App Mods (compatibile con quella DeA)
  • misure: 77mm X 102 mm
  • Fornita con BS2-IC
  • Si può utilizzare con il Boe-Bot ed anche sul Robot DeAgostini al posto della scheda originaria

 

 

 

Elenco revisioni:
02/11/2009 Aggiornato nome distributore italiano ditta Parallax
08/04/2008 Inserito caratteristiche led infrarosso
11/02/2008 Aggiornato pagina, inserito nuove figure
29/08/2007 Inserito link alla pagina: Come potenziare la Scheda BS2 trasformandola in una BS2 SX
16/11/2005 Inserito immagini allegati, e PDF istruzioni di montaggio
20/04/2004 Emissione preliminare