Arexx AAR User guide [nl]

AREXX ARDUINO ROBOT

AAR

HANDLEIDING: AAR-04

© AREXX - V082012

- 1 -

Inhoud

1. Productbeschrijving AAR 3

1.1 De ARDUINO Robotfamilie 3

1.2 Specificaties 3

1.3 Waarschuwingen 4

2. AAR Algemene info 5

3. De AREXX ARDUINO robot 10

3.1 Blokschema 10

3.2 AAR achtergrondinformatie 11

4. Opstarten van de AAR 13

4.1 Software installeren 13

4.2Programmeren met de Arduino 13

4.3 USB Driver installeren hardware 13

4.4 Hardware 14

4.5 ARDUINO Software 15

4.5.1 Programmeren met de Arduino 15

4.5.2 Arduino programma selecteren 15

4.5.3 Com poort selecteren 16

4.5.4 Programma uploaden naar de AAR 17

5. Achtergrond H-brug 18

6.1 Een H-brug voor 3 Volt 18

6.2 Een H-brug voor 4,5 Volt 20

6. Odometrie systemen 21

 8. Bootloaderashen    24

9. APPENDIX 25
A. Onderdelenlijst 26
B. Printplaat 27
C. Schema 30

AREXX und AAR zijn geregistreerde merken van AREXX Engineering

© AAR Handleiding (Juli 2012): AREXX Engineering (NL).
Niets uit deze handleiding mag op welke wijze en voor welke doeleinde dan ook worden overgenomen
zonder schriftelijke toestemming van de Europees importeur:
AREXX Engineering te Zwolle (NL).

De fabrikant en importeur stellen zich niet verantwoordelijk en aanvaarden geen enkele aansprakelijkheid
voor de gevolgen van ondeskundige handelingen en/of eventuele fouten bij het bouwen en bij het gebruik
van dit product door het niet opvolgen van deze handleiding.
De inhoud van deze handleiding kan zonder kennisgeving vooraf door ons worden gewijzigd.

Fabrikant:
AREXX Engineering
JAMA Oriental

Importeur:
AREXX Engineering
ZWOLLE

Technische vragen zie:

WWW.AREXX.COM

WWW.ROBOTERNETZ.DE

© AREXX Holland en JAMA Taiwan

- 2 -

1. PRODUCTBESCHRIJVING AAR

1.1 De ARDUINO Robotfamilie?

Arduino is een open source single-board microcontroller en
ontworpen om elektronica en met name microprocessoren
toegankelijker te maken in verschillende projecten.
Een Arduino bord maakt gebruik van een Atmega processor.

Arduino is in eerste instantie bedoeld voor kunstenaars, ont­werpers, hobbyisten en een ieder die geïntesseerd is om
interactieve objecten te creëren. De Arduino hardware bestaat
altijd uit een Atmel AVR processor met zowel digitale in- en
uitgangen en analoge ingangen. Hiermee kan het Arduino
bord signalen ontvangen van de omgeving en vervolgens kan
het daar weer op reageren.

In navolging van de AREXX ASURO robot, die programmeer­baar is in de programmeertaal C is er nu de AREXX Arduino
Robot. De AAR Robot lijkt erg op de ASURO maar is veel een­voudiger programmeerbaar dankzij de open source program­meertaal Arduino.

1.2Specicaties:

Motoren 2 Gelijkstroommotoren (3 Volt)
Processortype ATmega328P
Programmeertaal ARDUINO of C
Spanning 4 st. AAA accu of batterijen
4,8 - 6 Volt
Stroom Min. 10 mA
Max. 600 mA
Communicatie USB en ISP Stekker
Uitbreidingen ASURO Uitbreidingsmodules

Hoogte 40 mm
Breedte 120 mm
Lengte 180 mm

- 3 -

2.5. Waarschuwingen

1. Lees eerst de handleiding volledig door voordat je de
spanning aansluit! Foutieve handelingen
kunnen deze robot onherstelbaar beschadigen.

2. Controleer altijd de aansluitingen van de kabels en
externe componenten. Verkeerde spanning of
polariteit kunnen de robot onherstelbaar beschadigen.

3. Gebruik geen spanningen die hoger zijn dan voor­ geschreven. Gebruik een goede gestabiliseerde voeding
die geen piekspanningen geeft.

4. Pas op met electrostatische ontlading. Werk ESD-veilig
en raak de componenten nooit zomaar met je handen
of metalen gereedschap aan, zonder ESD-beveiliging.

Algemeen

* Als de onderdelenblister geopend wordt, vervalt het
retourrecht
* Lees voordat je begint de gehele handleiding door
* Wees voorzichting met gereedschappen en kleine
onderdelen, houd deze buiten het bereik van kleine
kinderen!
* Houd dit product buiten het bereik van kleine kinderen.
* Controleer altijd zorgvuldig de polariteit van de
batterijen!
* Houd de batterijen droog en verwijder ze als de AAR
voor lange tijd niet gebruikt gaat worden. Mix nooit
gewone en oplaadbare batterijen of lege en volle

batterijen!

- 4 -

2. ARDUINO ALGEMENE INFO

2.1. Wie of wat is ARDUINO?

Arduino is een open source single-board microcontroller en is ont­worpen om elektronica toegankelijker te maken in verschillende
projecten. Een Arduino bord maakt gebruik van de Atmega 168 of
Atmega 328 microcontroller van Atmel.

Zoals je in de inleiding kon lezen is het bedoeld voor kunstenaars,
ontwerpers, hobbyisten en iedereen die geïntesseerd is om interac­tieve objecten te creëren. De hardware bestaat uit een Atmel AVR
processor met zowel digitale in- en uitgangen en analoge ingangen.
Hiermee kan het Arduino bord signalen ontvangen van de omgeving
en vervolgens daar op reageren.

Er zijn meerdere Arduino borden beschikbaar zoals Arduino Uno,
Arduino LilyPad en Arduino Mega 2560. Voor elk project is er wel
een Arduino bord dat het meest geschikt is, omdat elke Arduino

specieke eigenschappen bezit.

De input kan onder andere gegenereerd worden door schakelaars,
lichtsensoren, bewegingsensoren, afstandsmeters en temperatuur­sensoren. Ook is het mogelijk om commando’s als input te zien
afkomstig van internet. Met de output signalen kunnen motoren,
lampjes, pompjes en beeldschermen aangestuurd worden.

Er is een standaard programmeertaal compiler en bootloader aan­wezig om het bord te programmeren. De programmeertaal waarmee
de Arduino hardware wordt geprogrammeerd is gebaseerd op de
wiring programmeertaal en komt overeen met C++.

Arduino is als een project begonnen in Ivrea, Italië in 2005. Het
was oorspronkelijk bedoeld om studenten te helpen om projecten
te ontwerpen. Het moest goedkoper worden dan andere prototype
systemen die al beschikbaar waren. De makers Massimo Banzi en
David Cuartielles hebben het project genoemd naar een historisch
persoon ‘Arduin of Ivrea’. Het woord ‘Arduino’ betekent ‘sterke

vriend’.

- 5 -

2.1 Microcontrollers!

Een microcontroller (soms afgekort tot µC, uC or MCU) is een kleine
computer opgebouwd als een geïntegreerde schakeling. Dit noe­men we een IC, (IC = integrated circuit). Een IC bevat een proces­sor core, een geheugen en programmeerbare in- en uitgangen. Het
programmageheugen (ROM) en een klein datageheugen (RAM) zijn
vaak ook geïntegreerd in het IC.

2.1.1 Applicaties

Microcontrollers worden gebruikt in geautomatiseerde processen. Er
zijn vele toepassingen in vele producten, zoals computers, auto’s,
machines, gereedschappen, mobiele telefoons, afstandsbedieningen
en speelgoed. Eigenlijk kom je ze elke dag overal tegen.

Doordat ze steeds kleiner en goedkoper worden, zijn er telkens
meer applicaties waarvoor ze gebruikt kunnen worden, denk
bijvoorbeeld aan de tablet of de smartphones.

- 6 -

2.3. Opgenomen vermogen en snelheid

Sommige microcontrollers hebben een klokfrequentie van slechts
4 kHz. Dit is omdat ze dan een heel laag stroomverbruik hebben
(milliwatts of microwatts). Een dergelijke lage klokfrequentie redu­ceert echter wel de functionaliteit maar er zijn voldoende applicaties
waar snelheid niet van belang is, zoals kijken of er een knop be­diend wordt en daar dan op reageren (bijvoorbeeld een afstands­bediening).

Er zijn andere applicaties waar een hoge kloksnelheid een must
is, bijvoorbeeld bij digitale signaalverwerking, in het Engels, digi­tal signal processor (DSP). Naast de hoge klokfrequentie is er dan
ook direct een groter stroomverbruik. Denk hierbij ook aan PC’s en
smartphones.

Onze Arduino robot werkt met een krachtige Atmel 328 processor
voorzien van een 8-bit microcontroller op een frequentie van 20MHz

en met een 16K bytes In-systeem programmeerbare ash. De

veilige voedingsspanning ligt in de range van 4,5 - 7V DC. Dit zorgt
voor stabiele en veilige condities voor de ATMEL processor en het
motorcircuit.

2.4 Microcontroller programma’s

Microcontroller programma’s moeten passen in een geheugen dat op
het IC zit. Het is duur en omslachtig om extra extern geheugen toe
te voegen. Compilers en assemblers worden gebruikt om de uitvoe­rige hogere programmeertaal (waar het programma in geschreven
wordt) om te zetten (te assembleren) in een machinecode die de
processor begrijpt. Deze machinecode wordt dan in het geheugen
van de processor geladen. Afhankelijk van het type is het geheugen
permanent of vluchtig. Vroeger werden de processoren direct in de
machinecode geprogrammeerd. Nu zijn er diverse hogere (eenvou­dige) programmeertalen zoals C of de vereenvoudigde C taal
ARDUINO. De verschillende talen die er zijn hebben vaak betrekking
op de applicaties, maar C is momenteel wel de meest gebruikte taal
voor het programmeren van processoren. Veel bekende software
zoals bijvoorbeeld Windows van Microsoft is voor een groot deel in C
geschreven.

Onze Arduino robot heeft een ashgeheugen (ash memory) van

ongeveer 16K bytes voor programma’s. Deze kunnen in plaats van
de Arduino taal ook direct geschreven worden in de C taal.

- 7 -

2.4 Interface Architecture

Microcontrollers hebben normaalgesproken een tiental tot enkele
tientallen algemene (General Purpose) input/output pinnen (GPIO).

GPIO pinnen zijn congureerbaar in de software als ingang of als

uitgang.

Als de GPIO pinnen zijn gecongureerd als input, dan worden ze

meestal gebruikt om sensoren of externe signalen uit te lezen.

Als ze als uitgang gecongureerd zijn, dan kunnen de GPIO pinnen

gebruikt worden om externe componenten zoals LEDS en/of IC’s
aan te sturen.

Veel embedded systemen (apparaten met een processor zoals bij­voorbeeld onze AAR robot) moeten analoge signalen uitlezen. Dit
kan een processor alleen doen met behulp van een analoog-naar­digitaal converter (ADC). Vanaf het begin moesten processoren
alleen digitale data analyseren en verwerken (1-en en 0-en). Ze
kunnen zelf niets doen met de analoge signalen die ze aangeboden
krijgen. De ADC wordt gebruikt om een analoog signaal om te zet­ten naar een digitaal signaal, zodat een processor dit kan verwer­ken.

Er zijn processoren, zoals bijvoorbeeld de ATMEGA (die gebruikt
wordt in onze AAR robot), die al een ADC aan boord hebben. Der­gelijke processoren kun je dus direct analoge signalen aanbieden
zonder dat je een externe ADC nodig hebt.

De meeste moderne processoren hebben ook één of meerdere
timers. De meest gebruikte timer is een Programmable Interval
Timer (PIT). Een PIT telt af van een ingestelde waarde naar nul.
Als de waarde nul bereikt is, stuurt het een interrupt naar de pro­cessor zodat die weet dat het tellen gestopt is. Dit is handig voor
sensoren zoals thermostaten die periodiek een temperatuur moeten
meten. De processor kan dan op haar beurt weer een apparaat zoals

een verwarming of ventilator aansturen als dat nodig mocht zijn.

- 8 -

De Universal Asynchronous Receiver/Transmitter (UART) is een heel
belangrijk onderdeel van de processor. Dit deel van de processor
maakt het mogelijk om data te ontvangen of te verzenden over een
seriële lijn. Dit alles met een zeer lage belasting voor de processor
capaciteit.

De meeste moderne processoren kunnen ook digitaal met andere
apparaten of IC’s communiceren, bijv. via een I2C bus of met de
Serial
Peripheral Interface (SPI) bus.

De ATMEGA processor in onze Arduino robot heeft 14 digitale I/O’s
en 7 analoge I/O’s. Verder zijn er vier timers, een 16KB ash
geheugen en een ADC.

- 9 -