CN206863526U - 一种多功能机器人主控制系统电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能机器人主控制系统电路，主要包括：与外部电源连接的电源接口，分别连接所述电源接口与系统内部的控制模块电连接的电源稳压模块，所述控制模块还连接有电机驱动模块和与扩展通信设备的无线通信接口模块以及与所述的控制模块连接的接口转换模块，该模块主要实现USB转串口模块。本实用新型，集成电机驱动电路，驱动电路部分体积较小且能够实现较好的散热效果。且主板中多只I/O接口，防止了电源接口引出较少，使用传感器较多时插线很乱很麻烦的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种多功能机器人主控制系统电路，主要涉及专利分类号 G05控制；调节G05B一般的控制或调节系统；这种系统的功能单元；用于这种系统或单元的监视或测试装置G05B19/00程序控制系统G05B19/02电的 G05B19/04除数字控制外的程序控制，即顺序控制器或逻辑控制器G05B19/042 使用数字处理装置。
背景技术
随着机器人不断发展和普及，已经有越来越多的人参与到机器人开发教学过程中，然而机器人开发门槛较高，一般没有相应技术储备，尤其是电路知识的人很难参与到其中，而且很多电路元器件都是针对具体的机器人开发的，每个电路板都只针对一种型号的机器人，扩展性很差。
每个机器人都会使用到的机器人主控板也同样存在此类问题，目前中大多数没有集成电机驱动电路或者驱动电路部分体积过大导致散热不佳。缺少便捷易用的无线通信的解决方案，如果想用无线通信的话会很复杂。而且现有的主板中I/O口只有单排的引线，电源接口引出较少，使用传感器较多时插线很乱很麻烦。
实用新型内容
本实用新型针对以上问题的提出，而研制的一种多功能机器人主控制系统电路，包括：与外部电源连接的电源接口；分别连接所述电源接口与系统内部的控制模块电连接的电源稳压模块；所述控制模块还连接有电机驱动模块和与扩展通信设备的无线通信接口模块以及与所述的控制模块连接的接口转换模块，所述电源接口设置有可扩展的多孔排针，其两侧分别连接在接地端与高电平端。
作为优选的实施方式，所述的电源稳压模块包括芯片U2和芯片U3；
芯片U2中：稳压前电压输入端VIN连接在两针插接件的一端，其另一端连接二极管D1的N极，二极管D1的P极连接着芯片U2的稳压前电压输入端 VIN及电容C14，电容C15及0.11UF的电容并联并连接在电容C14的一端，其另一端连接在芯片U2的稳压后输出端VOUT，稳压后输出端VOUT接高电平输出；
芯片U2的接地端与电容C14所在电路相连，共同可靠接地；
芯片U3中：高电平连接的稳压前电压输入端VIN及电容C10的一端，电容C10的另一端与并联后的C12和C13相连接并共同连接在芯片U3稳压后输出端VOUT，稳压后输出端VOUT接3.3v低电平；
AMS1117的接地端可靠接地。电容C12与电容C13并联后可靠接地。
作为优选的实施方式，所述的电机驱动模块为芯片U4；
该芯片U4的管脚1、2为数字量输入端，管脚1、2相连并于外部电机1 的低电平数字量输出口相连，管脚3、4、9、10为接地端；
管脚5、6为数字量输入端，管脚5、6相连与电机1的高电平数字量输出口相连；
管脚7、8为数字量输入端，管脚7、8相连并于电机2的高电平数字量输出口相连；
管脚11、12为数字量输入端，管脚11、12相连与电机2的低电平数字量输出口相连；
管脚15、23分别为A、B的PWM模拟波输出端，管脚20接高电平，退耦电容C18一端与高电平连接，另一端接地，并连接在管脚18上；
Q1、Q2为两个NPN型的三极管，其基极均连接有一电阻，发射极接地，集电极连接有一电阻后接高电平。
作为优选的实施方式，所述的控制模块采用ARDUINO328最小系统；该系统连接有一复位电路；
该复位电路连接有并联的一连接在高电平上的电阻及接地处理的按键K1；管脚7、8之间连接有并联的电阻R2晶体Y1，其并联后电路，与电容C4、C5 串联后电路并联。
作为优选的实施方式，所述的接口转换模块采用CH340系列转换芯片。
作为优选的实施方式，所述指示主控制系统工作情况的指示模块包括：指示通/断点情况的连接在高电平上的串有一保护电阻的R3的指示灯LED1；指示所述控制模块工作情况的连接在所述控制模块上的串有一保护电阻的R4的指示灯LED2。
附图说明
为了更清楚的说明本实用新型的实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型的系统模块图
图2为本实用新型的电源稳压模块示意图
图3为本实用新型的电机驱动模块示意图
图4为本实用新型的控制模块示意图
图5为本实用新型的无线通信接口模块示意图
图6为本实用新型的接口转换模块示意图
图7为本实用新型的指示模块示意图
图8为本实用新型的排针连接示意图
具体实施方式
为使本实用新型的实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：
如图1-8所示：一种多功能机器人主控制系统电路，主要包括：与外部电源连接的电源接口，分别连接所述电源接口与系统内部的控制模块电连接的电源稳压模块，所述控制模块还连接有电机驱动模块和与扩展通信设备的无线通信接口模块以及与所述的控制模块连接的接口转换模块，该模块主要实现USB转串口模块。
作为优选的实施方式，所述的电源稳压模块包括芯片U2和U3，
U2:稳压前电压输入端VIN连接在两针插接件的一端，其另一端连接二极管D1的N极，二极管D1的P极连接着L7805CD2T的稳压前电压输入端VIN及电容C14，电容C15及0.11UF的电容并联并连接在电容C14的一端，，其另一端连接在L7805CD2T的稳压后输出端VOUT，稳压后输出端VOUT接高电平输出。 L7805CD2T的接地端与电容C14所在电路相连，并共同可靠接地。
U3：高电平连接的稳压前电压输入端VIN及电容C10的一端，电容C10的另一端与并联后的C12和C13相连接并共同连接在AMS1117稳压后输出端VOUT，稳压后输出端VOUT接3.3v低电平。AMS1117的接地端可靠接地。电容C12与电容C13并联后也可靠接地。
所述的电机驱动模块为芯片U4，作为可选的实施方式，采用TB6612FNG 驱动模块
该驱动模块的管脚1、2为数字量输入端，管脚1、2相连并于外部电机1 的低电平数字量输出口相连，管脚3、4、9、10为接地端；管脚5、6为数字量输入端，管脚5、6相连与电机1的高电平数字量输出口相连；管脚7、8为数字量输入端，管脚7、8相连并于电机2的高电平数字量输出口相连；管脚 11、12为数字量输入端，管脚11、12相连与电机2的低电平数字量输出口相连；管脚15、23分别为A、B的PWM模拟波输出端，管脚20接高电平，退耦电容C18一端与高电平连接，另一端接地，并连接在管脚18上；Q1、Q2为两个NPN型的三极管，其基极均连接有一电阻，发射极接地，集电极连接有一电阻后接高电平。
作为优选的实施方式，所述的控制模块采用ARDUINO328最小系统；该系统连接有一复位电路；
该复位电路连接有并联的一连接在高电平上的电阻及接地处理的按键K1；管脚7、8之间连接有并联的电阻R2晶体Y1，其并联后电路，与电容C4、C5 串联后电路并联。
作为优选的实施方式，如图7所示，指示主控制系统工作情况的指示模块包括：指示通/断点情况的连接在高电平上的串有一保护电阻的R3的指示灯 LED1；指示所述控制模块工作情况的连接在所述控制模块上的串有一保护电阻的R4的指示灯LED2。
作为优选的实施方式，如图8所示，本实用新型在电源接口设置可扩展的多孔排针，其两侧分别连接在接地端与高电平端。在本实施方式中，排针接口位一8孔排针与一6孔排针串联形成，其端口奇数侧接地，偶数侧接高电平。可以理解为，在其他实施方式中，使用排针的数量以及采用的排针的端口数可以按照实际情况进行选择，只要能够满足，设置的端口数满足实际情况的使用即可，特殊情况下也可提前预设多余端口方便日后的连接与使用。
相应的，还具有ARDUINO通信接口，主要包括如下模块：如图5所示：
IIC：管脚1、2分别接地，管脚3、4连接在高电平VCC，管脚5、6连接在ARDUINO管脚27上，是指IIC数据的连接，管脚27是指双向串行数据/地址管脚，用于器件所有数据的接收或发送，管脚7、8连接在ARDUINO管脚28 上，是连接在串行时钟输入管脚，用于产生器件所有发生或接收的时钟。
P3：管脚1、管脚4分别为单片机的输入端和输出端，为芯片控制的数据线；管脚2接高电平，管脚6接地；管脚3为时钟引脚，其连接在ARDUINO管脚17上；管脚5为复位端，其连接在ARDUINO管脚29。
2401：管脚6、管脚7分别为单片机的输入端和输出端，为芯片控制的数据线；管脚3为模式控制引脚，控制单片机高电平有效；端口4为单片机的芯片的片选择，低电平有效；管脚1接地，管脚2接低电平；管脚5为芯片控制的时钟线，管脚8悬空处理。
P2：管脚1接地，管脚2接高电平，管脚3、4分别串行数据输入、输出管脚。
PM：管脚1为电压输入，管脚2、3相连接后接地，管脚4、7相连接并接高电平，管脚5接低电平，管脚6接ARDUINO上的管脚29。
PDM2：管脚8为电压外部输入引脚，其连接在ARDUINO上的管脚20；管脚 9为串行数据线引脚，管脚10是时钟引脚。
作为优选的实施方式，所述的接口转换模块采用CH340G转换芯片。
管脚1为接ARDUINO地端直接连接在USB总线的地线；
管脚2为串行数据输入管脚，其连接在的管脚30；
管脚3为串行输出管脚，其连接在ARDUINO的管脚31；
管脚4为电源电压为3.3V，当电源电压为3.3V时连接高电平VCC输入外部电源；当电源电压为5V时，需要外接0.01UF的退耦电容；
管脚4连接有电容大小为0.01uf的退耦电容C8，并于管脚1相连接；
管脚5为直接连接在USB总线上的D+数据线接口；
管脚6为直接连接在USB总线上的D+数据线接口；
管脚7为晶体振荡的输入端，晶体12的一端连接在管脚7上，另一端连接在晶体振荡的反向输出端；
晶体12与串行连接后的电容C6、C7相并联，并联后的电路共同接地；
管脚13为MODEM联络输出信号端其串联有电容C19并于ARDUINO的管脚 29相连接；
管脚16为高电平输入端，其连接有0.1uF的退耦电容，并作接地处理。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种多功能机器人主控制系统电路，包括：
与外部电源连接的电源接口；
分别连接所述电源接口与系统内部的控制模块电连接的电源稳压模块；
所述控制模块还连接有电机驱动模块、与扩展通信设备的无线通信接口模块和指示主控制系统工作情况的指示模块以及与所述的控制模块连接的接口转换模块；
所述电源接口设置有可扩展的多孔排针，其两侧分别连接在接地端与高电平端。
2.根据权利要求1所述的多功能机器人主控制系统电路，其特征还在于：所述的电源稳压模块包括芯片U2和芯片U3；
芯片U2中：稳压前电压输入端VIN连接在两针插接件的一端，其另一端连接二极管D1的N极，二极管D1的P极连接着芯片U2的稳压前电压输入端VIN及电容C14，电容C15及0.11UF的电容并联并连接在电容C14的一端，其另一端连接在芯片U2的稳压后输出端VOUT，稳压后输出端VOUT接高电平输出；
芯片U2的接地端与电容C14所在电路相连，共同可靠接地；
芯片U3中：高电平连接的稳压前电压输入端VIN及电容C10的一端，电容C10的另一端与并联后的C12和C13相连接并共同连接在芯片U3稳压后输出端VOUT，稳压后输出端VOUT接3.3v低电平；
AMS1117的接地端可靠接地；电容C12与电容C13并联后可靠接地。
3.根据权利要求1所述的多功能机器人主控制系统电路，其特征还在于：所述的电机驱动模块为芯片U4；
该芯片U4的管脚1、2为数字量输入端，管脚1、2相连并于外部电机1的低电平数字量输出口相连，管脚3、4、9、10为接地端；
管脚5、6为数字量输入端，管脚5、6相连与电机1的高电平数字量输出口相连；
管脚7、8为数字量输入端，管脚7、8相连并于电机2的高电平数字量输出口相连；
管脚11、12为数字量输入端，管脚11、12相连与电机2的低电平数字量输出口相连；
管脚15、23分别为A、B的PWM模拟波输出端，管脚20接高电平，退耦电容C18一端与高电平连接，另一端接地，并连接在管脚18上；
Q1、Q2为两个NPN型的三极管，其基极均连接有一电阻，发射极接地，集电极连接有一电阻后接高电平。
4.根据权利要求1所述的多功能机器人主控制系统电路，其特征还在于：所述的控制模块采用ARDUINO328最小系统；该系统连接有一复位电路；
该复位电路连接有并联的一连接在高电平上的电阻及接地处理的按键K1；管脚7、8之间连接有并联的电阻R2晶体Y1，其并联后电路，与电容C4、C5串联后电路并联。
5.根据权利要求1所述的多功能机器人主控制系统电路，其特征还在于：所述的接口转换模块采用CH340系列转换芯片。
6.根据权利要求1所述的多功能机器人主控制系统电路，其特征还在于：所述指示主控制系统工作情况的指示模块包括：指示通/断点情况的连接在高电平上的串有一保护电阻的R3的指示灯LED1；指示所述控制模块工作情况的连接在所述控制模块上的串有一保护电阻的R4的指示灯LED2。
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