CN214098180U - 一种写字机器人电路结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种写字机器人电路结构，具体包括主控芯片，主控芯片的输入端连接有时钟采集模块和电源模块，主控芯片的输出端连接有机械臂舵机模块、液晶显示模块和语音播报模块，其中电源模块为整个系统提供稳定的电压；DS3231时钟模块对实时时间进行采集，然后传入到主控芯片，主控芯片进行分析，并将信号传送给舵机，舵机牵引机械臂进行写字，抓笔擦，擦除笔迹这些动作。当时钟模块采集到时间后，机械臂舵机模块在白板上写上当前显示的时间，当时间改变后，机械臂舵机模块套住笔擦将白板上的字迹擦除掉，然后在写下新的实时时间，依次循环下去，因此该电路结构安装在写字机器人上具有使用便携操作简单的特点。

Description

一种写字机器人电路结构

技术领域

本实用新型涉及电路结构控制领域，尤其涉及一种写字机器人电路结构。

背景技术

工业机械臂在国家的推动下不断地进步日益增强，工业机械臂在工业革命中发挥着极大地作用。但随着时间的推移，经济的提升，有越来越多的服务型机械臂出现。写字机械臂的出现即可推进对智能绘图仪的研究，也可作为一种早教机器人来教导小孩子对时间和数字的理解与书写，但是现有技术中的早教机器人的机械臂在控制过程中不够灵敏，容易出现电路中断的现象。

实用新型内容

根据现有技术存在的问题，本实用新型公开了一种写字机器人电路结构，包括主控芯片，所述主控芯片的输入端连接有时钟采集模块和电源模块，所述主控芯片的输出端连接有机械臂舵机模块、液晶显示模块和语音播报模块，所述语音播报模块包括语音芯片、功率放大器和扬声器，所述语音芯片的输出端与功率放大器相连接，所述功率放大器的输出端与扬声器相连接。

所述时钟采集模块采用型号为DS3231的时钟芯片。

所述主控芯片采用Arduino单片机。

所述语音芯片的型号为PT8211，所述功率放大器的型号为CS8508E，所述语音芯片的BCK、WS、DIN和SD引脚分别于Arduino单片机的ADC0、ADC1、ADC2、ADC3引脚相连接。

所述液晶显示模块采用型号为LCD1602的显示器，其中LCD1602显示器的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、E、RS、RW引脚分别与Arduino单片机的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D0、D12、D13引脚相连接。

所述电源模块包括7805稳压电路和ASM1117降压芯片。

由于采用了上述技术方案，本实用新型提供的一种写字机器人电路结构，该电路以Arduino单片机为设计核心，具有实时时间监测的功能，实时时间的显示及实时时间的书写功能，选用DS3231高精度时钟芯片做为实时时间采集模块，为了可以更加直接的观察数据，将采集到的时间数据传入到Arduino单片机平台，经过处理后，将信号输入给LCD1602液晶显示屏中，通过语音播报模块可以实时播报书写的时间。时间的书写有以下组成：当时钟模块采集到时间后，机械臂舵机模块在白板上写上当前显示的时间，当时间改变后，机械臂舵机模块套住笔擦将白板上的字迹擦除掉，然后在写下新的实时时间，依次循环下去，因此该电路结构安装在写字机器人上具有使用便携操作简单的特点。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，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为本实用新型写字机器人电路结构的电路原理图；

图2为本实用新型的主控芯片的电路图；

图3为本实用新型的时钟采集模块电路图；

图4为本实用新型的机械臂舵机模块的电路图；

图5为本实用新型的液晶显示模块的电路图；

图6为本实用新型的语音播报模块的电路图；

图7为本实用新型的电源管理模块的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型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所示的一种写字机器人电路结构，具体包括主控芯片，主控芯片的输入端连接有时钟采集模块和电源模块，主控芯片的输出端连接有机械臂舵机模块、液晶显示模块和语音播报模块，其中电源模块为整个系统提供稳定的电压。

进一步的，如图2所示，所述主控芯片采用Arduino单片机，Arduino是一款由欧洲开发团队在05年开发的一款便捷灵活、方便上手的单板微控制器。所有Arduino板都是完全开源的，它允许用户独立构建，并最终使其适应创造者自己的特殊需求。而且它的软件也是开源的，其中有全球各地用户的资料而且在不断地成长完善。而且相比较51单片机，STM32单片机，Arduino的AVR微控制器更加的简单。极大的提高了系统的开发效率。所以Arduino单片机已经成为市面上较为流行的一款产品。

如图3所示，时钟采集模块采用型号为DS3231的时钟芯片，时钟采集模块的SCL引脚与Arduino单片机的ADC5引脚相连接，实现现实时间的实时采集并传输数据至单片机。DS3231是一款精度很高时钟器件，可以对当前的时间进行显示，而且它的集成震荡器能对温度进行补偿，这样就可以使DS3231的精度更高。DS3231的寄存器不仅可以用来储存星期、日期、时间等设置的信息还可以用来储存闹钟设置的信息。在多字节访问期间，DS3231的时间和日历信息通过读取相应的寄存器来设置和初始化。DS3231的用户辅助缓冲区可以用于在寄存器进行更新时防止错误的产生。当进行时间与日历读取时，用户缓冲区只要在开的条件下总是与内部的寄存器同步的。所以时钟可以继续保持着运行的状态。因此这样可以避免对寄存器在进行读操作的时候的重新读取。

DS3231时钟模块对实时时间进行采集，然后传入到主控芯片，主控芯片进行分析，并将信号传送给舵机，舵机牵引机械臂进行写字，抓笔擦，擦除笔迹这些动作。选用液晶显示模块作为本次设计的显示部分，将采集到的时间数据已数字的方式显示出来，通过PT8211语音模块可以实时播报采集的时间数据，方便使用过程中的监测和处理。

如图4所示，机械臂舵机模块主要包括多个舵机，舵机由UNO直接控制，舵机收到脉冲信号控制后转动相应的角度，控制机械臂实现对画笔的抬与落。舵机一般是由舵盘、减速齿轮组、位置反馈电位计、直流电机、控制电路等组成的。也是伺服马达的一种，TS90A舵机有三条输入线，中间的红色线是电源线，一边棕色线的是地线，这两根线是给舵机提供能源供电的基本保证，主要是电机的转动消耗。另一边的黄色线是控制线，来保证舵机接受脉冲信号。当方波改变脉冲宽度时，舵机的角度发生改变，与脉冲宽度变化成正比。TS90A舵机的工作流程为：控制信号→控制电路板→电机转动→齿轮组减速→舵盘转动→位置反馈电位计→控制电路板反馈。

如图5所示，液晶显示模块采用型号为LCD1602的显示器，其中LCD1602显示器的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、E、RS、RW引脚分别与Arduino单片机的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D0、D12、D13引脚相连接。从系统中输出的信息被显示在LCD1602液晶显示器上。液晶显示模块无需外加驱动电路即可完成供电显示，而且其无论是在体积、耗电量还是显示内容方面都比传统的LED数码管显示更加优越。通过与Arduino单片机连接，可以实时显示采集的数据。

如图6所示，语音播报模块包括语音芯片、功率放大器和扬声器，语音芯片的输出端与功率放大器相连接，功率放大器的输出端与扬声器相连接。语音芯片的型号为PT8211，所述功率放大器的型号为CS8508E，所述语音芯片的BCK、WS、DIN和SD引脚分别于Arduino单片机的ADC0、ADC1、ADC2、ADC3引脚相连接。PT8211是两路16位数模转换集成电路，可广泛应用于数字音频、多媒体系统。芯片采用CMOS工艺设计，内部电路结构基于R-2R电阻网络结构设计，并在全电源电压范围内实现16bit的动态范围。PT8211可通过采用数字串行总线数据输入，采用快速R-2R网络结构来支持8X的过采样音频信号处理。将采集的气象数据转换成音频，再经过CS8505E功率放大器进行功率放大，保证音频的质量和输出，最后由扬声器元件播放声音，实现实时时间播报。

如图7所示，电源模块包括7805稳压电路和ASM1117降压芯片，整个系统各个模块需要的电压分为12V、5V和3.3V，将外部输入电压12V通过稳压模块7805转换成稳定5V输出至系统的各个模块，图中C12、C7、C8起到滤波作用，保证输出电压的值稳定且纹波系数很小。将5V电压通过ASM1117降压芯片转换成3.3V电压为模块提供，C11、C9、C10起到滤波作用，保证输出电压的值稳定且纹波系数很小。

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)

1.一种写字机器人电路结构，其特征在于包括：主控芯片，所述主控芯片的输入端连接有时钟采集模块和电源模块，所述主控芯片的输出端连接有机械臂舵机模块、液晶显示模块和语音播报模块，所述语音播报模块包括语音芯片、功率放大器和扬声器，所述语音芯片的输出端与功率放大器相连接，所述功率放大器的输出端与扬声器相连接。

2.根据权利要求1所述的写字机器人电路结构，其特征在于：所述时钟采集模块采用型号为DS3231的时钟芯片。

3.根据权利要求1所述的写字机器人电路结构，其特征在于：所述主控芯片采用Arduino单片机。

4.根据权利要求3所述的写字机器人电路结构，其特征在于：所述语音芯片的型号为PT8211，所述功率放大器的型号为CS8508E，所述语音芯片的BCK、WS、DIN和SD引脚分别于Arduino单片机的ADC0、ADC1、ADC2、ADC3引脚相连接。

5.根据权利要求3所述的写字机器人电路结构，其特征在于：所述液晶显示模块采用型号为LCD1602的显示器，其中LCD1602显示器的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、E、RS、RW引脚分别与Arduino单片机的D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8、D0、D12、D13引脚相连接。

6.根据权利要求1至5任意所述的一种写字机器人电路结构，其特征在于：所述电源模块包括7805稳压电路和ASM1117降压芯片。

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