一種智能足球機器人小車的控制系統的製作方法
2023-06-01 20:52:41 3
專利名稱：一種智能足球機器人小車的控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型是涉及足球機器人，具體涉及一種採用可編程處理器MCU的智能足球機器人小車的控制系統。
背景技術：
足球機器人是一個由很多部分組成的複雜系統，一般可分為視覺子系統、決策子系統、通信子系統、小車子系統四個部分。系統通過視覺子系統採集場地信息，信息傳送到計算機後，通過決策子系統根據場上的形式做出決策，決策再通過通信子系統把命令傳送給小車子系統，小車根據決策子系統給定的左右輪速度運動。機器人小車子系統作為系統的執行機構，體現出整個系統的優劣，是系統的一個重要組成部分。小車子系統CPU的選擇直接影響小車的性能，所以其選型對整個系統都至關重要。目前國內外足球機器人選用的CPU主要有以下3種89C51或89C52，80C196KC，80C296SAo低檔次的CPU如89C51的優點是成本較低，開發難度小，但晶片速度較慢，並且沒有硬體可生成的PWM波；性價比適中的選擇是80C196KC單片機，它帶有PWM單元和看門狗監視定時器；現在國際上用得最多的，並且已經產品化的MiroSot系列足球機器人小車是由韓國Yujin公司生產的，它是採用32位的80C296SA處理器，這種晶片是Intel繼80C 196系列嵌入式控制器的後續產品，處理速度更快，並且帶有數位訊號處理的硬體結構，國內部分足球機器人的小車子系統是從Yujin公司購買的。但80C 196KC和80C296SA都需要使用擴展的程序存儲器。足球機器人比賽要求小車的尺寸為7.5cm×7.5cm×7.5cm以內，使用擴展的程序存儲器佔用了控制器電路板的面積，使電路更加複雜，不便於控制器功能的擴展。現有足球機器人所採用的CPU的抗靜電性能也不是很好。
現有足球機器人小車的電源系統，一般是採用一套供電管理電路對馬達和對可編程處理器MCU同時供電，在足球機器人實際運行中，當對馬達供電的電流較大時，容易影響對可編程處理器MCU的供電，對其正常工作造成幹擾。
實用新型內容針對現有足球機器人所存在的上述不足，本實用新型的目的在於，提供一種電路簡化、馬達相應速度更快、馬達與可編程處理器MCU分開供電，可編程、智能化、工作可靠的智能足球機器人小車控制系統。
本實用新型為實現上述目的所採用的技術方案是一種智能足球機器人小車的控制系統，包括電池、電源管理單元、可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元、馬達驅動單元、左輪馬達與右輪馬達及若干傳感器；其特徵在於，所述的電池連接電源管理單元並通過其向所述的可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元供電，該電池還單獨連接所述馬達驅動單元，並通過其向所述左輪馬達與右輪馬達供電；所述的可編程控制器MCU單元，包括可編程控制器MCU及其外圍電路；所述的可編程控制器MCU是PIC18F8520。
所述的電源管理單元包括一穩壓電路，該穩壓電路設有三條獨立的電源正極輸出端，分別為VCC、SVCC及DVDD；其中的VCC輸出支路上串聯有一穩壓IC CB1，該輸出支路經其穩壓後輸出；其中的DVDD輸出支路上設有一線性穩壓IC LM2931，電源輸入端接入LM2931的輸入端引腳8，並從其輸出端引腳1輸出；其中的SVCC輸出支路上也設有一穩壓IC，電源輸入端接入其輸入端引腳1，並從其輸出端引腳3輸出。
所述的PTC保護電路，是在所述DVDD輸出支路上，串聯有熱敏電阻PCT；電源管理單元經過該支路對馬達驅動單元供電時，此電路起到限流保護作用，即當輸出電流過大時，PCT元件自動阻值增大，降低通過電流；當電流降至正常水平時，其阻值也恢復正常。
所述的電源管理單元，其與可編程控制器MCU連接後還可以形成一電壓監控、低壓報警電路。
本實用新型的優點在於本實用新型所採用的MCU晶片PIC18F8520，擁有32Kbyte快閃記憶體、2Kbyte RAM和1,024Byte高持續度的Data EEPROM。外圍設備包括一個多達16信道的10位解析度模擬至數字轉換器(ADC)、5個增強型拾取/比對/脈衝寬度調變(PWM)模塊(10MHz頻率運算速度可達10MIPS)、兩個8位定時器、一個監控定時器(Watch-Dog Timer；WDT)、雙重模擬輸入比較器，以及一個8-bit並行傳輸的連接埠(Parallel Slave Port；PSP)；其工作電壓範圍則是2.0V～5.5V，並內置了可程序化斷電偵測與重置(ProgrammableBrown-Out Detection/Reset；PBOR)、可程序化16級低電壓偵測模塊(Programmable Low Voltage Detection；PLVD)，32kHz低頻率輔助振蕩器輸入，以及用於高頻率振蕩器的四倍頻鎖相迴路(Phase LockLoop；PLL)；串行輸入/輸出功能包括SPI、I2C，與兩個可支持RS485和RS232的可尋址模式USART；其數字和模擬外圍功能強大，運算能力出色，大大簡化了電路設計、縮小了電路體積、工作可靠。
由於本實用新型的電源管理單元對可編程控制器MCU與馬達採用了獨立迴路供電，避免了對可編程控制器MCU的幹擾，增加了其工作穩定性。
圖1為本實用新型實施例控制系統的框圖；圖2為本實用新型實施例MCU單元的電路原理圖；圖3為本實用新型實施例電源管理單元電路原理圖。
以下結合附圖及實施例對本實用新型進一步說明。
具體實施方式
實施例首先，參考圖1至圖3，一種智能足球機器人小車的控制系統，包括電池、電源管理單元、可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元、馬達驅動單元、左輪馬達與右輪馬達及若干傳感器；所述的電池連接電源管理單元並通過其向所述的可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元供電，該電池還單獨連接所述馬達驅動單元，並通過其向所述左輪馬達與右輪馬達供電。
所述的可編程控制器MCU單元，包括可編程控制器MCU及其外圍電路；所述的可編程控制器MCU U1，本實施例中採用的是PIC18F8520。
所述的電源管理單元包括一穩壓電路、一PTC保護電路及一低壓報警電路。
所述的穩壓電路，設有三條獨立的電源正極輸出端，分別為VCC、SVCC及DVDD；其中的VCC輸出支路上串聯有一穩壓IC CB1，該輸出支路經其穩壓後輸出；其中的DVDD輸出支路上設有一線性穩壓ICLM2931，電源輸入端接入LM2931的輸入端引腳8，並從其輸出端引腳1輸出；其中的SVCC輸出支路上也設有一穩壓IC，電源輸入端接入其輸入端引腳1，並從其輸出端引腳3輸出。
所述的PTC保護電路，是在所述DVDD輸出支路上，串聯有熱敏電阻PCT R17、R18。
所述的電源管理單元，其與可編程控制器MCU連接後還可以形成一電壓監控、低壓報警電路。具體的，所述DVDD支路串聯有R7、蜂鳴器B2、放大三極體Q1、R6，接入U1 MCU的第67腳；所述SVCC的一條支路串聯有R5、放大三極體Q2、其基極接入U1 MCU的第68腳，放大三極體Q2的發射極上串接有一發光二極體DS3；所述SVCC的另一條支路串聯有R4、放大三極體Q3、其基極接入U1 MCU的第69腳，放大三極體Q3的發射極上串接有一發光二極體DS2。
採用本實用新型上述實施例所述相同或相似的結構，所得到的其他智能足球機器人小車的控制系統，均在本實用新型保護範圍之內。
權利要求1.一種智能足球機器人小車的控制系統，包括電池、電源管理單元、可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元、馬達驅動單元、左輪馬達與右輪馬達及若干傳感器；其特徵在於，所述的電池連接電源管理單元並通過其向所述的可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元供電，該電池還單獨連接所述馬達驅動單元，並通過其向所述左輪馬達與右輪馬達供電；所述的可編程控制器MCU單元，包括可編程控制器MCU及其外圍電路；所述的可編程控制器MCU是PIC18F8520。
2.根據權利要求1所述的控制系統，其特徵在於，所述的電源管理單元包括一穩壓電路、一PTC保護電路及一低壓報警電路。
3.根據權利要求2所述的控制系統，其特徵在於，所述的穩壓電路，設有三條獨立的電源正極輸出端，分別為VCC、SVCC及DVDD；其中的VCC輸出支路上串聯有一穩壓IC CB1，該輸出支路經其穩壓後輸出；其中的DVDD輸出支路上設有一線性穩壓IC LM2931，電源輸入端接入LM2931的輸入端引腳8，並從其輸出端引腳1輸出；其中的SVCC輸出支路上也設有一穩壓IC，電源輸入端接入其輸入端引腳1，並從其輸出端引腳3輸出。
4.根據權利要求2所述的控制系統，其特徵在於，所述的PTC保護電路，是在所述DVDD輸出支路上，串聯有熱敏電阻PCT。
專利摘要本實用新型提供了一種智能足球機器人小車的控制系統，包括電池、電源管理單元、可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元、馬達驅動單元、左輪馬達與右輪馬達及若干傳感器；所述的電池連接電源管理單元並通過其向所述的可編程控制器MCU單元、輸入輸出I/O單元供電，該電池還單獨連接所述馬達驅動單元，並通過其向所述左輪馬達與右輪馬達供電；所述的電源管理單元設有一PTC保護電路。本實用新型的優點在於，智能足球機器小車的控制系統的電路簡化、馬達響應速度更快、馬達與可編程處理器MCU分開供電，可編程、智能化、工作可靠。
文檔編號G05D1/00GK2898896SQ200620057470
公開日2007年5月9日 申請日期2006年4月10日 優先權日2006年4月10日
發明者周建榮 申請人:東莞市博思電子數碼科技有限公司