專利名稱：一種智能足球機(jī)器人小車的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是涉及足球機(jī)器人，具體涉及一種采用可編程處理器MCU的智能足球機(jī)器人小車的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
足球機(jī)器人是一個由很多部分組成的復(fù)雜系統(tǒng)，一般可分為視覺子系統(tǒng)、決策子系統(tǒng)、通信子系統(tǒng)、小車子系統(tǒng)四個部分。系統(tǒng)通過視覺子系統(tǒng)采集場地信息，信息傳送到計算機(jī)后，通過決策子系統(tǒng)根據(jù)場上的形式做出決策，決策再通過通信子系統(tǒng)把命令傳送給小車子系統(tǒng)，小車根據(jù)決策子系統(tǒng)給定的左右輪速度運動。機(jī)器人小車子系統(tǒng)作為系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，體現(xiàn)出整個系統(tǒng)的優(yōu)劣，是系統(tǒng)的一個重要組成部分。小車子系統(tǒng)CPU的選擇直接影響小車的性能，所以其選型對整個系統(tǒng)都至關(guān)重要。目前國內(nèi)外足球機(jī)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(yōu)點是成本較低，開發(fā)難度小，但芯片速度較慢，并且沒有硬件可生成的PWM波；性價比適中的選擇是80C196KC單片機(jī)，它帶有PWM單元和看門狗監(jiān)視定時器；現(xiàn)在國際上用得最多的，并且已經(jīng)產(chǎn)品化的MiroSot系列足球機(jī)器人小車是由韓國Yujin公司生產(chǎn)的，它是采用32位的80C296SA處理器，這種芯片是Intel繼80C 196系列嵌入式控制器的后續(xù)產(chǎn)品，處理速度更快，并且?guī)в袛?shù)字信號處理的硬件結(jié)構(gòu)，國內(nèi)部分足球機(jī)器人的小車子系統(tǒng)是從Yujin公司購買的。但80C 196KC和80C296SA都需要使用擴(kuò)展的程序存儲器。足球機(jī)器人比賽要求小車的尺寸為7.5cm×7.5cm×7.5cm以內(nèi)，使用擴(kuò)展的程序存儲器占用了控制器電路板的面積，使電路更加復(fù)雜，不便于控制器功能的擴(kuò)展?，F(xiàn)有足球機(jī)器人所采用的CPU的抗靜電性能也不是很好。
現(xiàn)有足球機(jī)器人小車的電源系統(tǒng)，一般是采用一套供電管理電路對馬達(dá)和對可編程處理器MCU同時供電，在足球機(jī)器人實際運行中，當(dāng)對馬達(dá)供電的電流較大時，容易影響對可編程處理器MCU的供電，對其正常工作造成干擾。
實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有足球機(jī)器人所存在的上述不足，本實用新型的目的在于，提供一種電路簡化、馬達(dá)相應(yīng)速度更快、馬達(dá)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(jī)器人小車控制系統(tǒng)。
本實用新型為實現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是一種智能足球機(jī)器人小車的控制系統(tǒng)，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(dá)驅(qū)動單元、左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)及若干傳感器；其特征在于，所述的電池連接電源管理單元并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(dá)驅(qū)動單元，并通過其向所述左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)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(wěn)壓電路，該穩(wěn)壓電路設(shè)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(lián)有一穩(wěn)壓IC CB1，該輸出支路經(jīng)其穩(wěn)壓后輸出；其中的DVDD輸出支路上設(shè)有一線性穩(wěn)壓IC LM2931，電源輸入端接入LM2931的輸入端引腳8，并從其輸出端引腳1輸出；其中的SVCC輸出支路上也設(shè)有一穩(wěn)壓IC，電源輸入端接入其輸入端引腳1，并從其輸出端引腳3輸出。
所述的PTC保護(hù)電路，是在所述DVDD輸出支路上，串聯(lián)有熱敏電阻PCT；電源管理單元經(jīng)過該支路對馬達(dá)驅(qū)動單元供電時，此電路起到限流保護(hù)作用，即當(dāng)輸出電流過大時，PCT元件自動阻值增大，降低通過電流；當(dāng)電流降至正常水平時，其阻值也恢復(fù)正常。
所述的電源管理單元，其與可編程控制器MCU連接后還可以形成一電壓監(jiān)控、低壓報警電路。
本實用新型的優(yōu)點在于本實用新型所采用的MCU芯片PIC18F8520，擁有32Kbyte閃存、2Kbyte RAM和1,024Byte高持續(xù)度的Data EEPROM。外圍設(shè)備包括一個多達(dá)16信道的10位分辨率模擬至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)、5個增強(qiáng)型拾取/比對/脈沖寬度調(diào)變(PWM)模塊(10MHz頻率運算速度可達(dá)10MIPS)、兩個8位定時器、一個監(jiān)控定時器(Watch-Dog Timer；WDT)、雙重模擬輸入比較器，以及一個8-bit并行傳輸?shù)倪B接埠(Parallel Slave Port；PSP)；其工作電壓范圍則是2.0V～5.5V，并內(nèi)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，以及用于高頻率振蕩器的四倍頻鎖相回路(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(shù)字和模擬外圍功能強(qiáng)大，運算能力出色，大大簡化了電路設(shè)計、縮小了電路體積、工作可靠。
由于本實用新型的電源管理單元對可編程控制器MCU與馬達(dá)采用了獨立回路供電，避免了對可編程控制器MCU的干擾，增加了其工作穩(wěn)定性。


圖1為本實用新型實施例控制系統(tǒng)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(jié)合附圖及實施例對本實用新型進(jìn)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(jī)器人小車的控制系統(tǒng)，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(dá)驅(qū)動單元、左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)及若干傳感器；所述的電池連接電源管理單元并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(dá)驅(qū)動單元，并通過其向所述左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)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，本實施例中采用的是PIC18F8520。
所述的電源管理單元包括一穩(wěn)壓電路、一PTC保護(hù)電路及一低壓報警電路。
所述的穩(wěn)壓電路，設(shè)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(lián)有一穩(wěn)壓IC CB1，該輸出支路經(jīng)其穩(wěn)壓后輸出；其中的DVDD輸出支路上設(shè)有一線性穩(wěn)壓ICLM2931，電源輸入端接入LM2931的輸入端引腳8，并從其輸出端引腳1輸出；其中的SVCC輸出支路上也設(shè)有一穩(wěn)壓IC，電源輸入端接入其輸入端引腳1，并從其輸出端引腳3輸出。
所述的PTC保護(hù)電路，是在所述DVDD輸出支路上，串聯(lián)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連接后還可以形成一電壓監(jiān)控、低壓報警電路。具體的，所述DVDD支路串聯(lián)有R7、蜂鳴器B2、放大三極管Q1、R6，接入U1 MCU的第67腳；所述SVCC的一條支路串聯(lián)有R5、放大三極管Q2、其基極接入U1 MCU的第68腳，放大三極管Q2的發(fā)射極上串接有一發(fā)光二極管DS3；所述SVCC的另一條支路串聯(lián)有R4、放大三極管Q3、其基極接入U1 MCU的第69腳，放大三極管Q3的發(fā)射極上串接有一發(fā)光二極管DS2。
采用本實用新型上述實施例所述相同或相似的結(jié)構(gòu)，所得到的其他智能足球機(jī)器人小車的控制系統(tǒng)，均在本實用新型保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種智能足球機(jī)器人小車的控制系統(tǒng)，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(dá)驅(qū)動單元、左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)及若干傳感器；其特征在于，所述的電池連接電源管理單元并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(dá)驅(qū)動單元，并通過其向所述左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)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(jù)權(quán)利要求1所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的電源管理單元包括一穩(wěn)壓電路、一PTC保護(hù)電路及一低壓報警電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的穩(wěn)壓電路，設(shè)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(lián)有一穩(wěn)壓IC CB1，該輸出支路經(jīng)其穩(wěn)壓后輸出；其中的DVDD輸出支路上設(shè)有一線性穩(wěn)壓IC LM2931，電源輸入端接入LM2931的輸入端引腳8，并從其輸出端引腳1輸出；其中的SVCC輸出支路上也設(shè)有一穩(wěn)壓IC，電源輸入端接入其輸入端引腳1，并從其輸出端引腳3輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的PTC保護(hù)電路，是在所述DVDD輸出支路上，串聯(lián)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(jī)器人小車的控制系統(tǒng)，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(dá)驅(qū)動單元、左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)及若干傳感器；所述的電池連接電源管理單元并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(dá)驅(qū)動單元，并通過其向所述左輪馬達(dá)與右輪馬達(dá)供電；所述的電源管理單元設(shè)有一PTC保護(hù)電路。本實用新型的優(yōu)點在于，智能足球機(jī)器小車的控制系統(tǒng)的電路簡化、馬達(dá)響應(yīng)速度更快、馬達(dá)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(yōu)先權(quán)日2006年4月10日
發(fā)明者周建榮 申請人:東莞市博思電子數(shù)碼科技有限公司