多功能机器人通用开发主控板

专利摘要:
本实用新型涉及一种多功能机器人通用开发主控板，包括PCB板，所述PCB板为长方形片体，所述PCB板的上表面分布设置有单片机、5V电源接口、21路数字信号I/O口、9路带A/D功能数字I/O口、3路TTL通讯接口、ST‑Li nk下载接口、两个带编码器的直流电机接口、两个直流电机输出端口、逻辑电源供电接口、电机电源供电接口、电机电源电压调节器和稳压电源芯片。本实用新型具有丰富端口和常用的外设驱动芯片，能够直接实现对小型直流电机、无刷电机、舵机、灯光、传感器数据采集、计算机通讯等试验。
公开号:CN214335511U
申请号:CN202120440192.3U
申请日:2021-03-01
公开日:2021-10-01
发明作者:黄梅丽；胡世杰
申请人:Wuhan Smart Core Technology Development Co ltd；
IPC主号:G05B19-042

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及机器人技术领域，具体的讲是一种多功能机器人通用开发主控板。
[n0002] 随着科技的进步，机器人技术在人类生活和工业生产制造中发挥着越来越重要的作用。在教育领域，教学机器人可激发学生的学习兴趣、培养学生的综合能力，许多院校已在学生中开设了机器人学方面的课程；
[n0003] 目前机器人市场，存着主控制板控制方式简单，不能实现系统化控制，控制精度差，整体上服务机器人层次较低；较难高效适应服务机器人硬件的整体需求，整体设计规划较差，不能更好适应后续机器人控制升级，可升级性差。
[n0004] 本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种多功能机器人通用开发主控板。
[n0005] 为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
[n0006] 多功能机器人通用开发主控板，包括PCB板，所述PCB板为长方形片体，所述PCB板的上表面分布设置有单片机、5V电源接口、21路数字信号I/O口、 9路带A/D功能数字I/O口、3路TTL通讯接口、ST-Link下载接口、两个带编码器的直流电机接口、两个直流电机输出端口、逻辑电源供电接口、电机电源供电接口、电机电源电压调节器和稳压电源芯片，所述PCB板的下表面分布设置有第二稳压芯片、升压恒压芯片、第一稳压芯片和四个电机驱动芯片，所述5V电源接口、21路数字信号I/O口、9路带A/D功能数字I/O口、3路TTL通讯接口、ST-Link下载接口、两个带编码器的直流电机接口、2路直流电机输出端口、逻辑电源供电接口、电机电源供电接口、稳压电源芯片、四个电机驱动芯片、升压恒压芯片、第一稳压芯片和第二稳压芯片均与单片机电连接，所述电机电源电压调节器与升压恒压芯片电连接，所述ST-Link下载接口、带编码器的直流电机接口和直流电机输出端口均为TYPE-C接口。
[n0007] 本实用新型采用以上技术方案后，与现有技术相比，具有以下优点：
[n0008] 本实用新型体积小集成度高，功能端口丰富，使用方便，本实用新型电机端口、编码电机端口、ST-Link均使用TYPE-C接口，具有体积小、集成度高、防止反插的功能，本实用新型中的供电分为逻辑供电和电机供电，采用分开供电的方式且电路隔离，以保障单片机系统的稳定运行，防止电机工作时大电流放电对逻辑电压造成影响；9路带内部AD转换功能的信号输入端口，更佳方便对模拟信号的采集，同时兼备数字信号输入输出信号。
[n0009] 进一步的，所述单片机的型号为STM32F407VGT6，所述稳压电源芯片的型号为7805、所述电机驱动芯片的型号为DRV887，所述升压恒压芯片的型号为XL6019，所述第一稳压芯片的型号为LT1084，所述第二稳压芯片的型号为 AMS1117。
[n0010] 采取上述进一步的有益效果为：电机电源采用XL6019升压恒压芯片，电机电源输入电压7.2-12V，使用者可根据电机的实际需要调节电压大小，使用方便；本实用新型采用DRV8871直流电机驱动芯片，具有6.5V-45V宽工作电压范围，3.6A峰值电流驱动能力，可以控制市面上大部分小型直流电机。
[n0011] 进一步的，所述PCB板的上表面还设置有3路IIC通讯接口，所述PCB板的下表面设置有储存芯片，所述3路IIC通讯接口和储存芯片均与单片机电连接。
[n0012] 所述储存芯片的型号为AT24C02。
[n0013] 采取上述进一步的有益效果为：多种通讯方式满足控制主板与其他系统、传感器的连接使用。
[n0014] 进一步的，所述PCB板的上表面还设置有LED-RGB灯和蜂鸣器，所述 LED-RGB灯和蜂鸣器均与单片机电连接。
[n0015] 采取上述进一步的有益效果为：通过LED-RGB灯可以显示不同的颜色作为不同的提示，通过蜂鸣器可实现声音提醒，同时通过端口型号频率可以控制蜂鸣器发出不同的声音。
[n0016] 进一步的，所述PCB板的上表面还设置有5路按键开关，所述5路按键开关与单片机电连接。
[n0017] 进一步的，所述PCB板的中部开设有4个显示屏安装孔，所述显示屏安装孔上设置有铜柱，所述显示屏设置与铜柱上且与单片机电连接。
[n0018] 采取上述进一步的有益效果为：更方便监视主板的工作状态、脱机上位机显示采集的数据，应用于教学时可以方便学习屏幕显示函数的练习及其它显示屏相关应用。
[n0019] 下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明。
[n0020] 图1为本实用新型的上表面面结构示意图(去掉显示屏)；
[n0021] 图2为本实用新型的上表面构示意图；
[n0022] 图3为本实用新型的下表面构示意图；
[n0023] 图4为本实用新型的电路原理图；
[n0024] 图5为本实用新型的电路原理图；
[n0025] 图6为本实用新型的电路原理图；
[n0026] 图7为本实用新型的电路原理图；
[n0027] 图8为本实用新型的电路原理图；
[n0028] 图9为本实用新型的电路原理图。
[n0029] 附图中，各标号所代表的部件列表如下：
[n0030] 1、PCB板；2、单片机；3、5V电源接口；4、21路数字信号I/0口；5、 9路带A/D功能数字I/O口；6、3路TTL通讯接口；7、ST-Link下载接口；8、带编码器的直流电机接口；9、直流电机输出端口；10、逻辑电源供电接口；11、电机电源供电接口；12、电机电源电压调节器；13、稳压电源芯片； 14、电机驱动芯片；15、升压恒压芯片；16、第一稳压芯片；17、第二稳压芯片；18、3路IIC通讯接口；19、储存芯片；20、LED-RGB灯；21、蜂鸣器；22、5路按键开关；23、显示屏安装孔；24、显示屏。
[n0031] 以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[n0032] 在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“顺时针”“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[n0033] 如图1和图3所示，多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，包括PCB 板1，所述PCB板1为长方形片体，所述PCB板1的上表面分布设置有单片机2、 5V电源接口3、21路数字信号I/O口4、9路带A/D功能数字I/O口5、3路TTL通讯接口6、ST-Link下载接口7、两个带编码器的直流电机接口8、两个直流电机输出端口9、逻辑电源供电接口10、电机电源供电接口11、电机电源电压调节器12和稳压电源芯片13，所述PCB板1的下表面分布设置有第二稳压芯片 17、升压恒压芯片15、第一稳压芯片16和四个电机驱动芯片14，所述5V电源接口3、21路数字信号I/O口4、9路带A/D功能数字I/O口5、3路TTL通讯接口6、 ST-Link下载接口7、两个带编码器的直流电机接口8、2路直流电机输出端口9、逻辑电源供电接口10、电机电源供电接口11、稳压电源芯片13、四个电机驱动芯片14、升压恒压芯片15、第一稳压芯片16和第二稳压芯片17均与单片机2电连接，所述电机电源电压调节器12与升压恒压芯片15电连接，所述 ST-Link下载接口7、带编码器的直流电机接口8和直流电机输出端口9均为 TYPE-C接口。
[n0034] 作为一种实施方式，所述单片机2的型号为STM32F407VGT6，所述稳压电源芯片13的型号为7805、所述电机驱动芯片14的型号为DRV887，所述升压恒压芯片15的型号为XL6019，所述第一稳压芯片16的型号为LT1084，所述第二稳压芯片17的型号为AMS1117。
[n0035] 作为一种实施方式，所述PCB板1的上表面还设置有3路IIC通讯接口18，所述PCB板1的下表面设置有储存芯片19，所述3路IIC通讯接口18和储存芯片 19均与单片机2电连接。
[n0036] 作为一种实施方式，所述储存芯片19的型号为AT24C02。
[n0037] 作为一种实施方式，所述PCB板1的上表面还设置有LED-RGB灯20和蜂鸣器21，所述LED-RGB灯20和蜂鸣器21均与单片机2电连接。
[n0038] 作为一种实施方式，所述PCB板1的上表面还设置有5路按键开关22，所述5路按键开关22与单片机2电连接，更方便用于在控制中人机信息的选择及交互。
[n0039] 如图2所示，作为一种实施方式，所述PCB板1的中部开设有4个显示屏安装孔23，所述显示屏安装孔23上设置有铜柱，所述显示屏24设置与铜柱上且与单片机2电连接，在本实施例中，显示器24为1.8寸TFT全彩液晶屏，更方便监视主板的工作状态、脱离上位机离机显示采集的数据，应用于教学时可以方面学习屏幕显示函数的练习及其他液晶屏显示相关应用。
[n0040] 作为一种时尚方式，所述PCB板1的四个角处设置有螺丝安装孔。
[n0041] 如图4、图5、图6、图7、图8和图9所示，为本实用新型的电路结构。
[n0042] 本实用新型体积小集成度高，功能端口丰富，使用方便，本实用新型电机端口、编码电机端口、ST-Link均使用TYPE-C接口，具有体积小、集成度高、防止反插的功能，本实用新型中的供电分为逻辑供电和电机供电，采用分开供电的方式且电路隔离，以保障单片机系统的稳定运行，防止电机工作时大电流放电对逻辑电压造成影响；9路带内部AD转换功能的信号输入端口，更佳方便对模拟信号的采集，同时兼备数字信号输入输出信号；
[n0043] 本实用新型具有丰富端口和常用的外设驱动芯片，能够直接实现对小型直流电机、无刷电机、舵机、灯光、传感器数据采集、计算机通讯等试验，可应用于：教学；各类简单教学机器人的控制核心系统；工业控制领域等；环境监测、基于传感器的数据监测及预警系统等。
[n0044] 以上所述为本实用新型最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本实用新型的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本实用新型的技术启示而进行的等效变换，也在本实用新型的保护范围之内。

权利要求:
Claims (7)
[0001] 1.多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，包括PCB板(1)，所述PCB板(1)为长方形片体，所述PCB板(1)的上表面分布设置有单片机(2)、5V电源接口(3)、21路数字信号I/O口(4)、9路带A/D功能数字I/O口(5)、3路TTL通讯接口(6)、ST-Link下载接口(7)、两个带编码器的直流电机接口(8)、两个直流电机输出端口(9)、逻辑电源供电接口(10)、电机电源供电接口(11)、电机电源电压调节器(12)和稳压电源芯片(13)，所述PCB板(1)的下表面分布设置有第二稳压芯片(17)、升压恒压芯片(15)、第一稳压芯片(16)和四个电机驱动芯片(14)，所述5V电源接口(3)、21路数字信号I/O口(4)、9路带A/D功能数字I/O口(5)、3路TTL通讯接口(6)、ST-Link下载接口(7)、两个带编码器的直流电机接口(8)、2路直流电机输出端口(9)、逻辑电源供电接口(10)、电机电源供电接口(11)、稳压电源芯片(13)、四个电机驱动芯片(14)、升压恒压芯片(15)、第一稳压芯片(16)和第二稳压芯片(17)均与单片机(2)电连接，所述电机电源电压调节器(12)与升压恒压芯片(15)电连接，所述ST-Link下载接口(7)、带编码器的直流电机接口(8)和直流电机输出端口(9)均为TYPE-C接口。
[0002] 2.根据权利要求1所述的多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，所述单片机(2)的型号为STM32F407VGT6，所述稳压电源芯片(13)的型号为7805、所述电机驱动芯片(14)的型号为DRV887，所述升压恒压芯片(15)的型号为XL6019，所述第一稳压芯片(16)的型号为LT1084，所述第二稳压芯片(17)的型号为AMS1117。
[0003] 3.根据权利要求1所述的多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，所述PCB板(1)的上表面还设置有3路IIC通讯接口(18)，所述PCB板(1)的下表面设置有储存芯片(19)，所述3路IIC通讯接口(18)和储存芯片(19) 均与单片机(2)电连接。
[0004] 4.根据权利要求3所述的多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，所述储存芯片(19)的型号为AT24C02。
[0005] 5.根据权利要求1所述的多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，所述PCB板(1)的上表面还设置有LED-RGB灯(20)和蜂鸣器(21)，所述LED-RGB灯(20)和蜂鸣器(21)均与单片机(2)电连接。
[0006] 6.根据权利要求1所述的多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，所述PCB板(1)的上表面还设置有5路按键开关(22)，所述5路按键开关(22)与单片机(2)电连接。
[0007] 7.根据权利要求1所述的多功能机器人通用开发主控板，其特征在于，所述PCB板(1)的中部开设有4个显示屏安装孔(23)，所述显示屏安装孔(23)上设置有铜柱，所述显示屏(24)设置与铜柱上且与单片机(2)电连接。

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同族专利:

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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CN202120440192.3U|CN214335511U|2021-03-01|2021-03-01|多功能机器人通用开发主控板|CN202120440192.3U| CN214335511U|2021-03-01|2021-03-01|多功能机器人通用开发主控板|