电路的总体和其它方面
一、
主控单片机
1. 简介
本次 Robocon 所用机器人主要使用 ATMEL 的 51 系列单片机控制,主要考虑以下几个原因: 价格低廉;有较多的人熟悉; 开发时间短;在以往的比赛和校内比赛中积累了比较多的经验。主控板的电源供应问题已在电源部分提到过,这里谈谈其它的方面。
2. 模块化的最小系统试验板
沿用以往的做法,设计了新版的
51 最小系统试验板,供所有的机器人使用。这个
版本使用单面布线,
增加了多个电源去耦电容和多种接口,
增加了电源保护二极管,
正了原版的一个接口的方向,还增加了复位指示灯,方便在线编程的使用。
下图是最小系统试验板的实物图和
PCB 图:
纠
3. 输入输出接口
51 系列采用开路输入输出,
P0 口外加上拉电阻,其它口内置上拉电阻。外围电路
的接口也要符合开路的要求。
比如一个信号开关只要接在引线和地之间就可以了。
有必要的话可以并联一个电容消抖。
4. 在线编程
AT89S51 系列支持在线编程,
我们采用了
ATMEL 提供的编程软件和接口设计,
接
口板如图所示:
其中左侧 12 线的接口接计算机
25 针并行口,右侧的 5 线的接口接最小系统试验板。
二、
机器人上线路的布局和电磁兼容
1. 电源连接
所有机器人使用电池组供电,包括锂电池组和镍氢电池组。电池组到电机驱动板使
用大电流专线供电, 这条线上不再接主控、 传感器等任何设备。
以防地线电位的浮动造成的干扰。
所有电路(电机驱动除外)都有防反接二极管和滤波电容,可以保证电源电压暂时
下降时电路正常工作, 避免大电流时电源供电不足产生的干扰。
这个电容也减小了电源线上的交流成分,降低了相应的电磁辐射。
2. 大电流连线
大电流经过的线采用较粗的导线尽可能的降低电流产生的压降。
电源线可以使用并
排导线; 驱动电路到电机的连线使用较粗的双绞线,
以降低电磁辐射。
电机线尽量不与
传感器线并行。
3. 传感器连线
传感器连线尽可能短,特别是调制型传感器,以防线间信号耦合。调制传感器的输
入线和开路输出的传感器 (如微动开关) 到单片机的连线使用屏蔽线。
有必要时, 对传感器输入到单片机的信号使用电容或程序进行滤波。
如果开路输出的传感器到主控板的连线比较长有易受干扰, 可以改用推挽输出甚至差分输出。