基于gps與gsm技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路，本實(shí)用新型包括控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機(jī)信號(hào)輸入電路，輸出信號(hào)選擇電路、輸出接口電路、模式指示燈、microSD卡模塊電路；電源模塊電路為控制模塊電路、GPS模塊、輸出接口電路供電；GPS接口模塊電路與外置GPS連接；GSM接口與GSM模塊連接；接收機(jī)信號(hào)輸入電路對(duì)接收機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣并輸入微控制器進(jìn)行處理；輸出信號(hào)選擇電路在接收器輸入信號(hào)和微控制器自行產(chǎn)生信號(hào)之間進(jìn)行切換，從而控制舵機(jī)。本實(shí)用新型結(jié)合了GPS與GSM，并通過(guò)微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，能通過(guò)短信息遠(yuǎn)距離控制機(jī)器人。
【專利說(shuō)明】基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于遠(yuǎn)程機(jī)器人控制，尤其涉及一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航的電路。

【背景技術(shù)】
[0002]控制機(jī)器人的無(wú)線通信方式有很多種，例如RC控制、藍(lán)牙、WiF1、ZigBee等等，但大多數(shù)無(wú)線通信方式均有一個(gè)瓶頸，即距離問(wèn)題，舉例來(lái)說(shuō)藍(lán)牙作用范圍在10米左右，IEEE 802.15 ZigBee最遠(yuǎn)作用距離不超過(guò)100米，WiFi在開(kāi)闊場(chǎng)合下250 - 300米，工作在公共2.4Ghz頻段的無(wú)線電遙控約在500米左右，而72Mhz頻段的無(wú)線電遙控可以達(dá)到5公里，但頻帶容易受到干擾，且隨著距離的增加信號(hào)接受變得不可靠。而用于政府、軍事、醫(yī)療的無(wú)線電頻段更是無(wú)法觸及的。
[0003]自然而然我們聯(lián)想到利用一些商業(yè)頻段，例如GSM 900Mhz頻帶，利用低成本的通信方式-發(fā)送包含經(jīng)緯度位置信息的短信給水上機(jī)器人，利用微控制器通過(guò)GPS模塊獲取修正后的當(dāng)前位置信息，與設(shè)定的位置進(jìn)行比較，得出當(dāng)前航向與設(shè)定航向之間的差值，并通過(guò)PID算法控制舵機(jī)輸出，使水上機(jī)器人駛向設(shè)定的地點(diǎn)。
[0004]相比于其他通信方式對(duì)水上機(jī)器人進(jìn)行導(dǎo)航利用GSM+GPS有如下優(yōu)勢(shì):
[0005]1.定位精度高，由于加載了 GPS模塊，所獲得的當(dāng)前位置與設(shè)定的航點(diǎn)均是浮點(diǎn)型的經(jīng)度與緯度；傳統(tǒng)的無(wú)線電結(jié)合圖傳的控制只能到達(dá)大致位置；
[0006]2.成本低廉，利用發(fā)送包含航點(diǎn)信息(經(jīng)緯度)的短信給水上機(jī)器人的GSM模塊，一條150字符的短信可包含9個(gè)航點(diǎn)；
[0007]3.通信距離遠(yuǎn)，由于GSM通信依靠的是基站之間的接力，突破了傳統(tǒng)無(wú)線電控制依靠大功率以及天線取得遠(yuǎn)距離控制的模式，為其他遠(yuǎn)程機(jī)器人導(dǎo)航方案提供了一些解決方案。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有遠(yuǎn)程機(jī)器人導(dǎo)航的一些不足，提供了一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路。
[0009]本實(shí)用新型一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路包括:控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機(jī)信號(hào)輸入電路，輸出信號(hào)選擇電路、輸出接口電路、模式指示燈、micro SD卡模塊電路；電源模塊電路為控制模塊電路、GPS模塊、輸出接口電路供電；GPS接口模塊電路與外置GPS連接，獲取實(shí)時(shí)地理位置；GSM接口與GSM模塊連接，接收包含坐標(biāo)位置信息的短信；接收機(jī)信號(hào)輸入電路對(duì)接收機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣并輸入微控制器進(jìn)行處理；輸出信號(hào)選擇電路在接收器輸入信號(hào)和微控制器自行產(chǎn)生信號(hào)之間進(jìn)行切換，從而控制舵機(jī)；micro SD卡模塊用于記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型結(jié)合了GPS與GSM，并通過(guò)微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使得利用短信息遠(yuǎn)距離控制機(jī)器人得到可能。
[0010]電源模塊電路分為兩個(gè)5V電壓轉(zhuǎn)換電路，分別為單片機(jī)和舵機(jī)供電，以及一個(gè)3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路為micro SD卡及⑶4050電平轉(zhuǎn)換芯片供電，此外舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3用于切換舵機(jī)供電電源。
[0011]為單片機(jī)供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括接插件Pl，電源開(kāi)關(guān)SI，第一電源芯片Ul，第一濾波電容Cl，第二濾波電容C2和第三濾波電容C3 ;其中Pl為電源輸入接口，Pl的引腳I為正極，引腳2為負(fù)極；P1的引腳I通過(guò)電源開(kāi)關(guān)SI的一端，電源開(kāi)關(guān)SI的另一端連接第一電源芯片Ul的引腳I,同時(shí)接第一濾波電容Cl的正極；第一電源芯片Ul的引腳3與第二濾波電容C2的正極、第三濾波電容C3的一端連接并作為5V電壓輸出端口 ；第一電源芯片引腳2、第一濾波電容Cl的負(fù)極、第二濾波電容C2的負(fù)極以及第三濾波電容C3的另一端接地。
[0012]3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路包括第二電源芯片U2，第四濾波電容C4，第五濾波電容C5 ;其中第二電源芯片U2的引腳I接電源開(kāi)關(guān)SI的另一端以及第四濾波電容C4的正極；第二電源芯片U2引腳3接第五濾波電容C5的正極并作為3.3V電壓輸出端；第二電源芯片U2的引腳2、第四濾波電容C4的負(fù)極、第五濾波電容C5的負(fù)極均接地。
[0013]為舵機(jī)供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括第三電源芯片U3，第六濾波電容C6，第七濾波電容C7 ;其中第三電源芯片U3的引腳I接電源開(kāi)關(guān)SI的另一端以及第六濾波電容C6的正極；第三電源芯片U3引腳3接第七濾波電容C7的正極并作為5V電壓輸出端；第三電源芯片U3的引腳2、第六濾波電容C6的負(fù)極、第七濾波電容C7的負(fù)極均接地。
[0014]舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3采用了型號(hào)為MSS-22D18的6腳立式撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，其第I引腳與接收機(jī)信號(hào)輸入電路Pll的引腳2，P12的引腳2，P13的引腳2相連；S3的第2引腳與P8的引腳2，P9的引腳2相連，S3的第3引腳與第三電源芯片U3的引腳3相連。
[0015]此處所述的電源管理芯片Ul、U3的型號(hào)為AMS1117 5V，電源管理芯片的型號(hào)為AMSl 117 3.3V，接插件Pl為兩腳2.54MM間距直針插座。
[0016]控制模塊電路由微控制器U4，AD輸入引腳P2，數(shù)字輸出引腳P3，普通下載接口 P4，ICSP下載接口 P5，復(fù)位模塊以及晶振模塊組成。其中微控制器U4的引腳VCC、AVCC、AREF接第八濾波電容C8的一端,并與第一電源芯片Ul的引腳3相連；微控制器U4的引腳GND與接第八濾波電容C8的另一端相連并接地；微控制器U4的引腳PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5引腳分別與AD輸入接口 P2上的第1、2、3、4、5、6引腳相連;微控制器U4的引腳H)2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7引腳分別與數(shù)字輸出接口 P3的第1、2、3、4、5、6引腳相連。微控制器U4的引腳TOO、PDl分別與普通下載接口 P4的第4、5引腳相連，普通下載接口 P4的第1、2引腳接地，P4的第3引腳接電源芯片Ul的引腳3，P4的第6引腳接第九電容C9的一端；微控制器U4的引腳PB4、PB5、PC6、PB3分別與ICSP下載接口 P5的第1、2、3、5引腳相連；P5的第4引腳接電源芯片Ul的引腳3，第6引腳接地；復(fù)位模塊中復(fù)位開(kāi)關(guān)S2采用了銅質(zhì)四腳微觸開(kāi)關(guān)，S2的1、2兩腳與第九電容C9的另一端、第五電阻R5的一端相連，S2的2、4兩腳接地，第五電阻R5的另一端與電源芯片Ul的引腳3相連。晶振Xl的引腳1、3分別與第i^一電容Cl 1、第十電容ClO的一端相連，同時(shí)晶振Xl引腳I接微控制器U4的PB6腳，晶振Xl引腳3接微控制器U4的PB7腳。晶振Xl的引腳2與晶振Xl的引腳4、第i^一電容Cll的另一端、第十電容ClO的另一端相連并接地。微控制器U4的引腳ADC6、ADC7懸空。
[0017]此處所述的微控制器型號(hào)為ATmega328，AD輸入引腳P2與數(shù)字輸出引腳P3均為6腳2.54MM間距單排排針，普通下載接口 P4為6腳2.54MM間距單排彎針，ICSP下載接口P5為6腳2.54MM間距雙排排針。
[0018]GPS接口模塊P6的第I引腳接地，第2、3引腳分別接微控制器U4的TO1、PDO連接，P6的第4引腳接電源芯片Ul的引腳3。
[0019]GSM接口模塊與PWM輸出接口模塊P7共用。其中P7的第1、2、3引腳分別接微控制器U4的H)3、ro5、ro6。其中GPS接口模塊P6為4腳2.54MM間距直針插座，PWM輸出接口模塊P7為3腳2.54MM間距單排排針。
[0020]接收機(jī)信號(hào)輸入電路由接插件P11、P12、P13以及第十四濾波電容C14組成，其中Pll的引腳I接數(shù)據(jù)選擇器U5的第2引腳，P12的引腳I接數(shù)據(jù)選擇器U5的第5引腳，P13的引腳I接微控制器U4的引腳TO4。Pll的引腳2、P12的引腳2、P13的引腳2接第十四濾波電容C14的正極，Pll的引腳3、P12的引腳3、P13的引腳3與第十四濾波電容C14的負(fù)極連接并接地。
[0021]輸出信號(hào)選擇電路以及輸出接口電路包括數(shù)據(jù)選擇器U5、第一舵機(jī)輸出口 P8、第二舵機(jī)輸出口 P9、PWM輸出口 P7、第十二濾波電容C12和第十三濾波電容C13 ；
[0022]其中數(shù)據(jù)選擇器U5的第16引腳接第一電源芯片Ul的引腳3，第8、15引腳接地；第3引腳與第6引腳分別接微控制器U4的PB1、PB2 ;第I引腳與微控制器U4的PD2腳、下拉電阻Rd的一端連接，下拉電阻Rd的另一端接地；數(shù)據(jù)選擇器U5的第4、第7引腳分別接第一舵機(jī)輸出口 P8的第I引腳和第二舵機(jī)輸出口 P9的第I引腳；第一舵機(jī)輸出口 P8的第2引腳與第十二濾波電容C12的一端相連，第二舵機(jī)輸出口 P9的第二引腳與第十三濾波電容C13的一端相連，且均與舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3的第2引腳相連。第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的另一端、第一舵機(jī)輸出口 P8的3腳、第二舵機(jī)輸出口 P9的3腳均接地。數(shù)據(jù)選擇器U5的9腳、10腳、11腳、12腳、13腳、14腳架空。
[0023]其中數(shù)據(jù)選擇器型號(hào)為74LS157，P7、P8、P9, P11、P12、P13均為3腳2.54MM間距單排排針。
[0024]模式指示燈電路包括4個(gè)0805封裝的發(fā)光二極管與4個(gè)0603封裝的電阻；其中第一電阻Rl的一端接電源芯片Ul的引腳3,另一端接第一發(fā)光二極管Dl的正極,第一發(fā)光二極管Dl的負(fù)極接地；第二電阻R2的一端接微控制器U4的TO2引腳，另一端接第二發(fā)光二極管D2的正極，第二發(fā)光二極管D2的負(fù)極接地；第三電阻R3的一端接微控制器U4的PD7引腳，另一端接第三發(fā)光二極管D3的正極，第三發(fā)光二極管D3的負(fù)極接地；第四電阻R4的一端接微控制器U4的PB5引腳，另一端接第四發(fā)光二極管D4的正極，第四發(fā)光二極管D4的負(fù)極接地。
[0025]micro SD卡模塊電路由電平轉(zhuǎn)換芯片U6,第十五濾波電容C15,第十六濾波電容C16以及micro SD卡插槽PlO組成,其中電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第I引腳接第十五濾波電容C15的一端，同時(shí)接電源芯片U2的引腳3，第十五濾波電容C15的另一端接地；電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第3、5、7引腳分別接微控制器U4的PBO、PB3、PB5引腳，U6的第8引腳接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第2、4、6引腳分別與PlO的2、3、5引腳連接；其余引腳懸空。micro SD卡插槽PlO的第4引腳接第十六濾波電容C16的一端，同時(shí)接電源芯片U2的引腳3，第十六濾波電容C16的另一端接地。PlO的第7引腳接微控制器U4的PB4引腳，PlO的第6引腳接地，其余引腳懸空。此處所用的電平轉(zhuǎn)換芯片型號(hào)為⑶4050，micro SD卡插槽PlO采用了自彈式micro SD卡座。
[0026]本實(shí)用新型有益效果如下:
[0027]1.定位精度高，由于加載了 GPS模塊，所獲得的當(dāng)前位置與設(shè)定的航點(diǎn)均是浮點(diǎn)型的經(jīng)度與緯度；傳統(tǒng)的無(wú)線電結(jié)合圖傳的控制只能到達(dá)大致位置；
[0028]2.成本低廉，利用發(fā)送包含航點(diǎn)信息(經(jīng)緯度)的短信給水上機(jī)器人的GSM模塊，一條150字符的短信可包含9個(gè)航點(diǎn)。
[0029]3.通信距離遠(yuǎn)，由于GSM通信依靠的是基站之間的接力，突破了傳統(tǒng)無(wú)線電控制依靠大功率以及天線取得遠(yuǎn)距離控制的模式，為其他遠(yuǎn)程機(jī)器人導(dǎo)航方案提供了一些解決方案。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1是本實(shí)用新型的整體電路功能示意圖；
[0031]圖2 Ca)是本實(shí)用新型的電源模塊電路中電源管理芯片示意圖；
[0032]圖2 (b)是本實(shí)用新型的電源模塊電路中電源管理芯片示意圖；
[0033]圖2 (c)是本實(shí)用新型的電源模塊電路中電源管理芯片示意圖；
[0034]圖2 Cd)是本實(shí)用新型的電源模塊電路中舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)示意圖；
[0035]圖3 Ca)是本實(shí)用新型的控制模塊電路中主控芯片示意圖；
[0036]圖3 (b)是本實(shí)用新型的控制模塊電路中晶振模塊示意圖；
[0037]圖3 (c)是本實(shí)用新型的控制模塊電路中下載接口示意圖；
[0038]圖3 Cd)是本實(shí)用新型的控制模塊電路中ICSP下載接口示意圖；
[0039]圖3 Ce)是本實(shí)用新型的控制模塊電路中復(fù)位模塊示意圖；
[0040]圖4是本實(shí)用新型的GPS接口 |旲塊電路不意圖；
[0041]圖5是本實(shí)用新型的接收機(jī)信號(hào)輸入電路示意圖；
[0042]圖6是本實(shí)用新型的輸出信號(hào)選擇電路示意圖；
[0043]圖7是本實(shí)用新型的輸出接口電路示意圖；
[0044]圖8是本實(shí)用新型的信號(hào)燈模塊電路示意圖；
[0045]圖9是本實(shí)用新型的microSD卡模塊電路示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0047]如圖1所示，本實(shí)用新型一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路包括:控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機(jī)信號(hào)輸入電路，輸出信號(hào)選擇電路、輸出接口電路、模式指示燈、micro SD卡模塊電路；電源模塊電路為控制模塊電路、GPS模塊、輸出接口電路；GPS接口模塊電路與外置GPS連接，獲取實(shí)時(shí)地理位置；GSM接口與GSM模塊連接，接收包含坐標(biāo)位置信息的短信；接收機(jī)信號(hào)輸入電路對(duì)接收機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣并輸入微控制器進(jìn)行處理；輸出信號(hào)選擇電路在接收器輸入信號(hào)和微控制器自行產(chǎn)生信號(hào)之間進(jìn)行切換，從而控制舵機(jī)；micro SD卡模塊用于記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型結(jié)合了 GPS與GSM，并通過(guò)微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，使得利用短信息遠(yuǎn)距離控制機(jī)器人得到可能。
[0048]如圖2 (a)、2 (b)、2 (c)、2 (d)所示，電源模塊電路分為兩個(gè)5V電壓轉(zhuǎn)換電路，分別為單片機(jī)和舵機(jī)供電，以及一個(gè)3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路為micro SD卡及CD4050電平轉(zhuǎn)換芯片供電，此外舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3用于切換舵機(jī)供電電源。
[0049]為單片機(jī)供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括接插件Pl，電源開(kāi)關(guān)SI，第一電源芯片Ul，第一濾波電容Cl，第二濾波電容C2和第三濾波電容C3 ;其中Pl為電源輸入接口，Pl的引腳I為正極，引腳2為負(fù)極；P1的引腳I通過(guò)電源開(kāi)關(guān)SI的一端，電源開(kāi)關(guān)SI的另一端連接第一電源芯片Ul的引腳I,同時(shí)接第一濾波電容Cl的正極；第一電源芯片Ul的引腳3與第二濾波電容C2的正極、第三濾波電容C3的一端連接并作為5V電壓輸出端口 ；第一電源芯片引腳2、第一濾波電容Cl的負(fù)極、第二濾波電容C2的負(fù)極以及第三濾波電容C3的另一端接地。
[0050]3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路包括第二電源芯片U2，第四濾波電容C4，第五濾波電容C5 ;其中第二電源芯片U2的引腳I接電源開(kāi)關(guān)SI的另一端以及第四濾波電容C4的正極；第二電源芯片U2引腳3接第五濾波電容C5的正極并作為3.3V電壓輸出端；第二電源芯片U2的引腳2、第四濾波電容C4的負(fù)極、第五濾波電容C5的負(fù)極均接地。
[0051]為舵機(jī)供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括第三電源芯片U3，第六濾波電容C6，第七濾波電容C7 ;其中第三電源芯片U3的引腳I接電源開(kāi)關(guān)SI的另一端以及第六濾波電容C6的正極；第三電源芯片U3引腳3接第七濾波電容C7的正極并作為5V電壓輸出端；第三電源芯片U3的引腳2、第六濾波電容C6的負(fù)極、第七濾波電容C7的負(fù)極均接地。
[0052]舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3采用了型號(hào)為MSS-22D18的6腳立式撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，其第I引腳與接收機(jī)信號(hào)輸入電路Pll的引腳2，P12的引腳2，P13的引腳2相連；S3的第2引腳與P8的引腳2，P9的引腳2相連，S3的第3引腳與第三電源芯片U3的引腳3相連。
[0053]此處所述的電源管理芯片Ul、U3的型號(hào)為AMS1117 5V，電源管理芯片的型號(hào)為AMSl 117 3.3V，接插件Pl為兩腳2.54MM間距直針插座。
[0054]如圖3 (a)、3 (b)、3 (c)、3 (d)、3 (e)所示，控制模塊電路由微控制器U4，AD輸入引腳P2，數(shù)字輸出引腳P3，普通下載接口 P4，ICSP下載接口 P5，復(fù)位模塊以及晶振模塊組成。其中微控制器U4的引腳VCC、AVCC、AREF接第八濾波電容C8的一端，并與第一電源芯片Ul的引腳3相連；微控制器U4的引腳GND與接第八濾波電容C8的另一端相連并接地；微控制器U4的引腳PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5引腳分別與AD輸入接口 P2上的第1、
2、3、4、5、6引腳相連；微控制器U4的引腳PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7引腳分別與數(shù)字輸出接口 P3的第1、2、3、4、5、6引腳相連。微控制器U4的引腳PD0、PD1分別與普通下載接口P4的第4、5引腳相連，普通下載接口 P4的第1、2引腳接地，P4的第3引腳接電源芯片Ul的引腳3，P4的第6引腳接第九電容C9的一端；微控制器U4的引腳PB4、PB5、PC6、PB3分別與ICSP下載接口 P5的第1、2、3、5引腳相連；P5的第4引腳接電源芯片Ul的引腳3，第6引腳接地；復(fù)位模塊中復(fù)位開(kāi)關(guān)S2采用了銅質(zhì)四腳微觸開(kāi)關(guān)，S2的1、2兩腳與第九電容C9的另一端、第五電阻R5的一端相連,S2的2、4兩腳接地,第五電阻R5的另一端與電源芯片Ul的引腳3相連。晶振Xl的引腳1、3分別與第i^一電容CU、第十電容ClO的一端相連，同時(shí)晶振Xl引腳I接微控制器U4的PB6腳，晶振Xl引腳3接微控制器U4的PB7腳。晶振Xl的引腳2與晶振Xl的引腳4、第十一電容Cll的另一端、第十電容ClO的另一端相連并接地。微控制器U4的引腳ADC6、ADC7懸空。
[0055]此處所述的微控制器型號(hào)為ATmega328，AD輸入引腳P2與數(shù)字輸出引腳P3均為6腳2.54MM間距單排排針，普通下載接口 P4為6腳2.54MM間距單排彎針，ICSP下載接口P5為6腳2.54MM間距雙排排針。
[0056]如圖4所示，GPS接口模塊P6的第I引腳接地，第2、3引腳分別接微控制器U4的PDUPDO連接，P6的第4引腳接電源芯片Ul的引腳3。
[0057]GSM接口模塊與PWM輸出接口模塊P7共用。其中P7的第1、2、3引腳分別接微控制器U4的H)3、ro5、ro6。其中GPS接口模塊P6為4腳2.54MM間距直針插座，PWM輸出接口模塊P7為3腳2.54MM間距單排排針。
[0058]如圖5所示，接收機(jī)信號(hào)輸入電路由接插件P11、P12、P13以及第十四濾波電容C14組成，其中Pll的引腳I接數(shù)據(jù)選擇器U5的第2引腳，P12的引腳I接數(shù)據(jù)選擇器U5的第5引腳，P13的引腳I接微控制器U4的引腳H)4。Pll的引腳2、P12的引腳2、P13的引腳2接第十四濾波電容C14的正極，Pll的引腳3、P12的引腳3、P13的引腳3與第十四濾波電容C14的負(fù)極連接并接地。
[0059]如圖6、7所示，輸出信號(hào)選擇電路以及輸出接口電路包括數(shù)據(jù)選擇器U5、第一舵機(jī)輸出口 P8、第二舵機(jī)輸出口 P9、PWM輸出口 P7、第十二濾波電容C12和第十三濾波電容C13 ；
[0060]其中數(shù)據(jù)選擇器U5的第16引腳接第一電源芯片Ul的引腳3，第8、15引腳接地；第3引腳與第6引腳分別接微控制器U4的PB1、PB2 ;第I引腳與微控制器U4的PD2腳、下拉電阻Rd的一端連接，下拉電阻Rd的另一端接地；數(shù)據(jù)選擇器U5的第4、第7引腳分別接第一舵機(jī)輸出口 P8的第I引腳和第二舵機(jī)輸出口 P9的第I引腳；第一舵機(jī)輸出口 P8的第2引腳與第十二濾波電容C12的一端相連，第二舵機(jī)輸出口 P9的第二引腳與第十三濾波電容C13的一端相連，且均與舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3的第2引腳相連。第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的另一端、第一舵機(jī)輸出口 P8的3腳、第二舵機(jī)輸出口 P9的3腳均接地。數(shù)據(jù)選擇器U5的9腳、10腳、11腳、12腳、13腳、14腳架空。
[0061]其中數(shù)據(jù)選擇器型號(hào)為74LS157，P7、P8、P9, P11、P12、P13均為3腳2.54MM間距單排排針。
[0062]如圖8所示，模式指示燈電路包括4個(gè)0805封裝的發(fā)光二極管與4個(gè)0603封裝的電阻；其中第一電阻Rl的一端接電源芯片Ul的引腳3,另一端接第一發(fā)光二極管Dl的正極，第一發(fā)光二極管Dl的負(fù)極接地；第二電阻R2的一端接微控制器U4的PD2引腳，另一端接第二發(fā)光二極管D2的正極，第二發(fā)光二極管D2的負(fù)極接地；第三電阻R3的一端接微控制器U4的TO7引腳，另一端接第三發(fā)光二極管D3的正極，第三發(fā)光二極管D3的負(fù)極接地；第四電阻R4的一端接微控制器U4的PB5引腳，另一端接第四發(fā)光二極管D4的正極，第四發(fā)光二極管D4的負(fù)極接地。
[0063]如圖9所示，micro SD卡模塊電路由電平轉(zhuǎn)換芯片U6，第十五濾波電容C15，第十六濾波電容C16以及micro SD卡插槽PlO組成，其中電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第I引腳接第十五濾波電容C15的一端，同時(shí)接電源芯片U2的引腳3，第十五濾波電容C15的另一端接地；電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第3、5、7引腳分別接微控制器U4的PBO、PB3、PB5引腳，U6的第8引腳接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第2、4、6引腳分別與PlO的2、3、5引腳連接；其余引腳懸空。micro SD卡插槽PlO的第4引腳接第十六濾波電容C16的一端，同時(shí)接電源芯片U2的引腳3，第十六濾波電容C16的另一端接地。PlO的第7引腳接微控制器U4的PB4引腳，PlO的第6引腳接地，其余引腳懸空。此處所用的電平轉(zhuǎn)換芯片型號(hào)為⑶4050，micro SD卡插槽PlO采用了自彈式micro SD卡座。
[0064]微控制器U4接收由GSM模塊傳遞來(lái)的航點(diǎn)信息，結(jié)合GPS返回的當(dāng)前位置信息，由內(nèi)置算法控制水上機(jī)器人的動(dòng)力機(jī)構(gòu)駛向設(shè)定的航點(diǎn)；同時(shí)數(shù)據(jù)選擇器U5根據(jù)接收機(jī)信號(hào)，在手動(dòng)控制和自動(dòng)控制之間進(jìn)行切換，模式指示燈給予信息反饋，micro CD卡模塊電路用于記錄水上機(jī)器人航行時(shí)的各項(xiàng)信息。
【權(quán)利要求】
1.基于GPS與GSM技術(shù)為水上機(jī)器人導(dǎo)航的電路，包括控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機(jī)信號(hào)輸入電路，輸出信號(hào)選擇電路、輸出接口電路、模式指示燈、micro SD卡模塊電路；電源模塊電路為控制模塊電路、GPS模塊、輸出接口電路供電；GPS接口模塊電路與外置GPS連接，獲取實(shí)時(shí)地理位置；GSM接口與GSM模塊連接，接收包含坐標(biāo)位置信息的短信；接收機(jī)信號(hào)輸入電路對(duì)接收機(jī)信號(hào)進(jìn)行采樣并輸入微控制器進(jìn)行處理；輸出信號(hào)選擇電路在接收器輸入信號(hào)和微控制器自行產(chǎn)生信號(hào)之間進(jìn)行切換，從而控制舵機(jī)；micro SD卡模塊用于記錄實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)； 電源模塊電路分為兩個(gè)5V電壓轉(zhuǎn)換電路，分別為單片機(jī)和舵機(jī)供電，以及一個(gè)3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路為micro SD卡及⑶4050電平轉(zhuǎn)換芯片供電，此外舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3用于切換舵機(jī)供電電源； 為單片機(jī)供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括接插件Pl,電源開(kāi)關(guān)SI,第一電源芯片Ul,第一濾波電容Cl，第二濾波電容C2和第三濾波電容C3 ;其中Pl為電源輸入接口，Pl的引腳I為正極，引腳2為負(fù)極；P1的引腳I通過(guò)電源開(kāi)關(guān)SI的一端，電源開(kāi)關(guān)SI的另一端連接第一電源芯片Ul的引腳I,同時(shí)接第一濾波電容Cl的正極；第一電源芯片Ul的引腳3與第二濾波電容C2的正極、第三濾波電容C3的一端連接并作為5V電壓輸出端口 ；第一電源芯片引腳2、第一濾波電容Cl的負(fù)極、第二濾波電容C2的負(fù)極以及第三濾波電容C3的另一端接地；.3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路包括第二電源芯片U2，第四濾波電容C4，第五濾波電容C5 ;其中第二電源芯片U2的引腳I接電源開(kāi)關(guān)SI的另一端以及第四濾波電容C4的正極；第二電源芯片U2引腳3接第五濾波電容C5的正極并作為3.3V電壓輸出端；第二電源芯片U2的引腳.2、第四濾波電容C4的負(fù)極、第五濾波電容C5的負(fù)極均接地； 為舵機(jī)供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括第三電源芯片U3，第六濾波電容C6，第七濾波電容C7 ;其中第三電源芯片U3的引腳I接電源開(kāi)關(guān)SI的另一端以及第六濾波電容C6的正極；第三電源芯片U3引腳3接第七濾波電容C7的正極并作為5V電壓輸出端；第三電源芯片U3的引腳2、第六濾波電容C6的負(fù)極、第七濾波電容C7的負(fù)極均接地； 舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3采用了型號(hào)為MSS-22D18的6腳立式撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，其第I引腳與接收機(jī)信號(hào)輸入電路Pll的引腳2，P12的引腳2，P13的引腳2相連；S3的第2引腳與P8的引腳2，P9的引腳2相連，S3的第3引腳與第三電源芯片U3的引腳3相連； 此處所述的電源管理芯片Ul、U3的型號(hào)為AMS1117 5V，電源管理芯片的型號(hào)為AMSl 117 3.3V，接插件Pl為兩腳2.54MM間距直針插座； 控制模塊電路由微控制器U4，AD輸入引腳P2，數(shù)字輸出引腳P3，普通下載接口 P4，ICSP下載接口 P5，復(fù)位模塊以及晶振模塊組成；其中微控制器U4的引腳VCC、AVCC、AREF接第八濾波電容C8的一端,并與第一電源芯片Ul的引腳3相連；微控制器U4的引腳GND與接第八濾波電容C8的另一端相連并接地；微控制器U4的引腳PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5引腳分別與AD輸入接口 P2上的第1、2、3、4、5、6引腳相連;微控制器U4的引腳PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7引腳分別與數(shù)字輸出接口 P3的第1、2、3、4、5、6引腳相連;微控制器U4的引腳TOO、PDl分別與普通下載接口 P4的第4、5引腳相連，普通下載接口 P4的第1、2引腳接地，P4的第3引腳接電源芯片Ul的引腳3，P4的第6引腳接第九電容C9的一端；微控制器U4的引腳PB4、PB5、PC6、PB3分別與ICSP下載接口 P5的第1、2、3、5引腳相連；P5的第4引腳接電源芯片Ul的引腳3，第6引腳接地；復(fù)位模塊中復(fù)位開(kāi)關(guān)S2采用了銅質(zhì)四腳微觸開(kāi)關(guān)，S2的1、2兩腳與第九電容C9的另一端、第五電阻R5的一端相連，S2的2、4兩腳接地，第五電阻R5的另一端與電源芯片Ul的引腳3相連；晶振Xl的引腳1、3分別與第十一電容C11、第十電容ClO的一端相連，同時(shí)晶振Xl引腳I接微控制器U4的PB6腳，晶振Xl引腳3接微控制器U4的PB7腳；晶振Xl的引腳2與晶振Xl的引腳4、第i^一電容Cll的另一端、第十電容ClO的另一端相連并接地；微控制器U4的引腳ADC6、ADC7懸空； 此處所述的微控制器型號(hào)為ATmega328，AD輸入引腳P2與數(shù)字輸出引腳P3均為6腳.2.54MM間距單排排針，普通下載接口 P4為6腳2.54MM間距單排彎針，ICSP下載接口 P5為.6腳2.54MM間距雙排排針； GPS接口模塊P6的第I引腳接地，第2、3引腳分別接微控制器U4的H)1、PD0連接，P6的第4引腳接電源芯片Ul的引腳3 ； GSM接口模塊與PWM輸出接口模塊P7共用；其中P7的第1、2、3引腳分別接微控制器U4的PD3、PD5、PD6 ;其中GPS接口模塊P6為4腳2.54MM間距直針插座，PWM輸出接口模塊P7為3腳2.54MM間距單排排針； 接收機(jī)信號(hào)輸入電路由接插件PU、P12、P13以及第十四濾波電容C14組成，其中Pll的引腳I接數(shù)據(jù)選擇器U5的第2引腳，P12的引腳I接數(shù)據(jù)選擇器U5的第5引腳，P13的引腳I接微控制器U4的引腳TO4 ；P11的引腳2、P12的引腳2、P13的引腳2接第十四濾波電容C14的正極，Pll的引腳3、P12的引腳3、P13的引腳3與第十四濾波電容C14的負(fù)極連接并接地； 輸出信號(hào)選擇電路以及輸出接口電路包括數(shù)據(jù)選擇器U5、第一舵機(jī)輸出口 P8、第二舵機(jī)輸出口 P9、PWM輸出口 P7、第十二濾波電容C12和第十三濾波電容C13 ； 其中數(shù)據(jù)選擇器U5的第16引腳接第一電源芯片Ul的引腳3，第8、15引腳接地；第3引腳與第6引腳分別接微控制器U4的PB1、PB2 ;第I引腳與微控制器U4的PD2腳、下拉電阻Rd的一端連接，下拉電阻Rd的另一端接地；數(shù)據(jù)選擇器U5的第4、第7引腳分別接第一舵機(jī)輸出口 P8的第I引腳和第二舵機(jī)輸出口 P9的第I引腳；第一舵機(jī)輸出口 P8的第2引腳與第十二濾波電容C12的一端相連，第二舵機(jī)輸出口 P9的第二引腳與第十三濾波電容C13的一端相連,且均與舵機(jī)電源切換開(kāi)關(guān)S3的第2引腳相連；第十二濾波電容C12的另一端、第十三濾波電容C13的另一端、第一舵機(jī)輸出口 P8的3腳、第二舵機(jī)輸出口 P9的3腳均接地；數(shù)據(jù)選擇器U5的9腳、10腳、11腳、12腳、13腳、14腳架空； 其中數(shù)據(jù)選擇器型號(hào)為74LS157，P7、P8、P9, P11、P12、P13均為3腳2.54MM間距單排排針； 模式指示燈電路包括4個(gè)0805封裝的發(fā)光二極管與4個(gè)0603封裝的電阻；其中第一電阻Rl的一端接電源芯片Ul的引腳3,另一端接第一發(fā)光二極管Dl的正極,第一發(fā)光二極管Dl的負(fù)極接地；第二電阻R2的一端接微控制器U4的TO2引腳，另一端接第二發(fā)光二極管D2的正極，第二發(fā)光二極管D2的負(fù)極接地；第三電阻R3的一端接微控制器U4的PD7引腳，另一端接第三發(fā)光二極管D3的正極，第三發(fā)光二極管D3的負(fù)極接地；第四電阻R4的一端接微控制器U4的PB5引腳，另一端接第四發(fā)光二極管D4的正極，第四發(fā)光二極管D4的負(fù)極接地； micro SD卡模塊電路由電平轉(zhuǎn)換芯片U6,第十五濾波電容C15,第十六濾波電容C16以及micro SD卡插槽PlO組成,其中電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第I引腳接第十五濾波電容C15的一端，同時(shí)接電源芯片U2的引腳3，第十五濾波電容Cl5的另一端接地；電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第3、5、7引腳分別接微控制器U4的PB0、PB3、PB5引腳，U6的第8引腳接地，電平轉(zhuǎn)換芯片U6的第2、4、6引腳分別與PlO的2、3、5引腳連接；其余引腳懸空；micro SD卡插槽PlO的第4引腳接第十六濾波電容C16的一端，同時(shí)接電源芯片U2的引腳3，第十六濾波電容C16的另一端接地;P10的第7引腳接微控制器U4的PB4引腳，PlO的第6引腳接地，其余引腳懸空；此處所用的電平轉(zhuǎn)換芯片型號(hào)為⑶4050，micro SD卡插槽PlO采用了自彈式microSD卡座。
【文檔編號(hào)】G05D1/02GK203930506SQ201420286721
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】余善恩, 商睿哲 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)