基于gps與gsm技術(shù)為水上機器人導航的電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提出了一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機器人導航的電路，本實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、接收機信號輸入電路，輸出信號選擇電路、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；接收機信號輸入電路對接收機信號進行采樣并輸入微控制器進行處理；輸出信號選擇電路在接收器輸入信號和微控制器自行產(chǎn)生信號之間進行切換，從而控制舵機。本實用新型結(jié)合了GPS與GSM，并通過微控制器進行數(shù)據(jù)處理，能通過短信息遠距離控制機器人。
【專利說明】基于GPS與GSM技術(shù)為水上機器人導航的電路

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

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


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本實用新型針對現(xiàn)有遠程機器人導航的一些不足，提供了一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機器人導航的電路。
[0009]本實用新型一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機器人導航的電路包括:控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機信號輸入電路，輸出信號選擇電路、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，獲取實時地理位置；GSM接口與GSM模塊連接，接收包含坐標位置信息的短信；接收機信號輸入電路對接收機信號進行采樣并輸入微控制器進行處理；輸出信號選擇電路在接收器輸入信號和微控制器自行產(chǎn)生信號之間進行切換，從而控制舵機；micro SD卡模塊用于記錄實時數(shù)據(jù)。本實用新型結(jié)合了GPS與GSM，并通過微控制器進行數(shù)據(jù)處理，使得利用短信息遠距離控制機器人得到可能。
[0010]電源模塊電路分為兩個5V電壓轉(zhuǎn)換電路，分別為單片機和舵機供電，以及一個3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路為micro SD卡及⑶4050電平轉(zhuǎn)換芯片供電，此外舵機電源切換開關(guān)S3用于切換舵機供電電源。
[0011]為單片機供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括接插件Pl，電源開關(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為負極；P1的引腳I通過電源開關(guān)SI的一端，電源開關(guān)SI的另一端連接第一電源芯片Ul的引腳I,同時接第一濾波電容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的負極、第二濾波電容C2的負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的負極、第五濾波電容C5的負極均接地。
[0013]為舵機供電的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的負極、第七濾波電容C7的負極均接地。
[0014]舵機電源切換開關(guān)S3采用了型號為MSS-22D18的6腳立式撥動開關(guān)，其第I引腳與接收機信號輸入電路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的型號為AMS1117 5V，電源管理芯片的型號為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；復位模塊中復位開關(guān)S2采用了銅質(zhì)四腳微觸開關(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]接收機信號輸入電路由接插件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的負極連接并接地。
[0021]輸出信號選擇電路以及輸出接口電路包括數(shù)據(jù)選擇器U5、第一舵機輸出口 P8、第二舵機輸出口 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輸出口 P8的第I引腳和第二舵機輸出口 P9的第I引腳；第一舵機輸出口 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，且均與舵機電源切換開關(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、第一舵機輸出口 P8的3腳、第二舵機輸出口 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0805封裝的發(fā)光二極管與4個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)換芯片型號為⑶4050，micro SD卡插槽PlO采用了自彈式micro SD卡座。
[0026]本實用新型有益效果如下:
[0027]1.定位精度高，由于加載了 GPS模塊，所獲得的當前位置與設(shè)定的航點均是浮點型的經(jīng)度與緯度；傳統(tǒng)的無線電結(jié)合圖傳的控制只能到達大致位置；
[0028]2.成本低廉，利用發(fā)送包含航點信息(經(jīng)緯度)的短信給水上機器人的GSM模塊，一條150字符的短信可包含9個航點。
[0029]3.通信距離遠，由于GSM通信依靠的是基站之間的接力，突破了傳統(tǒng)無線電控制依靠大功率以及天線取得遠距離控制的模式，為其他遠程機器人導航方案提供了一些解決方案。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]圖1是本實用新型的整體電路功能示意圖；
[0031]圖2 Ca)是本實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)是本實用新型的電源模塊電路中舵機電源切換開關(guān)示意圖；
[0035]圖3 Ca)是本實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)是本實用新型的控制模塊電路中復位模塊示意圖；
[0040]圖4是本實用新型的GPS接口 |旲塊電路不意圖；
[0041]圖5是本實用新型的接收機信號輸入電路示意圖；
[0042]圖6是本實用新型的輸出信號選擇電路示意圖；
[0043]圖7是本實用新型的輸出接口電路示意圖；
[0044]圖8是本實用新型的信號燈模塊電路示意圖；
[0045]圖9是本實用新型的microSD卡模塊電路示意圖。

【具體實施方式】
[0046]下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的說明。
[0047]如圖1所示，本實用新型一種基于GPS與GSM技術(shù)為水上機器人導航的電路包括:控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機信號輸入電路，輸出信號選擇電路、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，獲取實時地理位置；GSM接口與GSM模塊連接，接收包含坐標位置信息的短信；接收機信號輸入電路對接收機信號進行采樣并輸入微控制器進行處理；輸出信號選擇電路在接收器輸入信號和微控制器自行產(chǎn)生信號之間進行切換，從而控制舵機；micro SD卡模塊用于記錄實時數(shù)據(jù)。本實用新型結(jié)合了 GPS與GSM，并通過微控制器進行數(shù)據(jù)處理，使得利用短信息遠距離控制機器人得到可能。
[0048]如圖2 (a)、2 (b)、2 (c)、2 (d)所示，電源模塊電路分為兩個5V電壓轉(zhuǎn)換電路，分別為單片機和舵機供電，以及一個3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路為micro SD卡及CD4050電平轉(zhuǎn)換芯片供電，此外舵機電源切換開關(guān)S3用于切換舵機供電電源。
[0049]為單片機供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括接插件Pl，電源開關(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為負極；P1的引腳I通過電源開關(guān)SI的一端，電源開關(guān)SI的另一端連接第一電源芯片Ul的引腳I,同時接第一濾波電容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的負極、第二濾波電容C2的負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的負極、第五濾波電容C5的負極均接地。
[0051]為舵機供電的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的負極、第七濾波電容C7的負極均接地。
[0052]舵機電源切換開關(guān)S3采用了型號為MSS-22D18的6腳立式撥動開關(guān)，其第I引腳與接收機信號輸入電路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的型號為AMS1117 5V，電源管理芯片的型號為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；復位模塊中復位開關(guān)S2采用了銅質(zhì)四腳微觸開關(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，接收機信號輸入電路由接插件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的負極連接并接地。
[0059]如圖6、7所示，輸出信號選擇電路以及輸出接口電路包括數(shù)據(jù)選擇器U5、第一舵機輸出口 P8、第二舵機輸出口 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輸出口 P8的第I引腳和第二舵機輸出口 P9的第I引腳；第一舵機輸出口 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，且均與舵機電源切換開關(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、第一舵機輸出口 P8的3腳、第二舵機輸出口 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0805封裝的發(fā)光二極管與4個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模塊傳遞來的航點信息，結(jié)合GPS返回的當前位置信息，由內(nèi)置算法控制水上機器人的動力機構(gòu)駛向設(shè)定的航點；同時數(shù)據(jù)選擇器U5根據(jù)接收機信號，在手動控制和自動控制之間進行切換，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器人航行時的各項信息。
【權(quán)利要求】
1.基于GPS與GSM技術(shù)為水上機器人導航的電路，包括控制模塊電路、電源模塊電路、GPS接口模塊、GSM接口模塊、接收機信號輸入電路，輸出信號選擇電路、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，獲取實時地理位置；GSM接口與GSM模塊連接，接收包含坐標位置信息的短信；接收機信號輸入電路對接收機信號進行采樣并輸入微控制器進行處理；輸出信號選擇電路在接收器輸入信號和微控制器自行產(chǎn)生信號之間進行切換，從而控制舵機；micro SD卡模塊用于記錄實時數(shù)據(jù)； 電源模塊電路分為兩個5V電壓轉(zhuǎn)換電路，分別為單片機和舵機供電，以及一個3.3V電壓轉(zhuǎn)換電路為micro SD卡及⑶4050電平轉(zhuǎn)換芯片供電，此外舵機電源切換開關(guān)S3用于切換舵機供電電源； 為單片機供電的5V電壓轉(zhuǎn)換電路包括接插件Pl,電源開關(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為負極；P1的引腳I通過電源開關(guān)SI的一端，電源開關(guān)SI的另一端連接第一電源芯片Ul的引腳I,同時接第一濾波電容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的負極、第二濾波電容C2的負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的負極、第五濾波電容C5的負極均接地； 為舵機供電的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的負極、第七濾波電容C7的負極均接地； 舵機電源切換開關(guān)S3采用了型號為MSS-22D18的6腳立式撥動開關(guān)，其第I引腳與接收機信號輸入電路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的型號為AMS1117 5V，電源管理芯片的型號為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；復位模塊中復位開關(guān)S2采用了銅質(zhì)四腳微觸開關(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； 接收機信號輸入電路由接插件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的負極連接并接地； 輸出信號選擇電路以及輸出接口電路包括數(shù)據(jù)選擇器U5、第一舵機輸出口 P8、第二舵機輸出口 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輸出口 P8的第I引腳和第二舵機輸出口 P9的第I引腳；第一舵機輸出口 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,且均與舵機電源切換開關(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、第一舵機輸出口 P8的3腳、第二舵機輸出口 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0805封裝的發(fā)光二極管與4個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)換芯片型號為⑶4050，micro SD卡插槽PlO采用了自彈式microSD卡座。
【文檔編號】G05D1/02GK203930506SQ201420286721
【公開日】2014年11月5日 申請日期: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 申請人:杭州電子科技大學