第三章 硬件设计
3.3 硬件电路设计
3.3.3 硬件连线
J2 LM1085 3.3V
J4R1 100 J4C1
J2R1 30 J2C1
12121313 4Y144A15
VCC1 16
SN754410
U3 U4_VCC
M1IN1M1IN2M2IN1
M2IN2 M1P1M1P2M2P1M2P2
VCC-M
J6R1 LCD J6R2 1K VCC 10K
123
AD0 AD1 AD2 AD3 AD4 AD5 AD6 AD7
PWM0U3R110K
LCDD0
PTE2PTE3 PTE4PTE5 PTE6PTE7 PTF0
PTF1
R18 100 Beep 5V
R13 39 D6
CardBeeplight
PTF0
J6Q1 9012
PTE7J6R3
1K J6R4
100
VCC
SenseA1 Out12 Out23 Vss4 In15 EnA6 In27 GND8 Vss9 In310 EnB11 In412 Out313 Out414 SenseB15 U4
U4R1 PWM0 10K
PWM5 PWM2 PWM3 PWM4
M1IN1 M1IN2
M2IN1 M2IN2 M1P1M1P2
M2P1M2P2 SenseA1 Out12 Out23 Vss4 In15 EnA6 In27 GND8 Vss9 In310 EnB11 In412 Out313 Out414 SenseB15
U5 U5R1 PWM1
10K
PTF1 PTF2 PTF3 PTF4
1
SW DIP-4 R_sw*4 J3 Serial Interface J4 5V Power J1 Other Power(>=5V)
J5 English LCD J6 Matrix Character LCD J7 J71 DC Motor Interface1 J8 J81 DC Motor Interface2 J10---J17 AD Interface J22---J25 ServoMotor Interface J_bkgd BKGD Interface J_rst Reset Interface U1 Main Control Chip U2 Serial Control Chip U3 Motor Control Chip 1 U4 U5 Motor Control Chip 2
J2D1 3.3V Power Light J3D2 Serial Light J4D1 5V Power Light J1D1 Other Power Light
Vcc_In
J1R1 500 J1C1
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在写入器一章中已经详细介绍了 GB60 芯片的外围电路，在此不再重复，以下将 重点介绍 GB60 与外界接口的连线。
① PTA:PTA 口为程序选择开关接口，分别表示程序 1，程序 2，程序 3，程序 4。
优先级从高到低分别为 1，2，3，4，表示系统执行时运行的程序，当四个开关均为 打开时执行默认程序。
② PTB:PTB0～PTB7 接 AD 转换的 8 根数据线 AD0～AD7。
③ PTC:PTC0～PTC7 接 LCD 的 8 根数据线 DB0～DB7。
④ PTD:PTD0～PTD7 接 PWM 的 8 根数据线 PWM0～PWM7。
PTD0【25 脚】：(O)接 PWM1，第二组直流电机.
PTD1【26 脚】：(O)接 PWM2，伺服电机 1。
PTD2【27 脚】：(O)接 PWM3，伺服电机 2。
PTD3【28 脚】：(O)接 PWM4，伺服电机 3。
PTD4【29 脚】：(O)接 PWM5，伺服电机 4。
PTD5【30 脚】：(O)接 PWM0，第一组直流电机。
⑤ PTE:PTE0，PTE1 串行口发送和接收脚；PTE2～PTE7 分别接 LCD 控制信号脚。
PTE0【14 脚】：(O)串行口发送脚 TXD。
PTE1【13 脚】：(I)串行口接收脚 RXD。
PTE2【16 脚】：(I)接 LCD 的 A0 引脚，数据指令选择脚。
PTE3【19 脚】：(I)接 LCD 的/RD(E1)引脚,屏幕前半区域选择脚。
PTE4【24 脚】：(I)接 LCD 的 R/W 引脚，读写控制脚。
PTE5【22 脚】：(I)接 LCD 的 E2 引脚，屏幕后半区域选择脚。
PTE6【26 脚】：(I)接 LCD 的/RES 引脚，液晶块复位引脚。
PTE7【25 脚】：(O)接 LCD 的背光驱动引脚，低电平亮，高电平暗。
⑥ PTF:PTF0 蜂鸣器驱动脚，PTF1～PTF4 第一组电机驱动引脚。
PTF0【54 脚】：(O)接蜂鸣器及其指示灯的驱动脚，低电平响，高电平不响。
PTF1【55 脚】：(O)第一组电机驱动脚 1。
PTF2【11 脚】：(O)第一组电机驱动脚 2。
PTF3【12 脚】：(O)第一组电机驱动脚 3。
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PTF4【13 脚】：(O)第一组电机驱动脚 4。
⑦ PTG:PTG0 为 BKGD 引脚，PTG1，PTG2 晶振，PTG3～PTG6 第二组电机驱动引脚。
PTG0【58 脚】：(I)BKGD。
PTG1【59 脚】：(I)XTAL 晶振 1。
PTG2【60 脚】：(I)EXTAL 晶振 2。
PTG3【61 脚】：(O)第二组电机驱动脚 1。
PTG4【62 脚】：(O)第二组电机驱动脚 2。
PTG5【63 脚】：(O)第二组电机驱动脚 3。
PTG6【64 脚】：(O)第二组电机驱动脚 4。
(8) 其他
Vss 【3 脚】：电源地。
Vdd 【7 脚】：3.3V。
RST 【28 脚】：复位脚。过 10K 电阻接 VCC，过 0.1uF 的电容 C2 接地；复位按 钮与一 51 欧姆电阻串连并将它们并联接到电容 C2 两端。
(2) 电源控制电路
由于系统工作时有三路电源，即主控芯片工作电源 3.3V，电机及其驱动芯片工 作电源 5V，外接电池电压通常为 6V～9V,因此在设计 时选用了两个电源转换芯片 L7805C 和 LT1085。具体介绍如下：
① L7805C 5V 电源转换芯片
【1 脚】VCC_in 【2 脚】GND 【3 脚】VCC
VCC_in 输入大于 5V 时，输出引脚 VCC 为 5V;当 VCC_in 输入小于 5V 时，输出引 脚 VCC=0。
② LT1805 3.3V 电源转换芯片
【1 脚】VCC 【2 脚】VDD 【3 脚】GND
VCC 输入大于 3.3V 时，输出引脚 VCC 为 3.3V;当 VCC_in 输入小于 3.3V 时，输出 引脚 VDD=0。
(3) 电机驱动电路 ① 直流电机控制
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【1 脚】SensorA 【2 脚】Out1 【3 脚】Out2
【4 脚】Vss 工作电源 【5 脚】In1
【6 脚】EnableA 电机驱动引脚 1,2 使能 【7 脚】In2
【8 脚】Gnd 【9 脚】Vss 工作电源 【10 脚】In3
【11 脚】EnableB 电机驱动引脚 3,4 使能位 【12 脚】In4
【13 脚】Out3 【14 脚】Out4 【15 脚】SensorB
如图 3-4 所示为 L298 驱动电机的连接图[18]。在图中 Vss，GND 接电源和地。Sense 脚过感应电阻接地，用于控制驱动电流的大小,通常此感应电阻接 0.5 欧姆。In1，In2，
In3，In4 接芯片的控制引脚，Out1，Out2，Out3，Out4 接电机控制引脚。InX 与 OutX 成为一对，控制线 InX 高，OutX 高；控制线 InX 低，OutX 低。InX 驱动电流较小，
OutX 驱动电流较大。当然 InX 能控制 OutX 的前提是 EnableX 引脚上加了高电平，因 而通过控制 EnableX 的高低电平的占空比可以控制电机转动的速度。如此通过其中的 一对控制引脚比如 A1，A2 就控制一个电机的转动：如 PWM1=1，A1=1，A2=0，电机正 转；PWM1=1，A1=0，A2=1，电机反转；PWM1=1，A1=0，A2=0，电机停转；PWM1=1，A1=1，
A2=1，电机停转。通过两个电机的协同工作就可以完成机器人的行进动作了。
② 伺服电机控制
【1 脚】Vss(GND) 【2 脚】Vcc
【3 脚】Control
如图 3-5 为伺服电机控制示意图,用它来控制机器 人的手臂的转动.标准的伺服电机有三条控制线，分别
A3 A4 Motor2
Motor1
Vss Vss
图 3-4 L298 驱动电机示意图
SenseA Out1 Out2 Vss In1 In2
EnableA GND Vss In3 EnableB In4 Out3 Out4
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 SenseB15
2 1
2 1
PWM1
A1 A2
PWM2
伺服电机
1 2 3
Vcc
Gnd Control
图 3-5 伺服电机控制示意图
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为：Vcc、Gnd 及 Control。Vcc 与 Gnd 用于提供内部的直流电机及控制线路所需的能 T1OUT 14 R1IN 13 R1OUT 12 T1IN 11 T2IN 10 R2OUT 9 1 C1+ Vs-7 T2OUT 8 R2IN
图 3-7 MAX232 引脚示意图
232Txd 232Rxd
Txd Rxd Vcc
Vcc
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【14 脚】232RXD MAX232 接收端。
【15 脚】GND 接地。 【16 脚】VCC 电源。
主控芯片 GB60 通过 MAX232 芯片实现与 PC 的通信，由此来完成程序的下载。
MAX232 的主要功能是实现信号电平的转化，在发送端需要用驱动电路将 TTL 电平转 换成 RS-232C 电平，在接收端需要用接收电路将 RS-232C 电平转换为 TTL 电平[20]。
(5) 传感器接口电路
传感器接口是用来采集各种传感器的信号，GB60 提供 8 路 10 位的 AD 采样，具体位置见图 3-8 的结构框图。AD 的接口可连接灰度传感器，红外传感器，超声波传感器,钢 铁传感器，噪音传感器等各种类型的传感器，图 3-8，给出 了传感器与 AD 口的接线方式。Vcc 和 Gnd 可为外接的传感 器提供电源，从 Signal 引脚可获得 AD 的采样信号。
(6) 液晶驱动电路
① LCD1 英文液晶驱动引脚
【1 脚】GND 【2 脚】VCC 【3 脚】VEE 【4 脚】RS(PTE2)
【5 脚】R/W(PTE3) 【6 脚】E(PTE4) 【7 脚】～【14 脚】DC0～DC7
【15 脚】空 【16 脚】GND
② LCD2 点阵液晶驱动引脚
【1 脚】Vss(GND) 【2 脚】VCC 【3 脚】Vo 【4 脚】A0(PTE2)
【5 脚】NC 【6 脚】R/W E2(PTE3) 【7 脚】NC
AD 接口
1 2 3
Signal
Vcc Gnd
图 3-8 AD 接口连线示意图
LCD7
PTE7 LCD6 LCD5 LCD4 LCD3 LCD2 LCD1 LCD0 PTE5 PTE4 PTE3 PTE2
LCD1
图 3-9 液晶驱动电路 19 18 17
20 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 15 14 13
16 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1
Vcc
LCD2
Control Q1
Vcc
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【8 脚】/RD(E1) (PTE4) 【9 脚】R/W(PTE5)
【10 脚】~【17 脚】DB0～DB7(PTC0~PTC7) 【18 脚】/RES(PTE6)
【19 脚】LEDA(驱动) (VCC) 【20 脚】LEDK(PTE7)
如图 3-9 所示为液晶驱动模块的连接图，图中给出了两套液晶连接方式，即英文 字符液晶[21]和点阵字符液晶[22]。它们二者复用了部分引脚，因而二者不可同时使用。
点阵液晶可以用来显示汉字或者是任意的点阵图形。