机器人技术电路设计图集锦

7伏特电源。桥式整流器提供全波整流，所以电路怎样连接RCX装置都没有关系。

　　RCX装置内部的上拉电阻通常使输入端子处于高电位。D5和D6使IC1a的输出把RCX端口输入端拉低至0伏电压。这个装置怎样连接RCX装置也是没有关系的。IC1a的输出通过两个二极管的任何一个连接端口的带电输入端。在输入提供电源的时间内，两个二极管的其中一个就会阻断电源，因此只有极小电流流过两个二极管。在这些时间内，lC1a的输出连接电源，但R1却阻止过量的输出电流流入IC1a的输出级。

　　IC1a是缓冲放大器，它是普通的电压跟随级。IC1b是直流放大器。它以同相模式操作，反馈电阻R2和R3把它的闭环电压增益调整倒3．7。要注意，lC1采用的LM358N是用在没有负电源的直流电路的。其他大多数运算放大器并不能提供这里要求的很低输出电压，所以不建议使用代用器件。TR1放大接收传感器Mic1的输出。 TR1用简单的共射极放大器，它提供超过40dB的电压增益。C2将其输出耦合到D7和D8组成的半波整流器电路。C1和 R4组成平滑滤波电路。发射器电路只是采用标准震荡配置的555时基电路（IC2）。RCX装置可以从每个输入端提供的最大电源电流是相当有限的，所以 IC2最好采用低电源的 555。否则就会出现负载太大的风险以致获得不合适的电源电压。VR1是频率控制器，通常调节它而使电路产生最佳性能。不过，如果需要降低灵敏度，可以故意使它偏离最佳频率。

　　AT89S51 的编程方式可分为并行及串行模式。由于目前PC台式及及笔记本已经逐渐取消并口，因此并口编程器已经逐渐被淘汰。采用USB接口的ISP编程器比较适合实验之用。本书所附赠的电路就是以USB ISP串行模式来对AT89S51进行编程的，其电路如图所示。图为AT89S51 USB ISP编程器电路图：

　　USB编程器电路设计

　　CH341A是一个USB总线转接芯片，通过USB总线提供异步串口、打印口、并口，以及常用的2线和4线等同步串行接口。CH341A采用 SOP－28无铅封装，具体功能由复位后的功能配置决定，同一引脚在不同功能下的定义可能不同。CH341芯片正常工作时需要外部向XI引脚提供 12MHz的时钟信号。一般情况下，时钟信号由CH341内置的反相器通过晶体稳频振荡产生，外围电路只需在XI和XO引脚之间连接一个12MHz晶体，并为XI和XO引脚对地连接振荡电容。CH341芯片支持5V电源电压或者3.3V电源电压。当使用5V工作电压时，CH341芯片的VCC引脚输入外部 5V电源，第9脚（V3引脚）应该外接容量为4700pF或者0.01uF的电源退耦电容。CH341 第10、11脚连接到USB数据总线。第13、14脚外接12MHz晶体，为芯片提供时钟。第16、18、20、22脚分别接300Ω的限流电阻，作为 RST、SCK、MOSI、MISO信号输入/输出。在使用CH341A的USB转ISP功能时，第23脚必须接地。第28为电源5V输入，接退耦电容，可使让芯片工作更稳定。

　　图3.12 USB编程器电路图

　　在图3.12里，USB1为与电脑连接的USB插座。此USB插座共有4个脚，分别为+5V、D－、D+及GND。+5V及GND是本电路板的电源来源。R3为限流电阻，此电阻的取值需要根据实际情况确定。在使用此电阻时，应保证后端的CH341A及AT89S51芯片供电电压大于4.5V。在保证接入的元件接线正确及电路整体消耗电流小于500mA的情况下，此电阻可以不接，直接用短线连接即可。CH341A芯片通过USB接口和USB连接线完成与电脑的数据传输。

　　TOP5 基于无线通信的嵌入式机器人控制系统电路设计

　　无线通信接口设计

　　系统采用迅通公司生产的PTR2000无线通信数据收发模块。电路接口如图2所示。该模块基于NORDIC公司生产的射频器件nRF401开发，其特点是：①有两个频道可供选择，工作速率高达20 Kb／s；②接收发射合一，适合双工和单工通信，因而通信方式比较灵活；③体积小，所需外围元件少，接口电路简单，因此特别适合机器人小型化要求；④可直接接单片机串口模块，控制简单；⑤抗干扰能力强；⑥功耗小，通信稳定。

　　超声波测距传感器电路设计

　　两路超声波传感器用以控制机器人避开障碍物，并预测机器人相对目的地距离，起导航作用，其接收部分与微控制器的捕获和定时管脚相连接。整个超声波检测系统由超声波发射、超声波接收和单片机控制等部分组成。发射部分由高频振荡器、功率放大器及超声波换能器组成。经功率放大器放大后，通过超声波换能器发射超声波。

图5给出由数字集成电路构成的超声波振荡电路，振荡器产生的高频电压信号通过电容C2隔除掉了信号中的直流量并给超声波换能器 MA40S2S。其工作过程：U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号，该信