基于ARM的教育机器人的控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于ARM的教育机器人的控制系统，包括：人机交互模块、CPU模块以及驱动模块；其中：所述人机交互模块包括LCD、按键、LED指示灯、系统复位键RST以及人机交互模块与CPU模块连接的接口；所述CPU模块包括蜂鸣器、与所述人机交互模块连接的接口、与所述驱动模块连接的接口、电源负极排针、电源正极排针以及开放接口；所述驱动模块包括螺丝孔、马达接口、电池接口、与所述CPU模块连接的接口、电源开关以及电源指示灯；所述人机交互模块和所述CPU模块连接；所述CPU模块和所述驱动模块连接。本发明专利技术具有如下优点：本发明专利技术按照模块化设计合理，集成度高，性能稳定；通过合适的传感器实现机器人相应的功能。

Control system of educational robot based on ARM

The present invention provides a control system of education robot based on ARM including human-computer interaction module, CPU module and driver module; wherein the human-computer interaction module including LCD, LED, key indicator, system reset RST and human-computer interaction module and the CPU module is connected with the interface; the CPU module includes the buzzer, connected with the man-machine interface, module and the driving module is connected with the cathode of the power supply interface, pin, pin and open power interface; the drive module comprises a screw hole, motor, battery interface interface, connected with the CPU interface module, power switch, power indicator light; the the human-computer interaction module and the CPU module; the CPU module and the drive module. The invention has the advantages that the invention is reasonable in modularization design, high in integration degree and stable in performance, and realizes the corresponding function of a robot through a suitable sensor.

【技术实现步骤摘要】
基于ARM的教育机器人的控制系统
本专利技术涉及控制系统，具体地，涉及一种基于ARM的教育机器人的控制系统。
技术介绍
随着科技的发展和教学理念的变化，机器人教育在青少年的教育当中越来越重要。从幼儿园阶段开始启蒙；到小学阶段的兴趣培养；到初中阶段的能力提升；再到高中阶段的个性发展；最后到大学里的专业深造。机器人教育是校内教育的不可或缺的重要组成部分。校内教育是文化课的教与学，机器人教育则是校外教育的学与做。机器人教育离不开教育机器人。一般来说，教育机器人是专门开发的以激发学生学习兴趣、培养学生综合能力为目标的机器人成品、套装或散件。常见的中小学生教育机器人有寻迹机器人、走迷宫机器人、灭火机器人、救援机器人、足球机器人、篮球机器人等。本专利技术在充分研究了常见的教育机器人种类之后，旨在设计一款能够适用于各类机器人的通用型CPU控制系统。鉴于各类机器人的用途差异，所需的传感器的种类、数量、接口都存在一定的差异性，所以在设计时把CPU控制系统的传感器端口对外开放，共有I/O口、模数转换口、串口、IIC口、舵机驱动口共26组，可以满足常用传感器的需要。鉴于各类机器人对CPU控制系统的体积要求，设计时为了节省空间，按照功能模块设计成3层立体结构，每层结构都用固定的插针插座连接电信号，保证其可靠性。本专利技术的CPU控制系统，能够用于不同的机器人学习竞赛平台，比如巡线机器人、灭火机器人、救援机器人、足球机器人。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于ARM的教育机器人的控制系统。根据本专利技术提供的一种基于ARM的教育机器人的控制系统，包括：人机交互模块、CPU模块以及驱动模块；其中：所述人机交互模块包括LCD、按键、LED指示灯、系统复位键RST以及与所述CPU模块连接的接口；所述CPU模块包括蜂鸣器、与所述人机交互模块连接的接口、与所述驱动模块连接的接口、电源负极排针、电源正极排针以及开放接口；所述驱动模块包括螺丝孔、马达接口、电池接口、与所述CPU模块连接的接口、电源开关以及电源指示灯；所述人机交互模块和所述CPU模块连接；所述CPU模块和所述驱动模块连接。优选地，所述开放接口包括：数字式I/O口、舵机接口、串口、模数转换口、IIC接口以及螺丝孔。优选地，所述CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口和人机交互模块连接，进行数据的传输和电源的连接；所述CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口提供电源给人机交互模块；所述CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口发送数据驱动LCD和LED指示灯显示；CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口读取按键和系统复位键RST的电平。优选地，还包括传感器，所述传感器连接在所述数字式I/O口上，所诉CPU模块通过所述数字式I/O口能够读取传感器的状态；所述CPU模块能够读取连接在模数转换口上的模拟电压；所述CPU模块能够读取所述串口和所述IIC接口上的数字式设备上的数据；所述CPU模块能够驱动连接在舵机接口上的舵机；所述CPU模块能够控制蜂鸣器的声音。优选地，所述CPU模块与所述驱动模块连接的接口的其中4路信号是PWM信号；所述CPU模块与所述驱动模块连接的接口的另外2根线从所述驱动模块取5V的电压。优选地，所述电池接口连接外部直流电源，所述直流电源电源经过LM2596降压稳压后输出5V/3A电源，通过与所述CPU模块连接的接口给CPU模块供电，电源开关为总开关，所述马达接口连接外部马达。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术按照模块化设计合理，集成度高，性能稳定；2、通过合适的传感器实现机器人相应的功能。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为基于ARM的教育机器人的控制系统的系统框图；图2为人机交互模块框图；图3为CPU模块框图；图4为驱动模块框图；图5为人机交互模块结构示意图；图6为CPU模块结构示意图；图7为驱动模块结构示意图。图中：人机交互模块1、CPU模块2、驱动模块3、人机交互模块和CPU模块的接口4、LCD接口5、第一按键6、第二按键7、第三按键8、第四按键9、系统复位键RST10、第一LED指示灯11、第二LED指示灯12、第三LED指示灯13、第四LED指示灯14、蜂鸣器15、和人机交互模块的第一接口16、和人机交互模块的第二接口17、和驱动模块的接口18、第一电源负极排针19、第一电源正极排针20、数字式I/O口21、第一舵机接口22、第二舵机接口23、串口24、第二电源负极排针25、第二电源正极排针26、模数转换口27、第一IIC接口28、第二IIC接口29、第三IIC接口30、第一螺丝孔31、第二螺丝孔32、第三螺丝孔33、第四螺丝孔34、第五螺丝孔35、第六螺丝孔36、第七螺丝孔37、第八螺丝孔38、第一马达接口39、第二马达接口40、电池接口41、和CPU驱动板的接口42、电源开关43、电源指示灯44。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。根据本专利技术提供的基于ARM的教育机器人的控制系统，包括人机交互模块、CPU模块以及驱动模块。所述人机交互模块工作电压为3.3V，包括LCD、LED、键盘和与CPU模块的接口；CPU模块工作电压主要为3.3V(舵机为5V)，包括STM32核心系统、26组开放接口、蜂鸣器、3.3V/1A电源、与人机交互模块连接的接口以及与驱动模块连接的接口；所述驱动模块工作电压是12V和5V，包括12V电池输入接口、5V/3A电源、2路MOS管H桥马达驱动和与CPU模块的接口。如图1所示，电路设计从上到下，第一层为人机交互模块，第二层为CPU模块，第三层为驱动模块。CPU模块和人机交互模块的连接：CPU模块通过22个I/O口驱动2.8寸LCD、通过4个I/O口驱动4个LED的亮暗、通过4个I/O口读取4个按键的状态、LCD通过2根电源线从CPU模块上取3.3V的电压，共32根线，通过16p*2个2.54mm间距的插针可靠地连接在一起。CPU模块和驱动模块通过一个6p的插针连接，包括4个PWM信号和两根5V电源线。CPU通过4个PWM信号线控制马达驱动，同时，CPU模块通过2根电线从驱动板上取5V/3A的电源。另外，CPU模块和驱动模块有4个φ3的孔，通过螺丝固定在一起。图2为人机交互模块框图，所述人机交互模块的LCD、LED指示灯和按键通过16p*2的双排接口连接到CPU模块的引脚上。LCD接口为16位的80并口，模块采用16位的并口与CPU连接，片选信号CS连接CPU的PC9，写入数据WR连接CPU的PC7；读取数据RD连接CPU的PC6；16位双向数据线连接CPU的PE0-PE15；RST复位连接CPU的RST；RS命令/数据标志连接CPU的PC8；背光控制线连接CPU的PC10。4个发光二极管LED1-LED4采取共阳极的接法直接连接到CPU的PC11、PC12、PC13和PC14，4个按键K1-K4直接连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ARM的教育机器人的控制系统，其特征在于，包括：人机交互模块、CPU模块以及驱动模块；其中：所述人机交互模块包括LCD、按键、LED指示灯、系统复位键RST以及人机交互模块与CPU模块连接的接口；所述CPU模块包括蜂鸣器、与所述人机交互模块连接的接口、与所述驱动模块连接的接口、电源负极排针、电源正极排针以及开放接口；所述驱动模块包括螺丝孔、马达接口、电池接口、与所述CPU模块连接的接口、电源开关以及电源指示灯；所述人机交互模块和所述CPU模块连接；所述CPU模块和所述驱动模块连接。

【技术特征摘要】
1.一种基于ARM的教育机器人的控制系统，其特征在于，包括：人机交互模块、CPU模块以及驱动模块；其中：所述人机交互模块包括LCD、按键、LED指示灯、系统复位键RST以及人机交互模块与CPU模块连接的接口；所述CPU模块包括蜂鸣器、与所述人机交互模块连接的接口、与所述驱动模块连接的接口、电源负极排针、电源正极排针以及开放接口；所述驱动模块包括螺丝孔、马达接口、电池接口、与所述CPU模块连接的接口、电源开关以及电源指示灯；所述人机交互模块和所述CPU模块连接；所述CPU模块和所述驱动模块连接。2.根据权利要求1所述的基于ARM的教育机器人的控制系统，其特征在于，所述开放接口包括：数字式I/O口、舵机接口、串口、模数转换口以及IIC接口。3.根据权利要求1所述的基于ARM的教育机器人的控制系统，其特征在于，所述CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口和人机交互模块连接，进行数据的传输和电源的连接；所述CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口提供电源给人机交互模块；所述CPU模块通过与所述人机交互模块连接的接口发送数据驱动LCD和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈大方，
申请(专利权)人：上海市金山区青少年活动中心，
类型：发明
国别省市：上海,31