[发明专利]一种基于GPS与GSM技术为水上机器人导航的电路

摘要

本发明提出了一种基于GPS与GSM技术为水上机器人导航的电路，本发明包括控制模块电路、电源模块电路、GPS接口模块、GSM接口模块、接收机信号输入电路，输出信号选择电路、输出接口电路、模式指示灯、microSD卡模块电路；电源模块电路为控制模块电路、GPS模块、输出接口电路供电；GPS接口模块电路与外置GPS连接；GSM接口与GSM模块连接；接收机信号输入电路对接收机信号进行采样并输入微控制器进行处理；输出信号选择电路在接收器输入信号和微控制器自行产生信号之间进行切换，从而控制舵机。本发明结合了GPS与GSM，并通过微控制器进行数据处理，能通过短信息远距离控制机器人。

主权项

 一种基于GPS与GSM技术为水上机器人导航的电路，包括控制模块电路、电源模块电路、GPS接口模块、GSM接口模块、接收机信号输入电路，输出信号选择电路、输出接口电路、模式指示灯、micro SD卡模块电路；电源模块电路为控制模块电路、GPS模块、输出接口电路供电；GPS接口模块电路与外置GPS连接，获取实时地理位置；GSM接口与GSM模块连接，接收包含坐标位置信息的短信；接收机信号输入电路对接收机信号进行采样并输入微控制器进行处理；输出信号选择电路在接收器输入信号和微控制器自行产生信号之间进行切换，从而控制舵机；micro SD卡模块用于记录实时数据；电源模块电路分为两个5V电压转换电路，分别为单片机和舵机供电，以及一个3.3V电压转换电路为micro SD卡及CD4050电平转换芯片供电，此外舵机电源切换开关S3用于切换舵机供电电源；为单片机供电的5V电压转换电路包括接插件P1，电源开关S1，第一电源芯片U1，第一滤波电容C1，第二滤波电容C2和第三滤波电容C3；其中P1为电源输入接口，P1的引脚1为正极，引脚2为负极；P1的引脚1通过电源开关S1的一端，电源开关S1的另一端连接第一电源芯片U1的引脚1，同时接第一滤波电容C1的正极；第一电源芯片U1的引脚3与第二滤波电容C2的正极、第三滤波电容C3的一端连接并作为5V电压输出端口；第一电源芯片引脚2、第一滤波电容C1的负极、第二滤波电容C2的负极以及第三滤波电容C3的另一端接地；3.3V电压转换电路包括第二电源芯片U2，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5；其中第二电源芯片U2的引脚1接电源开关S1的另一端以及第四滤波电容C4的正极；第二电源芯片U2引脚3接第五滤波电容C5的正极并作为3.3V电压输出端；第二电源芯片U2的引脚2、第四滤波电容C4的负极、第五滤波电容C5的负极均接地；为舵机供电的5V电压转换电路包括第三电源芯片U3，第六滤波电容C6，第七滤波电容C7；其中第三电源芯片U3的引脚1接电源开关S1的另一端以及第六滤波电容C6的正极；第三电源芯片U3引脚3接第七滤波电容C7的正极并作为5V电压输出端；第三电源芯片U3的引脚2、第六滤波电容C6的负极、第七滤波电容C7的负极均接地； 舵机电源切换开关S3采用了型号为MSS‑22D18的6脚立式拨动开关，其第1引脚与接收机信号输入电路P11的引脚2，P12的引脚2，P13的引脚2相连；S3的第2引脚与P8的引脚2，P9的引脚2相连，S3的第3引脚与第三电源芯片U3的引脚3相连；此处所述的电源管理芯片U1、U3的型号为AMS1117 5V，电源管理芯片的型号为AMS1117 3.3V，接插件P1为两脚2.54MM间距直针插座；控制模块电路由微控制器U4，AD输入引脚P2，数字输出引脚P3，普通下载接口P4，ICSP下载接口P5，复位模块以及晶振模块组成；其中微控制器U4的引脚VCC、AVCC、AREF接第八滤波电容C8的一端，并与第一电源芯片U1的引脚3相连；微控制器U4的引脚GND与接第八滤波电容C8的另一端相连并接地；微控制器U4的引脚PC0、PC1、PC2、PC3、PC4、PC5引脚分别与AD输入接口P2上的第1、2、3、4、5、6引脚相连；微控制器U4的引脚PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7引脚分别与数字输出接口P3的第1、2、3、4、5、6引脚相连；微控制器U4的引脚PD0、PD1分别与普通下载接口P4的第4、5引脚相连，普通下载接口P4的第1、2引脚接地，P4的第3引脚接电源芯片U1的引脚3，P4的第6引脚接第九电容C9的一端；微控制器U4的引脚PB4、PB5、PC6、PB3分别与ICSP下载接口P5的第1、2、3、5引脚相连；P5的第4引脚接电源芯片U1的引脚3，第6引脚接地；复位模块中复位开关S2采用了铜质四脚微触开关，S2的1、2两脚与第九电容C9的另一端、第五电阻R5的一端相连，S2的2、4两脚接地，第五电阻R5的另一端与电源芯片U1的引脚3相连；晶振X1的引脚1、3分别与第十一电容C11、第十电容C10的一端相连，同时晶振X1引脚1接微控制器U4的PB6脚，晶振X1引脚3接微控制器U4的PB7脚；晶振X1的引脚2与晶振X1的引脚4、第十一电容C11的另一端、第十电容C10的另一端相连并接地；微控制器U4的引脚ADC6、ADC7悬空；此处所述的微控制器型号为ATmega328，AD输入引脚P2与数字输出引脚P3均为6脚2.54MM间距单排排针，普通下载接口P4为6脚2.54MM间距单排弯针，ICSP下载接口P5为6脚2.54MM间距双排排针；GPS接口模块P6的第1引脚接地，第2、3引脚分别接微控制器U4的PD1、PD0连接，P6的第4引脚接电源芯片U1的引脚3；GSM接口模块与PWM输出接口模块P7共用；其中P7的第1、2、3引脚分别接微控制器U4的PD3、PD5、PD6；其中GPS接口模块P6为4脚2.54MM间距直针插座，PWM输出接口模块P7为3脚2.54MM间距单排排针；接收机信号输入电路由接插件P11、P12、P13以及第十四滤波电容C14组成，其中P11的引脚1接数据选择器U5的第2引脚，P12的引脚1接数据选择器U5的第5引脚, P13的引脚1接微控制器U4的引脚PD4；P11的引脚2、P12的引脚2、P13的引脚2接第十四滤波电容C14的正极，P11的引脚3、P12的引脚3、P13的引脚3与第十四滤波电容C14的负极连接并接地；输出信号选择电路以及输出接口电路包括数据选择器U5、第一舵机输出口P8、第二舵机输出口P9、PWM输出口P7、第十二滤波电容C12和第十三滤波电容C13；其中数据选择器U5的第16引脚接第一电源芯片U1的引脚3，第8、15引脚接地；第3引脚与第6引脚分别接微控制器U4的PB1、PB2；第1引脚与微控制器U4的PD2脚、下拉电阻Rd的一端连接，下拉电阻Rd的另一端接地；数据选择器U5的第4、第7引脚分别接第一舵机输出口P8的第1引脚和第二舵机输出口P9的第1引脚；第一舵机输出口P8的第2引脚与第十二滤波电容C12的一端相连，第二舵机输出口P9的第二引脚与第十三滤波电容C13的一端相连，且均与舵机电源切换开关S3的第2引脚相连；第十二滤波电容C12的另一端、第十三滤波电容C13的另一端、第一舵机输出口P8的3脚、第二舵机输出口P9的3脚均接地；数据选择器U5的9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚架空；其中数据选择器型号为74LS157，P7、P8、P9，P11、P12、P13均为3脚2.54MM间距单排排针；模式指示灯电路包括4个0805封装的发光二极管与4个0603封装的电阻；其中第一电阻R1的一端接电源芯片U1的引脚3，另一端接第一发光二极管D1的正极，第一发光二极管D1的负极接地；第二电阻R2的一端接微控制器U4的PD2引脚，另一端接第二发光二极管D2的正极，第二发光二极管D2的负极接地；第三电阻R3的一端接微控制器U4的PD7引脚，另一端接第三发光二极管D3的正极，第三发光二极管D3的负极接地；第四电阻R4的一端接微控制器U4的PB5引脚，另一端接第四发光二极管D4的正极，第四发光二极管D4的负极接地；micro SD卡模块电路由电平转换芯片U6，第十五滤波电容C15，第十六滤波电容C16以及micro SD卡插槽P10组成，其中电平转换芯片U6的第1引脚接第十五滤波电容C15的一端，同时接电源芯片U2的引脚3，第十五滤波电容C15的另一端接地；电平转换芯片U6的第3、5、7引脚分别接微控制器U4的PB0、PB3、PB5引脚，U6的第8引脚接地，电平转换芯片U6的第2、4、6引脚分别与P10的2、3、5引脚连接；其余引脚悬空；micro SD卡插槽P10的第4引脚接第十六滤波电容C16的一端，同时接电源芯片U2的引脚3，第十六滤波电容C16的另一端接地；P10的第7引脚接微控制器U4的PB4引脚，P10的第6引脚接地，其余引脚悬空；此处所用的电平转换芯片型号为CD4050，micro SD卡插槽P10采用了自弹式micro SD卡座。