robot dog【训练营】

一、设计任务与要求

1.本次电子工艺实习要求基于立创EDA完成Robot机器狗的原理图绘制、PCB设计、PCB打样、元器件购买、元器件焊接、软件开发、系统调试一整套设计流程。

2.项目参数

（1）本设计采用ESP8266主控，内置WIFI功能，通过AP模式遥控

（2）屏幕支持0.96寸SSD1306/SSD1315驱动OLED显示屏，可显示表情、时钟、天气等相关信息

（3）选用AMS1117 LDO线性稳压器， 负责将8.4V和5V电压分别转换成5V和3.3V，为舵机及主控提供电源

（4）项目支持SG-90/MG-90 180度及360度版本，推荐使用180度版本，自带限位器，无需电机校准

3.绘制PCB时，PCB设计采用模块化分区布局，PCB大小为100*100mm以内。

• PCB布局规则：

合理安排布局，元器件之间应相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，不允许元件重叠；元器件排列紧凑，元件在整个版面上应分布均匀，疏密一致。

• PCB布线通用要求：

线宽：>=10mil；

过孔外径24mil，内径12mil；

安全间距：焊盘到焊盘安全间距7mil，其它安全间距8mil；

布线层数：2；

字符层：顶层丝印要求摆放整齐；

铺铜层：顶层、底层，GND网络；

网络布通率：100%

二、

一、电路原理图设计(分模块介绍）

该项目在硬件设计中涉及的主要电路模块包括：
(1) 主控电路：作为项目的核心控制单元，负责处理按键输入、驱动显示屏，并通过内置Wi-Fi模块实现网络连接，用于获取实时信息和远程更新数据。
(2) 舵机电路：作为项目的运动部分，负责控制舵机，确保电机正常驱动。
(3) 电源电路：为整个电路系统提供稳定的电源输出，确保所有模块在合适的电压下稳定运行

 

 

2.1主控电路

项目采用了乐鑫科技的ESP8266芯片模组作为主控。ESP8266芯片以其高集成度、优异的RF性能和低功耗著称，集成了完整的Wi-Fi功能，非常适合用于物联网应用的开发。其内置的Tensilica L106 32位RISC处理器，最高工作频率可达160 MHz，支持实时操作系统（RTOS）和Wi-Fi协议栈，使其在处理数据传输及任务管理时具备极强的灵活性和高效性。

该模组的电路设计遵循官方推荐的设计规范。在GPIO0、GPIO2、RST、EN等引脚上拉10K电阻，以确保这些引脚在芯片启动时保持高电平，从而确保芯片能够正常工作。GPIO15引脚在SDK中定义为CS片选引脚，同时参考模式启动要求则通过10K下拉电阻保持低电平。由于项目空间有限，并且使用了LDO稳压器，我们简化了电路设计，去除了部分外围电容（如10uF和100nF电容），但这些修改并不影响模组的正常运行（规范而言最好加上，起到滤波作用）。通过参考ESP8266的数据手册和官方的应用设计图，在嘉立创EDA中我们设计的电路最终如下图所示：

2.2 交互电路

1.IIC屏幕显示电路

 

1.该项目的显示屏采用了OLED屏幕模组，该模组本身已经集成了驱动电路，因此不需要额外设计复杂的外围电路。通过直接将屏幕模组与主控模块的IIC接口相连，即可完成图像和信息的显示。我们通过查阅屏幕模组的技术规格，确认了引脚排列、接口类型以及屏幕的功耗需求，确保其与主控电路的匹配性。在电路设计中，屏幕模组的连接端口采用标准插座接口，简化了电路设计并提高了可维护性和模块化程度。在嘉立创EDA中我们设计的电路最终如下图所示：

2.舵机驱动电路

在本项目中为了使用易焊接的插件器件并确保体积较小，所以没有在舵机的PWM信号引脚接下拉电阻等信号优化措施，建议可以增加下拉电阻，确保电机停转和起始状态稳定，在后续的软件调试中也会更方便。

3. 按键电路

按键部分因为接口有限选择的是GPIO15和GPIO2接口，由于ESP12F在开机时GPIO15必须下拉，并接有下拉电阻，所以这里开关选择接入3.3V，当GPIO15输入高电平时触发开关。GPIO2为正常接入GND。

2.3电源电路

1.舵机电源供电电路

依照舵机的数据手册，我们可以知道SG90舵机的驱动电压是4.8-6V，当然，在测试中其实3.3V也能驱动舵机，但是低电压驱动会导致舵机扭矩不足，动力较差，甚至用手轻挡就会让电机停止转动，由于我们的EDA-Robot是需要背负2节14500电池，需要承载相应的重量，所以这里我们选择使用5V驱动。

2.电池选择

前面我们选择了AMS1117-5V版本，所以我们要确保输入电压5-18V，为了简化电路，缩小体积，提升安全性，这里我们选取14500钢壳锂电池。单节电池范围在4.2-2.75V，那么由串联分压可知我们可以串联2节14500电池，这样电池范围就在5.5-8.4V，在AMS1117-5V输入范围内，这样既能得到高容量，又能省去升压电路，极为方便。

3.主控电源供电电路

由esp8266的数据手册可知，主控工作电压在3.3V，那么我们选择AMS1117-3.3V固定输出LDO就可以了。

3.焊接成品展示