机甲大师 - 嘉立创EDA开源硬件平台

1、 基于梁山派开发板设计的机甲大师。 --- 大疆的机甲大师给我们最好的体验，每个大男孩都想拥有一台那样的小车。奈何它的价格对我来说就是天文数字。但是，对于学习电子专业的我来说不是难事。买不起，我们就自已造一台出来。随后，我自已的机甲大师就这样诞生了。成品图片展示。   2、 机甲大师功能分解图 ---  3、 功能介绍 --- （1） 车轮及控制 --- ① 车轮使用5CM的麦轮，电机使用N20电机，转速80转/每分钟。 麦轮的控制方式，如图。当车轮转动的方向不同，小车行驶的方向也不同。  ② 车轮的驱动电路 ---  麦轮控制电路 使用DRV8833PWPR芯片。DRV8833PWPR是2A低压双刷直流或单双极步进电机驱动器。该芯片具有两个H桥驱动器，可以驱动两个直流有刷电动机，一个双极步进电动机，螺线管或其他感性负载。每个H桥的输出驱动器模块由配置为H桥的N沟道功率MOSFET组成，以驱动电机绕组。每个H桥都包括调节或限制绕组电流的电路。具有故障输出引脚的内部停机功能可提供过流保护，短路保护，欠压锁定和过热保护。还提供了低功耗睡眠模式。 ③ 车轮速度检测。通过光电反馈信号测脉冲信号，从而得到速度，来完成PID控制（参考网友的设计）。信号采集原理如图  速度检测电路图  当光电开关KEY1得到反射信号，光电开关3、4导通，给U1施密特触发反相器2脚低电平，反相器4脚输出高电平给梁山派（单片机）IO。这样就可以通过梁山派（单片机）IO口，采集脉冲波形，可以得到车轮的转速。反相器是保证脉冲波形完整。这样和车轮PWM信号的配合，完成闭环控制（PID）。 ``` ``` （2） 炮台及发射系统 --- 炮台通过2个SG90舵机，完成炮台的左右和上下的方向移动。通过梁山派的PA5、PB8口的PWM信号控制。  舵机接口电路  PA5口是原设计端口，PB8是使用了摄像头的一个IO口。原设计H１１口是PB１５口，因程序中没有驱起来，先使用PB8口。上面那个舵机和左边那个舵机是主舵机，右边那个舵机只是支撑和固定的作用，内部机构已拆掉。 ❷子弹发射系统  准备使用摩擦轮发射6MM的子弹。两边是摩擦轮，中间放子弹。这是基本原理，还在设计中 （3） PS手柄控制 --- PS手柄接收机图   通讯时序，感觉和SPI很像，也是四线 DI与DO是一对同时传输的8 bit串行数据，传输的时候需要CS为低电平，CLK由高变低。 DO是单片机发送给接收器的信号。 DI是接收器发送给单片机的信号。 PS手柄接收器因小车身体空间有限，只能贴到小车的底盘下面。  PS手柄接口电路图  PS手柄接收器，按装到CN1接口上。这个接口也可以接2.4G无线接收模块。 控制还设计了蓝牙模块，使用了HC-05蓝牙。蓝牙模块暂时没有接入调试。 ``` ``` （4） 动力电池 ---  供电电路图  小车全车有3种电压，7.4V锂电池给小车电机的驱动芯片，5V是使用U18 78M05线性稳压芯片将7.4V稳压到5V，提供小车各模块和梁山派供电。U18稳压芯片可以提供500MA的电流，还算够用。3.3V是通过梁山派输出的。电池使用扎带绑到小车的后面。 ``` ``` （5） 小车灯 --- 小车设计了前后LED灯，但是加装了外壳，没有用。使用了WS2812的灯头。设计在车身底部WS2812的灯也没有用。直接外接WS2812车灯头。  WS2812 电路图。  WS2812在上电复位以后，DIN端接受从控制器传输过来的数据，首先送过来的24bit数据被第一个灯珠提取后，送到灯珠内部的数据锁存器，剩余的数据经过内部整形处理电路整 形放大后通过DO端口开始转发输出给下一个级联的灯珠，每经过一个灯珠的传输，信号减少24bit。灯珠采用自动整形转发技术，使得该灯珠的级联个数不受信号传送的限制，仅受限信号传输速度要求。灯头使用了四个灯珠级联。在程序就写入了四个颜色。 ``` ``` （6） 激光炮 --- 小车加装了激光发射管，使用PS手柄打开和关闭。 驱动电路  本电路没有设计在小车电路板上，处加装了小板。LED24就是激光发射管，使用数字三极管DTC143ECA。激光发射管使用5V供电，驱动电流12MA。小车供电可以正常驱动激光头。用LED_L灯的引脚驱动激光发射管的开和关。 ``` ``` （7） 炮台按装 ---  炮台和炮使用2个3*18的螺丝连接，可以方便更换发射的炮。 ``` ``` （8） PS手柄操作说明 ---  （9）问题说明 ---  小车电路板没有设计螺丝孔，不好固定。这个是小车最大的缺陷。只能用螺丝和小板固定到底壳上。看那个红色的小板就是固定电路板的。这个就是小车要改进的地方。 螺丝五金件的说明 φ2*8的螺丝 24套 φ4*45的螺丝 6套 φ3*18的螺丝 2套 3D件展示  3、 总结 --- 小车有很多功能的还没有测试，各端口都预留了。如蓝牙、巡迹、超声测距，语音控制、听音辨位、摄像头图像识别。有时间进一步完成。先把基础的功能都设在PS手柄，完成基础功能的测试。在设计中，梁山派的模块移植手册为开发提供了很大的帮助，提高了开发效率。我的程序都是从手册中CV来的，真是YYDS。如果没有手册，要是碰到一个难的问题，卡住一定在这样短的时间完成不了（业余时间）。小车的底壳是用立创EDA设计的，炮台和灯头都是用SOLIDWORKS设计，这个软件刚入门，设计的不是很专业。不喜勿喷。哈哈。。。。设计的文件都上传在附件。望设计的过程可以帮到大家。