第2章 六足机器人PCB设计实例

2.1 整体设计思路

六足机器人电路包括单片机最小系统电路、电源电路、PWM电路、独立按键电路、指示灯电路和舵机电路。六足机器人电路的硬件系统框图如图2-1-1所示。

图2-1-1 六足机器人电路的硬件系统框图

单片机最小系统电路可以选择Arduino Uno开发板。Arduino Uno开发板是基于ATmega328P的Arduino开发板，有14个数字输入/输出引脚（其中6个可用于PWM输出）、6个模拟输入引脚、1个16MHz的晶体振荡器、1个USB接口、1个DC接口、1个ICSP接口、1个复位按钮。

电源电路需要提供12V电源网络和多路6V电源网络，主要元件可以选用LM317和LM7805。

PWM电路需要提供18路PWM（六足机器人的每一足有3个关节，所以需要用18路PWM进行控制），主要元件可以选用PCA9685。PCA9685是一款基于IIC总线通信的12位精度16通道PWM波输出的芯片。

独立按键电路主要由独立按键组成，用于切换模式。

指示灯电路主要由数码管和发光二极管（LED）组成，数码管用于指示当前运行模式，LED用于指示各部分电路的状态。

舵机电路主要由接插件排针组成，排针与舵机的信号线、电源线和地线相连。

本实例中涉及的元件尽量选择直插式封装，Altium Designer中的元件库没有包含本实例需要使用的所有元件，因此需要自行绘制所需元件的原理图库和PCB元件库。

新建六足机器人PCB设计工程项目。执行“开始”→“所有程序”→“Altium”命令，启动Altium Designer。Altium Designer快捷方式所在位置如图2-1-2所示，由于操作系统不同，快捷方式的位置可能会略有变化。Altium Designer启动界面如图2-1-3所示。Altium Designer启动完毕后，其主窗口如图2-1-4所示。

图2-1-2 Altium Designer快捷方式所在位置

图2-1-3 Altium Designer启动界面

图2-1-4 Altium Designer主窗口

执行“文件”→“New”→“project”命令，弹出“New Project”对话框，在“Project Types”列表框中选择“PCB Project”选项，在“Project Templates”列表框中选择“<Default>”选项，在“Name”文本框中输入“六足机器人”，将“Location”设置为“E：\机器人\机器人PCB\project\2”，如图2-1-5所示。单击“New Project”对话框中的“OK”按钮，即可完成新建工程项目。“Projects”窗格中出现“六足机器人.PrjPcb”选项，如图2-1-6所示。

图2-1-5 “New Project”对话框

图2-1-6 完成新建工程项目