机器人CPU主板设计理念
机器人CPU主板是机器人的大脑,它通过各种传感器感受外界的各种信号,加以判断处理后,按照预先编制的程序控制机器人的各种动作。CPU控制主板的可靠性、功能强弱直接决定了机 器人的性能高低。由于机器人均为全自动机器人,对控制主板要求采用速度较高机器人CPU主板是机器人的大脑,它通过各种传感器感受外界的各种信号,加以判断处理后,按照预先编制的程序控制机器人的各种动作。CPU控制主板的可靠性、功能强弱直接决定了机 器人的性能高低。
一、CPU
CPU采用MOTORALA公司生产的MC68HC11微处理器,它是目前8位单片机中功能最强、集成功能最全的机种之一,具有功能齐全、可靠、周边设备集成度高等特点,其中包括8个模拟输入口(PEO-PE7,内置A/D转换):30个并行数字I/O口(PA0-PA7,PB0-PB7,PC0-PC7,PD0-PD5),这些I/O口既可以构成16位地址总线,8位数据总线,也可以作为通用I/O口;16位高性能定时器、多功能串口SPI,16个硬件中断和2个软件中断:MC68HC11拥有300多条指令,构成丰富的指令集,拥有较强的计算能力。其低功耗(工作电流小于15mA)、高度集成的外设可为系统设计提供极大的便利,同时保证了系统极高的稳定性和可靠性。
安川CPU主板维修，在机器人控制主板中,以PB0-PB6和PC0-PC7共15个I/O口构成15根地址线(A0-A14),选址空间为32K;其中PC0-PC7同时以分时多路方式作为数据总线。
二、外部存储器
MC68HC11无内部ROM,只包含512字节的EEPROM,256字节的RAM,存储空间较小,无法满足程序和数据处理的要求,因此,在控制主板上,扩展了32K的带电RAM(地址空间8000H-0FFFFH),其优点是既有普通静态RAM的高速存取速度,又有EEPROM的掉电不丢失性,从而可以将程序和数据合用一个存储器,一方面,机器人工作程序可以在机器人断电的情况下在RAM中保持10年左右,另一方面,程序的更换、擦除也非常方便。
三、I/O口扩展控制
MC68HC11的16根地址总线共可以拥有64K的地址空间,在外部RAM中仅使用了32K,剩余32K作为I/O扩展控制线,电路图如图2所示,利用地址线A15、A14和CPU控制信号E3选通地址译码器74LS138,地址线A12、A13和CPU读写控制信号R/W分别控制4个输入控制线IS0-IS3,4个输出控制线OS0-OS3。
