一、项目介绍

本项目是笔者参加[立创&传智&黑马程序员&CSDN]的仿生机械狗训练营的作品，以Hi3861作为主控，使用OpenHarmony操作系统作为软件开发底层实现的语音控制四足机器人。

具体功能介绍如下：
·通过语音指令控制机器人站立、握手、前进、后退、左转、右转、俯卧撑、蠕动、扭头等动作。
·通过HC-SR04超声波模块实现避障功能。
·通过连接HC-05实现手机APP端控制动作。
·通过Hi3861自带的WIFI功能，使用AP模式创建服务器，用户使用手机、电脑等终端连接热点并访问内在服务器实现动作控制。

二、硬件介绍

接下来介绍一下整个工程的相关硬件。
控制板使用传智的Hi3861作为主体，围绕其设计了电源管理电路、IO扩展电路，引出多个I/O接口连接到排针和连接器，便于对接相应的功能模块。

（1）Hi3861最小系统电路

传智教育 Hi3861 IoT WiFi 模组是一款基于海思 Hi3861LV100 芯片的系统级封装模组，可提 供完整的 Wi-Fi IoT 开发功能。该模组的外观尺寸仅为 20 mm×18 mm×2.54 mm， 模组 已将晶振、滤波电容、WiFi 天线等外围器件集成封装，只需要 3.3V 供电即可正常工作。使用 传智教育 Hi3861 IoT WiFi 模组可以大大提升开发和管控效率，降低供应链的复杂程度。使用模组的设计大大方便了初学者，初学者直接使用即可。Hi3861模组图片如下图所示：

使用了Hi3861模组后整个控制板的外围电路还是比较少的，根据参考手册，除了3.3V电源外只需要额外添加一个复位按键电路即可，下图所示是Hi3861的最小系统原理图，其中SW1、C11和R10组成了复位电路，C9、C10两个滤波电容对电源进行滤波保证输入电源的稳定性。（大电容滤除低频杂波，同时起到储能作用，在一定程度上防止因为其他电路拉低电源电压造成的主控重启现象；小电容滤除高频杂波）。

（2）电源管理电路

因为这个系统需要使用到9个舵机，整个系统所需要的驱动电流是比较大的，这里笔者选用的是比较小的舵机SG90，其额定工作电压是4.8V-6V，额定工作电流是80-100mA，这样9个舵机的电流就需要1A左右，设计电路时还需要留有的余量，也就是大约需要1.5A左右的电流，同时还要保证其他电路的正常工作，所以笔者选用了两节18650锂电池进行供电。
两节18650满电电压大约在8.4V左右，需要设计降压电路来为各个模块进行供电，笔者整个系统中的各个模块的工作电压都是5V和3.3V基准的，因此，需要根据上述需求进行器件选型。
由于笔者贪图电路简洁使用了两个LDO，虽然能用，但是实测5VLDO发热比较严重，还是得改回DCDC。
5V LDO器件，选用LM1084(商城料号：C259973) 其芯片手册参考电路如下图所示:

3.3V LDO器件，选用UZ1084:（商城料号：C84897）其芯片手册参考电路如下图所示:

实际电路设计如下图所示：

（3）USB转串口电路+烧录电路

在学习STM32、51、MSP430、ESP32等单片机的时候我们经常会使用到USB-TTL电路，而且往往都是通过板载的USB-TTL下载电路进行自动烧录，顺着这个思路，Hi386是否也可以自动烧录呢？答案是，不可以。可能是海思在设计这款芯片时没有做自动烧录的功能，烧录时必须使用复位电路配合。
虽然不能自动烧录，但是USB-TTL的功能还是需要的，而且需要注意Hi3861烧录时需要使用3.3V电平，有关连接方式如下图传智模组手册所示：

根据以上描述，笔者选用了CH340G（商城料号：C14267）芯片描述如下图CH340芯片手册概述所示。

笔者实际使用电路原理图如下图所示：

（4）外设接口电路

整个系统所用到的外设比较多，所以需要预留接口，方便后面的接线，具体连接方式如下表1所示（“S_**”表示从机对应管脚）：
表1 各外设连接情况

外设名称	协议接口	供电	IO口
ASR-01语音识别模块	UART	5V	GPIO6(S_RXD) GPIO5(S_TXD)
HCSR04超声波模块	普通IO	5V	GPIO08（S_Echo) GPIO07(S_Trlg)
PCA9685舵机驱动	I2C	5V	GPIO10(S_SDA) GPIO9(S_SCL)
0.96OLED	I2C	5V	GPIO14(S_SCL)GPIO13(S_SDA)
HC-06	UART	5V	GPIO6(S_RXD) GPIO5(S_TXD)

将前面这4个电路合在一起，就是我们的主控板电路原理图（见下图）。

三、PCB设计

基于电路原理图，笔者设计了如下图所示的PCB。
主控板PCB_TOP：

主控板PCB_BOTTOM：

主控板PCB_3D：

由于Hi3861模组自带的有天线，为了保证我们后面的WIFI通信功能能够正常使用，需要注意天线下方PCB既不能走线也不能铺铜，如下图所示。

四、软件部分简介

硬件电路设计并焊接完成后就可以开始编写代码了，不同于STM32、ESP32这些单片机有着专用的集成开发环境（IDE）；Hi3861这个芯片还没有集成了代码编辑、代码编译、调试于一体的IDE，其编译需要在Linux环境下进行，而笔者电脑的操作系统为Windows，所以只能安装虚拟机，配合VS CODE进行软件开发。
VS CODE代码编辑页面：

代码部分主要分为以下几个部分。

（1）代码整体框架

这里的代码整体框架还是使用的传智教育元气派的底层，使用多任务的模式来实现，其中网页控制参考的是传智官方例程。
代码整体框架：

（2）串口处理及动作控制

笔者使用的离线语音识别模块ASR-01与Hi3861使用串口进行通信，Hi3861接收到模块返回的信息后要对数据进行解析，获取对应指令，进而控制动作；数据解析思路主要是使用String,h里面的函数进行操作，具体处理过程见下图。
串口处理数据：

ASR-01语音识别模块也是需要进行编程的，如果使用代码编程的话，其思路与Arduino的思路差不多，不过他有一个更简单粗暴的编程方式，可以使用图形化编程，简直不要太舒服，强烈建议大家去玩一玩，ASR-01图形化编程如下图：

手机蓝牙控制与语音识别控制思路一致，只是需要在手机端自定义一个APP即可，这里笔者使用的蓝牙调试器，不需要编程，在手机端即可拖动模块做出自己所需的功能。

（3）超声波检测

这里笔者使用的HC -SR04超声波模块来实现避障功能，该模块一共有四种获取距离的模式（见下图）。

这里笔者使用的是第一种模式，也就是通过GPIO来捕获高电平维持时间，代入公式计算出距离，该模块的通信流程如下：
1.主控芯片与TRIG连接的IO配置为输出模式，与ECHO连接的IO配置为输入模式；
2.MCU给TRIG引脚输出一个大于10us的高电平脉冲；
3.模块通过ECHO脚返回一个高电平脉冲信号；
4.主控记录ECHO脚高电平脉冲时间T并代入公式计算。
代码如下图所示：

（4）Hi3861创建AP服务器，用户通过访问进行控制

网页控制的思路就是使用HTML生成按钮控件，并为按键绑定相应事件，Hi3861通过不同的相应事件执行对应的动作。HTML代码如下图所示：

代码部分比较多，在此不做过多赘述，需要的朋友可以前往立创开源硬件平台搜索本项目（听话的狗子），项目附件中有完整的带注释的代码，可以自行阅读。

五、机械结构

本项目的机械结构笔者也是使用的网上的开源结构，各结构件如下图所示:

舵机驱动以及各爪子对应情况如下所示：

六、结语

通过本次训练营让我学习到很多，第一次完成了整个项目的硬件软件以及机械结构，这里要感谢一下立创EDA和主办方，感谢他们对这个项目的大力支持，也感谢他们提供的优质活动。这个项目还有很多地方值得改进，欢迎大家批评指正，相关资料源码放在立创开源广场，项目名称是：“听话的狗子”，相关学习笔记在笔者OpenHarmony学习笔记专栏，最后，再分享一些照片。
站立


OLED显示表情

趴下

学习笔记

这里有亿点点OpenHarmony的学习笔记，放在这欢迎大家交流学习，有错误之处欢迎私信更正。
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OpenHarmony学习笔记——编辑器访问Linux服务器进行编译
OpenHarmony学习笔记——点亮你的LED
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OpenHarmony学习笔记——Hi3861使用DHT11获取温湿度
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手把手教你OneNET数据可视化
OpenHarmony学习笔记——Hi386+ASR-01的语音识别助手
Hi3861网络通信——UDP收发