機器人中的io復用電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種機器人中的IO復用電路，其包括單片機、集成端口和SP485接口芯片，集成端口包括與第一電源連接的第一端口、與第二電源連接的第二端口、用于與傳感器連接的第三端口、用于與開關連接的第四端口、第五端口和第六端口，第五端口與SP485接口芯片中的數(shù)據(jù)接口引腳相連，第六端口與SP485接口芯片中的另一數(shù)據(jù)接口引腳相連，第三端口與單片機的模擬數(shù)據(jù)接口相連接，第四端口與單片機的數(shù)字數(shù)據(jù)接口相連接；傳感器采集的數(shù)據(jù)通過第三端口傳輸至單片機，單片機通過第四端口輸出低電平；單片機通過第四端口傳輸控制信號至開關。本實用新型需要的輸入輸出口僅要六個端口即可，具有減小端口數(shù)量及高效的規(guī)劃性。
【專利說明】機器人中的IO復用電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種IO (輸入輸出)復用電路，特別涉及一種機器人中的IO復用電路。
【背景技術】
[0002]目前機器人控制中有三種經(jīng)常使用的功能:第一種是模擬數(shù)據(jù)量的采集，第二種是利用485通訊設備的數(shù)據(jù)交互，第三種是數(shù)字開關控制。
[0003]機器人通常要獲取外部信息，這些外部信息都是通過模擬數(shù)據(jù)采集完成的。模擬數(shù)據(jù)采集主要是通過各種模擬量采集傳感器，如廣泛使用的光敏傳感器、灰度傳感器、聲音傳感器以及溫度傳感器等，在接口設計時，只需為外部傳感器提供電源信號、地信號，然后即可通過控制器的模擬數(shù)據(jù)采集端口獲得傳感器的實時數(shù)據(jù)。如圖1所示，模擬數(shù)據(jù)采集需要提供三個接口，分別為電源端11、地端12、與單片機13的IO 口連接的數(shù)據(jù)采集端14。
[0004]機器人在需要完成一些復雜精準的動作時，一般都是通過舵機完成，而比較常用的數(shù)字舵機主要是通過RS485 (串行通訊標準)總線通訊。RS485總線是一種廣泛使用的串行總線，它采用平衡發(fā)送和差分接收，具有很好的抑制共模干擾的能力。RS485總線采用半雙工工作方式，即任何時候只有一點處于發(fā)送狀態(tài)，這樣通過使能信號控制多個發(fā)送電路中的一個工作便能達到多點互聯(lián)的目的，節(jié)省了信號線。舵機是一種智能化、模塊化動力裝置，由齒輪減速箱、一個精確的直流電機以及具備通訊功能的控制芯片打包而成，能產(chǎn)生大扭矩，材料堅固，保證承受極大外力必需的強度和韌性，工作時可反饋內(nèi)部狀況，例如內(nèi)部溫度或輸入電壓。舵機與控制器的通訊是通過RS485總線完成的，控制器通過總線發(fā)送控制命令或讀取狀態(tài)信息到舵機。如圖2所示，RS485總線設計需要在控制器與外部信號間連接轉換電路，即外部接口需要四個引腳=VCC (電源)引腳、GND (接地)引腳、485D+ (數(shù)據(jù)接口引腳)、48?-(數(shù)據(jù)接口引腳)。
[0005]在控制機器人的簡單動作設計中，主要使用一些類似開關的控制器件，例如磁敏開關和觸碰開關等，它們一般是通過控制電源和地端的接通來完成控制。如圖3所示，數(shù)字開關控制需要兩個接口:電源端31、與單片機32的IO 口連接的開關控制端33，本設計中就是將電源端連接電源，通過單片機控制開關控制端輸出高或低電平來控制數(shù)字開關。
[0006]在機器人設計領域中，智能控制器是整個機器人的核心部件，由它來協(xié)調(diào)控制整個機器人做出各種動作。而機器人與外界的交互則是通過各種輸入輸出口來完成，參考上述的圖1-3，機器人在采集模擬數(shù)據(jù)量、利用485通訊設備的數(shù)據(jù)交互以及控制數(shù)字開關均需要很多輸入輸出口，所以如何高效清晰的規(guī)劃機器人中的輸入輸出口是機器人設計技術水平高低的反應。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中機器人上應用到的輸入輸出口很多，卻不具備高效的規(guī)劃性的缺陷，提供一種實現(xiàn)高效規(guī)劃機器人的輸入輸出口的機器人中的IO復用電路。
[0008]本實用新型是通過下述技術方案來解決上述技術問題的:
[0009]本實用新型提供一種機器人中的IO復用電路，其特點在于，其包括一單片機、一集成端口和一 SP485接口芯片(SP是指Sipex Corporation，西伯斯公司，SP485接口芯片是指西伯斯公司生產(chǎn)的串行接口芯片)，該集成端口包括與第一電源電連接的第一端口、與第二電源電連接的第二端口、用于與傳感器相連接的第三端口、用于與開關相連接的第四端口、第五端口和第六端口，該第五端口與該SP485接口芯片中的一數(shù)據(jù)接口引腳相連，該第六端口與該SP485接口芯片中的另一數(shù)據(jù)接口引腳相連，該第三端口與該單片機的模擬數(shù)據(jù)接口相連接，該第四端口與該單片機的數(shù)字數(shù)據(jù)接口相連接；
[0010]該傳感器采集的數(shù)據(jù)通過該第三端口傳輸至該單片機，該單片機用于通過該第四端口輸出低電平；
[0011]該單片機還用于通過該第四端口傳輸控制信號至該開關。
[0012]較佳地，該單片機的型號為意法半導體公司的STM32系列(STM32代表ARMCortex-M3內(nèi)核的32位微控制器，其中ARM是英國的一家微處理器企業(yè)，Cortex_M3是一個32位的核)。
[0013]較佳地，該第一電源的電壓為9V，該第二電源的電壓為5V。
[0014]較佳地，該傳感器為光敏傳感器、灰度傳感器、聲音傳感器或溫度傳感器。該傳感器并不限于上述這些傳感器，本領域的技術人員根據(jù)實際需要，還可以選用其他的傳感器。
[0015]較佳地，該開關為磁敏開關或觸碰開關。該開關并不限于上述這些開關，本領域的技術人員根據(jù)實際需要，還可以選用其他的開關。
[0016]在符合本領域常識的基礎上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本實用新型各較佳實例。
[0017]本實用新型的積極進步效果在于:
[0018]本實用新型的IO復用電路，能夠實現(xiàn)采集模擬數(shù)據(jù)量、利用485通訊設備的數(shù)據(jù)交互以及控制數(shù)字開關的功能，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型需要的輸入輸出口大為減小且僅需要六個端口即可。本實用新型具有減小端口數(shù)量及高效的規(guī)劃性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術中機器人采集模擬數(shù)據(jù)需要的接口的結構圖。
[0020]圖2為現(xiàn)有技術中控制器與外部信號間連接的轉換電路的結構圖。
[0021]圖3為現(xiàn)有技術中數(shù)字開關控制需要的接口的結構圖。
[0022]圖4為本實用新型較佳實施例的IO復用電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面通過實施例的方式進一步說明本實用新型，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。
[0024]如圖4所示，在本實用新型實施例中提供了一種機器人中的IO復用電路，其包括一單片機1、一集成端口 2和一 SP485接口芯片3。
[0025]其中，該單片機I的型號為意法半導體公司的STM32系列；該集成端口 2包括第一端口 21、第二端口 22、第三端口 23、第四端口 24、第五端口 25和第六端口 26，該第一端口 21與9V的電壓源相連接，該第二端口 22與5V的電壓源相連接，該第三端口 23與傳感器(圖中未示出)相連接，且該第三端口 23與該單片機I的模擬數(shù)據(jù)接口相連接，該第四端口 24與開關(圖中未示出)相連接，且該第四端口 24與該單片機I的數(shù)字數(shù)據(jù)接口相連接，該第五端口 25與該SP485接口芯片3中的一數(shù)據(jù)接口引腳相連，該第六端口 26與該SP485接口芯片3中的另一數(shù)據(jù)接口引腳相連。
[0026]而且，該傳感器為光敏傳感器、灰度傳感器、聲音傳感器或溫度傳感器，該傳感器并不限于上述這些傳感器，本領域的技術人員根據(jù)實際需要，還可以選用其他的傳感器。該開關為磁敏開關或觸碰開關，該開關并不限于上述這些開關，本領域的技術人員根據(jù)實際需要，還可以選用其他的開關。
[0027]上面介紹了該IO復用電路包括的部件以及部件間的電連接關系，下面具體介紹該IO復用電路包括的部件之間的信號傳輸關系及各部件實現(xiàn)的功能:
[0028]該傳感器采集的數(shù)據(jù)通過該第三端口 23傳輸至該單片機1，該單片機I用于通過該第四端口 24輸出低電平；
[0029]該單片機I還用于通過該第四端口 24傳輸控制信號至該開關。
[0030]下面舉例說明本實用新型的技術方案，以使得本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案:
[0031 ]當溫度傳感器采集外部環(huán)境中的溫度時，該單片機I通過該第三端口 23獲取采集到的溫度，同時該單片機I通過該第四端口 24輸出低電平，將該第四端口 24設置為地端，即在該單片機I采集模擬數(shù)據(jù)時，該第四端口 24設置為輸出低電平，來充當模擬數(shù)據(jù)采集時的地端，此時該集成端口 2上就不再需要存在專用的地端，達到了節(jié)省使用該單片機I的IO 口的目的。
[0032]當該單片機I通過該SP485接口芯片3與外部部件通訊時,該單片機I通過該第四端口 24輸出低電平，將該第四端口 24設置為地端，來充當該SP485接口芯片3通訊時的地端，此時該集成端口 2上就不再需要存在專用的地端，達到了節(jié)省使用該單片機I的IO口的目的。
[0033]當該單片機I通過該第四端口 24傳輸控制信號至數(shù)字開關時，若該單片機I通過該第四端口 24傳輸至該數(shù)字開關的控制信號為高電平，則該單片機I控制該數(shù)字開關打開，若該單片機I通過該第四端口 24傳輸至該數(shù)字開關的控制信號為低電平，則該單片機I控制該數(shù)字開關閉合。
[0034]本實用新型能夠實現(xiàn)采集模擬數(shù)據(jù)量、利用485通訊設備的數(shù)據(jù)交互以及控制數(shù)字開關的功能，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型需要的輸入輸出口大為減小且僅需要六個端口即可。本實用新型具有減小端口數(shù)量及高效的規(guī)劃性。
[0035]雖然以上描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是本領域的技術人員應當理解，這些僅是舉例說明，本實用新型的保護范圍是由所附權利要求書限定的。本領域的技術人員在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護范圍。
【權利要求】
1.一種機器人中的IO復用電路,其特征在于,其包括一單片機、一集成端口和一 SP485接口芯片，該集成端口包括與第一電源電連接的第一端口、與第二電源電連接的第二端口、用于與傳感器相連接的第三端口、用于與開關相連接的第四端口、第五端口和第六端口，該第五端口與該SP485接口芯片中的一數(shù)據(jù)接口引腳相連，該第六端口與該SP485接口芯片中的另一數(shù)據(jù)接口引腳相連，該第三端口與該單片機的模擬數(shù)據(jù)接口相連接，該第四端口與該單片機的數(shù)字數(shù)據(jù)接口相連接； 該傳感器采集的數(shù)據(jù)通過該第三端口傳輸至該單片機，該單片機用于通過該第四端口輸出低電平； 該單片機還用于通過該第四端口傳輸控制信號至該開關。
2.如權利要求1所述的IO復用電路，其特征在于，該單片機的型號為意法半導體公司的STM32系列。
3.如權利要求1所述的IO復用電路，其特征在于，該第一電源的電壓為9V，該第二電源的電壓為5V。
4.如權利要求1所述的IO復用電路，其特征在于，該傳感器為光敏傳感器、灰度傳感器、聲音傳感器或溫度傳感器。
5.如權利要求1-4中任意一項所述的IO復用電路，其特征在于，該開關為磁敏開關或觸碰開關。
【文檔編號】B25J13/00GK203697011SQ201420006123
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月6日 優(yōu)先權日:2014年1月6日
【發(fā)明者】龐作偉, 李培倩, 王洪亮 申請人:上海未來伙伴機器人有限公司