串行總線舵機(jī)解碼器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種串行總線舵機(jī)解碼器包括由電源Ⅰ、信號處理電路Ⅰ、單片機(jī)Ⅰ和舵機(jī)信號輸出接口組成的解碼器單元，接收機(jī)發(fā)送的總線控制信號輸入所述信號處理電路Ⅰ，信號處理電路Ⅰ將總線控制信號發(fā)送到單片機(jī)Ⅰ，單片機(jī)Ⅰ對總線控制信號進(jìn)行解碼后，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號（即信號的脈沖寬度為1ms～2ms），將其輸入舵機(jī)信號輸出接口，電源Ⅰ向單片機(jī)Ⅰ供電。單片機(jī)Ⅰ設(shè)置有調(diào)試接口Ⅰ。本實用新型能將低成本的普通舵機(jī)掛接到總線上，當(dāng)成總線舵機(jī)來使用。既滿足了快速響應(yīng)的要求，又簡化了拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，更大幅度降低了系統(tǒng)成本。
【專利說明】串行總線舵機(jī)解碼器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及舵機(jī)控制領(lǐng)域，具體是一種串行總線舵機(jī)解碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]舵機(jī)是一種位置伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于航模、機(jī)器人領(lǐng)域。目前有兩種舵機(jī)方案。
[0003]普通舵機(jī):通過采集輸入信號的脈沖寬度(Ims?2ms)來控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)，帶動齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動到指定的位置(角度)。這種普通舵機(jī)是目前成本最低，應(yīng)用最廣的。其優(yōu)點是舵機(jī)成本低，與舵機(jī)連接使用的接收機(jī)的成本低；其缺點是控制響應(yīng)慢，拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，多個普通舵機(jī)掛接在接收機(jī)上，一個普通舵機(jī)只能連接接收機(jī)的一個通道，每個舵機(jī)需要一路獨立脈沖信號來控制，從而使舵機(jī)與接收機(jī)構(gòu)成星形拓?fù)渚W(wǎng)。
[0004]總線舵機(jī):通過一條總線來傳遞所有控制信號和數(shù)據(jù)，總線上可掛接多個總線舵機(jī)，總線上的控制信號控制總線舵機(jī)上的電機(jī)旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點是采用總線方式連接使控制響應(yīng)快，拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)簡潔；缺點是大大增加了航模和機(jī)器人的成本，因為總線舵機(jī)比普通舵機(jī)成本高，同時支持總線舵機(jī)的接收機(jī)成本也高。
[0005]控制響應(yīng)慢主要是指遙控系統(tǒng)通常采用PPM信號來傳輸控制信號，經(jīng)解碼后產(chǎn)生多路獨立的脈寬信號來控制舵機(jī)。因此如果要傳輸?shù)耐ǖ罃?shù)越多，PPM信號的周期就越長，這將加大舵機(jī)對控制信號的響應(yīng)延遲，反應(yīng)變慢。
[0006]在普通舵機(jī)的使用方法中每個舵機(jī)需要一路獨立脈沖信號來控制，屬于星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在大型航模和機(jī)器人上，由于舵機(jī)數(shù)量多，安裝位置相隔較遠(yuǎn)，對于接收機(jī)與舵機(jī)之間的走線將會變得非常復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本實用新型提供了一種串行總線舵機(jī)解碼器，通過解碼器將總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，輸出標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號(即信號的脈沖寬度為Ims?2ms)去控制普通舵機(jī)。如此便能將低成本的普通舵機(jī)掛接到總線上，當(dāng)成總線舵機(jī)來使用。既滿足了快速響應(yīng)的要求，又簡化了拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，更大幅度降低了系統(tǒng)成本。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用這樣的技術(shù)方案:串行總線舵機(jī)解碼器包括由電源1、信號處理電路1、單片機(jī)I和舵機(jī)信號輸出接口組成的解碼器單元，所述信號處理電路I接收來自接收機(jī)發(fā)送的總線串行控制信號，并將所述總線串行控制信號發(fā)送到單片機(jī)I ;單片機(jī)I輸出對總線串行控制信號進(jìn)行解碼后的標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號，將其輸入舵機(jī)信號輸出接口 ；電源I連接單片機(jī)I，向單片機(jī)I供電。單片機(jī)I設(shè)置有調(diào)試接口 I。舵機(jī)信號輸出接口至少包含一路輸出通道。
[0009]具體地，本實用新型還括用于對所述解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置的設(shè)置卡單元。設(shè)置卡單元包括電源I1、信號處理電路I1、信號選擇電路、單片機(jī)I1、LED顯示電路和按鍵輸入電路；所述信號處理電路II一端與解碼器單元的信號處理電路I連接，另一端與單片機(jī)II連接；信號選擇電路接收來自接收機(jī)發(fā)送的總線串行控制信號，信號選擇電路還分別與信號處理電路II和單片機(jī)II連接，電源II與單片機(jī)II連接，給各電路模塊供電；所述單片機(jī)II的顯示輸出端與LED顯示電路連接，單片機(jī)II的按鍵輸入端與按鍵輸入電路連接，單片機(jī)II設(shè)置有調(diào)試接口 II。片機(jī)II發(fā)送控制命令給信號選擇電路，控制信號選擇電路對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置。對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置時，單片機(jī)II通過信號處理電路II讀取保存在解碼器單元中的設(shè)置參數(shù)，然后輸入LED顯示電路進(jìn)行顯示，按鍵輸入電路輸入設(shè)置命令到單片機(jī)II，單片機(jī)II根據(jù)設(shè)置命令改變設(shè)置參數(shù)，并通過LED顯示電路顯示出設(shè)置結(jié)果，單片機(jī)II將該設(shè)置結(jié)果通過信號處理電路II發(fā)送到解碼器單元保存；不對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置時，接收機(jī)發(fā)送的總線控制信號通過信號選擇電路和信號處理電路II直接發(fā)送到解碼器單元。
[0010]本實用新型掛接在串行總線上，可以收到總線上傳輸?shù)乃锌刂茢?shù)據(jù)，對總線數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，分離出所有的通道數(shù)據(jù)，然后把與自己的端口所設(shè)置的輸出通道號一致的通道數(shù)據(jù)取出來，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號由舵機(jī)信號輸出接口輸出，去控制與舵機(jī)信號輸出接口連接的普通舵機(jī)的運動。
[0011]本實用新型能達(dá)到的有益技術(shù)效果如下:
[0012]I)加快控制響應(yīng):本實用新型采用PCM數(shù)字編碼信號來傳輸總線控制信號，在同一根信號總線上高速傳輸所有通道的數(shù)據(jù)。傳輸時間短，傳輸延遲小，因此大大加快了控制響應(yīng)速度。
[0013]2)簡化拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò):本實用新型屬于總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，由于采用了單總線傳輸方式，所有的舵機(jī)解碼器單元在通過設(shè)置卡單元設(shè)置好自己的輸出通道號后，只要直接掛在總線上，就可以將相應(yīng)通道的控制信號解碼，并轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號輸出。因此整個系統(tǒng)就通過一條總線來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只需要鋪設(shè)一條總線即可。布線非常簡單方便。
[0014]3)大幅度降低系統(tǒng)成本:本實用新型通過舵機(jī)解碼器作為轉(zhuǎn)換裝置，可以把廉價的普通舵機(jī)當(dāng)成總線舵機(jī)掛載到串行總線上。一條總線上可以掛接多個舵機(jī)解碼器，而每個舵機(jī)解碼器最多可以掛接四個普通舵機(jī)。如此便可以使用多個舵機(jī)解碼器加多個普通舵機(jī)來代替總線數(shù)字舵機(jī)，從而大幅度降低控制系統(tǒng)的成本。
[0015]4)降低航模的飛行重量:利用本實用新型連接成總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，減化拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)，減少了連接線。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1本實用新型中解碼器單元的電路原理框圖；
[0017]圖2為實用新型中設(shè)置卡單元的電路原理框圖；
[0018]圖3為解碼器單元的控制流程圖；
[0019]圖4為設(shè)置卡單元進(jìn)行設(shè)置的流程圖；
[0020]圖中:1.1_電源I ;1.2_信號處理電路I ;1.3_調(diào)試接口 I ;1.4_單片機(jī)I ;
1.5-舵機(jī)信號輸出接口 ；2.1-電源II ；2.2-信號處理電路II ；2.3-信號選擇電路；2.4-調(diào)試接口 II ;2.5-單片機(jī)II ;2.6-LED顯示電路；2.7-按鍵輸入電路。
【具體實施方式】[0021]下面結(jié)合附圖做進(jìn)一步說明。
[0022]參見圖1，解碼器單元包括電源I 1.1、信號處理電路I 1.2、調(diào)試接口 I 1.3、單片機(jī)I 1.4和舵機(jī)信號輸出接口 1.5，接收機(jī)發(fā)送的總線控制信號輸入所述信號處理電路
I1.2，信號處理電路I 1.2將總線控制信號發(fā)送到單片機(jī)I 1.4，單片機(jī)I 1.4對總線控制信號進(jìn)行解碼后，轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號，將其輸入舵機(jī)信號輸出接口 1.5，電源I 1.1與單片機(jī)I 1.4連接，單片機(jī)I 1.4設(shè)置有調(diào)試接口 I 1.3。舵機(jī)信號輸出接口 1.5至少包含一路輸出通道，本實施例中設(shè)置了四路輸出通道，每個輸出通道可以掛接一個普通舵機(jī)。采用本實施例中的解碼器可以連接4個普通舵機(jī)。信號處理電路I 1.2選用芯片的型號為74LVC2G04GW,單片機(jī)I 1.4選用芯片的型號為STM8S103F3P6。
[0023]參見圖2，本實用型還包括用于對所述解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置的設(shè)置卡單元。設(shè)置卡單元包括電源II 2.1、信號處理電路II 2.2、信號選擇電路2.3、調(diào)試接口
II2.4、單片機(jī)II 2.5、LED顯示電路2.6和按鍵輸入電路2.7 ;所述信號處理電路II 2.2 —端與解碼器單元的信號處理電路I 1.2連接，另一端與單片機(jī)II 2.5連接；信號選擇電路
2.3接收來自接收機(jī)發(fā)送的總線串行控制信號，信號選擇電路2.3還分別與信號處理電路II 2.2和單片機(jī)II 2.5連接，電源II 2.1與單片機(jī)II 2.5連接，給各電路模塊供電；所述單片機(jī)II 2.5的顯示輸出端與LED顯示電路2.6連接，單片機(jī)II 2.5的按鍵輸入端與按鍵輸入電路2.7連接；片機(jī)II 2.5發(fā)送控制命令給信號選擇電路2.3，使信號選擇電路2.3選擇是否對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置。對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置時，單片機(jī)II 2.5通過信號處理電路II 2.2讀取保存在解碼器單元中的設(shè)置參數(shù)，然后輸入LED顯示電路2.6進(jìn)行顯示，按鍵輸入電路2.7輸入設(shè)置命令到單片機(jī)II 2.5，單片機(jī)II 2.5根據(jù)設(shè)置命令改變設(shè)置參數(shù)，并通過LED顯示電路2.6顯示出設(shè)置結(jié)果，單片機(jī)II 2.5將該設(shè)置結(jié)果通過信號處理電路II 2.2發(fā)送到解碼器單元保存；不對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置時，接收機(jī)發(fā)送的總線控制信號通過信號選擇電路2.3和信號處理電路II 2.2直接發(fā)送到解碼器單元。信號處理電路II 2.2選用芯片的型號為74LVC2G04GW，信號選擇電路2.3選用芯片的型號為TS5A3159DCKR,單片機(jī)II 2.5選用芯片的型號為STM8S103K3T6C。
[0024]LED顯示電路2.6由若干發(fā)光二極管組成，每個發(fā)光二極管對應(yīng)一個解碼器單元的輸出通道，或者對應(yīng)總線控制信號中的其中一路信號地址，當(dāng)表示解碼器單元的輸出通道的發(fā)光二極管，與表示總線控制信號中某一路信號的發(fā)光二極管都點亮?xí)r，表示匹配好二者的通道地址，總線控制信號中的該路信號可以由解碼器單元的該通道輸出。
[0025]調(diào)試接口 I和調(diào)試接口 II便于單片機(jī)與上位機(jī)連接，用于對單片機(jī)進(jìn)行調(diào)試和編程。
[0026]參見圖3，接收機(jī)將控制數(shù)據(jù)編碼通過總線發(fā)送，總線上的數(shù)據(jù)從接收機(jī)到舵機(jī)解碼器方向單向傳輸，按照總線通訊協(xié)議，將控制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼信號，然后通過總線發(fā)送出去。
[0027]每個舵機(jī)解碼器的四個輸出端口(四路輸出通道)可以設(shè)置不同的通道地址。所有掛在總線上的舵機(jī)解碼器，都可以收到總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。舵機(jī)解碼器將收到的總線數(shù)據(jù)中，與自己的端口設(shè)置的通道號一致的通道控制信號分離出來，轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號輸出，去控制普通舵機(jī)的運動。這樣就可以非常方便地將廉價的普通舵機(jī)當(dāng)作總線舵機(jī)來使用。
[0028]參見圖4，在設(shè)置模式下，總線上的數(shù)據(jù)可以以半雙工通訊的方式雙向傳輸，設(shè)置卡單元使用這種方式對解碼器單元進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置。設(shè)置卡單元讀取解碼器單元的舵機(jī)解碼參數(shù)然后進(jìn)行顯示，設(shè)置卡單元對通道進(jìn)行設(shè)置，然后將設(shè)置的命令碼寫入到解碼器單元，解碼器單元保存設(shè)置好的舵機(jī)解碼參數(shù)。通道設(shè)置主要是將解碼器上的四個通道的通道地址分別設(shè)置為與總線上傳輸?shù)哪骋煌ǖ老鄬?yīng)。
[0029]在本實用新型中，設(shè)置卡單元將解碼器單元的通道號設(shè)置好后，可以直接將解碼器單元掛接到總線上，也可以將設(shè)置卡單元與解碼器單元連接使用，此時設(shè)置卡單元工作在不對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置的狀態(tài)下。
【權(quán)利要求】
1.串行總線舵機(jī)解碼器，其特征在于:包括由電源I(1.1)、信號處理電路I (1.2)、單片機(jī)I (1.4)和舵機(jī)信號輸出接口(1.5)組成的解碼器單元，所述信號處理電路I (1.2)接收來自接收機(jī)發(fā)送的總線串行控制信號，并將所述總線串行控制信號發(fā)送到單片機(jī)I(1.4);單片機(jī)I (1.4)輸出對總線串行控制信號進(jìn)行解碼后的標(biāo)準(zhǔn)舵機(jī)信號，將其輸入舵機(jī)信號輸出接口(1.5);電源I (1.1)向單片機(jī)I (1.4)供電；所述舵機(jī)信號輸出接口(1.5)至少包含一路輸出通道。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述串行總線舵機(jī)解碼器，其特征在于:還包括用于對所述解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置的設(shè)置卡單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述串行總線舵機(jī)解碼器，其特征在于:所述設(shè)置卡單元包括電源II (2.1)、信號處理電路II (2.2)、信號選擇電路(2.3)、單片機(jī)II (2.5)、LED顯示電路(2.6)和按鍵輸入電路(2.7);所述信號處理電路II (2.2) 一端與解碼器單元的信號處理電路I (1.2)連接，另一端與單片機(jī)II (2.5)連接；信號選擇電路(2.3)接收來自接收機(jī)發(fā)送的總線串行控制信號，信號選擇電路(2.3)還分別與信號處理電路II (2.2)和單片機(jī)II(2.5)連接，電源II (2.1)與單片機(jī)II (2.5)連接，給各電路模塊供電；所述單片機(jī)II (2.5)的顯示輸出端與LED顯示電路(2.6)連接，單片機(jī)II (2.5)的按鍵輸入端與按鍵輸入電路(2.7)連接；對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置時，單片機(jī)II (2.5)通過信號處理電路II(2.2)讀取保存在解碼器單元中的設(shè)置參數(shù)，然后輸入LED顯示電路(2.6)進(jìn)行顯示，按鍵輸入電路(2.7)輸入設(shè)置命令到單片機(jī)II (2.5)，單片機(jī)II (2.5)根據(jù)設(shè)置命令改變設(shè)置參數(shù)，并通過LED顯示電路(2.6)顯示出設(shè)置結(jié)果，單片機(jī)II (2.5)將該設(shè)置結(jié)果通過信號處理電路II (2.2)發(fā)送到解碼器單元保存；不對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置時，接收機(jī)發(fā)送的總線控制信號通過信號選擇電路(2.3)和信號處理電路II (2.2)直接發(fā)送到解碼器單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述串行總線舵機(jī)解碼器，其特征在于:所述解碼器單元的單片機(jī)I (1.4)設(shè)置有調(diào)試接口 I (1.3)，所述設(shè)置卡單元的單片機(jī)II (2.5)設(shè)置有調(diào)試接口 II(2.4)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述串行總線舵機(jī)解碼器，其特征在于:所述片機(jī)II(2.5)發(fā)送控制命令給信號選擇電路(2.3 )，控制信號選擇電路(2.3 )對解碼器單元的輸出通道進(jìn)行設(shè)置。
【文檔編號】G05B19/418GK203705895SQ201320678270
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】陳楠, 朱家林, 鐘尉, 王冬生, 蒙建軍 申請人:重慶阿爾舍電子控制技術(shù)有限公司