本發(fā)明涉及一種通信裝置，尤其涉及一種實驗用通信協(xié)調(diào)裝置及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)與控制理論的發(fā)展，運動體的運動與控制在完善自身的穩(wěn)定控制之后，就開始尋求多運動體間協(xié)調(diào)控制。多運動體協(xié)調(diào)控制中需要實現(xiàn)指令控制計算機(jī)、運動控制裝置和多運動體之間的協(xié)調(diào)通訊?，F(xiàn)有的協(xié)調(diào)通訊裝置的傳輸可靠性較低，經(jīng)常出現(xiàn)丟失控制指令的現(xiàn)象，直接影響了多運動體間協(xié)調(diào)控制的實現(xiàn)。

上述缺陷是本領(lǐng)域技術(shù)人員期望克服的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置和系統(tǒng)，其傳輸可靠，控制靈活，顯示直觀，能夠提高多運動體間運動協(xié)調(diào)控制的效率。

(二)技術(shù)方案

為了達(dá)到上述目的，第一方面，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置，與無線發(fā)射設(shè)備和控制計算機(jī)配合使用，包括：

協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，接收控制計算機(jī)發(fā)送的運動控制指令，并將該運動控制指令進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；

主控模塊，將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的運動控制指令，生成分別對應(yīng)于至少一個目標(biāo)運動體的運動控制信號；

升壓模塊，將生成的與目標(biāo)運動體一致的運動控制信號進(jìn)行電壓調(diào)整，以使無線發(fā)射設(shè)備將電壓調(diào)整后的運動控制信號發(fā)送至目標(biāo)運動體；

所述目標(biāo)運動體、無線發(fā)射設(shè)備、升壓模塊具有唯一對應(yīng)關(guān)系。

進(jìn)一步地，所述裝置還包括：

多個開關(guān)；

每一開關(guān)指示第一位置時，主控模塊根據(jù)該開關(guān)觸發(fā)的第一端口的電壓值生成上鎖信號；

每一開關(guān)指示第二位置時，主控模塊根據(jù)該開關(guān)觸發(fā)的第二端口的電壓值生成解鎖信號；相應(yīng)地，

升壓模塊將生成的與無線發(fā)射設(shè)備一致的解鎖信號或上鎖信號進(jìn)行電壓調(diào)整，以使無線發(fā)射設(shè)備處于解鎖狀態(tài)或上鎖狀態(tài)。

進(jìn)一步地，所述裝置中，

在主控模塊生成上鎖信號時，主控模塊連接的第一工作狀態(tài)指示燈亮；

在主控模塊生成解鎖信號時，主控模塊連接的第二工作狀態(tài)指示燈亮；

在主控模塊生成運動控制信號時，主控模塊連接的第三工作狀態(tài)指示燈亮。

優(yōu)選地，所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊包括usb-ttl轉(zhuǎn)換芯片。

優(yōu)選地，所述開關(guān)為雙邊復(fù)位按鈕。

優(yōu)選地，所述第一工作狀態(tài)指示燈、第二工作狀態(tài)指示燈和第三工作狀態(tài)指示燈集成在三色發(fā)光二極管中。

優(yōu)選地，所述主控模塊包括stm32微控制器。

具體實施時，所述運動控制信號為脈沖位置調(diào)制信號。

為了達(dá)到上述目的，第二方面，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案包括：

一種用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)系統(tǒng)，包括：無線發(fā)射設(shè)備、控制計算機(jī)和通信協(xié)調(diào)裝置；

在通信裝置的開關(guān)指示第一位置時，通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備上鎖；

在通信裝置的開關(guān)指示第二位置時，通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備解鎖；并接收控制計算機(jī)發(fā)送的運動控制指令，并通過無線發(fā)射設(shè)備發(fā)送該運動控制信號，以控制目標(biāo)運動體進(jìn)行運動。

具體地，所述系統(tǒng)中，

所述通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備上鎖包括：通信協(xié)調(diào)裝置的第一工作狀態(tài)指示燈亮，則與該第一工作狀態(tài)指示燈對應(yīng)的無線發(fā)射設(shè)備進(jìn)行上鎖，處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；

所述通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備解鎖包括：通信協(xié)調(diào)裝置的第二工作狀態(tài)指示燈亮，則與該第二工作狀態(tài)指示燈對應(yīng)的無線發(fā)射設(shè)備進(jìn)行解鎖，處于待機(jī)狀態(tài)；

所述通信協(xié)調(diào)裝置通過無線發(fā)射設(shè)備發(fā)送該運動控制信號還包括：通信協(xié)調(diào)裝置的第三工作狀態(tài)指示燈亮。

(三)有益效果

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置和系統(tǒng)，將通信協(xié)調(diào)任務(wù)從頂層進(jìn)行分解，分別由協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、主控模塊及升壓模塊實現(xiàn)相對單一的功能，保證了模塊間較低的耦合，處理流程清晰、信號水平穩(wěn)定，對應(yīng)于各目標(biāo)運動體的控制指令傳輸獨立，避免了相互干擾；設(shè)置有開關(guān)和指示燈，便于用戶操作和觀察協(xié)調(diào)控制狀態(tài)。

綜上，本發(fā)明提供的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置和系統(tǒng)傳輸可靠，控制靈活，顯示直觀，能夠提高多運動體間運動協(xié)調(diào)控制的效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置；

圖2為本發(fā)明一個實施例的升壓模塊的電路圖；

圖3為本發(fā)明一個實施例的stm32微控制器的最小系統(tǒng)板的引腳示意圖；

圖4為本發(fā)明一個實施例的協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的電路圖；

圖5為本發(fā)明一個實施例的開關(guān)電路的示意圖；

圖6為本發(fā)明一個實施例的工作狀態(tài)指示的電路的示意圖。

具體實施方式

為了更好的解釋本發(fā)明，以便于理解，下面結(jié)合附圖，通過具體實施方式，對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置，與無線發(fā)射設(shè)備和控制計算機(jī)配合使用，包括：

協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊100，接收控制計算機(jī)發(fā)送的運動控制指令，并將該運動控制指令進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換；

主控模塊200，將協(xié)議轉(zhuǎn)換后的運動控制指令，生成分別對應(yīng)于至少一個目標(biāo)運動體的運動控制信號；

升壓模塊300，將生成的與目標(biāo)運動體一致的運動控制信號進(jìn)行電壓調(diào)整，以使無線發(fā)射設(shè)備將電壓調(diào)整后的運動控制信號發(fā)送至目標(biāo)運動體；

所述目標(biāo)運動體、無線發(fā)射設(shè)備、升壓模塊具有唯一對應(yīng)關(guān)系。

本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置用于在多個運動體的運動協(xié)調(diào)控制中完成將運動控制指令從控制計算機(jī)傳輸?shù)街辽僖粋€運動體的單向通信任務(wù)。

控制計算機(jī)用于根據(jù)多運動體的運動協(xié)調(diào)控制目標(biāo)，生成對應(yīng)于各目標(biāo)運動體的運動控制指令。具體地，對應(yīng)于各目標(biāo)運動體的運動控制指令按照預(yù)先設(shè)定的順序依次記載在一條運動控制指令中。

主控模塊根據(jù)該預(yù)先設(shè)定的順序依次取出記載在該條運動控制指令中對應(yīng)于各目標(biāo)運動體的運動控制指令，并生成與目標(biāo)運動體一致的運動控制信號，并分別向?qū)?yīng)的升壓模塊發(fā)出各目標(biāo)運動體的運動控制信號。

升壓模塊則對來自主控模塊的運動控制信號進(jìn)行升壓處理，使得運動控制信號的電壓水平與目標(biāo)運動體的工作電壓水平一致。

具體地，該運動控制信號為脈沖位置調(diào)制(pulsepositionmodulation,簡稱ppm)信號。與脈沖寬度調(diào)制pwm信號相比，ppm信號更靈活，可以實現(xiàn)對單一運動體上多個執(zhí)行器件的控制，如在一個控制周期內(nèi)，一個ppm信號中可以攜帶用于多臺步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)同步控制的運動控制信號。

具體地，每個運動體上設(shè)置有一個無線接收設(shè)備，該無線接收設(shè)備與一個無線發(fā)射設(shè)備配對后無線連接。相應(yīng)地，各無線發(fā)射設(shè)備經(jīng)過升壓模塊與主控模塊連接，獲取由主控模塊生成的運動控制信號。

具體實施時，如圖2所示，無線發(fā)射設(shè)備通過排針母座p2與升壓模塊連接；無線發(fā)射設(shè)備接受12v直流供電。其中，升壓模塊中的輸入端口與主控模塊的pb6引腳連接。具體地，當(dāng)pb6引腳為高電平時，npn型三極管q1導(dǎo)通，ppm1端子輸出低電平；當(dāng)pb6引腳為低電平時，npn型三極管q1截止，經(jīng)連接12v的上拉電阻r2升壓后，ppm1端子輸出接近12v的高電平；另外，在三極管與輸入端口之間設(shè)置有限流電阻r8。

主控模塊200生成的運動控制信號通過數(shù)字輸出端口pb6傳遞到升壓模塊，并通過升壓模塊將該ppm信號發(fā)送至無線接收設(shè)備。

需要說明的是，本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置中包括多個升壓模塊，圖2中僅示出一個作為示例，其他升壓模塊的具體實現(xiàn)方式與圖2中示出的相同，這里不再贅述。

具體實施時，主控模塊200包括stm32微控制器。

圖3中示出了一個用于5個目標(biāo)運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置的stm3微控制器的最小系統(tǒng)板的引腳圖。該最小系統(tǒng)板的引腳設(shè)置在3個排針母座p1、p7和p9中。應(yīng)當(dāng)理解為，根據(jù)運動體控制實驗需要，可以參照圖3設(shè)計出滿足應(yīng)用要求的其他的stm3微控制器的最小系統(tǒng)板。

具體實施時，協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊100包括usb-ttl轉(zhuǎn)換芯片，優(yōu)選地，該usb-ttl轉(zhuǎn)換芯片u1為ch340g。

協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊100通過如圖4所示的排針母座p8與控制計算機(jī)的usb口相連。其中，d2為二極管，防止電流反向通過。u1將接收自控制計算usb端口的運動控制指令轉(zhuǎn)換為ttl形式的運動控制指令，并傳輸?shù)街骺啬K。u1工作時，由晶振y1為其工作提供時鐘，c2、c3為晶振y1的負(fù)載電容。

鑒于stm32具有直接接收usb信號的端口，可以設(shè)置開關(guān)s1和s2，以切換主控模塊與控制計算機(jī)的連接模式。具體地，若s1和s2在上方觸點閉合，則主控模塊與控制計算機(jī)經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊相連接；若s1和s2在下方觸點閉合，則主控模塊與控制計算機(jī)直接相連。

經(jīng)過發(fā)明人試驗驗證，主控模塊與控制計算機(jī)經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊相連接時控制指令傳輸更加穩(wěn)定可靠。

為了控制無線發(fā)射設(shè)備的工作狀態(tài)，避免在沒有數(shù)據(jù)傳輸時長時間待機(jī)而產(chǎn)生無效功率消耗，所述裝置還可以包括：

多個開關(guān)400；

每一開關(guān)指示第一位置時，主控模塊根據(jù)該開關(guān)觸發(fā)的第一端口的電壓值生成上鎖信號；

每一開關(guān)指示第二位置時，主控模塊根據(jù)該開關(guān)觸發(fā)的第二端口的電壓值生成解鎖信號；相應(yīng)地，

升壓模塊將生成的與無線發(fā)射設(shè)備一致的解鎖信號或上鎖信號進(jìn)行電壓調(diào)整，以使無線發(fā)射設(shè)備處于解鎖狀態(tài)或上鎖狀態(tài)。

優(yōu)選地，開關(guān)為雙邊復(fù)位按鈕。具體實施時，可以將其第一邊設(shè)置為上鎖按鈕，第二邊設(shè)置為解鎖按鈕。具體地，在該雙邊復(fù)位按鈕的第一邊按下時，雙邊復(fù)位按鈕指示第一位置，主控模塊根據(jù)該開關(guān)觸發(fā)的第一端口的電壓值生成上鎖信號；在該雙邊復(fù)位按鈕的第二邊按下時，雙邊復(fù)位按鈕指示第二位置，主控模塊根據(jù)該開關(guān)觸發(fā)的第二端口的電壓值生成解鎖信號。

具體實施時，可以配置為一個開關(guān)控制所有的無線發(fā)射機(jī)，使其解鎖或開鎖。另外，再為每個無線發(fā)射設(shè)備對應(yīng)地配置一個開關(guān)，從而獨立地控制各無線發(fā)射設(shè)備，使其解鎖或開鎖。

如圖5所示，開關(guān)s3的兩個按鈕的端子分別與主控模塊上的數(shù)字輸入端口pd7和pb4相連，pd7和pb4分別被配置為主控模塊上根據(jù)開關(guān)s3觸發(fā)的第一端口和第二端口。上鎖按鈕或解鎖按鈕按下時，主控模塊上的對應(yīng)端口的電平被拉低，主控模塊檢測為低電平；上鎖按鈕或解鎖按鈕釋放時，主控模塊上的對應(yīng)端口的電平在主控制器內(nèi)部上拉電阻的作用下變?yōu)楦唠娖健?/p>

主控模塊根據(jù)對應(yīng)端口上的電平值，判斷對應(yīng)的上鎖按鈕或解鎖按鈕被按下或者被釋放，從而生成上鎖信號或解鎖信號。

主控模塊將上鎖信號或解鎖信號發(fā)送到與升壓模塊連接的端口，從而由升壓模塊對上鎖信號或解鎖信號進(jìn)行電壓調(diào)整后，控制無線發(fā)射設(shè)備調(diào)整為解鎖狀態(tài)或上鎖狀態(tài)。

需要說明的是，本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置中包括多個開關(guān)，圖5中僅示出一個作為示例，其他開關(guān)的具體實現(xiàn)方式與圖5中示出的相同，這里不再贅述。

為了便于用戶獲知通信協(xié)調(diào)裝置的工作狀態(tài)，避免出現(xiàn)不經(jīng)過狀態(tài)確認(rèn)的誤操作，所述裝置中，在主控模塊生成上鎖信號時，主控模塊連接的第一工作狀態(tài)指示燈500亮；在主控模塊生成解鎖信號時，主控模塊連接的第二工作狀態(tài)指示燈500亮；在主控模塊生成運動控制信號時，主控模塊連接的第三工作狀態(tài)指示燈500亮。

具體實施時，所述第一工作狀態(tài)指示燈、第二工作狀態(tài)指示燈和第三工作狀態(tài)指示燈集成在三色發(fā)光二極管中。

需要說明的是，根據(jù)主控模塊上對應(yīng)的端子的觸發(fā)次數(shù)和頻率，三色發(fā)光二極管的三個工作狀態(tài)指示燈可能會出現(xiàn)點亮、熄滅或閃爍的現(xiàn)象。

為每個無線發(fā)射設(shè)備對應(yīng)地配置一個三色發(fā)光二極管，從而獨立地顯示各無線發(fā)射設(shè)備的工作狀態(tài)。

如圖6所示，r12為限流電阻，d3為三色發(fā)光二極管，d3的1、3、4號引腳分別與主控模塊的數(shù)字輸出端口pb5、pb7、pb6相連。在主控模塊生成上鎖信號或解鎖信號或運動控制信號時，觸發(fā)pb5、pb6和pb7三個端子中的一個端口輸出低電平，則d3中對應(yīng)的小燈點亮。在不觸發(fā)的情況下，pb5、pb7、pb6輸出高電平，d3無電流流過，不發(fā)光。需要說明的是，本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置中包括多組工作狀態(tài)指示燈，圖6中僅示出一組作為示例，其他工作狀態(tài)指示燈的具體實現(xiàn)方式與圖6中示出的相同，這里不再贅述。

具體實施時，根據(jù)多運動體實驗的需要，升壓模塊的數(shù)量大于或等于目標(biāo)運動體的數(shù)量，無線發(fā)射設(shè)備的數(shù)量大于或等于目標(biāo)運動體的數(shù)量；開關(guān)的數(shù)量大于或等于目標(biāo)運動體的數(shù)量；三色發(fā)光二極管數(shù)量大于或等于目標(biāo)運動體的數(shù)量。

另外，所述裝置還可以包括直流電源模塊及穩(wěn)壓模塊：所述直流電源模塊包括直流電源輸入端子和啟閉開關(guān)，用于獲取直流電源并向所述穩(wěn)壓模塊和所述協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊供電；

所述穩(wěn)壓模塊用于將獲得的直流電變換電壓范圍后向主控模塊供電；

所述主控模塊還用于向開關(guān)、工作狀態(tài)指示燈和升壓模塊供電。

本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置，將通信協(xié)調(diào)任務(wù)從頂層進(jìn)行分解，分別由協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊、主控模塊及升壓模塊實現(xiàn)相對單一的功能，保證了模塊間較低的耦合，處理流程清晰、信號水平穩(wěn)定，對應(yīng)于各目標(biāo)運動體的控制指令傳輸獨立，避免了相互干擾；設(shè)置有開關(guān)和指示燈，便于用戶操作和觀察協(xié)調(diào)控制狀態(tài)。綜上，本發(fā)明一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)裝置傳輸可靠，控制靈活，顯示直觀，能夠提高多運動體間運動協(xié)調(diào)控制的效率。

本發(fā)明一個實施例的通信協(xié)調(diào)裝置接受來自控制計算機(jī)的控制命令，并生成對應(yīng)的運動指令，并發(fā)送至目標(biāo)運動體?？梢酝瑫r可控制多個或多種運動體，具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性高等優(yōu)點，可廣泛地應(yīng)用于多運動體控制、通訊協(xié)調(diào)、無人機(jī)編隊控制等方面。

如圖1所示，本發(fā)明另一個實施例的本用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)系統(tǒng)，包括：無線發(fā)射設(shè)備、控制計算機(jī)和通信協(xié)調(diào)裝置；

在通信裝置的開關(guān)指示第一位置時，通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備上鎖；

在通信裝置的開關(guān)指示第二位置時，通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備解鎖；并接收控制計算機(jī)發(fā)送的運動控制指令，并通過無線發(fā)射設(shè)備發(fā)送該運動控制信號，以控制目標(biāo)運動體進(jìn)行運動。

具體地，所述系統(tǒng)中，

所述通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備上鎖包括：通信協(xié)調(diào)裝置的第一工作狀態(tài)指示燈亮，則與該第一工作狀態(tài)指示燈對應(yīng)的無線發(fā)射設(shè)備進(jìn)行上鎖，處于關(guān)機(jī)狀態(tài)；

所述通信協(xié)調(diào)裝置將所述無線發(fā)射設(shè)備解鎖包括：通信協(xié)調(diào)裝置的第二工作狀態(tài)指示燈亮，則與該第二工作狀態(tài)指示燈對應(yīng)的無線發(fā)射設(shè)備進(jìn)行解鎖，處于待機(jī)狀態(tài)；

所述通信協(xié)調(diào)裝置通過無線發(fā)射設(shè)備發(fā)送該運動控制信號還包括：通信協(xié)調(diào)裝置的第三工作狀態(tài)指示燈亮。

本發(fā)明另一個實施例的用于運動體控制實驗的通信協(xié)調(diào)系統(tǒng)在多個運動體的運動協(xié)調(diào)控制中完成將控制指令從控制計算機(jī)傳輸?shù)竭\動體的單向通信任務(wù)，數(shù)據(jù)處理流程清晰、信號水平穩(wěn)定，傳輸可靠，控制靈活，顯示直觀，能夠提高多運動體間運動協(xié)調(diào)控制的效率。