运动姿态的控制方法和控制装置的制作方法

专利名称：运动姿态的控制方法和控制装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种遥控模型直升机的控制方法和控制装置，特别是一种遥控模型直 升机运动姿态的控制方法和遥控、接收装置。
背景技术：
现有技术的模型直升机的遥控器使用电位器用作位置信号的输出，电位器的三个 连接端，一端接电源，另一端接地，中间端接信号位置输出端。中间端采用一块可滑动的弹 簧片，操作者滑动弹簧片得到位置的信号。一个遥控器有四个电位器，操作者滑动电位器的 弹簧片，依赖各个电位器中弹簧片的位置变化，输出控制模型直升机的上升、下降、左倾、右 倾、前倾、后倾、左转、右转动作的信号。这样导致遥控器的结构复杂，体积大，重量也较重， 在使用时操作者需要用一双手将遥控器揣在手上进行操作，有时还要系一根带子挂在脖子 上。不仅增加了操作控制的难度，降低了娱乐性，也使遥控模型直升机的成本增加。由于在 操作电位器时，电位器的弹簧片是点接触，使用时间长了，电位器的触点被磨损导致接触不 良影响信号输出。同时现有技术的遥控模型直升机的内部参数设置、调节困难，有些在遥控 器上增加发光二极管LED和液晶显示器LCD，结合菜单来调整模型直升机的参数设置，但这 样同样增加了模型直升机的成本。

发明内容
本发明的目的是提供一种运动姿态的控制方法和控制装置，要解决的技术问题是 提高模型直升机遥控器的操控性。本发明采用以下技术方案一种运动姿态的控制方法，包括以下步骤一、遥控器 的主控端功能处理器读取电可擦可编程只读存储里的角度混控比例、缩放比例、指数比例、 逆转功能运算的值，读取X轴传感器、Y轴传感器、角度传感器、Z轴传感器的电压信号；二、 主控端功能处理器设定模型直升机X、Y、Z和角度的静态设定值；三、主控端功能处理器进 行混控电压值、大小动电压值、指数曲线电压值和逆转电压值运算；四、主控端功能处理器 对角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的运算值进行模拟/数字转换、编 码；五、主控端功能处理器将角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的编码信 号传送到主控端双向无线传输模块，主控端双向无线传输模块将所述编码信号无线发送到 设置在遥控直升机上的终端部分；六、设置在遥控直升机上的终端部分或电脑上的功能处 理器接收到终端双向无线传输模块从主控端发来的角度混控电压、大小动电压、指数曲线 电压、逆转电压的编码信号，对编码信号进行解码，数字/模拟转换得到角度混控电压、大 小动电压、指数曲线电压、逆转电压的模拟信号；七、终端部分的功能处理器对模拟信号进 行运算，得到伺服控制信号；八、终端部分的功能处理器向伺服器输出油门伺服控制信号， 或终端部分的功能处理器向外接电脑输出控制信号。本发明遥控器的主控端功能处理器读取读取X轴传感器、Y轴传感器、角度传感 器、Z轴传感器的电压信号，每1毫秒时间分别连续采样10次，除去最大值和最小值，再取
5余下的8次的平均值作为该次采集的模拟电压信号。本发明的主控端功能处理器采集X轴水平取样开关、Y轴水平取样开关、角度中立 点取样开关、Z轴启动位置取样开关的接通与断开的信号，X轴水平取样开关闭合时，主控 端功能处理器读取X轴传感器模拟电压的的当前值作为X轴的静态设定值，Y轴水平取样开 关闭合时，主控端功能处理器读取Y轴传感器模拟电压的的当前值作为Y轴的静态设定值， 角度中立点取样开关闭合时，主控端功能处理器读取角度传感器模拟电压的的当前值作为 角度的静态设定值，Z轴启动位置取样开关闭合时，主控端功能处理器读取Z轴传感器模拟 电压的的当前值作为Z轴的静态设定值；所述第一至第四功能开关中有未闭合的，主控端 功能处理器以上次设定值作为静态设定值，若是第一次开启设定为0。本发明的主控端功能处理器根据采集的第一至第四功能开关的接通与断开的信 号，进行混控电压值、大小动电压值、指数曲线电压值和逆转电压值运算，第一功能开关闭 合时，主控端功能处理器以X轴传感器模拟电压的当前值进行运算，第二功能开关闭合时， 主控端功能处理器以Y轴传感器模拟电压的当前值进行运算，第三功能开关闭合时，主控 端功能处理器以角度传感器模拟电压的当前值进行运算，第四功能开关闭合时，主控端功 能处理器以Z轴传感器模拟电压的当前值进行运算；所述第一至第四功能开关中有未闭合 的，主控端功能处理器以静态设定值的模拟电压值或第一至第四功能开关断开前的模拟电 压值进行运算。本发明的角度混控运算为左倾角度混控电压值=(X轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控 比例，右倾角度混控电压值=(X轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控 比例，前倾角度混控电压值=(Y轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控 比例，后倾角度混控电压值=(Y轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控 比例；所述大小动比例缩放运算为上升大小动电压值=Z轴传感器的模拟电压X缩放比例，下降大小动电压值=Z轴传感器的模拟电压X缩放比例，左转大小动电压值=角度传感器的模拟电压X缩放比例，右转大小动电压值=角度传感器的模拟电压X缩放比例；所述指数曲线运算为上升指数曲线电压值=Z轴传感器的模拟电压X指数比例，下降指数曲线电压值=Z轴传感器的模拟电压X指数比例，左倾指数曲线电压值=X轴传感器的模拟电压X指数比例，右倾指数曲线电压值=X轴传感器的模拟电压X指数比例，前倾指数曲线电压值=Y轴传感器的模拟电压X指数比例，后倾指数曲线电压值=Y轴传感器的模拟电压X指数比例，左转指数曲线电压值=角度传感器的模拟电压X指数比例，
右转指数曲线电压值=角度传感器的模拟电压X指数比例；所述逆转功能运算为上升逆转电压值=Z轴传感器的模拟电压X (-1)，下降逆转电压值=Z轴传感器的模拟电压X (-1)，左倾逆转电压值=X轴传感器的模拟电压X (-1)，右倾逆转电压值=X轴传感器的模拟电压X (-1)，前倾逆转电压值=Y轴传感器的模拟电压X (-1)，后倾逆转电压值=Y轴传感器的模拟电压X (-1)，左转逆转电压值=角度传感器的模拟电压X (-1)，右转逆转电压值=角度传感器的模拟电压X (-1)；所述伺服控制信号为油门伺服控制信号=上升大小动电压值+下降大小动电压值+上升指数曲线电压 值+下降指数曲线电压值+上升逆转电压值+下降逆转电压，副翼伺服控制信号=左倾角度混控电压值+右倾角度混控电压值+左倾指数曲线 电压值+右倾指数曲线电压值+左倾逆转电压值+右倾逆转电压值；升降伺服控制信号=前倾角度混控电压值+后倾角度混控电压值+前倾指数曲线 电压值+后倾指数曲线电压值+前倾逆转电压值+后倾逆转电压值；方向伺服控制信号=左转大小动电压值+右转大小动电压值+左转指数曲线电压 值+右转指数曲线电压值+左转逆转电压值+右转逆转电压值；所述终端部分的功能处理器还送出四路辅助伺服输出信号，辅助伺服输出信号 为辅助1伺服输出信号=油门伺服控制信号，辅助2伺服输出信号=副翼伺服控制信号，辅助3伺服输出信号=升降伺服控制信号，辅助4伺服输出信号=方向伺服控制信号。本发明终端部分的功能处理器读取外接电脑的不同模型机型的混控比例、缩放比 例、指数比例、逆转功能运算的值，编码后经终端部分双向无线传输模块向主控端发送，主 控端双向无线传输模块接收终端部分双向无线传输模块发送的不同模型机型的混控比例、 缩放比例、指数比例、逆转功能运算的值编码数据，终端部分的功能处理器解码后，存入电 可擦可编程只读存储器。本发明的终端部分的功能处理器从第一功能设置开关得到解码、数字/模拟转换 的信号，从第二功能设置开关得到向终端部分连接的电脑或者设置卡发出数字通信端口选 择数据设置请求的信号。一种运动姿态的控制装置，由设置在模型直升机遥控器上的主控端部分与设置在 模型直升机上的终端部分构成，主控端部分和终端部分无线联接，所述主控端部分的主控 端电路设有主控端功能处理器，主控端功能处理器分别连接主控端双向无线传输模块、X轴 传感器、Y轴传感器、角度传感器、Z轴传感器、X轴水平取样开关、Y轴水平取样开关、角度 中立点取样开关、Z轴启动位置取样开关、第一功能开关、第二功能开关、第三功能开关、第 四功能开关；所述终端部分设置在模型直升机或电脑上；所述终端部分的终端电路设有终端功能处理器，终端功能处理器连接终端双向无线传输模块、数据通讯端口和输出伺服控 制信号插头。本发明的终端功能处理器连接有第一功能设置开关和第二功能设置开关，第一功 能设置开关和第二功能设置开关为互锁联动切换开关。本发明的主控端部分的主控端电源管理电路设有第一直流电源，第一直流电源正 极的经第一电源开关接第一稳压转换器，为主控端功能处理器、主控端双向无线传输模块、 X轴传感器、Y轴传感器、角度传感器和Z轴传感器提供直流电源，连接在第一直流电源两端 的充电模块，用于向充电，充电模块连接外接电路端口 ；终端部分的终端电源管理电路设有 第二直流电源，第二直流电源经第二电源开关接第二稳压转换器，第二稳压转换器为终端 功能处理器和终端双向无线传输模块提供直流电源，第二电源开关和第二直流电源两端的 充电端口连接连接充电端口，用于对充电。本发明与现有技术相比，利用传感器采集遥控器的上升、下降、左倾、右倾、前倾、 后倾、左转、右转电压信号，遥控器将所述电压信号进行运算、模数转换、编码、发送，终端部 分接收、解码、数摸转换、运算、输出伺服控制信号，简化了遥控器的结构，降低遥控模型直 升机的成本，遥控器体积小，可以用一只手遥控操作、或戴在头上遥控操作、或绑在脚上遥 控操作，这样突破了遥控器需要一双手控制的限制，适应了不同需要的人，并可以通过电脑 无线设置、调节遥控器的内部参数，使遥控更智能、更人性化，同时将遥控模型直升机和电 脑模拟游戏遥控操作相结合，既可以遥控操作模型直升机，又可以无线控制电脑的模拟游 戏。


图1是本发明的主控端电路原理图。
图2是本发明的主控端电源管理电路原理图。
图3是本发明的终端电路原理图。
图4是本发明的终端电源管理电路原理图。
图5是本发明的主控端主流程图。
图6是本发明的主控端中断接收流程图。
图7是本发明的终端主流程图。
图8是本发明的终端中断流程图。
图9是本发明的指数曲线示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的运动姿态的控制方 法，包括以下步骤一、如图5所示，设置在模型直升机遥控器的主控端功能处理器MCU上电复位后读 取MCU内部自带的电可擦可编程只读存储器EEPROM里的左倾、右倾、前倾、后倾角度混控 运算的混控比例，上升、下降、左转、右转大小动运算的缩放比例，上升、下降、左倾、右倾、前 倾、后倾、左转、右转指数曲线运算的指数比例，上升、下降、左倾、右倾、前倾、后倾、左转、右 转逆转功能运算的值，读取X轴传感器S1、Y轴传感器S2、角度传感器S3、Z轴传感器S4的
8电压信号，每1毫秒时间分别连续采样10次，除去最大值和最小值，再取余下的8次的平均 值作为该次采集的模拟电压信号。二、主控端功能处理器MCU设置静态设定值，MCU采集X轴水平取样开关SW1、Y轴 水平取样开关SW2、角度中立点取样开关SW3、Z轴启动位置取样开关SW4的接通与断开的 信号，设定模型直升机X、Y、Z和角度的静态设定值。X轴水平取样开关SWl闭合时，MCU读取X轴传感器模拟电压的的当前值作为X轴 的静态设定值，Y轴水平取样开关SW2闭合时，MCU读取Y轴传感器模拟电压的的当前值作 为Y轴的静态设定值，角度中立点取样开关SW3闭合时，MCU读取角度传感器模拟电压的的 当前值作为角度的静态设定值，Z轴启动位置取样开关SW4闭合时，MCU读取Z轴传感器模 拟电压的的当前值作为Z轴的静态设定值。所述第一至第四功能开关中有未闭合的，MCU以 上次设定值作为静态设定值，若是第一次开启设定为0。X轴水平取样开关SW1、Y轴水平取样开关SW2、角度中立点取样开关SW3、Z轴启动 位置取样开关SW4的闭合由操作者根据使用情况任意设定，设定静态设定值后开启第一至 第四功能开关。三、主控端功能处理器MCU根据采集的第一至第四功能开关的接通与断开的信 号，进行混控电压值、大小动电压值、指数曲线电压值和逆转电压值运算。第一功能开关闭合时，MCU以X轴传感器模拟电压的当前值进行运算，第二功能开 关闭合时，MCU以Y轴传感器模拟电压的当前值进行运算，第三功能开关闭合时，MCU以角度 传感器模拟电压的当前值进行运算，第四功能开关闭合时，MCU以Z轴传感器模拟电压的当 前值进行运算。当第一至第四功能开关中有未闭合的，MCU以静态设定值的模拟电压值或第一至 第四功能开关断开前的模拟电压值进行运算。第一至第四功能开关的断开或闭合根据操作者的习惯或不同的模型直升机，由操 作者选择断开或闭合。角度混控运算是MCU将传感器的模拟电压信号叠加在一起乘以混控比例，以达到 伺服器相互补偿的作用。左倾、右倾、前倾、后倾角度混控运算为左倾角度混控电压值=(Si的模拟电压+S4的模拟电压)X混控比例，右倾角度混控电压值=(Si的模拟电压+S4的模拟电压)X混控比例，前倾角度混控电压值=(S2的模拟电压+S4的模拟电压)X混控比例，后倾角度混控电压值=(S2的模拟电压+S4的模拟电压)X混控比例。所述混控比例根据存储在MCU内部自带的EEPROM的数值来选择确定，它是根据不 同的模型机型事先写到EEPROM的，数值为0 100%，共10种模型机型，根据本次操作的模 型机型，操作者选择本模型机型的混控比例。伺服器相对传感器运动动作的大小的比例(简称大小动比例或缩放比例)，用以 改变伺服器运动的动作量，MCU大小动比例缩放运算为上升大小动电压值=S4的模拟电压X缩放比例，下降大小动电压值=S4的模拟电压X缩放比例，左转大小动电压值=S3的模拟电压X缩放比例，右转大小动电压值=S3的模拟电压X缩放比例。
所述缩放比例根据不同的模型机型，确定伺服器的运动量，数值为0 100%，共 10种模型机型，根据本次操作的模型机型，操作者选择本模型机型的缩放比例。如图9所示，各个传感器的模拟量的原始数据呈线性变化，MCU通过对原始数据进 行指数运算，指数运算后发送给终端，使伺服运动呈圆滑的曲线运动变化，以改变伺服器的 启动性能。指数曲线运算为上升指数曲线电压值=S4的模拟电压X指数比例，下降指数曲线电压值=S4的模拟电压X指数比例，左倾指数曲线电压值=Sl的模拟电压X指数比例，右倾指数曲线电压值=Sl的模拟电压X指数比例，前倾指数曲线电压值=S2的模拟电压X指数比例，后倾指数曲线电压值=S2的模拟电压X指数比例，左转指数曲线电压值=S3的模拟电压X指数比例，右转指数曲线电压值=S3的模拟电压X指数比例。不同的模型机型，伺服器具有不同的启动性能，所述指数比例根据模型机型来确 定，数值为-100 % +100 %，共10种模型机型，根据本次操作的模型机型，操作者选择本模 型机型的指数比例。每个操作者拿遥控器的方向不同或模型直升机的结构不一样的情况下，伺服器最 终的运动方向与传感器运动方向不一致，伺服器与传感器运动的方向一致为正转，反之为 逆转，SUB2向终端发送逆转信号前，SUBl进行的逆转功能运算为上升逆转电压值=S4的模拟电压X (-1)，下降逆转电压值=S4的模拟电压X (-1)，左倾逆转电压值=Sl的模拟电压X (-1)，右倾逆转电压值=Sl的模拟电压X (-1)，前倾逆转电压值=S2的模拟电压X (-1)，后倾逆转电压值=S2的模拟电压X (-1)，左转逆转电压值=S3的模拟电压X (-1)，右转逆转电压值=S3的模拟电压X (-1)。MCU根据本次操作的模型机型，操作者的习惯，由操作者选择本模型机型的逆转功 能运算的值-1。四、主控端功能处理器MCU对角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电 压的运算值进行模拟/数字转换、编码，主控端功能处理器MCU的工作电压是5V，MCU模拟 数字转换的精度是1/1023，数字值=(1023X当前传感器的值)/5. 0。编码采用标准的串 口编码波特率115200BPS，数据位8，停止位于1，校验位NULL，流控位NULL。五、主控端功能处理器MCU将角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电 压的编码信号传送到主控端双向无线传输模块，主控端双向无线传输模块将所述编码信号 无线发送到设置在遥控直升机上的终端部分。发送编码的顺序为0XFF、0XFF X、Y、Z、角度。 发送编码的频率为2. 400GHZ 2. 483GHZ。六、如图8所示，设置在遥控直升机上的终端部分或电脑上的功能处理器MCU接收 到终端双向无线传输模块从主控端发来的角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的编码信号，根据第一功能设置开关的解码数据、数字/模拟设置，对编码信号进行解 码，数字/模拟转换得到角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的模拟信号。七、终端部分的功能处理器MCU对模拟信号进行运算，得到下列伺服控制信号油门伺服控制信号THRO =上升大小动电压值+下降大小动电压值+上升指数曲 线电压值+下降指数曲线电压值+上升逆转电压值+下降逆转电压。终端接收到“Z”数值 经MCU送出油门伺服控制信号THR0，油门伺服控制信号THRO控制模型模型直升机的上升、 下降(Z轴)。副翼伺服控制信号AILE =左倾角度混控电压值+右倾角度混控电压值+左倾指 数曲线电压值+右倾指数曲线电压值+左倾逆转电压值+右倾逆转电压值。终端接收到 “X”数值经MCU送出副翼伺服控制信号AILE，副翼伺服控制信号AILE控制模型模型直升机 的左倾、右倾(X轴)。升降伺服控制信号ELEV =前倾角度混控电压值+后倾角度混控电压值+前倾指 数曲线电压值+后倾指数曲线电压值+前倾逆转电压值+后倾逆转电压值。终端接收到 “Y”数值经MCU送出升降伺服控制信号ELEV，升降伺服控制信号ELEV控制模型模型直升机 的前倾、后倾(Y轴)。方向伺服控制信号RUDD =左转大小动电压值+右转大小动电压值+左转指数曲 线电压值+右转指数曲线电压值+左转逆转电压值+右转逆转电压值。终端接收到“角度” 数值经MCU送出方向伺服控制信号RUDD，方向伺服控制信号RUDD控制模型模型直升机的左 转、右转(角度)。终端部分的功能处理器MCU还送出四路辅助伺服输出信号。模型直升机X、Y、Z和 角度的驱动，各分别设有两个动力源，伺服控制信号和辅助伺服输出信号同时分别控制驱 动同一坐标的两个动力源。四路辅助伺服输出信号的值分别为辅助1伺服输出信号AUXl =油门伺服控制信号THR0，辅助2伺服输出信号AUX2 =副翼伺服控制信号AILE，辅助3伺服输出信号AUX3 =升降伺服控制信号ELEV，辅助4伺服输出信号AUX4 =方向伺服控制信号RUDD。八、终端部分的功能处理器MCU向伺服器输出油门伺服控制信号THR0、副翼伺服 控制信号AILE、升降伺服控制信号ELEV、方向伺服控制信号RUDD、辅助1伺服输出信号 AUX1、辅助2伺服输出信号AUX2、辅助3伺服输出信号AUX3、辅助4伺服输出信号AUX4。或 终端部分的功能处理器MCU向外接电脑输出控制信号THR0、副翼控制信号AILE、升降控制 信号ELEV、方向控制信号RUDD、辅助1输出信号AUXl、辅助2输出信号AUX2、辅助3输出信 号AUX3、辅助4输出信号AUX4，控制游戏直升机动作。如图7所示，终端部分的功能处理器MCU根据第二功能设置开关的数字通信端口 选择信号，读取外接电脑的不同模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、逆转功能运算 的值-1，编码后经终端部分双向无线传输模块向主控端发送。如图6所示，主控端双向无线传输模块接收终端部分双向无线传输模块发送的不 同模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、-1值编码数据，终端部分的功能处理器MCU 解码后，存入其自带的电可擦可编程只读存储器EEPR0M。本发明的运动姿态的控制装置，由设置在模型直升机遥控器上的主控端部分
11与设置在模型直升机或电脑上的终端部分构成。主控端部分和终端部分通过无线频率 2. 400GHZ 2. 483GHZ 联接。主控端部分由主控端电路和电源管理电路构成，用以识别主控端电路的传感器的 运动姿态和运动量，主控端电路的功能处理器MCU配合主控端电路的功能开关的开关状态 对运动量进行读取、运算，经模拟/数字转换、编码后将该编码信号向终端部分无线发射出 去。主控端电路接收终端部分发来的命令数据，对模型参数进行设置、调节。遥控器与模型直升机的运动姿态为上升、下降、左倾、右倾、前倾、后倾、左转、右 转。终端部分由终端电路和终端电源管理电路构成，用以无线接收主控端部分发来的 编码信号，终端功能处理器MCU进行解码，数字/模拟转换后，配合终端电路的功能开关的 开关状态进行运算处理后，将伺服控制信号送到输入/输出I/O 口输出，控制模型直升机做 相应的运动。或将上升、下降、左倾、右倾、前倾、后倾、左转、右转的运动姿态、运动量的数字 信号送到数据通信端口连接的RS232串口或USB接口，控制电脑游戏直升机做相应的运动。 终端电路将电脑、带微处理器的设置卡(设置卡类似电脑可以设置数据，发送数据，接收数 据)发来的命令数据通过无线发送到主控端，对运动姿态识别遥控器参数进行调节。如图1所示，主控端电路设有主控端功能处理器MCU SUBl，SUBl分别连接主控端 双向无线传输模块SUB2、X轴传感器Si、Y轴传感器S2、角度传感器S3、Z轴传感器S4、X轴 水平取样开关SWl、Y轴水平取样开关SW2、角度中立点取样开关SW3、Z轴启动位置取样开 关SW4、第一功能开关SW5、第二功能开关SW6、第三功能开关SW7、第四功能开关SW8和第一 LED功能指示灯Dl。微处理器MCUSUB1通过读取S1、S2、S3、S4的模拟电压变化，结合SWl、 Sff2, Sff3, Sff4, Sff5, Sff6, SWI、SW8的闭合接通与断开的状态信号，识别遥控器的运动姿态和 运动量。其中上升、下降采用Z轴传感器S4的模拟电压信号来识别，左倾、右倾采用X轴传感器Sl的模拟电压信号来识别，前倾、后倾采用Y轴传感器S2的模拟电压信号来识别，左转、右转采用角度传感器S3的模拟电压信号来识别。利用SW1、SW2、SW3、SW4的开关状态，SUBl校准或设定遥控器静态时的姿态或零点位置。SUBl 分别通过其 I/O 1、I/O 2、I/O 3、I/O 4 脚，采集 Si、S2、S3、S4 的静止和动 态的模拟电压信号，SUBl在每1毫秒时间分别连续采样10次，除去最大值和最小值，再取 余下的8次的平均值作为该次采集的模拟信号。SUBl 分别通过 I/O 5、I/O 6、I/O 7、I/O 8 脚，采集 SffU Sff2, Sff3, SW4 的开关闭 合接通与断开的信号。311、512、513、514配合5皿1设定乂、￥、2、角度的静态设定值。SWl 闭合时，SUBl读取Sl模拟电压的的当前值作为X轴的静态设定值，SW2闭合时，SUBl读取 S2模拟电压的的当前值作为Y轴的静态设定值，SW3闭合时，SUBl读取S3模拟电压的的当 前值作为角度的静态设定值，SW4闭合时，SUBl读取S4模拟电压的的当前值作为Z轴的静 态设定值。所述各个静态设定值为模拟电压信号。SW1、SW2、SW3、SW4的闭合由操作者根据 使用情况任意设定，设定静态设定值后开启SW1、SW2、Sff3, SW4。SUBl 分别通过 I/O 9、I/O 10、I/O 11、I/O 12 脚，读取 Sff5, Sff6, Sff7, SW8 给出的运算功能信号。SW5、Sff6, Sff7, SW8配合SUBl对读取的Si、S2、S3、S4的信号进行运算。 当SW5、SW6、SW7、SW8断开时，SUBl分别不读取S1、S2、S3、S4的当前信号，即该S1、S2、S3、 S4的当前模拟电压不参与角度混控电压值、大小动电压值、指数曲线电压值、逆转电压值运 算，SUBl以静态设定值的模拟电压值或SW5、Sff6, Sff7, SW8断开前的模拟电压值进行运算。 SW5闭合时，SUBl以Sl模拟电压的当前值进行运算，SW6闭合时，SUBl以S2模拟电压的当 前值进行运算，SW7闭合时，SUBl以S3模拟电压的当前值进行运算，SW8闭合时，SUBl以S4 模拟电压的当前值进行运算。SW5、SW6、SW7、SW8的断开或闭合根据操作者的习惯或不同的 模型直升机，由操作者选择断开或闭合。SUBl将运算后的角度混控电压值、大小动电压值、指数曲线电压值、逆转电压值 进行模拟/数字转换，工作电压是5V，SUBl模拟/数字转换的精度是1/1023，则数字值= (1023X当前传感器的值)/5.0。然后编码，编码采用标准的串口编码波特率115200BPS， 数据位8，停止位于1，校验位NULL，流控位NULL，得到编码信号。SUBl从I/O 14脚将角度 混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的编码信号传送到主控端双向无线传输模 块SUB2，主控端双向无线传输模块SUB2将所述编码信号无线发送到终端部分。发送编码的 顺序为0XFF、0XFF X、Y、Ζ、角度。发送编码的频率为2. 4GHZ 2. 483GHZ。SUBl从I/O 13脚输出控制第一 LED功能指示灯Dl的信号，在有无线信号发射或 接收时，LED闪亮。没有无线数据发射或接收时，LED熄灭。SUBl的I/O 15脚经主控端双向无线传输模块SUB2接收到的终端部分的命令字 符OXAA 0X55，以及不同的模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、(-1)值的指令信号， 解调后将相关的指令数据存入连接在SUBl内部自带的电可擦可编程只读存储器EEPR0M， 供SUBl调用。如图2所示，主控端电源管理电路设有第一直流电源BT1，第一直流电源BTl正极 的经第一电源开关SW9接第一稳压转换器P1，为主控端功能处理器MCUSUB1、主控端双向无 线传输模块SUB2、X轴传感器S1、Y轴传感器S2、角度传感器S3和Z轴传感器S4提供稳定 的直流电源VCC。连接在第一直流电源BTl两端的充电模块SUB5，用于向BTl充电，充电模 块SUB5连接外接电路端口。如图3所示，终端电路设有终端功能处理器MCU SUB4,终端功能处理器MCUSUB4连 接终端双向无线传输模块SUB3、数据通讯端口 JP1、第二 LED功能指示D2、第一功能设置开 关SW11、第二功能设置开关SW12、输出伺服控制信号插头。伺服控制信号为油门伺服控制 信号THR0、副翼伺服控制信号AILE、升降伺服控制信号ELEV、方向伺服控制信号RUDD、辅助 1伺服输出信号AUX1、辅助2伺服输出信号AUX2、辅助3伺服输出信号AUX3、辅助4伺服输 出信号AUX4。其中第一功能设置开关SWll用于向SUB3发出解码、数字/模拟转换的信号，第二功能设置开关SW12用于向终端部分连接的电脑或者设置卡发出数字通信端 口选择数据设置请求的信号。SUB4通过I/O 1接收终端双向无线传输模块SUB3从主控端部分发来的混控电压、 大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的编码信号，从I/O 14、I/O 15读取第一功能设置开 关ISWll的解码、数字/模拟转换设置或第二功能设置开关2SW12的数字通信端口选择的 信号。ISWll与2SW12互锁联动切换，第一个开关接通，另一个开关断开，再接通另一个开关
13时，第一个开关断开。SUB4根据功能设置开关的功能设置信号对编码信号进行解码、运算得 到模拟伺服控制信号。SUB4将运算后的模拟伺服控制信号从I/O 3,1/0 4,1/0 5,1/0 6,1/0 7,1/0 8、 I/O 9,1/0 10分别输出油门伺服控制信号THR0、副翼伺服控制信号AILE、升降伺服控制信 号ELEV、方向伺服控制信号RUDD、辅助1伺服输出信号AUX1、辅助2伺服输出信号AUX2、辅 助3伺服输出信号AUX3、辅助4伺服输出信号AUX4。SUB4根据功能设置开关的功能设置信号对编码信号进行解码后，经数据通讯端口 JPl发送给电脑的RS232串口或USB端口，使本发明的遥控器既可以控制模型直升机，又可 以用于电脑游戏控制游戏直升机动作。SUB4收到外接电脑经USB或RS232，或外置数据设置卡经数据通讯端口 JPl发来 的命令字符OXAA 0X55，以及不同的模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、(-1)值的 指令信号，依据命令字符OXAA 0X55作为识别依据，识别为调节遥控器内部参数的指令，经 终端双向无线传输模块SUB3发送给主控端部分，实现对遥控器内部的不同的模型机型的 混控比例、缩放比例、指数比例、(-1)值的参数设定或调节。如图4所示，终端电源管理电路设有第二直流电源BT2，第二直流电源BT2经第二 电源开关SWlO接第二稳压转换器P2。第二稳压转换器P2为终端功能处理器MCU SUB4和 终端双向无线传输模块SUB3提供稳定的直流电源VDD。第二电源开关SWlO和第二直流电 源BT2两端的充电端口连接连接充电端口，用于对BT2充电。利用本发明的方法和装置，操作者操作遥控器，设置在遥控器内的X轴倾斜传感 器、Y轴倾斜传感器、角度传感器、Z轴倾斜传感器感应x、Y、角度和Z信号，主控端功能处理 器MCU将各传感器的运动模拟电压信号，进行混控、大小动、指数曲线、逆转运算，模拟/数 字转换、编码调制后，通过主控端双向无线传输模块无线发送出去。终端双向无线传输模块 无线接收到主控端发送来的信号，送入终端功能处理器MCU进行解码、数字/模拟转换、运 算处理，输出油门伺服控制信号、副翼伺服控制信号、升降伺服控制信号、方向伺服控制信 号、辅助伺服1控制信、辅助伺服1控制信、辅助伺服2控制信、辅助伺服3控制信、辅助伺 服4控制信，对模型直升机的运动姿态进行操作，控制模型直升机上升、下降、左倾、右倾、 前倾、后倾、左转、右转。终端功能处理器MCU还可将解码后的数字信号通过数据通讯端口 JPl输出运动姿态的数据，控制电脑上的模拟飞行游戏。实施例，主控端功能处理器MCU SUBl采用C8051F310，主控端双向无线传输模块 SUB2采用24L01，X轴倾斜传感器Sl采用MMA7361L，Y轴倾斜传感器S2采用MMA7361L，角度 传感器S3采用XV-3700CB，Z轴倾斜传感器S4采用MMA7361L，X轴水平取样开关SWl采用 B3W-1000，Y轴水平取样开关SW2采用B3W-1000，角度中立点取样开关SW3采用B3W-1000， Z轴启动位置取样开关SW4采用B3W-1000，第一功能开关SW5采用B3W-1000，第二功能开关 SW6采用B3W-1000，第三功能开关SW7采用B3W-1000，第四功能开关SW8采用B3W-1000，第 一 LED功能指示灯Dl采用红Φ 32. 54mm半球形0. 06w。第一直流电源BTl采用LR6AM3SIZE AA 1. 5V，第一电源开关SW9采用插件单刀双 闸MS22D17，接第一稳压转换器Pl采用贴件CJT1117 TO 2w 5v 1000mA，充电模块SUB5采 用CR012 201四节电池并充充电模块。终端功能处理器MCU SUB4采用C8051F310，终端双向无线传输模块SUB3采用24L01，数据通讯端口 JPl 采用插件 4-25-+851. 5mm 90° 7*6*3. 7mm+/_0. IJST (S4B-ZR))， 第二 LED功能指示D2采用红Φ 32. 54mm半球形0. 06w,第一功能设置开关SWll采用单刀双 闸SS22D32-G12，第二功能设置开关SW12采用单刀双闸SS22D32-G12，输出伺服控制信号插 头采用2. 54mm杜邦排针母插三拼双排F = 8mm+/-0. Imm 2列。第二直流电源BT2采用LR6 AM3 SIZE AA 1. 5V，第二电源开关SWlO采用插件单刀 双闸MS22D17，第二稳压转换器P2采用贴件CJT1117 TO 2w 5v IOOOmA0主控端功能处理器MCU SUBl和终端功能处理器MCU SUB4采用C语言嵌汇编程序 语言实现，版本号为VER1. 0。主控端功能处理器MCU读取电可擦可编程只读存储器EEPROM里的数据的命令 OXFF OXFF 0X01 0X01。主控端功能处理器MCU读取X轴传感器Sl的电压信号的命令0XFF OXFFOX10 0X10。主控端功能处理器MCU采集X轴水平取样开关SWl接通与断开的信号的命令 OXFF OXFF 0X11 0X11。主控端功能处理器MCU读取X轴传感器模拟电压的的当前值作为X轴的静态设定 值的命令:0XFF OXFF 0X20 0X20。主控端功能处理器MCU以X轴传感器模拟电压的当前值进行运算的命令0XFF OXFF 0X30 0X30。主控端功能处理器MCU计算左倾角度混控电压值的命令0XFF OXFF 0X550X55。主控端功能处理器MCU将角度混控电压的编码信号传送到主控端双向无线传输 模块的命令:0XFF OXFF OXAA OXAA。终端部分的功能处理器MCU读取第一功能设置开关的解码，数字/模拟转换的命 令=OXFF OXFF 0X5A 0X5A。终端部分的功能处理器MCU对模拟信号进行运算，得到油门伺服控制信号的命 令=OXFF OXFF 0X58 0X58。终端部分的功能处理器MCU向伺服器输出油门伺服控制信号的命令0XFF0XFF 0X5F 0X5F。终端部分的功能处理器MCU读取第二功能设置开关的数字通信端口选择的信 号，接收外接电脑的不同模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、(-1)值的命令0XFF OXFF 0X66 0X66。主控端双向无线传输模块接收终端部分双向无线传输模块发送的不同模型机型 的混控比例编码数据，终端部分的功能处理器MCU解码后，存入其自带的电可擦可编程只 读存储器 EEI3ROM 的命令OXFF OXFF 00X66 0X66。
1权利要求
一种运动姿态的控制方法，包括以下步骤一、遥控器的主控端功能处理器读取电可擦可编程只读存储里的角度混控比例、缩放比例、指数比例、逆转功能运算的值，读取X轴传感器、Y轴传感器、角度传感器、Z轴传感器的电压信号；二、主控端功能处理器设定模型直升机X、Y、Z和角度的静态设定值；三、主控端功能处理器进行混控电压值、大小动电压值、指数曲线电压值和逆转电压值运算；四、主控端功能处理器对角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的运算值进行模拟/数字转换、编码；五、主控端功能处理器将角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的编码信号传送到主控端双向无线传输模块，主控端双向无线传输模块将所述编码信号无线发送到设置在遥控直升机上的终端部分；六、设置在遥控直升机上的终端部分或电脑上的功能处理器接收到终端双向无线传输模块从主控端发来的角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的编码信号，对编码信号进行解码，数字/模拟转换得到角度混控电压、大小动电压、指数曲线电压、逆转电压的模拟信号；七、终端部分的功能处理器对模拟信号进行运算，得到伺服控制信号；八、终端部分的功能处理器向伺服器输出油门伺服控制信号，或终端部分的功能处理器向外接电脑输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的运动姿态的控制方法，其特征在于所述遥控器的主控端功 能处理器读取读取X轴传感器、Y轴传感器、角度传感器、Z轴传感器的电压信号，每1毫秒 时间分别连续采样10次，除去最大值和最小值，再取余下的8次的平均值作为该次采集的 模拟电压信号。
3.根据权利要求2所述的运动姿态的控制方法，其特征在于所述主控端功能处理器 采集X轴水平取样开关、Y轴水平取样开关、角度中立点取样开关、Z轴启动位置取样开关的 接通与断开的信号，X轴水平取样开关闭合时，主控端功能处理器读取X轴传感器模拟电压 的的当前值作为X轴的静态设定值，Y轴水平取样开关闭合时，主控端功能处理器读取Y轴 传感器模拟电压的的当前值作为Y轴的静态设定值，角度中立点取样开关闭合时，主控端 功能处理器读取角度传感器模拟电压的的当前值作为角度的静态设定值，Z轴启动位置取 样开关闭合时，主控端功能处理器读取Z轴传感器模拟电压的的当前值作为Z轴的静态设 定值；所述第一至第四功能开关中有未闭合的，主控端功能处理器以上次设定值作为静态 设定值，若是第一次开启设定为0。
4.根据权利要求3所述的运动姿态的控制方法，其特征在于所述主控端功能处理器 根据采集的第一至第四功能开关的接通与断开的信号，进行混控电压值、大小动电压值、指 数曲线电压值和逆转电压值运算，第一功能开关闭合时，主控端功能处理器以X轴传感器 模拟电压的当前值进行运算，第二功能开关闭合时，主控端功能处理器以Y轴传感器模拟 电压的当前值进行运算，第三功能开关闭合时，主控端功能处理器以角度传感器模拟电压 的当前值进行运算，第四功能开关闭合时，主控端功能处理器以Z轴传感器模拟电压的当 前值进行运算；所述第一至第四功能开关中有未闭合的，主控端功能处理器以静态设定值 的模拟电压值或第一至第四功能开关断开前的模拟电压值进行运算。
5.根据权利要求4所述的运动姿态的控制方法，其特征在于所述角度混控运算为左倾角度混控电压值=(X轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控比例，右倾角度混控电压值=(X轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控比例，前倾角度混控电压值=(Y轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控比例，后倾角度混控电压值=(Y轴传感器的模拟电压+Z轴传感器的模拟电压)X混控比例；所述大小动比例缩放运算为上升大小动电压值=Z轴传感器的模拟电压X缩放比例， 下降大小动电压值=Z轴传感器的模拟电压X缩放比例， 左转大小动电压值=角度传感器的模拟电压X缩放比例， 右转大小动电压值=角度传感器的模拟电压X缩放比例； 所述指数曲线运算为上升指 女曲线电压值=Z轴传感器的模拟电压X指病文比例，下降指 女曲线电压值=Z轴传感器的模拟电压X指病文比例，左倾指 女曲线电压值=X轴传感器的模拟电压X指病文比例，右倾指 女曲线电压值=X轴传感器的模拟电压X指病文比例，前倾指 女曲线电压值=Y轴传感器的模拟电压X指病文比例，后倾指 女曲线电压值=Y轴传感器的模拟电压X指病文比例，左转指 女曲线电压值=角度传感器的模拟电压X指I计匕例，右转指_女曲线电压值=角度传感器的模拟电压X指I计匕例所述逆转功能运算为 上升逆转电压值=Z轴传感器的模拟电压 下降逆转电压值=Z轴传感器的模拟电压 左倾逆转电压值=X轴传感器的模拟电压 右倾逆转电压值=X轴传感器的模拟电压 前倾逆转电压值=Y轴传感器的模拟电压 后倾逆转电压值=Y轴传感器的模拟电压 左转逆转电压值=角度传感器的模拟电压 右转逆转电压值=角度传感器的模拟电压 所述伺服控制信号为 油门伺服控制信号=上升大小动电压值+下降大小动电压值+上升指数曲线电压值+ 下降指数曲线电压值+上升逆转电压值+下降逆转电压，副翼伺服控制信号=左倾角度混控电压值+右倾角度混控电压值+左倾指数曲线电压 值+右倾指数曲线电压值+左倾逆转电压值+右倾逆转电压值；升降伺服控制信号=前倾角度混控电压值+后倾角度混控电压值+前倾指数曲线电压 值+后倾指数曲线电压值+前倾逆转电压值+后倾逆转电压值；方向伺服控制信号=左转大小动电压值+右转大小动电压值+左转指数曲线电压值+ 右转指数曲线电压值+左转逆转电压值+右转逆转电压值；所述终端部分的功能处理器还送出四路辅助伺服输出信号，辅助伺服输出信号为 辅助1伺服输出信号=油门伺服控制信号，X(-l)， X(-l)， X(-l)， X(-l)， X(-l)， X(-l)， X(-l)， X (-1)；3辅助2伺服输出信号=副翼伺服控制信号，辅助3伺服输出信号=升降伺服控制信号，辅助4伺服输出信号=方向伺服控制信号。
6.根据权利要求1至5中任一所述的运动姿态的控制方法，其特征在于所述终端部 分的功能处理器读取外接电脑的不同模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、逆转功能 运算的值，编码后经终端部分双向无线传输模块向主控端发送，主控端双向无线传输模块 接收终端部分双向无线传输模块发送的不同模型机型的混控比例、缩放比例、指数比例、逆 转功能运算的值编码数据，终端部分的功能处理器解码后，存入电可擦可编程只读存储器。
7.根据权利要求6所述的运动姿态的控制方法，其特征在于所述终端部分的功能处 理器从第一功能设置开关得到解码、数字/模拟转换的信号，从第二功能设置开关得到向 终端部分连接的电脑或者设置卡发出数字通信端口选择数据设置请求的信号。
8.—种运动姿态的控制装置，由设置在模型直升机遥控器上的主控端部分与设置在模 型直升机上的终端部分构成，主控端部分和终端部分无线联接，其特征在于所述主控端部 分的主控端电路设有主控端功能处理器，主控端功能处理器分别连接主控端双向无线传输 模块、X轴传感器、Y轴传感器、角度传感器、Z轴传感器、X轴水平取样开关、Y轴水平取样 开关、角度中立点取样开关、Z轴启动位置取样开关、第一功能开关、第二功能开关、第三功 能开关、第四功能开关；所述终端部分设置在模型直升机或电脑上；所述终端部分的终端 电路设有终端功能处理器，终端功能处理器连接终端双向无线传输模块、数据通讯端口和 输出伺服控制信号插头。
9.根据权利要求8所述的运动姿态的控制装置，其特征在于所述终端功能处理器连 接有第一功能设置开关和第二功能设置开关，第一功能设置开关和第二功能设置开关为互 锁联动切换开关。
10.根据权利要求9所述的运动姿态的控制装置，其特征在于所述主控端部分的主控 端电源管理电路设有第一直流电源，第一直流电源正极的经第一电源开关接第一稳压转换 器，为主控端功能处理器、主控端双向无线传输模块、X轴传感器、Y轴传感器、角度传感器 和Z轴传感器提供直流电源，连接在第一直流电源两端的充电模块，用于向充电，充电模块 连接外接电路端口 ；终端部分的终端电源管理电路设有第二直流电源，第二直流电源经第 二电源开关接第二稳压转换器，第二稳压转换器为终端功能处理器和终端双向无线传输模 块提供直流电源，第二电源开关和第二直流电源两端的充电端口连接连接充电端口，用于 对充电。
全文摘要
本发明公开了一种运动姿态的控制方法和控制装置，要解决的技术问题是提高模型直升机遥控器的操控性。本发明的方法遥控器的处理器读取X、Y、角度、Z轴传感器的信号，运算，模数转换、编码，发送，终端部分接收，数模转换，运算，输出伺服控制信号。本发明的装置，遥控器与模型直升机上的终端部分无线联接，遥控器的处理器连接双向无线传输模块、X、Y、角度、Z轴传感器。本发明与现有技术相比，传感器采集遥控器的信号，简化了遥控器的结构，降低遥控模型直升机的成本，适应不同需要的人，可以通过电脑无线设置、调节遥控器的内部参数，将遥控模型直升机和电脑模拟游戏遥控操作相结合，可操作模型直升机，又可控制电脑的模拟游戏。
文档编号A63H27/133GK101937234SQ201010256810
公开日2011年1月5日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者沈安平 申请人:深圳市沈氏彤创航天模型有限公司