串行总线舵机解码器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种串行总线舵机解码器包括由电源Ⅰ、信号处理电路Ⅰ、单片机Ⅰ和舵机信号输出接口组成的解码器单元，接收机发送的总线控制信号输入所述信号处理电路Ⅰ，信号处理电路Ⅰ将总线控制信号发送到单片机Ⅰ，单片机Ⅰ对总线控制信号进行解码后，转换为标准舵机信号（即信号的脉冲宽度为1ms～2ms），将其输入舵机信号输出接口，电源Ⅰ向单片机Ⅰ供电。单片机Ⅰ设置有调试接口Ⅰ。本实用新型能将低成本的普通舵机挂接到总线上，当成总线舵机来使用。既满足了快速响应的要求，又简化了拓扑网络，更大幅度降低了系统成本。
【专利说明】串行总线舵机解码器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及舵机控制领域，具体是一种串行总线舵机解码器。
【背景技术】
[0002]舵机是一种位置伺服执行机构，广泛应用于航模、机器人领域。目前有两种舵机方案。
[0003]普通舵机:通过采集输入信号的脉冲宽度(Ims?2ms)来控制电机的旋转，带动齿轮机构转动到指定的位置(角度)。这种普通舵机是目前成本最低，应用最广的。其优点是舵机成本低，与舵机连接使用的接收机的成本低；其缺点是控制响应慢，拓扑网络复杂，多个普通舵机挂接在接收机上，一个普通舵机只能连接接收机的一个通道，每个舵机需要一路独立脉冲信号来控制，从而使舵机与接收机构成星形拓扑网。
[0004]总线舵机:通过一条总线来传递所有控制信号和数据，总线上可挂接多个总线舵机，总线上的控制信号控制总线舵机上的电机旋转。其优点是采用总线方式连接使控制响应快，拓扑网络简洁；缺点是大大增加了航模和机器人的成本，因为总线舵机比普通舵机成本高，同时支持总线舵机的接收机成本也高。
[0005]控制响应慢主要是指遥控系统通常采用PPM信号来传输控制信号，经解码后产生多路独立的脉宽信号来控制舵机。因此如果要传输的通道数越多，PPM信号的周期就越长，这将加大舵机对控制信号的响应延迟，反应变慢。
[0006]在普通舵机的使用方法中每个舵机需要一路独立脉冲信号来控制，属于星形拓扑结构。在大型航模和机器人上，由于舵机数量多，安装位置相隔较远，对于接收机与舵机之间的走线将会变得非常复杂。
【发明内容】
[0007]针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种串行总线舵机解码器，通过解码器将总线上的数据进行解码，输出标准舵机信号(即信号的脉冲宽度为Ims?2ms)去控制普通舵机。如此便能将低成本的普通舵机挂接到总线上，当成总线舵机来使用。既满足了快速响应的要求，又简化了拓扑网络，更大幅度降低了系统成本。
[0008]为实现上述目的，本实用新型采用这样的技术方案:串行总线舵机解码器包括由电源1、信号处理电路1、单片机I和舵机信号输出接口组成的解码器单元，所述信号处理电路I接收来自接收机发送的总线串行控制信号，并将所述总线串行控制信号发送到单片机I ;单片机I输出对总线串行控制信号进行解码后的标准舵机信号，将其输入舵机信号输出接口 ；电源I连接单片机I，向单片机I供电。单片机I设置有调试接口 I。舵机信号输出接口至少包含一路输出通道。
[0009]具体地，本实用新型还括用于对所述解码器单元的输出通道进行设置的设置卡单元。设置卡单元包括电源I1、信号处理电路I1、信号选择电路、单片机I1、LED显示电路和按键输入电路；所述信号处理电路II一端与解码器单元的信号处理电路I连接，另一端与单片机II连接；信号选择电路接收来自接收机发送的总线串行控制信号，信号选择电路还分别与信号处理电路II和单片机II连接，电源II与单片机II连接，给各电路模块供电；所述单片机II的显示输出端与LED显示电路连接，单片机II的按键输入端与按键输入电路连接，单片机II设置有调试接口 II。片机II发送控制命令给信号选择电路，控制信号选择电路对解码器单元的输出通道进行设置。对解码器单元的输出通道进行设置时，单片机II通过信号处理电路II读取保存在解码器单元中的设置参数，然后输入LED显示电路进行显示，按键输入电路输入设置命令到单片机II，单片机II根据设置命令改变设置参数，并通过LED显示电路显示出设置结果，单片机II将该设置结果通过信号处理电路II发送到解码器单元保存；不对解码器单元的输出通道进行设置时，接收机发送的总线控制信号通过信号选择电路和信号处理电路II直接发送到解码器单元。
[0010]本实用新型挂接在串行总线上，可以收到总线上传输的所有控制数据，对总线数据进行解码，分离出所有的通道数据，然后把与自己的端口所设置的输出通道号一致的通道数据取出来，转换成标准舵机信号由舵机信号输出接口输出，去控制与舵机信号输出接口连接的普通舵机的运动。
[0011]本实用新型能达到的有益技术效果如下:
[0012]I)加快控制响应:本实用新型采用PCM数字编码信号来传输总线控制信号，在同一根信号总线上高速传输所有通道的数据。传输时间短，传输延迟小，因此大大加快了控制响应速度。
[0013]2)简化拓扑网络:本实用新型属于总线拓扑结构，由于采用了单总线传输方式，所有的舵机解码器单元在通过设置卡单元设置好自己的输出通道号后，只要直接挂在总线上，就可以将相应通道的控制信号解码，并转换成标准舵机信号输出。因此整个系统就通过一条总线来进行数据传输，只需要铺设一条总线即可。布线非常简单方便。
[0014]3)大幅度降低系统成本:本实用新型通过舵机解码器作为转换装置，可以把廉价的普通舵机当成总线舵机挂载到串行总线上。一条总线上可以挂接多个舵机解码器，而每个舵机解码器最多可以挂接四个普通舵机。如此便可以使用多个舵机解码器加多个普通舵机来代替总线数字舵机，从而大幅度降低控制系统的成本。
[0015]4)降低航模的飞行重量:利用本实用新型连接成总线拓扑结构，减化拓扑网络，减少了连接线。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1本实用新型中解码器单元的电路原理框图；
[0017]图2为实用新型中设置卡单元的电路原理框图；
[0018]图3为解码器单元的控制流程图；
[0019]图4为设置卡单元进行设置的流程图；
[0020]图中:1.1_电源I ;1.2_信号处理电路I ;1.3_调试接口 I ;1.4_单片机I ;
1.5-舵机信号输出接口 ；2.1-电源II ；2.2-信号处理电路II ；2.3-信号选择电路；2.4-调试接口 II ;2.5-单片机II ;2.6-LED显示电路；2.7-按键输入电路。
【具体实施方式】[0021]下面结合附图做进一步说明。
[0022]参见图1，解码器单元包括电源I 1.1、信号处理电路I 1.2、调试接口 I 1.3、单片机I 1.4和舵机信号输出接口 1.5，接收机发送的总线控制信号输入所述信号处理电路
I1.2，信号处理电路I 1.2将总线控制信号发送到单片机I 1.4，单片机I 1.4对总线控制信号进行解码后，转换为标准舵机信号，将其输入舵机信号输出接口 1.5，电源I 1.1与单片机I 1.4连接，单片机I 1.4设置有调试接口 I 1.3。舵机信号输出接口 1.5至少包含一路输出通道，本实施例中设置了四路输出通道，每个输出通道可以挂接一个普通舵机。采用本实施例中的解码器可以连接4个普通舵机。信号处理电路I 1.2选用芯片的型号为74LVC2G04GW,单片机I 1.4选用芯片的型号为STM8S103F3P6。
[0023]参见图2，本实用型还包括用于对所述解码器单元的输出通道进行设置的设置卡单元。设置卡单元包括电源II 2.1、信号处理电路II 2.2、信号选择电路2.3、调试接口
II2.4、单片机II 2.5、LED显示电路2.6和按键输入电路2.7 ;所述信号处理电路II 2.2 —端与解码器单元的信号处理电路I 1.2连接，另一端与单片机II 2.5连接；信号选择电路
2.3接收来自接收机发送的总线串行控制信号，信号选择电路2.3还分别与信号处理电路II 2.2和单片机II 2.5连接，电源II 2.1与单片机II 2.5连接，给各电路模块供电；所述单片机II 2.5的显示输出端与LED显示电路2.6连接，单片机II 2.5的按键输入端与按键输入电路2.7连接；片机II 2.5发送控制命令给信号选择电路2.3，使信号选择电路2.3选择是否对解码器单元的输出通道进行设置。对解码器单元的输出通道进行设置时，单片机II 2.5通过信号处理电路II 2.2读取保存在解码器单元中的设置参数，然后输入LED显示电路2.6进行显示，按键输入电路2.7输入设置命令到单片机II 2.5，单片机II 2.5根据设置命令改变设置参数，并通过LED显示电路2.6显示出设置结果，单片机II 2.5将该设置结果通过信号处理电路II 2.2发送到解码器单元保存；不对解码器单元的输出通道进行设置时，接收机发送的总线控制信号通过信号选择电路2.3和信号处理电路II 2.2直接发送到解码器单元。信号处理电路II 2.2选用芯片的型号为74LVC2G04GW，信号选择电路2.3选用芯片的型号为TS5A3159DCKR,单片机II 2.5选用芯片的型号为STM8S103K3T6C。
[0024]LED显示电路2.6由若干发光二极管组成，每个发光二极管对应一个解码器单元的输出通道，或者对应总线控制信号中的其中一路信号地址，当表示解码器单元的输出通道的发光二极管，与表示总线控制信号中某一路信号的发光二极管都点亮时，表示匹配好二者的通道地址，总线控制信号中的该路信号可以由解码器单元的该通道输出。
[0025]调试接口 I和调试接口 II便于单片机与上位机连接，用于对单片机进行调试和编程。
[0026]参见图3，接收机将控制数据编码通过总线发送，总线上的数据从接收机到舵机解码器方向单向传输，按照总线通讯协议，将控制数据转换成数字编码信号，然后通过总线发送出去。
[0027]每个舵机解码器的四个输出端口(四路输出通道)可以设置不同的通道地址。所有挂在总线上的舵机解码器，都可以收到总线上传输的数据。舵机解码器将收到的总线数据中，与自己的端口设置的通道号一致的通道控制信号分离出来，转换成标准舵机信号输出，去控制普通舵机的运动。这样就可以非常方便地将廉价的普通舵机当作总线舵机来使用。
[0028]参见图4，在设置模式下，总线上的数据可以以半双工通讯的方式双向传输，设置卡单元使用这种方式对解码器单元进行参数的设置。设置卡单元读取解码器单元的舵机解码参数然后进行显示，设置卡单元对通道进行设置，然后将设置的命令码写入到解码器单元，解码器单元保存设置好的舵机解码参数。通道设置主要是将解码器上的四个通道的通道地址分别设置为与总线上传输的某一通道相对应。
[0029]在本实用新型中，设置卡单元将解码器单元的通道号设置好后，可以直接将解码器单元挂接到总线上，也可以将设置卡单元与解码器单元连接使用，此时设置卡单元工作在不对解码器单元的输出通道进行设置的状态下。
【权利要求】
1.串行总线舵机解码器，其特征在于:包括由电源I(1.1)、信号处理电路I (1.2)、单片机I (1.4)和舵机信号输出接口(1.5)组成的解码器单元，所述信号处理电路I (1.2)接收来自接收机发送的总线串行控制信号，并将所述总线串行控制信号发送到单片机I(1.4);单片机I (1.4)输出对总线串行控制信号进行解码后的标准舵机信号，将其输入舵机信号输出接口(1.5);电源I (1.1)向单片机I (1.4)供电；所述舵机信号输出接口(1.5)至少包含一路输出通道。
2.根据权利要求1所述串行总线舵机解码器，其特征在于:还包括用于对所述解码器单元的输出通道进行设置的设置卡单元。
3.根据权利要求2所述串行总线舵机解码器，其特征在于:所述设置卡单元包括电源II (2.1)、信号处理电路II (2.2)、信号选择电路(2.3)、单片机II (2.5)、LED显示电路(2.6)和按键输入电路(2.7);所述信号处理电路II (2.2) 一端与解码器单元的信号处理电路I (1.2)连接，另一端与单片机II (2.5)连接；信号选择电路(2.3)接收来自接收机发送的总线串行控制信号，信号选择电路(2.3)还分别与信号处理电路II (2.2)和单片机II(2.5)连接，电源II (2.1)与单片机II (2.5)连接，给各电路模块供电；所述单片机II (2.5)的显示输出端与LED显示电路(2.6)连接，单片机II (2.5)的按键输入端与按键输入电路(2.7)连接；对解码器单元的输出通道进行设置时，单片机II (2.5)通过信号处理电路II(2.2)读取保存在解码器单元中的设置参数，然后输入LED显示电路(2.6)进行显示，按键输入电路(2.7)输入设置命令到单片机II (2.5)，单片机II (2.5)根据设置命令改变设置参数，并通过LED显示电路(2.6)显示出设置结果，单片机II (2.5)将该设置结果通过信号处理电路II (2.2)发送到解码器单元保存；不对解码器单元的输出通道进行设置时，接收机发送的总线控制信号通过信号选择电路(2.3)和信号处理电路II (2.2)直接发送到解码器单元。
4.根据权利要求3所述串行总线舵机解码器，其特征在于:所述解码器单元的单片机I (1.4)设置有调试接口 I (1.3)，所述设置卡单元的单片机II (2.5)设置有调试接口 II(2.4)。
5.根据权利要求3所述串行总线舵机解码器，其特征在于:所述片机II(2.5)发送控制命令给信号选择电路(2.3 )，控制信号选择电路(2.3 )对解码器单元的输出通道进行设置。
【文档编号】G05B19/418GK203705895SQ201320678270
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年10月31日 优先权日:2013年10月31日
【发明者】陈楠, 朱家林, 钟尉, 王冬生, 蒙建军 申请人:重庆阿尔舍电子控制技术有限公司