一种应用于数字舵机的低功耗信号采集处理系统的制作方法

本实用新型涉及舵机智能控制技术领域，尤其是涉及了一种应用于数字舵机的低功耗信号采集处理系统。

背景技术：

舵机作为用于控制飞行系统飞行姿态和轨迹的伺服机构，其性能直接影响到飞行系统的性能。舵机的控制原理是接收上位机给出的控制信号，由舵机控制系统输出舵面偏转指令，以操纵舵面相应偏转，从而改变飞行系统的飞行姿态和轨迹。

在舵机运行过程中，需要利用信号采集处理系统接收、分析来自上位机的遥控指令信息，根据指令信息控制舵机进行相应动作；同时需要时刻监测舵机角度偏转、电流等工作状态反馈信号，对舵机运行状态进行实时调整，以保证舵机安全、精准运行；在现有技术中，对舵机信号采集处理系统设计的主要关注点的是处理速度而忽视了功耗对舵机运行精度造成的影响；舵机运行时间长、信息处理过程复杂，同时上位机传来的舵机指令信号中含有电流冲击分量，将会增加系统的功耗，影响系统工作的稳定性。

技术实现要素：

为了克服背景技术中的不足，本实用新型公开了一种应用于数字舵机的低功耗信号采集处理系统，结构简单、抗干扰能力强、通用性好，在保证处理速度的前提下，有效地降低了系统功耗。

为实现上述目的，本实用新型采样如下技术方案：

一种应用于数字舵机的低功耗信号采集处理系统，包括主处理器、第一信号调理模块、第二信号调理模块、接口模块、供电模块和存储模块；所述接口模块包括用于与上位机间进行信息传送的无线通信接口和用于进行系统调试的jtag接口；所述供电模块包括电源、备用电源和电源管理单元；所述第一信号调理模块输出端与所述主处理器相连；所述无线通信接口的输出端与所述第二信号调理模块的输入端相连，所述第二信号调理模块的输出端与所述主处理器相连，所述主处理器与所述无线通信接口的输入端相连；所述jtag接口、所述存储模块分别与所述主处理器相连；所述电源和备用电源通过所述电源管理单元分别与所述主处理器、所述第一信号调理模块、所述第二信号调理模块、所述无线通信接口、所述jtag接口相连。

优选的，所述主处理器为ti公司的msp430f449单片机。

优选的，所述第一信号调理模块由放大单元和隔离单元级联而成；所述放大单元由单片仪用放大器ad620及外围电路构成；所述隔离单元由隔离放大器acpl-c79b及其外围电路构成。

优选的，所述第二信号调理模块由放大单元和滤波单元级联而成；所述放大单元由单片仪用放大器ad620及外围电路构成；所述滤波单元为由集成放大器tl084外围电路构成的四阶巴特沃思低通滤波器。

优选的，所述无线通信接口由射频收发芯片nrf905及其外围电路构成。

优选的，所述电源和备用电源均由3个3v纽扣电池串联构成。

优选的，所述电源管理单元由用于进行电压转换的线性稳压芯片tps76930、电压反转芯片max660以及用于电源电压测量的霍尔电压传感器构成。

优选的，所述存储模块为电可擦写的flash存储器。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下有益效果：充分利用主处理器的低功耗特性，在主处理器完成相应任务后，主动进入低功耗模式，在主处理器计算任务不繁重时，采用较低的时钟频率，辅助电路配合使用低功耗芯片，采用模块化设计，有效地降低了采集处理系统的功耗；设置备用电源，在检测到电源电量不足或故障时，自动切换至备用电源，保证了系统的长期稳定运行；利用jtag接口，方便工作人员进行软件调试和烧写；系统结构简单、抗干扰能力强、通用性好。

附图说明

图1为本实用新型信号采集处理系统结构示意图。

图中：1、主处理器；2、第一信号调理模块；3、第二信号调理模块；4、接口模块；5、供电模块；6、存储模块；401、无线通信接口；402、jtag接口；501、电源；502、备用电源；503、电源管理单元。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本实用新型，公开本实用新型的目的旨在保护本实用新型范围内的一切技术改进，本实用新型并不局限于下面的实施例。

如图1所示，本实用新型一种应用于数字舵机的低功耗信号采集处理系统包括主处理器1、第一信号调理模块2、第二信号调理模块3、接口模块4、供电模块5和存储模块6。

所述主处理器1选用ti公司的msp430f449单片机，是一种超低功耗的混合信号微控制器，具有低电压、超低功耗，强大的处理能力，集成了大量外围器件，可以利用自带12位a/d转换器进行模数转换。

所述第一信号调理模块2输出端与所述主处理器1相连；第一信号调理模块2接收传感器检测的舵机角度位置、电流等舵机工作状态信号，对其进行放大隔离处理后传送到主处理器1中；第一信号调理模块2由放大单元和隔离单元级联而成；所述放大单元由单片仪用放大器ad620及外围电路构成，ad620具有低噪音、低输入偏置电流和低功耗的特性，仅需要一个外接电阻，就能方便地进行各种增益的调整，适用于不同信号的放大；所述隔离单元由隔离放大器acpl-c79b及配合rc滤波电路构成，既可以抑制高频信号，又实现了输入信号与主处理器1间的隔离传输，提高了系统抗干扰性。

所述接口模块4包括用于与上位机间进行信息传送的无线通信接口401和用于进行系统调试的jtag接口402。

所述无线通信接口401的输出端与所述第二信号调理模块3的输入端相连，所述第二信号调理模块3的输出端与所述主处理器1相连，无线通信接口401接收上位机指令信号，经第二信号调理模块3进行放大滤波处理后，传送至主处理器1；所述主处理器1与所述无线通信接口401的输入端相连；主处理器1可以通过无线通信接口401将采集的舵机工作相关信号传送给上位机，以供地面工作人员观察和研究；无线通信接口401由射频收发芯片nrf905及其外围电路构成；第二信号调理模块3由放大单元和滤波单元级联而成；所述放大单元由单片仪用放大器ad620及外围电路构成；所述滤波单元为由集成放大器tl084及其外围电路构成的四阶巴特沃思低通滤波器。

所述jtag接口402、所述存储模块6分别与主处理器1相连；系统通过jtag接口402与计算机相连接，可以方便进行系统程序调试，程序调试成功后，可以通过jtag接口402将其烧写到存储模块6中；存储模块5为电可擦写的flash存储器，主要用于进行系统软件程序、舵机控制相关参数、接收的指令信息及所采集的舵机各类信号的存储，flash存储器可以在舵机因故障或其它原因出现断电情况时保证存储信息的完整性。

所述电源501和备用电源502通过电源管理单元503分别与主处理器1、第一信号调理模块2、第二信号调理模块3、无线通信接口401、jtag接口402相连，为其提供工作电压；电源501和备用电源502均由3个3v纽扣电池串联构成；电源管理单元503由用于进行电压转换的线性稳压芯片tps76930、电压反转芯片max660以及用于电源电压测量的霍尔电压传感器构成；为了保证系统的低功耗，系统中均采用了在±3v下可以正常工作的器件，系统使用超低功耗低压差ldo线性稳压芯片tps76930，将9v的电源501电压传换成3v的电压输出，使用电压反转芯片max660，将＋3v的输入电压转换成相应的－3v电压输出，作为供电电压；电源管理单元503利用霍尔电压传感器检测电源501电压，若发现电源501电量不足或出现故障，切换备用电源502作为系统供电电源，以防止因断电引起系统工作故障。

实施本实用新型所述检测系统时，通过jatg接口将调试成功的软件程序和工作参数烧写入存储模块6中；舵机开始工作，电源501被激活，系统正常工作；主处理器1通过无线通信接口401接收上位机发送的舵机指令信息，并结合存储模块6中的舵机工作参数，生成舵机运行数据，并将其发送至舵机驱动器，以控制舵机运行；主处理器1在舵机运行过程中，通过传感器实时采集并存储舵机的角度位置等工作状态信息，并将其与指令信息进行比较，若未达到预设位置，主处理器1调用相关程序，生成补偿信息，再次通过舵机驱动器调整舵机的运行。

本实用新型未详述部分为现有技术。