[0025]7.如图4所示:LD33 20的数据线、地址线(P0?P7)采用并行方式直接与STM32F104ZET6芯片GP10(PB0?PB9)相接，均采用lk欧上拉电阻，其中接口与标准的10针JTAG测试输出引脚TD0连接，PB4与JTAG测试复位引脚连接，A0用于判断是数据段还是地址段;控制信号RDB、WRB、CSB，复位信号RSTB、中断返回信号INTB以及时钟信号CLK分别与STM32F104ZET6芯片GP10(PD0?TO5)相接，采用10k欧姆上拉电阻，辅助系统稳定工作。
[0026]8.触摸屏选择台达A系列HMI D0P，触摸屏接口与ARM微处理器的GP10(PA9、PA10)串口相连，通过对触摸屏程序的编写，可以实现人机接口界面上直接更改电机的参数，如转动的角度、启动和停止时的加减速度，在显示界面上，建立19个自由度的连杆机构，每个自由度代表一个关节的电机，当电机在转动时，显示界面上也可以看到运动的状态。
[0027]9.步进电机驱动电路是由C8051F410系列单片机和THB6064H驱动芯片组成。
[0028]10如图5所示，J4单元是四线接口，用于单片机程序下载，单片机Ι/0(Ρ0.4?P0.7)端口与CPLD芯片相连，用于传输指令，单片机使能信号CE与单片机的P0.7相连，单片机片选信号CS与单片机的P0.6相连，单片机串口接收端RX与单片机的P0.5相连，单片机串口发送端TX与单片机的P0.4相连，C8051F410单片机的ADC子系统集成了一个27通道的模拟多路选择器(AMUX0)和一个200ksps的12位逐次逼近寄存器型ADC，ADC中集成了跟踪保持电路、可编程窗口检测器和硬件累加器，片内Sil1n Labs二线(C2)开发接口允许使用安装在最终应用系统上的产品MCU进行非侵入式(不占用片内资源)、全速、在线系统调试，本实用新型采用C2进行下载调试单片机程序，P0.3、P0.2、P0.1分别与驱动芯片的Ml 12、13连接，？0.0控制驱动参考电压Vref，P1.7、P1.6、P1.5分别与驱动芯片的Enable、CW/CCW、CLK连接，P1.2、P1.3、P1.4是反馈信号接口，可以输入加速度传感器反馈信号和编码器反馈信号。
[0029]11.选择THB6064H作为步进电机的驱动芯片，驱动芯片的外围电路。
[0030]12.如图6所示，THB6064H芯片共有7个控制引脚，4个输出引脚，M1、M2、M3引脚是细分数选择端，Vref是参考电压输入端，当Vref为高电位时，使NPN型三极管Q2导通，电阻R5经Q2接地，此时，PNP型三极管Q1导通，Q1管的集电极和发射极将电阻R2、二极管D2短路，使Vref的电压升高，Vref ? (5_1 )/(4.7+1 )V，当Vref为低电位时，使NPN型三极管Q2截止，电阻R5变为高电位，此时，PNP型三极管Q1截止，电阻R2、二极管D2参与分压电路，使Vref的电位降低，Vref ? (5-0.7)/(10+4.7+1 )V，通过调节Vref引脚的高低电位，可以实现驱动芯片输出管脚的电流值，从而使步进电机转动时的电流大，停止时步进电机也用一定的抱闸电流，驱动芯片的输出引脚0UT1A、0UT2A、0UT1B、0UT2B分别与两相混合式步进电机的四根线连接，Enable是驱动芯片的使能端，当Enable = 0时，驱动芯片的所有输出为零，当Enable = 1时，驱动芯片正常工作，CW/CCW为步进电机转动方向控制端，CW/CCW为低电平时，电机正转，CW/CCW为高电平时，电机反转，CLK为脉冲输入端，通过调节输入脉冲的占空比，可以调节步进电机的转速，CLK为-0.2?VDD的方波，脉冲频率最高为200KHz，脉冲宽度最小为2.3us。
【主权项】
1.基于嵌入式的仿人机器人运动控制器，其特征在于语音模块、触摸屏和键盘鼠标分别接在ARM微处理器的语音接口、触摸屏接口及键盘鼠标接口，ARM微处理器与CPLD复杂可编程逻辑单元通信，并将指令串传输给CPLD输入接口，CPLD复杂可编程逻辑单元将指令串译码，并输出给单片机，单片机控制驱动芯片，驱动步进电机动作，步进电机动作的状态和位姿信号由信号反馈单元反馈给单片机，实现闭环控制。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式的仿人机器人运动控制器，其特征在于语音模块是以LD3320芯片为核心的硬件单元实现语音识别功能，LD3320的数据线、地址线采用并行方式直接与ARM微处理器相接，均采用lk欧上拉电阻，A0用于判断是数据段还是地址段;控制信号RDB、WRB、CSB，复位信号RSTB以及中断返回信号INTB与ARM微处理器相接，采用10k欧姆上拉电阻，辅助系统稳定工作。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式的仿人机器人运动控制器，其特征在于ARM微处理器选用ST公司的基于ARM Cortex-M3内核的32位处理器STM32F104ZET6芯片作为主控制器芯片，采用嵌入式操作系统uC/OS-Π来实现统一的任务调度和外围设备管理。4.根据权利要求1所述的基于嵌入式的仿人机器人运动控制器，其特征在于复杂可编程逻辑单元选用EPM3256ATI144系列CPLD芯片作为地址译码和数据传输，CPLD芯片采用四线制与单片机连接，其中两根线用于地址选择标志位和单片机使能信号，另外两根线作为串口的接收和发送，用于传输数据，CPLD芯片采用广播式控制，保证多个电机运动的一致性，可控制二十轴电机联动。5.根据权利要求1所述的基于嵌入式的仿人机器人运动控制器，其特征在于信号反馈单元是由绝对式编码器和重力加速度传感器组成，将步进电机的转速及步进电机所在平面的倾斜角度反馈给单片机，单片机处理编码器反馈的数据，实时控制电机的转速并对电机的角度进行补偿，同时将重力加速度传感器反馈的数据传送给ARM微处理器，由ARM微处理器根据D-Η坐标运算，对仿人机器人行走中的每一个关节进行正运动分析和逆运动分析，并将仿人机器人行走时位姿中存在的危险点建立一个库，以满足最大稳定裕度的情况为前提，调节稳定裕度最小的一个关节的电机，使仿人机器人行走更加稳定。
【专利摘要】本实用新型借助于CPLD可编程逻辑控制单元，构成嵌入式实时控制器，尤其涉及一种基于嵌入式的仿人机器人运动控制器，它具有ARM微处理器与语音模块、触摸屏、键盘及鼠标等输入设备接口；ARM微处理器输入口接收输入设备的输入信号，语音模块用于检测声音控制命令和语音播报；触摸屏作为输入输出单元，通过触摸屏界面可以手动输入命令，也可以显示仿人机器人每个关节的运行状态；键盘与鼠标作为ARM芯片的输入单元，可用于更改电机参数设置；ARM微处理器实时处理输入信号并与CPLD可编程逻辑控制单元通信，CPLD可编程逻辑控制单元用于地址译码，并将指令以广播式发送给多个C8051单片机；它将指令转换为脉冲，控制步进电机驱动器，步进电机驱动电机转动或停止。
【IPC分类】G05B19/042
【公开号】CN205139614
【申请号】CN201520733406
【发明人】姜大伟, 张邦成, 高智, 田园, 柳虹亮, 宁腾飞, 赵俊鹏, 宋国亚, 常笑鹏, 吴桐, 王坤, 孟令松
【申请人】长春工业大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2015年9月22日