专利名称：带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种无线电遥控器，尤其是一种能与计算机相连，可用计算机来控制遥控玩具和比赛用的专业遥控模型的遥控器，具体地说是一种带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器。
背景技术：
目前，机器人比赛颇受关注，因为这项活动有助于提高参与者的综合能力，同时也有利于引导青少年热爱科学，提高学习兴趣，尤其是机器人足球比赛，不但对培养学生有利，而且还是科研的良好载体，目前国际上有两个组织在负责这项活动，一是“世界Robocup足球机器人联合会”另一个是“国际机器人足球联盟FIRA”，这两个组织所组织的比赛在国际上都得到了广泛的认可，但是由于这两个比赛都比较注重学术性，所以参与的门槛比较高，一个足球机器人造价就需要5000～10000元，而且控制的方式比较专业，大大限制了这项活动的普及，导致其更有社会价值的教育、娱乐功能无法充分体现。同时由于足球机器人通常是单台或小批量制作，外观欠佳，也降低了这项活动的趣味性和观赏性。
遥控模型目前已十分完善，从简单的玩具遥控模型到性能优越的专业比赛遥控模型，应有尽有，而且由于是产业化生产，所以性价比极高，外观优美，只是由于遥控模型的比赛及娱乐功能太单一，主要是技能性的较量，缺少挑战性、趣味性，基本没有和智力发生关联，尤其是没有和以计算机为代表的高科技发生联系，所以目前并不十分受青少年的喜爱。
机器人足球比赛的核心——足球机器人实际上就是一辆小车，受计算机控制运动，遥控的汽车模型完全可以胜任，如果在目前的遥控器上增加一个计算机接口，可以用计算机代替人进行遥控，那么足球机器人完全可以用无线电遥控模型替代，这样可以充分利用现有丰富的遥控模型资源，大大降低参与机器人足球活动的门槛，使之更易普及，同时也提高了遥控模型活动的趣味性、挑战性，增加了机器人足球的观赏性。
通过带计算机控制接口的遥控器，可以使这两个领域实现有机结合，既利用了机器人足球领域里成熟的计算机技术，又唤醒了遥控模型领域没有被充分利用的模型优势，赋予了遥控模型高科技的附加特性，给遥控模型活动增添了智力性的挑战。
目前遥控模型所用的遥控器只能实现手动控制，没有考虑用计算机控制，大大限制了活动的智力因素，使这项活动停留于技能训练的水平，而非人们所喜欢的智力挑战，同时手动控制也限制了活动的复杂程度，导致目前的活动多以竞速为主，缺少吸引力。
在现有的遥控器上增加计算机控制接口，并保留原来的手动控制，可大大拓展遥控模型的活动内容，因为使用计算机可以派生出许多有趣的智力活动，上面所述的机器人足球就是最典型的例子。
但据申请人所知，目前市场上尚无一种能将计算机和普通遥控模型这二者进行有机结合的遥控器可供使用。
发明内容
本实用新型的目的是就是通过提供一种能使计算机与普通遥控模型相结合，进一步拓展现有的普通遥控模型的应用领域，有利于智力开发的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器。
本实用新型的技术方案是一种带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，包括射频发射电路、发射天线，射频发射电路的输出端接发射天线，其特征是射频发射电路的输入端与单片机的输入输出端相连，单片机连接有用来与计算机通讯用的RS232适配器和/或USB适配器。
本实用新型还进一步采取了以下技术方案在单片机的输入输出端与射频发射电路的输入端之间设置有切换开关，切换开关的输出端与射频发射电路的输入端相连，与其相对的切换开关的输入端分别接单片机的输入输出端和遥控编码器的输出端，遥控编器的输入端与手动控制电路相连。通过采用本方案可使得本实用新型既保留了原遥控器的功能，又可实现由单片机直接控制射频发射电路的输出的功能，二者之间可通过切换开关实现切换。本方案利用单片机直接模拟遥控编码器的功能，因而单片机可直接驱动射频发射电路。
在单片机的输入输出端与遥控编码器的输入端之间设置有切换开关，切换开关的输出端接遥控编码器的输入端，遥控编码器的输出端接射频发射电路的输入端，与此相对应的切换开关的输入端分别接手动控制电路和信号转换电路的输出端，信号转换电路的输入端接单片机的输出输出端。
位于单片机输入输出端和切换开关相对应的输入端之间的信号转换电路或为与手动控制电路输出信号相匹配的模拟量信号转换电路或为与手动控制电路输出信号相匹配的开关量信号转换电路，所述的模拟量信号转换电路由电阻R2、R3、R4、电容C15、运放器U4组成，运放器U4的正极通过电阻R2接单片机对应的输入输出端，运放器U4的负极通过电阻R3接地，运放器U4的输出端接遥控编码器对应的输入端，电阻R4的二端分别搭接在运放器U4的负极和输出端之间，电容C15的一端接运放器U4的正极，另一端接地；所述的开关量信号转换电路由电阻R9、晶体管N(1～9)组成，电阻R9的一端与单片机对应的输入输出端相连，另一端接晶体管N1的基极，晶体管N1的集电极接遥控编码器对应的输入端，其发射极接地。
所述的遥控编码器由集成块U1及其外围电路(如振荡信号电路等)组成，集成块U1的输入脚接相对应的手动开关的触点或单片机的输入输出端，其输出脚接射频发射电路的输入端。
所述的射频发射电路由载波放大电路和信号调制电路组成，载波放大电路的输入接遥控编码器的振荡信号输出端，其输出和遥控编码器的编码输出端接信号调制电路的输入端。
上述的载波放大电路由晶体管N01、电阻R03、04、电容C05组成，晶体管N01的基极接遥控编码器的振荡信号电路，其发射极接电阻R03的一端，电阻R03的另一端接电容C05和电阻R04的串接点，电容C05的另一端作为载波放大电路的输出接信号调制电路；所述的信号调制电路主要由晶体管N02、电阻、R02、R05、R06、R07、电容C06、C04、C07、电感L03组成，电阻R2、R5、R6串接，R2的一端接切换开关的一端，电阻R6的一端接地，电阻R5、R6的串接点与载波放大电路的输出一起接晶体管N02的基极，晶体管N02的集电极接电感L03并作为信号调制电路的输出接发射天线。
上述的射频发射电路也可由载波发生电路和信号调制电路组成，载波发生电路的输出端和遥控编码器的编码信号输出端接信号调制电路的输入端。
所述的载波发生电路由晶振X1、电阻R4、电感L1、晶体管N2、电容C4组成，晶振X1的一端接晶体管N2的基极，另一端接晶体管N2的集电极并作为载波发生电路的输出接与之相连的信号调制电路的输入。
本实用新型的有益效果本实用新型具有较高的社会价值。
其一从娱乐角度目前能使用到计算机的娱乐活动只有电脑游戏，而应用到计算机编程的娱乐项目几乎没有，只有一些参与面很窄、门槛比较高的机器人比赛，而且其实质已有些脱离娱乐。
对电脑游戏的评价已有公论，机器人比赛由于客观条件的限制，暂时还难以普及，所以目前基本没有适合青少年的、能吸引他们的、使用计算机的、健康的智力娱乐活动，而娱乐需求是他们的天性，计算机目前如此普及，玩游戏、上网聊天就成了必然。
本实用新型使得遥控模型活动、计算机编程两个本来相对枯燥的内容有了结合的可能，同时能产生出许多有趣的、有益的娱乐活动，使计算机也能用于健康的娱乐，而且可以通过模型的调试过程锻炼动手能力，通过这种实物型的比赛活动，锻炼社交能力，这两方面能力都是目前青少年最缺乏的。此外，还可以使青少年不至于沉溺于虚拟的世界。
同时，由于保留了手动控制功能，使得娱乐活动的门槛更为降低，会电脑编程的成人可以与不会电脑编程的孩子实现人机对抗，从而启发、引导孩子对科学技术产生兴趣。
其二从学习角度计算机编程在目前社会是一项十分有用的工作技能，而学习编程的难点之一在于缺少练习的对象，就像学英语没有人和你对话一样，学了编程的语言、算法、数据结构等计算机知识，无处去应用，作为学生或初学者，很难找到项目作为对象来练习编程，即使有项目，由于对项目中所需知识的匮乏，也很难达到练习的效果，因为你不知道对象的特征，无法主动的将对象中要解决的问题和你所学的知识关联起来，所以很难提高编程的水平。
而通过本实用新型可以把各种各样的遥控模型作为控制对象，而这个对象的特性是使用者所熟悉的，而要实现的目标是使用者易于理解、敢于创新的，可以充分发挥其想象力尝试各种语言的各种功能，比较其中的差异，领略其中的奥妙，在不断的挑战中提高自己的编程水平，在和别人的比试中学到更多的技巧、思维方法。
此外，本实用新型还可以提供很多种不同难度的控制对象，从简单的开关型控制的玩具车，到比例控制的专业竞赛模型，从中不仅可以学到编程的知识，还可以学到许多自动控制的知识。
本实用新型把目前已成熟的两种资源进行了有机的整合，化解了在计算机学习中制作控制对象的困难，使一些没有条件或不想制作机器人的青少年有了参加机器人比赛的机会，同时赋予了遥控模型新的内涵。
相对于原来的机器人足球比赛，可利用本实用新型进行设计参与，降低制作足球机器人的难度、成本，使这项活动更易普及，同时增加了观赏性、趣味性。
相对于遥控的模型而言，使用本实用新型的遥控器可使本来与计算机毫无关联的娱乐或竞赛活动进入了高科技的领域，给其注入了新的生命力。
图1是本实用新型结构框图之一。
图2是图1的电原理图之一。
图3是与图2相配的手动控制电路、遥控编码器、射频发射电路的电原理图。
图4是图1的电原理图之二。
图5是与图4相配的手动控制电路、遥控编码器、射频发射电路的电原理图。
图6是本实用新型的结构框图之二。
图7是图6的电原理图。
图8是与图7相配的手动控制电路、遥控编码器、射频发射电路的电原理图之一。
图9是与图7相配的手动控制电路、遥控编码器、射频发射电路的电原理图之二。
图10可利用本实用新型的遥控器开展的机器人足球(FIRA)比赛示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例一。
如图1、2、3所示。
一种带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，包括手动控制电路1、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4、单片机5(LPC920)、信号转换电路6、RS232适配器7、USB适配器8、切换开关9、电源模块13，如图1所示，手动控制电路1(见图3)产生的控制信号输出端接遥控编码器2的信号输入端，遥控编码器2的信号输出端接射频发射电路3的输入端，射频发射电路3的输出端接发射天线4，发射天线4通过无线与遥控模型上的接收装置相连(如图1所示)，在手动控制电路1和遥控编码器2之间连接有切换开关9，切换开关9的输出端接遥控编码器2的信号输入端，其输入端一路接手动控制电路1，另一路通过信号转换电路6接单片机5的输入输出端，单片机5连接有与计算机10通讯用的RS232适配器7和USB适配器。
其中模拟量信号转换电路由电阻R2、R3、R4、电容C15、运放器U4组成，运放器U4的正极通过电阻R2接单片机对应的输入输出端，运放器U4的负极通过电阻R3接地，运放器U4的输出端接遥控编码器对应的输入端，电阻R4的二端分别搭接在运放器U4的负极和输出端之间，电容C15的一端接运放器U4的正极，另一端接地；开关量信号转换电路由电阻R9、晶体管N1组成，电阻R9的一端与单片机对应的输入输出端相连，另一端接晶体管N1的基极，晶体管N1的集电极接遥控编码器对应的输入端，其发射极接地。
所述的遥控编码器2由集成块U1及其外围电路(如振荡信号电路等)组成，集成块U1的输入脚接相对应的手动开关的触点或单片机5的输入输出端，其输出脚接射频发射电路3的输入端。
所述的射频发射电路3由载波放大电路11和信号调制电路12组成，载波放大电路11的输入接遥控编码器2的振荡信号输出端，其输出和遥控编码器2的编码输出端一起接信号调制电路12的输入端。
上述的载波放大电路11可由晶体管N01、电阻R03、04、电容C05组成，晶体管N01的基极接遥控编码器2的振荡信号电路，其发射极接电阻R03的一端，电阻R03的另一端接电容C05和电阻R04的串接点，电容C05的另一端作为载波放大电路11的输出接信号调制电路；所述的信号调制电路12主要由晶体管N02、电阻、R02、R05、R06、R07、电容C06、C04、C07、电感L03组成，电阻R2、R5、R6串接，R2的一端接切换开关的一端，电阻R6的一端接地，电阻R5、R6的串接点与载波放大电路的输出一起接晶体管N02的基极，晶体管N02的集电极接电感L03并作为信号调制电路12的输出接发射天线。
具体实施时，RS232适配器7和USB适配器可分别配置，也可同时配置。信号转换电路6包括模拟量信号转换电路601和开关量信号转换电路602。
本实施例的各模块均可常用常规电路加以实现，也可采用如图2、3所示的电原理图加以实现。
本实施例既保留了原有的遥控器所具备的手动控制功能，又可与计算机相连，通过编程实现相应的遥控功能，其适用面较广，通过切换开关9可使其工作在手工遥控方式，也可工作在计算机控制方式。
本实施例中手动控制电路1、切换开关9、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4构成一个纯手动控制的遥控回路；计算机10、RS232适配器7或USB适配器8、单片机5、信号转换电路6(模拟量信号转换电路)、切换开关9、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4构成了本实用新型的计算机控制的遥控回路，二个控制回路通过切换开关9进行切换，各自独立工作。
实施例二。
如图1、4、5所示。
一种带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，包括手动控制电路1、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4、单片机5(LPC920)、信号转换电路6、RS232适配器7、USB适配器8和切换开关9，如图1所示，手动控制电路1产生的控制信号输出端接遥控编码器2的信号输入端，遥控编码器2的信号输出端接射频发射电路3的输入端，射频发射电路3的输出端接发射天线4，发射天线4通过无线与遥控模型上的接收装置相连(如图1所示)，在手动控制电路1和遥控编码器2之间连接有切换开关9，切换开关9的输出端接遥控编码器2，其输入端一路接手动控制电路1，另一路通过开关量信号转换电路6接单片机5的输入输出端，单片机5连接有与计算机10通讯用的RS232适配器7和USB适配器。
其中每个开关量信号转换电路(共9个)由电阻R9、晶体管N1组成，电阻R9的一端与单片机对应的输入输出端相连，另一端接晶体管N1的基极，晶体管N1的集电极接遥控编码器对应的输入端，其发射极接地。
遥控编码器2由集成块U1及其外围电路(如振荡信号电路等)组成，集成块U1的输入脚接相对应的手动开关的触点或单片机的输入输出端，其输出脚接射频发射电路3的输入端。
射频发射电路3可由载波发生电路14和信号调制电路15组成，载波发生电路14的输出端和遥控编码器2的编码信号输出端接信号调制电路15的输入端，见图5所示，载波发生电路15由晶振X1、电阻R4、电感L1、晶体管N2、电容C4组成，晶振X1的一端接晶体管N2的基极，另一端接晶体管N2的集电极并作为载波发生电路14的输出接与这之相连的信号调制电路15的输入。
具体实施时，RS232适配器7和USB适配器可分别配置，也可同时配置。信号转换电路6除可包括开关量信号转换电路602，还可包括模拟量信号转换电路。
本实施例的各模块均可常用常规电路加以实现，也可采用图5、6中所示的电原理图加以实现。
本实施例中手动控制电路1、切换开关9、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4构成一个纯手动控制的遥控回路；计算机10、RS232适配器7或USB适配器8、单片机5、信号转换电路6(开关量信号转换电路)、切换开关9、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4构成了本实用新型的计算机控制的遥控回路，二个控制回路通过切换开关9进行切换，各自独立工作。
实施例一、二中也可去掉相应的手动控制回路而成为一个纯计算机控制的遥控回路的遥控模型用遥控器。
实施例三。
如图6、7、8。
如图6所示，一种带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，包括手动控制电路1、遥控编码器2、射频发射电路3、发射天线4、单片机5(LPC920)、RS232适配器7、USB适配器8和切换开关9，其中手动控制电路1产生的控制信号输出端接遥控编码器2的信号输入端，遥控编码器2的信号输出端通过切换开关9接射频发射电路3的输入端，射频发射电路3的输出端接发射天线4，发射天线4通过无线与遥控模型上的接收装置相连，从而形成手动控制回路，计算机控制回路由计算机10、RS232适配器7或USB适配器8、单片机5、切换开关9、射频发射电路3、发射天线4组成，计算机10通过RS232适配器7或USB适配器8与单片机5相连，单片机5通过切换开关9与射频发射电路3的输入相连，射频发射电路3的输出端与发射天线4相连。
本实施例中的射频发射电路3与实施例二相同，由于省去了信号转换电路，使得整体结构更为简单，所述的手动控制电路1为开关量控制电路，其与遥控编码器2的连接也十分简单。各部分的具体电原理图见图7、8所示。
本实施例中也可通过去掉手动控制电路1、遥控编码器2而成为一个纯计算机控制的遥控模型用遥控器。
实施例四。
如图6、7、9本实施例与实施例三基本相同，所不同之处一是手动控制电路1采用的是比例遥控，其输出给遥控编码器2的信号为比例信号，仅仅是使得遥控编码器2的外围电路略为复杂一些。所不同之处二是射频发射电路3采用的是与实施例一相同的射频发射电路3。
实施例一至四中所述的手动控制电路1、射频发射电路3均可互换。
实施例五。
图10中，中间为1.3×1.8米的模拟足球场，4个小方块即为足球机器人。图中的计算机通过摄像头获取机器人及球的位置，然后根据机器人的位置和运动通过无线电控制机器人。本实用新型目的在于代替原来所用的无线电发射设备，从而使得用现成的遥控模型代替原来的机器人成为可能。原来计算机及图像采集、识别部分保持不变。
权利要求1.一种带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，包括射频发射电路、发射天线，射频发射电路的输出端接发射天线，其特征是射频发射电路的输入端与单片机的输入输出端相连，单片机连接有用来与计算机通讯用的RS232适配器和/或USB适配器。
2.根据权利要求1所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是在单片机的输入输出端与射频发射电路的输入端之间设置有切换开关，切换开关的输出端与射频发射电路的输入端相连，与其相对的切换开关的输入端分别接单片机的输入输出端和遥控编码器的输出端，遥控编器的输入端与手动控制电路相连。
3.根据权利要求1所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是在单片机的输入输出端与遥控编码器的输入端之间设置有切换开关，切换开关的输出端接遥控编码器的输入端，遥控编码器的输出端接射频发射电路的输入端，与此相对应的切换开关的输入端分别接手动控制电路和信号转换电路的输出端，信号转换电路的输入端接单片机的输出输出端。
4.根据权利要求3在所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是位于单片机输入输出端和切换开关相对应的输入端之间的信号转换电路或为与手动控制电路输出信号相匹配的模拟量信号转换电路或为与手动控制电路输出信号相匹配的开关量信号转换电路，所述的模拟量信号转换电路由电阻R2、R3、R4、电容C15、运放器U4组成，运放器U4的正极通过电阻R2接单片机对应的输入输出端，运放器U4的负极通过电阻R3接地，运放器U4的输出端接遥控编码器对应的输入端，电阻R4的二端分别搭接在运放器U4的负极和输出端之间，电容C15的一端接运放器U4的正极，另一端接地；所述的开关量信号转换电路由电阻R9、晶体管N组成，电阻R9的一端与单片机对应的输入输出端相连，另一端接晶体管N的基极，晶体管N的集电极接遥控编码器对应的输入端，其发射极接地。
5.根据权利要求2或3所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是所述的遥控编码器由集成块U1及其外围电路组成，集成块U1的输入脚接相对应的手动开关的触点或单片机的输入输出端，其输出脚接射频发射电路的输入端。
6.根据权利要求1所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是所述的射频发射电路由载波放大电路和信号调制电路组成，载波放大电路的输入接遥控编码器的振荡信号输出端，其输出和遥控编码器的编码输出端接信号调制电路的输入端。
7.根据权利要求6所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是所述的载波放大电路由晶体管N01、电阻R03、04、电容C05组成，晶体管N01的基极接遥控编码器的振荡信号电路，其发射极接电阻R03的一端，电阻R03的另一端接电容C05和电阻R04的串接点，电容C05的另一端作为载波放大电路的输出接信号调制电路；所述的信号调制电路主要由晶体管N02、电阻、R02、R05、R06、R07、电容C06、C04、C07、电感L03组成，电阻R2、R5、R6串接，R2的一端接切换开关的一端，电阻R6的一端接地，电阻R5、R6的串接点与载波放大电路的输出一起接晶体管N02的基极，晶体管N02的集电极接电感L03并作为信号调制电路的输出接发射天线。
8.根据权利要求1所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是所述的射频发射电路由载波发生电路和信号调制电路组成，载波发生电路的输出端和遥控编码器的编码信号输出端接信号调制电路的输入端。
9.根据权利要求1所述的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，其特征是所述的载波发生电路由晶振X1、电阻R4、电感L1、晶体管N2、电容C4组成，晶振X1的一端接晶体管N2的基极，另一端接晶体管N2的集电极并作为载波发生电路的输出接与这之相连的信号调制电路的输入。
专利摘要本实用新型公开了一种能使计算机与普通遥控模型相结合，进一步拓展现有的普通遥控模型的应用领域，有利于智力开发的带计算机控制接口的无线电遥控模型遥控器，包括射频发射电路、发射天线，射频发射电路的输出端接发射天线，其特征是射频发射电路的输入端与单片机的输入输出端相连，单片机连接有用来与计算机通讯用的RS232适配器和/或USB适配器。
文档编号G08C17/00GK2814544SQ20052007024
公开日2006年9月6日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者丁齐 申请人:丁齐