CN203697011U - 机器人中的io复用电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机器人中的IO复用电路，其包括单片机、集成端口和SP485接口芯片，集成端口包括与第一电源连接的第一端口、与第二电源连接的第二端口、用于与传感器连接的第三端口、用于与开关连接的第四端口、第五端口和第六端口，第五端口与SP485接口芯片中的数据接口引脚相连，第六端口与SP485接口芯片中的另一数据接口引脚相连，第三端口与单片机的模拟数据接口相连接，第四端口与单片机的数字数据接口相连接；传感器采集的数据通过第三端口传输至单片机，单片机通过第四端口输出低电平；单片机通过第四端口传输控制信号至开关。本实用新型需要的输入输出口仅要六个端口即可，具有减小端口数量及高效的规划性。

Description

机器人中的IO复用电路

技术领域

本实用新型涉及一种IO（输入输出）复用电路，特别涉及一种机器人中的IO复用电路。

背景技术

目前机器人控制中有三种经常使用的功能：第一种是模拟数据量的采集，第二种是利用485通讯设备的数据交互，第三种是数字开关控制。

机器人通常要获取外部信息，这些外部信息都是通过模拟数据采集完成的。模拟数据采集主要是通过各种模拟量采集传感器，如广泛使用的光敏传感器、灰度传感器、声音传感器以及温度传感器等，在接口设计时，只需为外部传感器提供电源信号、地信号，然后即可通过控制器的模拟数据采集端口获得传感器的实时数据。如图1所示，模拟数据采集需要提供三个接口，分别为电源端11、地端12、与单片机13的IO口连接的数据采集端14。

机器人在需要完成一些复杂精准的动作时，一般都是通过舵机完成，而比较常用的数字舵机主要是通过RS485（串行通讯标准）总线通讯。RS485总线是一种广泛使用的串行总线，它采用平衡发送和差分接收，具有很好的抑制共模干扰的能力。RS485总线采用半双工工作方式，即任何时候只有一点处于发送状态，这样通过使能信号控制多个发送电路中的一个工作便能达到多点互联的目的，节省了信号线。舵机是一种智能化、模块化动力装置，由齿轮减速箱、一个精确的直流电机以及具备通讯功能的控制芯片打包而成，能产生大扭矩，材料坚固，保证承受极大外力必需的强度和韧性，工作时可反馈内部状况，例如内部温度或输入电压。舵机与控制器的通讯是通过RS485总线完成的，控制器通过总线发送控制命令或读取状态信息到舵机。如图2所示，RS485总线设计需要在控制器与外部信号间连接转换电路，即外部接口需要四个引脚：VCC（电源）引脚、GND（接地）引脚、485D+（数据接口引脚）、485D-（数据接口引脚）。

在控制机器人的简单动作设计中，主要使用一些类似开关的控制器件，例如磁敏开关和触碰开关等，它们一般是通过控制电源和地端的接通来完成控制。如图3所示，数字开关控制需要两个接口：电源端31、与单片机32的IO口连接的开关控制端33，本设计中就是将电源端连接电源，通过单片机控制开关控制端输出高或低电平来控制数字开关。

在机器人设计领域中，智能控制器是整个机器人的核心部件，由它来协调控制整个机器人做出各种动作。而机器人与外界的交互则是通过各种输入输出口来完成，参考上述的图1-3，机器人在采集模拟数据量、利用485通讯设备的数据交互以及控制数字开关均需要很多输入输出口，所以如何高效清晰的规划机器人中的输入输出口是机器人设计技术水平高低的反应。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中机器人上应用到的输入输出口很多，却不具备高效的规划性的缺陷，提供一种实现高效规划机器人的输入输出口的机器人中的IO复用电路。

本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

本实用新型提供一种机器人中的IO复用电路，其特点在于，其包括一单片机、一集成端口和一SP485接口芯片（SP是指Sipex Corporation，西伯斯公司，SP485接口芯片是指西伯斯公司生产的串行接口芯片），该集成端口包括与第一电源电连接的第一端口、与第二电源电连接的第二端口、用于与传感器相连接的第三端口、用于与开关相连接的第四端口、第五端口和第六端口，该第五端口与该SP485接口芯片中的一数据接口引脚相连，该第六端口与该SP485接口芯片中的另一数据接口引脚相连，该第三端口与该单片机的模拟数据接口相连接，该第四端口与该单片机的数字数据接口相连接；

该传感器采集的数据通过该第三端口传输至该单片机，该单片机用于通过该第四端口输出低电平；

该单片机还用于通过该第四端口传输控制信号至该开关。

较佳地，该单片机的型号为意法半导体公司的STM32系列（STM32代表ARM Cortex-M3内核的32位微控制器，其中ARM是英国的一家微处理器企业，Cortex-M3是一个32位的核）。

较佳地，该第一电源的电压为9V，该第二电源的电压为5V。

较佳地，该传感器为光敏传感器、灰度传感器、声音传感器或温度传感器。该传感器并不限于上述这些传感器，本领域的技术人员根据实际需要，还可以选用其他的传感器。

较佳地，该开关为磁敏开关或触碰开关。该开关并不限于上述这些开关，本领域的技术人员根据实际需要，还可以选用其他的开关。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本实用新型各较佳实例。

本实用新型的积极进步效果在于：

本实用新型的IO复用电路，能够实现采集模拟数据量、利用485通讯设备的数据交互以及控制数字开关的功能，与现有技术相比，本实用新型需要的输入输出口大为减小且仅需要六个端口即可。本实用新型具有减小端口数量及高效的规划性。

附图说明

图1为现有技术中机器人采集模拟数据需要的接口的结构图。

图2为现有技术中控制器与外部信号间连接的转换电路的结构图。

图3为现有技术中数字开关控制需要的接口的结构图。

图4为本实用新型较佳实施例的IO复用电路的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。

如图4所示，在本实用新型实施例中提供了一种机器人中的IO复用电路，其包括一单片机1、一集成端口2和一SP485接口芯片3。

其中，该单片机1的型号为意法半导体公司的STM32系列；该集成端口2包括第一端口21、第二端口22、第三端口23、第四端口24、第五端口25和第六端口26，该第一端口21与9V的电压源相连接，该第二端口22与5V的电压源相连接，该第三端口23与传感器（图中未示出）相连接，且该第三端口23与该单片机1的模拟数据接口相连接，该第四端口24与开关（图中未示出）相连接，且该第四端口24与该单片机1的数字数据接口相连接，该第五端口25与该SP485接口芯片3中的一数据接口引脚相连，该第六端口26与该SP485接口芯片3中的另一数据接口引脚相连。

而且，该传感器为光敏传感器、灰度传感器、声音传感器或温度传感器，该传感器并不限于上述这些传感器，本领域的技术人员根据实际需要，还可以选用其他的传感器。该开关为磁敏开关或触碰开关，该开关并不限于上述这些开关，本领域的技术人员根据实际需要，还可以选用其他的开关。

上面介绍了该IO复用电路包括的部件以及部件间的电连接关系，下面具体介绍该IO复用电路包括的部件之间的信号传输关系及各部件实现的功能：

该传感器采集的数据通过该第三端口23传输至该单片机1，该单片机1用于通过该第四端口24输出低电平；

该单片机1还用于通过该第四端口24传输控制信号至该开关。

下面举例说明本实用新型的技术方案，以使得本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案：

当温度传感器采集外部环境中的温度时，该单片机1通过该第三端口23获取采集到的温度，同时该单片机1通过该第四端口24输出低电平，将该第四端口24设置为地端，即在该单片机1采集模拟数据时，该第四端口24设置为输出低电平，来充当模拟数据采集时的地端，此时该集成端口2上就不再需要存在专用的地端，达到了节省使用该单片机1的IO口的目的。

当该单片机1通过该SP485接口芯片3与外部部件通讯时，该单片机1通过该第四端口24输出低电平，将该第四端口24设置为地端，来充当该SP485接口芯片3通讯时的地端，此时该集成端口2上就不再需要存在专用的地端，达到了节省使用该单片机1的IO口的目的。

当该单片机1通过该第四端口24传输控制信号至数字开关时，若该单片机1通过该第四端口24传输至该数字开关的控制信号为高电平，则该单片机1控制该数字开关打开，若该单片机1通过该第四端口24传输至该数字开关的控制信号为低电平，则该单片机1控制该数字开关闭合。

本实用新型能够实现采集模拟数据量、利用485通讯设备的数据交互以及控制数字开关的功能，与现有技术相比，本实用新型需要的输入输出口大为减小且仅需要六个端口即可。本实用新型具有减小端口数量及高效的规划性。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种机器人中的IO复用电路，其特征在于，其包括一单片机、一集成端口和一SP485接口芯片，该集成端口包括与第一电源电连接的第一端口、与第二电源电连接的第二端口、用于与传感器相连接的第三端口、用于与开关相连接的第四端口、第五端口和第六端口，该第五端口与该SP485接口芯片中的一数据接口引脚相连，该第六端口与该SP485接口芯片中的另一数据接口引脚相连，该第三端口与该单片机的模拟数据接口相连接，该第四端口与该单片机的数字数据接口相连接；

该传感器采集的数据通过该第三端口传输至该单片机，该单片机用于通过该第四端口输出低电平；

该单片机还用于通过该第四端口传输控制信号至该开关。

2.如权利要求1所述的IO复用电路，其特征在于，该单片机的型号为意法半导体公司的STM32系列。

3.如权利要求1所述的IO复用电路，其特征在于，该第一电源的电压为9V，该第二电源的电压为5V。

4.如权利要求1所述的IO复用电路，其特征在于，该传感器为光敏传感器、灰度传感器、声音传感器或温度传感器。

5.如权利要求1-4中任意一项所述的IO复用电路，其特征在于，该开关为磁敏开关或触碰开关。