專利名稱：現場總線位置控制裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及工業(yè)機器人位置控制裝置，具體地說為一種在機器人系統(tǒng)和機器人生產線上使用的，用于控制機器人各個關節(jié)運動使整個機器人系統(tǒng)完成指定動作的功能單元-現場總線位置控制裝置。
背景技術：
在現有的機器人系統(tǒng)中，普遍采用并行總線結構。這種結構使得機器人控制柜布線相對復雜，不易于擴展和在機器人生產線上應用。在一些有特殊要求的場合需要重新設計電控部分，此外復雜的并行總線布線使系統(tǒng)容易受到外界干擾。
實用新型內容為了克服上述不足，本實用新型的目的是提供一種現場總線位置控制裝置，它采用串行總線新結構，具有原有結構的全部功能，并具有布線簡單，易于擴展，抗干擾能力強等特點，易于擴展和在機器人生產線上應用。
為了實現上述目的，本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案包括單片機，所述單片機通過數據、地址總線、控制信號與數據存儲器、程序存儲器、第一串口控制器、第二串口控制器、邏輯I/O譯碼器、數據總線驅動器、控制信號轉換器相連；數據存儲器，所述數據存儲器通過數據、地址總線、控制信號與單片機相連，并通過數據總線與數據總線驅動器相連；程序存儲器，所述程序存儲器通過數據、地址總線、控制信號與單片機相連，并通過數據總線與數據總線驅動器相連；第一串口控制器，所述第一串口控制器直接與單片機的串行接口相連；第二串口控制器，所述第二串口控制器直接與單片機的串行接口相連；邏輯I/O譯碼器，所述邏輯I/O譯碼器通過控制信號、地址線直接與單片機相連，所譯出的邏輯控制信號與數據總線驅動器，碼盤信號采樣器，串行轉換器相連；串行總線轉換器，所述串行總線轉換器一端與數據總線驅動器相連，另一端與串行D/A轉換器相連；第一～二串行D/A轉換器，所述DA轉換器與串行總線轉換器相連；第一～二碼盤信號處理器，所述碼盤信號處理器一端與數據總線驅動器和邏輯I/O譯碼器相連，另一端與差分接收器、光電隔離輸出器相連；光電隔離輸出器，所述光電隔離輸出器與第一～二碼盤信號處理器相連；第一～二差分接收器，所述差分接收器分別與第一～二碼盤信號處理器和相連；控制信號轉換器，所述控制信號轉換器一端通過控制信號、數據、地址總線與單片機相連，另一端與現場總線控制器相連；現場總線控制器，所述現場總線控制器與控制信號轉換器相連。
本實用新型具有如下有益效果1.本實用新型通過串行的布線方式，簡化了原來并行布線的復雜度，可作為機器人各個關節(jié)的位置控制或其他設備位置控制，特別是可適用于一些有特殊要求的場合的電控部分設計結構。
2.本實用新型采用串行布線，減少了布線數量，即減少了線間干擾，增強了系統(tǒng)的抗干擾能力。
3.由于本實用新型采用現場總線連接方式，在現場總線所允許節(jié)點數量的范圍內可以實現方便配置，進行相應的軟件調整，又不需要重新進行電器硬件的重新設置，減少了開發(fā)周期。


圖1為現場總線位置控制裝置總體結構圖。
圖2為現場總線位置控制裝置CPU系統(tǒng)電路原理圖。
圖3為現場總線位置控制裝置總線驅動和地址譯碼原理圖。
圖4為現場總線位置控制裝置模擬量控制原理圖。
圖5為現場總線位置控制裝置碼盤接受電路原理圖。
圖6為現場總線位置控制裝置現場總線通訊電路原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細說明。
如圖1～6所示，本實用新型包括由單片機D1、第一串口控制器D2(采用RS232)、第二串口控制器D3(采用RS485)、數據存儲器D4、程序存儲器D5、邏輯I/O譯碼器D6、數據總線驅動器、串行總線轉換器D9、第一～二串行D/A轉換器D10和D11、第一～二碼盤信號處理器D12和D13、第一～二差分接收器D15和D16、光電隔離輸出器D14、控制信號轉換器D17、現場總線控制器D18，具體如下單片機D1，所述單片機D1通過數據、地址總線、控制信號與數據存儲器D4、程序存儲器D5、第一串口控制器D2、第二串口控制器D3、邏輯I/O譯碼器D6、數據總線驅動器中第一、二總線驅動器D7、D8、控制信號轉換器D17相連。
數據存儲器D4，所述數據存儲器D4通過數據、地址總線、控制信號與單片機D1相連，并通過數據總線與第一～二總線驅動器D7～D8相連。
程序存儲器D5，所述程序存儲器D5通過數據、地址總線、控制信號與單片機D1相連，并通過數據總線與第一～二總線驅動器D7～D8相連。
第一串口控制器D2，所述第一串口控制器D2直接與單片機D1的串行接口相連；第二串口控制器D3，所述第二串口控制器D3直接與單片機D1的串行接口相連；邏輯I/O譯碼器D6，所述邏輯I/O譯碼器D6通過控制信號、地址線直接與單片機D1相連，所譯出的邏輯控制信號與第一～二總線驅動器D7～D8，碼盤信號采樣器D12～D13，及串行總線轉換器D9相連。
數據總線驅動器，所述數據總線驅動器由第一～二總線驅動器D7～D8組成，第一～二總線驅動器D7～D8通過數據總線與單片機D1，數據存儲器D4，程序存儲器D5，串行總線轉換器D9，碼盤信號采樣器D12和D13，以及邏輯I/O譯碼器D6相連。
串行總線轉換器D9，所述串行總線轉換器D9一端與總線驅動器D7～D8相連，另一端與串行D/A轉換器D10～D11相連；第一串行D/A轉換器D1 0和第二串行D/A轉換器D11，所述串行D/A轉換器D10～D11與串行總線轉換器D9相連；第一碼盤信號處理器D12和第二碼盤信號處理器D13，所述碼盤信號處理器一端與數據總線驅動器D7、D8和邏輯I/O譯碼器D6相連，另一端與差分接收器D15和D16、光電隔離輸出器D14相連；光電隔離輸出器D14，所述光電隔離輸出器與第一碼盤信號處理器D12和第二碼盤信號處理器D13相連；第一～二差分接收器D15和D16，所述差分接收器分別與第一碼盤信號處理器D12和第二碼盤信號處理器D13相連；控制信號轉換器D17，所述控制信號轉換器D17一端通過控制信號、數據、地址總線與單片機D1相連，另一端與現場總線控制器D18相連；現場總線控制器D18，所述現場總線控制器D18與控制信號轉換器D17相連。
本實用新型具體工作過程及原理為單片機D1與程序存儲器D5、數據存儲器D4組成嵌入式計算機基本系統(tǒng)，執(zhí)行應用程序，通過現場總線控制器D18及控制信號轉換器D17完成與現場總線上其他計算機系統(tǒng)的數據交換，也可根據需要通過第一或二串口控制器D2或D3實現通訊；邏輯I/O譯碼器D6主要完成對外圍設備的地址分配和譯碼；串行總線轉換器D9主要完成并行數據到串行數據的格式轉換；第一和二串行D/A轉換器D10和D11完成從數字量信號到模擬量信號的轉換，并通過模擬量信號去控制電機轉速；第一和二差分接收器D15和D16用于接收電機碼盤差分信號，第一和二碼盤信號處理器D12和D13主要完成碼盤信號采樣和計數，通過程序計算出電機的位置和速度，并通過一定的控制算法控制電機運動。
本實施例所述單片機D1可以采用AT9140800，數據存儲器D4可以采用61LV25616，程序存儲器D5可以采用49BV160、第一串口控制器D2可以采用MAX232、第二串口控制器D3可以采用MAX485、邏輯I/O譯碼器D6可以采用EPM7032、控制信號轉換器D17可以采用EPM7032、第一～二總線驅動器D7～D8可以采用74HC245，現場總線控制器D18可以采用SJ1000T，第一～二碼盤采樣器D12～D13和串行總線轉換器D9可以采用EPM7064，第一～二差分接收器D15～D16可以采用MC3486，第一～二串行D/A轉換器D10～D11可以采用MAX539，光電隔離輸出器D14可以采用TLP280。
第一～二碼盤信號處理器D12～D13接收處理碼盤正交方波信號；串行總線轉換器D9實現并行到串行、串行到并行的數據轉換亦或作為控制信號轉換器，實現CPU與現場總線控制器地址總線與數據總線的分時操作。
本實用新型能完成通用的位置控制操作，減少了布線的復雜程度，具有抗干擾能力強，實用、可靠、通用和便于擴展的特點。
權利要求1.一種現場總線位置控制裝置，其特征在于包括單片機(D1)，所述單片機(D1)通過數據、地址總線、控制信號與數據存儲器(D4)、程序存儲器(D5)、第一串口控制器(D2)、第二串口控制器(D3)、邏輯I/O譯碼器(D6)、數據總線驅動器、控制信號轉換器(D17)相連；數據存儲器(D4)，所述數據存儲器(D4)通過數據、地址總線、控制信號與單片機(D1)相連，并通過數據總線與數據總線驅動器相連；程序存儲器(D5)，所述程序存儲器通過數據、地址總線、控制信號與單片機(D1)相連，并通過數據總線與數據總線驅動器相連；第一串口控制器(D2)，所述第一串口控制器(D2)直接與單片機(D1)的串行接口相連；第二串口控制器(D3)，所述第二串口控制器(D3)直接與單片機(D1)的串行接口相連；邏輯I/O譯碼器(D6)，所述邏輯I/O譯碼器(D6)通過控制信號、地址線直接與單片機(D1)相連，所譯出的邏輯控制信號與數據總線驅動器，碼盤信號采樣器(D12～D13)，串行轉換器(D9)相連；串行總線轉換器(D9)，所述串行總線轉換器一端與數據總線驅動器相連，另一端與串行D/A轉換器(D10～D11)相連；第一～二串行D/A轉換器(D10～D11)，所述DA轉換器與串行總線轉換器(D9)相連；第一～二碼盤信號處理器(D12～D13)，所述碼盤信號處理器一端與數據總線驅動器和邏輯I/O譯碼器(D6)相連，另一端與差分接收器(D15、D16)、光電隔離輸出器(D14)相連；光電隔離輸出器(D14)，所述光電隔離輸出器與第一～二碼盤信號處理器(D12～D13)相連；第一～二差分接收器(D15～D16)，所述差分接收器分別與第一～二碼盤信號處理器(D12～D13)相連；控制信號轉換器(D17)，所述控制信號轉換器(D17)一端通過控制信號、數據、地址總線與單片機(D1)相連，另一端與現場總線控制器(D18)相連；現場總線控制器(D18)，所述現場總線控制器(D18)與控制信號轉換器(D17)相連。
2.按權利要求1所述現場總線位置控制裝置，其特征在于所述數據總線驅動器由第一～二總線驅動器(D7～D8)組成，第一～二總線驅動器(D7～D8)通過數據總線分別與單片機(D1)，數據存儲器(D4)，程序存儲器(D5)，第一～二串行DA轉換器(D9)，第一、二碼盤信號采樣器(D12～D13)以及邏輯I/O譯碼器(D6)相連。
專利摘要本實用新型公開一種現場總線位置控制裝置。該裝置以單片機為核心，包括與之相連的串口控制器、數據存儲器、程序存儲器、邏輯I/O譯碼器、數據總線驅動器，還包括串行總線轉換器、第一～二串行D/A轉換器、第一～二碼盤信號處理器、第一～二差分接收器、光電隔離輸出器、控制信號轉換器、現場總線通訊控制器。本實用新型能完成通用的位置控制操作，減少了布線的復雜程度，具有抗干擾能力強，實用、可靠、通用和便于擴展的特點。
文檔編號G06F13/00GK2884280SQ20052009337
公開日2007年3月28日 申請日期2005年11月9日 優(yōu)先權日2005年11月9日
發(fā)明者惠龍, 魏輝, 徐方, 杜鵬 申請人:沈陽新松機器人自動化股份有限公司