控制原理

    SetvoMagIC使用类Bresenham算法来移动一个或多个伺服器(平滑地)到其新的位置。设计此程序的人是Albert Nijhof。这里使用的是其无专利的版本。

    ServoMagic是如何作到能够同步地改变伺服器的位置的呢?就要为每个马达确定移动到新位置而需要多少行程。对于这个算法来说，最长的行程(称为：步数)决定开始点。每个马达都必须在这个步数中到达终点。为每个马达保’存一个计数器，一旦计数归零，就要重新装入最大的步数。每个计数器从最大值开始，做减法计数。最终能使伺服机构产生合适的模拟运动，每个伺服器能达到最终的目标位置。如下面的实例中所显示的。在表1中，星号“*”表示所对应的伺服器改变后的位置，而‘一’表示还没有发生改变。表中汇总了算法的最初执行过程。

    上面例子的各伺服器最初的起始位置为0，0，0，0，0，而最终位置分别是：10，3，7，1，2。从表中可以看到，各伺服器的最终位置都在10步内达到。当计数器为空(或为负)时，会重新装入最大步数(在这里为10)。所有计数器开始时都装入最大步数的一半(本例中为5)。伺服器1(s1)的计数器必须每步都重新装入，因此，这个伺服器可以改变位置10次。而伺服器5(s5)仅可以改变位置2次，因为它的计数器只有两次开放入口的机会。按照这种办法，各伺服器既可以分别控制，也可以同时控制。既可以减速，也可以不减速。但总能够协调地运行。
   
    硬件结构
   
   图1的电路中，最重要的部件是Atmel公司的8位RISC型微控制器芯片AT90S2313。在本应用电路中，时钟采用4MHz。此微控制器片内带有2kB闪存；128字节RAM；128字节EEPROM和5个I／O端口。外接的其余元件很少。为了与ServoMagic模块通讯，可以有两种选择：一是使用RS232口，电路中以晶体管T1／1．2为主组成。也可以通过36kHz红外接收器(IC1)连接到K3上(注意：两者不能同时使用)。最后，可以看到：电路采用双电源供电。

    关于电源，要提醒：由于这里使用的AVR芯片没有电压降低检测器，因此，如果加电时电源电压上升太慢，则微控制器的复位过程可能无法正常进行。结果可能造成内部EEPRoM中几个字节内容改变。Atmel公司本身对此发出过警示：如果必要时，需加装额外的电压下降检测器。更好的办法是使用Attiny2313，其装有内置的电压下降检测器。这些问题会在本电路的第二版中加以考虑。

    在电路的PCB板上有一系列连接伺服器的接口；以及连接Atmel的ISP编程器的接口；以及一个复位按钮，一个DEMO(演示)模式按钮。还留有用于安装连接RS232连接器的直角D9型阴插座的安装位置，以及用于IC1红外接收器的安装位置。如果伺服器需要更大的功率，那么还可以考虑用78S06代替现在的稳压器IC3(78S05)。如果需要很多大功率的伺服器，可能需要采用类似78T05(3A)的稳压器。注意不要忘记给稳压器安装合适的散热片。
   
    设计细节
   
    每种类型的伺服器在不同脉宽时，有自己的启始和停止位置。所有伺服器的启、停位置都存储在AT90S2313内部的EEPROM中的一个表里。为了确保每个伺服器能够用同样的数据(O～180)来控制。需要计算脉冲的宽度，以便为每个伺服器分别进行换算。在这种方式下，所有伺服器可能用到超过其最大范围。但程序不需要记忆每个独立的伺服器的实际范围。其基本计算如下：

    {((停止位置一开始位置)×设定位置)／极限)+开始位置

    此计算结果被反过来存入RAM中的表里。供定时器中断使用。并以此数据为基础，产生各伺服器所需要的脉冲宽度。

    EEPROM的存储空间分配如下：

  -地址0：没使用(参见Atmel的勘误表)

  -地址1：WAIT(等待)命令的初始化内容(每步时间)

  -地址2～11：所有伺服器的最小脉冲宽度。

  -地址12—21：所有伺服器的最大脉冲宽度。

  -地址22～121：10行，每行10个位置，伺服器的预设位置可以存储在那里。第一行存放1 0个伺服器的静止和初始位置。
 
  结构装配
 

   见图2。首先，从装配所有高度较低的无源元件到PCB板上开始。先从跳线开始，接着是二极管和电阻。如果使用IC插座，它必须在安装直立的电阻之前焊接到板上。接着安装晶体管、电容和晶体。然后安装连接伺服器的阴插座，(接口要符合Graupner／JR标准)以及JP1。然后装K2、IC4和IC3。如果选用红外版的软件时，还需要安装ICl(Elektor eleCTRonicS杂志所支持的预编程的微控制器仅对于使用RS232口的有效。用于红外版的软件源代码和16进制数据文件可以买到)。最后接上用于复位和激活DEMO(演示)模式的两个按钮。