[发明专利]一种实体三维数字沙盘驱动装置及其控制系统

权利要求书

1.一种实体三维数字沙盘驱动装置，其特征在于：包括m*n个长方体立柱组成的阵列以及用于驱动各个长方体立柱升降运动的驱动机构；

所述长方体立柱的底部安装有丝杠，通过丝杠转动驱动长方体立柱升降，丝杠的底端带有接口；

所述驱动机构包括机械手臂、设置在机械手臂上的电机、以及安装在电机输出轴上的能够与丝杠底端接口对接的接头；通过机械手臂带动电机和接头调整位置，以使电机上的接头能够插入或者脱离指定长方体立柱的丝杠底端的接口，并在电机的转动驱动下控制相应的长方体立柱进行升降；

每一个长方体立柱都能够根据要求在驱动机构的作用下上升或者下降一定的高度，使长方体立柱阵列拼接成一定区域的地形样貌，达到了显示的效果；

所述机械手臂至少为三自由度机械手臂，能够在X、Y、Z三个方向上运动，机械手臂通过在X和Y方向上运动来调节电机在长方体立柱阵列底面的水平面位置，通过在Z方向上运动来调节电机在竖直方向位置，以使电机上的接头能够插入或者脱离丝杠底端的接口；当接头准确与接口对接后，电机启动，控制相应的长方体立柱进行升降。

2.根据权利要求1所述的实体三维数字沙盘驱动装置，其特征在于：长方体立柱分为上下两部分，上面部分带LED称为灯柱，灯柱是可拆卸的安装在长方体立柱的下面部分上的。

3.一种用于权利要求1所述的实体三维数字沙盘驱动装置的控制系统，该控制系统包括上位机、主控制器和行程开关；

主控制器选用双串口单片机STC12C60S2，单片机STC12C60S2的串口1，用于上位机和单片机之间传输信息；单片机STC12C60S2的串口2和机械手臂连接，单片机STC12C60S2引脚P2.7/A15连接电机M1端，单片机STC12C60S2引脚P2.6/A14连接电机M2端，单片机STC12C60S2引脚P2.5/A13连接电机M3端，单片机STC12C60S2引脚P2.4/A12连接电机ENABLE端；工作原理是上位机通过串口1发送命令，经过单片机解析后，再通过串口2发送给机械手臂，控制机械手臂移动定位到指定的长方体立柱下，然后使电机转动丝杠，使长方体立柱上升到相应的高度；

在每个长方体立柱垂直向下的方向上设置了一个行程开关，行程开关被触发后信号首先经过CD4069UBC芯片，其作用是将输入芯片的电平进行反转输出，高电平变低电平，低电平变高电平；输出信号进入74LS74芯片的CLR1端和CLR2端；当时钟输入端出现上升沿信号即外部行程开关触发后，数据输出端输出低电平，然后连接HD74Hc21双路4输入与门芯片，其含有两路4输入与门，每路包括4个输入引脚和一个输出引脚，输入端初始化时为高电平，当任意一个输入端为低电平时则输出端有高电平变低电平，输出连接单片机STC12C60S2的NETP3.4产生中断，再由单片机STC12C60S2通过NETP0.3引脚置位芯片74LS74的PR1端和PR2端为低电平进行复位，触发处中断后单片机STC12C60S2读取移位寄存器芯片SN74HC165n的值。