基于加速度芯片的空間鼠標(biāo)設(shè)計畢業(yè)論文-資料下載頁
2025-06-27 19:34本頁面
【正文】 加速度信息的采樣和對加速度信息的處理。 微處理器加速度值采樣本文采用8位串行逐次逼近型的A/D轉(zhuǎn)換器TLC549，外接電源為5V，有效分辨率20mV左右，完全可以檢測加速度傳感器的輸出值。在本研究中，加速度傳感器是三軸輸出，但在使用時只需用到其中的兩個，設(shè)計中將需要處理的兩路加速度信號，因此需接兩路A/D轉(zhuǎn)換器。加速度傳感器的信號輸出頻率一般最高為100Hz[1]，在本例中，對加速度值的采樣時間間隔為20ms。 加速度到位移的數(shù)字信號變換加速度經(jīng)過兩次積分后轉(zhuǎn)換為位移量（圖43）：圖43 加速度處理根據(jù)速度和距離的計算公式： (41) (42) (43)其中，V是在 t時刻的速度是初始速度，a是加速度，S是距離在本系統(tǒng)中，設(shè)=0。由以上推導(dǎo)過程可以看出，求速度與距離的計算實際上就是對加速度進行積分的過程。在本設(shè)計中采用的是梯形法進行近似的積分。 (44)其中T為要求的積分值，b為積分上限，a為積分上限，f(b)為積分下限函數(shù)，f(a)為積分下限函數(shù),ba即為A/D采樣頻率。 在離散系統(tǒng)中，設(shè)V(0),V(1), …V(n)是在不同時刻的速度，a(0), a(1), …a(n)為A/D采樣后的加速度，S(0), S(1),…S(n)為在不同時刻的距離，因此有V(1)=V(0)+[a(0)+a(1)]*△t/2 (45)V(2)=V(1)+[a(1)+a(2)]*△t/2 (46) V(n)=V(n1)+[a(n1)+a(n)]*△t/2 (47)(47)式是速度計算的迭代算法 S(0)=0S(1)= S(0)+[V(0)+V(1)]* △t/2 (48)S(2)= S(1)+[V(1)+V(2)]* △t/2 (49) S(n)= S(n1)+[V(n1)+V(n)]* △t/2 = S(n1)+V(n1)+ [a(n1)+a(n)]* △/4 (410)(410)式是距離計算的迭代算法由以上式就可以方便簡單的計算目標(biāo)的速度與運動距離[5]。在本設(shè)計中，采用了另外一種方法，直接由加速度值來決定光標(biāo)移動的方向。通過將加速度傳感器上下左右傾斜，微處理器檢測到加速度信息后，通過比較各個方向加速度值的大小產(chǎn)生相應(yīng)方向的脈沖信號直接控制鼠標(biāo)電路，以決定光標(biāo)相應(yīng)各個方向移動的距離。第五章 鼠標(biāo)系統(tǒng)調(diào)試 鼠標(biāo)電路模塊調(diào)試、XYY2引腳輸出具有一定相位差的脈沖信號（圖51）即可。圖51 X1，X2控制脈沖在本設(shè)計中利用單片機編程生成要求的脈沖信號，接入鼠標(biāo)控制電路中，并將鼠標(biāo)控制電路通過PS/2口接入PC機，用以測試鼠標(biāo)電路是否有用。該部分采用軟件Proteus對單片機輸出波形進行仿真，得出波形如下：圖 52 Proteus仿真波形鼠標(biāo)電路接受到該波形后從PC監(jiān)視器可即可觀察到光標(biāo)的移動。通過改變方波的頻率可以看到光標(biāo)的速度明顯變化，由此可知鼠標(biāo)電路模塊工作正常。 加速度模塊調(diào)試由于本文是利用加速度芯片上下左右傾斜所產(chǎn)生的加速度值來控制光標(biāo)的移動。因此，對其測試時可將MMA7060QT模塊供電后將其向各個方向轉(zhuǎn)動，測量其輸出值與手冊提供值對比即可測試其工作正常。第六章 結(jié)論與展望 結(jié)論本文在傳統(tǒng)機械鼠標(biāo)的基礎(chǔ)之上結(jié)合MEMS加速度傳感器闡述了一種的空間鼠標(biāo)的設(shè)計。由于采用了對加速度進行采集來判斷方向的方法，可以使得傳統(tǒng)鼠標(biāo)的操作并不僅僅依賴平面，從而鼠標(biāo)的應(yīng)用范圍得到了擴展。 需近一步研究的問題由于受到時間等條件的限制，本文所做的工作尚不完善，還有很多研究和拓展的空間：1）本文設(shè)計的鼠標(biāo)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的機械鼠標(biāo)基礎(chǔ)之上進行改造的，鼠標(biāo)器通過PS/2接口與PC相連接，仍然才用的是有線的連接，若是改為通過無線傳輸則可以省去連線的麻煩，也可以增加操作時人與PC之間的距離，操作也可以變得更加的方便。2）在器件的選擇方面，本設(shè)計中采用的元件在體積方面均顯得過大，為了達到小巧方便的目的，可以選擇較小封裝的元器件。3）鼠標(biāo)的靈敏度方面還不是很完善，有進一步提高的空間。4）本文設(shè)計時選用的加速度傳感器具有三軸方向，但只使用了其中的兩軸，因此可以進一步設(shè)計使其向三維方向發(fā)展。參考文獻[1] [2]Seungbae Lee,GiJoon Nam,Junseok Chae,Hanseup Kim,and Alan Position Detection System with MEMS Accelerometer for MOUSE Transaction on,2005,13(10):11671178.[3] [4] 張海濤，[5] 、[6] [7] [8] 賈伯年，俞樸，（第三版）. 東南大學(xué)出版社[9] 模擬部分（第五版）.高等教育出版社[10] 譚浩強，張基溫，（第二版）.高等教育出版社[11] 邵平, 鄭金存, 附錄1 鼠標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計電路圖附錄225 頁
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1