基于ARM的电脑鼠控制系统研究
本设计进行了硬件电路改进,由STM32定时器输出三路PWM信号,每两组红外发射管共用一路PWM信号,遇到障碍物后返回,红外接收管进行信号采集,通过选频放大器对有用信号进行放大处理,送入STM32的12位逐次逼近型AD转换器。由于整流滤波有延时,所以此处采用交流采样,ADC在最高速采样的时候需要1.5十12.5个ADC周期,在14M的ADC时钟下达到1Msps的速度。红外测距电路如图4所示,当接收管接收到红外线,D2导通,并且反射越强,D2阻值越小,没有收到红外线时,D2阻值无穷大,相当于截止;R3和R4两个10K电阻提供2.5V的直流偏置。
软件模块是系统的重要组成部分,电脑鼠通过红外检测获取周围信息,完成前进、转弯、冲刺、停止等基本动作,此外还要通过以获取信息实现最优路径的搜寻并完成最后的冲刺。本设计才用模块化设计,通过主程序调用各个功能子程序,主程序流程图和中断流程图如图5(a)(b)所示。
4 实验验证及分析
(1)红外传感器测距系统中使用基于选频网络的放大设计,由于电阻电容选用国标,无法使中心频率恰好落在38kHz,双T选频网络中心频率f0=1/2πRC,选择R/C=10k/430pF,f0=37kHz,用multisim仿真出的幅频特性如图6所示,搭建硬件实验电路,中心频率并未落在37kHz而是30kHz,减小RC值多次试验,当R/C=9.1k/430pF,中心频率落在38kHz。
(2)迷宫墙壁由空心的白色塑料做成,有很大一部分红外光发生透射,加之日光影响,因此如法给发射管套用黑色外管,减少外界干扰;由ARM微处理器产生PWM信号送人红外发射管,接收管接收经过调制的红外信号;用三极管实现电平转换,调节电位器增加发射功率,使信号调整放大到A/D转换的最佳量程范围内,获得期望的处理精度。通过实验多次测量,得到一组红外测量距离与输出电压的数据,以障碍物距离S为横坐标,选频放大后的电压值U为纵坐标,用matlab绘制曲线,电压值与距离关系式为U=0.1195+4.5962*S-1,如图7所示。
(4)利用STM32定时器功能,通过软件编程调制出需要的PWM信号,以此控制电机、发射红外,图8是Timer4的CH1通道输出频率为38kHz,占空比为30%的PWM信号。
5 结束语
本文设计了基于STM32F103RCT6的电脑鼠控制系统,在matlab、muhisim仿真基础上,确定了选频网络的RC参数,并通过实验得到距离与电压值的关系图,体现了对称RC双T网络良好的选频特性;电机及驱动模块选用效率高、响应快的空心杯直流电机。经试验验证,该设计方案可以满足系统要求。
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