贸泽电子原创开发板大赛【三等奖作品】|电脑鼠开发板精准测距如何实现?

在上篇三等奖作品评测中,我们介绍了一个实用的便携功耗测试设备。今天,就让我们来看看另一位三等奖的优秀作品,作者是做了什么项目取得评判青睞呢?

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第二个登场的是三等奖作品《基于MSP430的电脑鼠开发板》,作者范志岳从IEEE标准电脑鼠竞赛中得到启发。但是有别于传统上由陀螺仪、电机驱动、红外感应等部分组成的电脑鼠,而是采用模拟式红外,通过主控芯片内部AD转换器可测得距离障碍物的距离,实现转向躲避。同时板载加速度计可实时测量车身角度,主控芯片计算角度后实现角度闭环。

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硬件设计

本开发板硬件结构框图如图1所示:

“图1”
图1

两颗电源芯片(MAX17574ATG、LT3045EMSE)均为宽电压输入,可用7~16V锂电池作为电源。

由于电脑鼠需要经常用手触摸,为防止静电击穿,在5V和地之间使用一ESD二极管作为保护,如图2所示:

“图2”
图2

电脑鼠的红外感应部分,主要向主控芯片回传电压信息,这个信号很容易被地平面的噪声干扰。为了得到稳定干净的信号,红外接收管的电源及地和其他元件的电源及地是分开的,中间采用一阻焊桥隔开,实际使用时通过焊锡连接共地即可,可有效减少地平面噪声。原理图如图3所示,PCB如图4所示。

“图3”
图3

“图4:一种典型连接方式”
图4:一种典型连接方式

电脑鼠在运行过程中,如果时刻保持红外开启,势必会导致红外接收受到其他方向红外发射管的影响,故对于红外发射管,采用一NMOS管控制其开断,不使用时关闭,想要读取距离信息时打开,避免干扰。同时,红外发射管流过的电流较大,常闭状态也利于降低功耗。如图5所示。

“图5”
图5

为提高电路板载流能力,对于5V电源处采用大块敷铜及热过孔处理,保证电机能获得足够的驱动电流,也避免电源芯片因过热而损坏。局部图如图6:

“图6”
图6

整体外形设计上,前端突出且呈圆弧状,有利于红外传感器的工作,并且在产生碰撞时能有效保护核心主控部分。中间部分预留电机架位置及电机接口,方便为电脑鼠增加动力。尾部主要是电源部分和按键。电源和主控保持了一定的距离,避免开关电源工作时对MCU及加速度计产生影响。外形图如图7所示。

“图7:外形结构”
图7:外形结构

为了指示电路工作状态,开发板预留一个IO口驱动LED。电路如图8所示。

“图8”
图8

采用此种方式的好处是可以用1个IO口驱动两种颜色不同的灯,从而实现工作状态的表示。

下载端口采用SBW下载方式,可使用TI的仿真器下载。

“(作品实物图)”
(作品实物图)

相较同类型开发板,本开发板在器件选择上较为简洁,成本较低。

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