带加速度传感器的机械手。方案、说明

带加速度传感器的机械手。无线电电子电气工程百科全书

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如今，在 PC 上工作需要使用多种操纵器 - 鼠标、操纵杆、轨迹球。文章描述了另一种替代计算机“鼠标”的操纵器，但它不需要平坦的水平表面即可移动。您只需将其握在手中，当您向适当的方向倾斜操纵器时，“鼠标”指针就会移动。这种控制方法在某些计算机游戏中非常有效，例如在飞行模拟器中，或作为笔记本电脑的替代操纵器。

所提出的操纵器（其示意图如图 1 所示）基于 Analog Devices 的 PIC16F84A 微控制器 (MC) 和 ADXL202E 集成加速度计（加速计）。这些设备是线性加速度传感器，广泛用于测量物体的倾斜角度、惯性力、冲击载荷和振动。 ADXL202E 加速度计是双轴的，两个轴的最大加速度均为 ±2g [1]。为了方便与MC接口，该微电路的输出信号是具有恒定重复率的矩形脉冲。有关加速度的信息通过其相对持续时间（脉冲持续时间与振荡周期的比率）传输[2]。 0,5 的持续时间对应于零加速度。

带加速度传感器的机械手

目前鼠标设备有三种接口类型：串行、PS/2 和 USB。从硬件和软件的角度来看，串行接口是最容易实现的。对于串行接口，最常见的协议是“microsoft mouse”，它是以 7N1 格式（七个信息位，无奇偶校验位，一个停止位）以 1200 bps 的速度串行传输三个字节。信息字节的描述在表中给出。 1.

需要注意的是日志。 RS-1接口中的232对应级别-12，以及日志。 0 - +12 V。第一个字节的传输图，对应于沿轴的零移动和按下的右按钮（SB2），如图 2 所示。 XNUMX. 绝大多数现代主板都具有集成串行接口适配器，当输入采用 TTL 电平时，该适配器可以稳定工作。

带加速度传感器的机械手

操作系统驱动程序可以通过设置RTS信号来识别鼠标，并且鼠标应返回值0x4D（符号“M”）。相对鼠标移动以 dx（正值表示向右移动）和 dy（正值表示向下移动）发送。

操纵器的电源电压由使用齐纳二极管 VD1 的 RTS 信号形成。操作期间，鼠标驱动器在此输出上保持 +12V 的恒定电平。

DD1芯片的输出脉冲经过DD2 MK处理并转换为串行接口信号，通过XP1连接器馈送到计算机的COM端口。操纵器的按钮SB1、SB2对应于标准鼠标的左右按钮。开关SA1可以选择操纵器的特性——指针的移动对操纵器角度的线性或二次依赖性。

让我们简单地考虑一下 MC 控制程序的要点。打开电源后，它配置I/O端口、中断源并向COM端口发出一系列字节以将自己标识为“鼠标”类型设备。接下来，MK 等待来自 DD1 芯片的中断，并使用内置定时器测量脉冲持续时间。同时，他循环轮询按钮SB1和SB2。当其中任何一个的状态改变或者有非零加速度时，根据表传输三个字节的序列。 1、每次发送字节序列之前都会检查开关SA1的状态，这样可以在使用过程中直接改变机械手的操作模式。

电阻器 R1 设置输出 DD1 的脉冲重复率，R3 在电缆和连接器中的电线意外短路的情况下保护 MK 端口免受过载。

除 XP1 叉外，机械手的所有部件均安装在印刷电路板上。芯片 DD1 位于电路板的底侧（引脚朝上），其方向使其 X 轴使光标在水平面上移动，而 Y 轴在垂直面上移动。图 1 中结论 DD1 的编号图8对应于LCC-14封装中的微电路（当使用QC-1封装中的微电路时，引脚编号在括号中标明）。电容C2、C1和电阻R1应靠近DD16芯片放置。在该器件中，允许在任何设计中使用 MK PIC84F1A。叉 XP9 - 计算机 DB-2F。连接电缆的长度不超过XNUMXm。

控制程序MK的代码如表所示。 2、编程时，需要设置配置字中以下位的值：振荡器类型（OSC）-HS、看门狗定时器（WDT）关闭、上电后延时（PWRTE）关闭。

（点击放大）

由可维修零件组装而成，安装时不会出现错误（当然，在 MK 程序中），不需要调节装置。唯一可能需要做的事情（当使用石英谐振器的某些实例时）是在 MK 程序中选择暂停常数，该常数负责汇率的形成。该常数值的差异表现在机械手位置不变的情况下指针在屏幕上的混乱移动。通过选择电阻器 R1 可以在小范围内改变灵敏度。

大多数现有操作系统将所描述的操纵器描述为用于串行端口的标准鼠标并且不需要特殊的驱动程序。请注意，该设备不能通过 COM->PS/2 适配器工作，因为它仅支持串行接口。

MK的程序源代码

文学

ADXL202E，低成本 ±2 g 双轴加速度计，具有占空比输出。 - .
Volovij A.，Vrlovich G. 积分加速度计。 - 组件和技术，2002 年，第 1 期，第 66 页XNUMX.

作者：S.Kuleshov，库尔干

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