一、整体设计
电脑鼠的电路板可分为两层,上层的控制板和下层的驱动板。这样设计安排可以简化电脑鼠各部件的构造,将整体模块化,有利于后期的改造和维护。 其中控制板包括:MCU、传感器检测电路、数据储存与连接模块。驱动板包括:左右两侧的车轮、驱动马达、两翼的光电传感器、陀螺仪传感器、测速编码器、H桥驱动芯片。(两个板子可以通过标准铜柱连接)
二、硬件选型及参数
1、控制板部分
微处理器: ARM7系列32位微处理器LPC2138或LM3s1138:有32位的处理速度同时可以代替16位处理器使用。
主要参数 | 参数值 |
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I/O电源电压(VDD) | 0 -4 V | 内核电源电压(VDD25) | 0- 4 V | 模拟电源电压(VDDA) | 0 -4 V | 电池电源电压(VBAT) | 0- 4 V | 输入电压 VIN | -0.3- 5.5 V | 每个输出管脚的最大电流 | 25 mA |
交互: 一组电源指示灯、状态指示灯。一组开关,重置等交互按钮。
储存芯片: cmos或着BiCOMS(传输速度快、效率高、功耗小)
2、驱动板部分
红外传感器: 模拟式测距(接收管:tps601a,发射管:sfh4550)
主要参数 | 参数值 |
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型号 | 红外发射管SFH4550 | 额定电压 | 5v | 额定功耗 | 180mW | 中心波长 | 850nm | 带通宽度 | 140nm |
主要参数 | 参数值 |
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型号 | 红外接收管TPS601A | 额定电压 | 5v | 额定功耗 | 150mW | 中心波长 | 800nm | 方向特性 | ±10° |
数字式测距(irm8601s);U1的IRM8601S为一体式红外接收传感器,其内部集成了自动增益控制电路、带通滤波电路、解码电路及输出驱动电路,对载波频率为38khz的红外线信号最为敏感
电机:
主要参数 | 参数值 |
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型号 | 8520空心直流电机 | 额定电压 | 7.4v | 输出功率 | 1-3W | 堵转电流 | 2.3A | 最高转速 | 48000转/min | 外观参数 | 8.5mm*20mm(6g) |
电源模块: 选用200mAh,7.4V可充电锂电池。 外接电池供电(输入电压控制在5到10V),电机直接使用电池电压,微控制器lm3s1138需要3.3v电压,所以使用Eaxr公司的LDO(低压差线性稳压器)芯片SPX1117(其输出电流大且输出电压精度高,其输入电压在4.7~12v,输出电流可达到800ma),红外传感器工作电压在5v也可以通过把电池电压经过LDO稳压到5v,其中升压芯片可以采用sp6641A
测速编码器:
主要参数 | 参数值 |
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型号 | 龙邱256线mini编码器 | 输出脉冲数 | 256 | 工作电压 | 3.5v~5v | 重量 | 11.22g | 排线长度 | 10-25cm | 接口间距 | 2.54mm | 输出电平 | 兼容CMOS和TTL | 尺寸 | 直径14mm、长18mm、转轴直径3mm、转轴长度10mm |
陀螺仪传感器︰
主要参数 | 参数值 |
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型号 | ICM-42605 | 电压 | 3.3v~5v | 电流 | <10mA | 通信方式 | 串口TTL | 输出数据 | 三轴(加速度+角速度+角度) | 加速度范围 | 16g | 角度范围 | X,Z轴±180°,y轴±90° | 角度精度 | 静态:0.05°,动态0.1° | 回转速率 | 20hz | 波特率 | 9600 | 尺寸 | 15mm15mm4mm |
电机驱动芯片(H桥驱动芯片): 选取L298N或L9110芯片,外接12V电源输入,通过PWM波输入信号改变12V电压的占空比,可以将空心杯电机接到两个输出接口,然后用两个PWM输入控制空心杯电机的转速。
主要参数 | 参数值 |
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型号 | L9110 | 电源电压 | 2.5v~12v | 静态电流 | 0.2μA | 操作电流 | 200~500μA | 持续输出电流 | 750~850mA | 电流峰值 | 2000mA |
轮齿: 选用直径30mm车轮 大齿轮齿数:36,小齿轮齿数:8,模数都取0.5.
三、硬件清单
名称 | 数量 |
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ARM7系列LM3s1138或LPC2138 | 1 | LDO(低压差线性稳压器)芯片SPX1117 | 若干 | 升压芯片sp6641A | 若干 | 8520空心直流电机 | 2 | 直径30mm车轮 | 4 | 电机驱动芯片L298N 或L9110 | 2 | 龙邱256线测速编码器 | 2 | 陀螺仪传感器 | 1 | 红外传感器 | 4 | 200mAh,7.4V可充电锂电池 | 1 | 交互led灯 | 若干 | 交互按钮 | 若干 | 36齿0.5模的大齿轮 | 4 | 8齿0.5模的小齿轮 | 2 | 储存芯片 | 1 | 交互led灯 | 若干 | 交互按钮 | 若干 | 逻辑门等基本元件 | 若干 |
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