Manipulateur avec capteur d'accélération. Schéma, description

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Manipulateur avec capteur d'accélération. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / microcontrôleurs

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Pour travailler sur un PC aujourd'hui, une variété de manipulateurs sont utilisés - souris, joysticks, trackballs. L'article décrit un autre type de manipulateur qui remplace la "souris" d'ordinateur, mais il ne nécessite pas de surface horizontale plane pour se déplacer. Vous pouvez simplement le tenir dans votre main et le pointeur de la "souris" se déplacera lorsque vous inclinerez le manipulateur dans la direction appropriée. Cette méthode de contrôle peut être très efficace dans certains jeux informatiques, par exemple dans les simulateurs de vol, ou comme manipulateur alternatif pour les ordinateurs portables.

Le manipulateur proposé (son schéma est illustré à la Fig. 1) est basé sur un microcontrôleur PIC16F84A (MC) et un accéléromètre intégré ADXL202E (accéléromètre) d'Analog Devices. Ces dispositifs sont des capteurs d'accélération linéaire et sont largement utilisés pour mesurer les angles d'inclinaison des corps, les forces d'inertie, les chocs et les vibrations. L'accéléromètre ADXL202E est biaxial pour une accélération maximale de ±2g dans les deux axes [1]. Pour la commodité de l'interfaçage avec le MC, les signaux de sortie de ce microcircuit sont des impulsions rectangulaires avec un taux de répétition constant. Les informations sur l'accélération sont transmises par leur durée relative (le rapport de la durée d'impulsion à la période d'oscillation) [2]. Une durée de 0,5 correspond à une accélération nulle.

Manipulateur avec capteur d'accélération

Il existe actuellement trois types d'interfaces pour les souris : série, PS/2 et USB. L'interface série est la plus facile à mettre en œuvre tant du point de vue matériel que logiciel. Pour l'interface série, le protocole le plus courant est "microsoft mouse", qui est une transmission série de trois octets au format 7N1 (sept bits d'information, pas de bit de parité, un bit d'arrêt) à une vitesse de 1200 bps. La description des octets d'information est donnée dans le tableau. 1.

Il convient de noter que le journal. 1 dans l'interface RS-232 correspond au niveau -12, et le log. 0 - +12 V. Le diagramme de transmission du premier octet, correspondant au mouvement nul le long des axes et au bouton droit enfoncé (SB2), est illustré à la fig. 2. La grande majorité des cartes mères modernes ont un adaptateur d'interface série intégré qui fonctionne de manière stable lorsque les niveaux TTL sont appliqués à l'entrée.

Manipulateur avec capteur d'accélération

Le pilote du système d'exploitation peut reconnaître la souris en définissant le signal RTS, et la souris doit renvoyer la valeur 0x4D (symbole "M"). Le mouvement relatif de la souris est envoyé sous la forme dx (une valeur positive signifie un déplacement vers la droite) et dy (une valeur positive signifie un déplacement vers le bas).

La tension d'alimentation du manipulateur est formée à partir du signal RTS à l'aide de la diode Zener VD1. Pendant le fonctionnement, le pilote de la souris maintient un niveau constant de +12 V sur cette sortie.

Les impulsions de sortie de la puce DD1 sont traitées par le DD2 MK et converties en signaux d'interface série, qui sont transmis via le connecteur XP1 au port COM de l'ordinateur. Les boutons SB1, SB2 du manipulateur correspondent aux boutons gauche et droit d'une souris standard. Le commutateur SA1 peut être utilisé pour sélectionner les caractéristiques du manipulateur - dépendance linéaire ou quadratique du mouvement du pointeur sur l'angle du manipulateur.

Considérons brièvement les principaux points du programme de contrôle MC. Après la mise sous tension, il configure les ports d'E/S, les sources d'interruption et émet une séquence d'octets vers le port COM pour s'identifier comme un périphérique de type "souris". Ensuite, le MK attend une interruption de la puce DD1 et mesure la durée de l'impulsion à l'aide de la minuterie intégrée. En même temps, il interroge cycliquement les boutons SB1 et SB2. Lorsque l'état de l'un d'eux change ou qu'il y a une accélération non nulle, une séquence de trois octets est transmise selon le tableau. 1. L'état de l'interrupteur SA1 est vérifié avant chaque envoi d'une séquence d'octets, ce qui permet de changer le mode de fonctionnement du manipulateur directement au cours de son utilisation.

La résistance R1 définit le taux de répétition des impulsions à la sortie DD1, R3 protège le port MK de la surcharge en cas de court-circuit accidentel des fils dans le câble et le connecteur.

Toutes les pièces du manipulateur, à l'exception de la fourche XP1, sont montées sur une carte de circuit imprimé. La puce DD1 est située sur la face inférieure de la carte (broches vers le haut) et est orientée de sorte que son axe X donne le mouvement du curseur dans le plan horizontal et l'axe Y - dans le plan vertical. La numérotation des conclusions DD1 dans la fig. 1 correspond au microcircuit dans le boîtier LCC-8 (les numéros de broches sont indiqués entre parenthèses lors de l'utilisation du microcircuit dans le boîtier QC-14). Les condensateurs C1, C2 et la résistance R1 doivent être situés à proximité de la puce DD1. L'appareil peut être utilisé MK PIC16F84A dans n'importe quelle conception. Fourche XP1 - ordinateur DB-9F. La longueur du câble de raccordement ne dépasse pas 2 m.

Les codes du programme de commande MK sont donnés dans le tableau. 2. Lors de sa programmation, vous devez définir les valeurs de bit suivantes dans le mot de configuration : type d'oscillateur (OSC) - HS, temporisateur de surveillance (WDT) désactivé, délai après mise sous tension (PWRTE) désactivé.

(cliquez pour agrandir)

Assemblé à partir de pièces réparables et sans erreurs d'installation (et, bien sûr, dans le programme MK), le dispositif de réglage ne nécessite pas. La seule chose à faire (lors de l'utilisation de certains cas de résonateurs à quartz) est de choisir la constante de pause dans le programme MK, qui est responsable de la formation du taux de change. L'écart entre la valeur de cette constante se manifeste par le mouvement chaotique du pointeur sur l'écran avec la position du manipulateur inchangée. La sensibilité dans de petites limites peut être modifiée en sélectionnant la résistance R1.

La plupart des systèmes d'exploitation existants décrivent le manipulateur décrit comme une souris standard pour un port série et ne nécessitent pas de pilote spécial. Veuillez noter que l'appareil ne fonctionne pas via l'adaptateur COM-> PS / 2, car il ne prend en charge qu'une interface série.

Le code source du programme pour MK

littérature

ADXL202E, accéléromètre à deux axes ±2 g à faible coût avec sortie de rapport cyclique. - .
Volovij A., Vrlovich G. Accéléromètres intégraux. - Composants et technologies, 2002, n° 1, p. 66.

Auteur: S.Kuleshov, Kurgan

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