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基于TMS320VC5509A的超聲波筆跡檢測方案設計

作者： 時(shí)間：2012-04-04 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò ) 收藏

超聲波是一種彈性機械波，其傳播時(shí)能量相對集中，衰減小，不受光線(xiàn)和周?chē)矬w顏色的影響，廣泛應用于工業(yè)檢測之中。電子筆系統要精確完成筆跡形成和存儲的功能，首先是要利用超聲波檢測出各個(gè)采樣時(shí)刻筆觸所在位置。為此，需要一個(gè)超聲波發(fā)生器安裝于筆觸位置，兩個(gè)超聲波傳感器固定在一個(gè)主設備上。它們的幾何位置關(guān)系可以由圖1表示，其中R(L)和R(R)是兩個(gè)固定的超聲波傳感器，TX是筆觸上的超聲波發(fā)生器，a為R(L)與R(R)之間的距離，是一個(gè)已知常量。

本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/149290.htm
　　在有紅外信號同步的情況下，b和c的大小可以通過(guò)渡越時(shí)間法實(shí)時(shí)測量得到。然后，以R(L)所在位置為原點(diǎn)，以R(L)和R(R)的連線(xiàn)為x軸建立平面坐標系，由簡(jiǎn)單的幾何知識得到此時(shí)筆觸的位置坐標為
　　通過(guò)反復測量，以75 Hz頻率采樣形成點(diǎn)跡，多個(gè)時(shí)刻的點(diǎn)跡最終形成連續筆跡。為了避免環(huán)境噪聲干擾和多套系統同時(shí)使用時(shí)產(chǎn)生的相互干擾，采用文獻敘述的兩步檢測和時(shí)隙跳變檢測方法。
　　2 系統硬件設計
　　超聲波電子筆系統由一個(gè)主機設備和一只電子筆組成。其中主機設備包含兩個(gè)位置固定的超聲波傳感器、超聲接收電路、信號采集和用于筆觸位置計算的DSP處理器。為了功能完善，DSP外接有SD卡存儲器、液晶顯示器(LCD)，溫度傳感器和紅外發(fā)生器，其整體架構如圖2所示。
　　接收電路分前級放大，帶通濾波，后級放大，整形電路幾部分。因為直接由超聲波傳感器接收到的信號十分微弱，需要進(jìn)行前級放大，此處選用高精度單片運算放大器OP07實(shí)現。帶通濾波采用壓控電壓源二階帶通濾波器，其電路原理如圖3所示，它通過(guò)改變RF和R4的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率，電路參數由下面的公式計算得到，中心頻率
　　核心處理器選用TI公司的16位低功耗DSP芯片TMS320VC5509A。VC55-09A主頻最高達200 MHz，內部有雙乘法器，支持DMA操作，集成有USBl．1控制器、多路A／D轉化器，并且它自帶MMC控制器，可以擴展MMC卡和SD卡作為存儲設備。SD卡主要用于存儲形成的筆跡信息，用于事后通過(guò)片上集成的USB接口上傳至電腦作進(jìn)一步處理，比如通過(guò)文字識別軟件生成標準字體；液晶顯示器實(shí)時(shí)顯示筆跡信息，并且調整系統參數使有利于人機交互；溫度傳感器用于監控環(huán)境溫度，由于超聲波在空氣中的傳播速度是一個(gè)與溫度有關(guān)的量，需要對檢測的筆跡結果作修正；紅外發(fā)生器配合電子筆中的紅外接收器工作，作為超聲波測距時(shí)的同步信號。
　　在與SD卡連接時(shí)，直接利用TMS320VC5509A自帶的MMC控制器，通過(guò)對EBSR(外部總線(xiàn)選擇寄存器)的設置，來(lái)選擇工作于MMC／SD模式或MCBSP(多通道緩沖串口)模式，對SD卡的操作其接口方式，如圖4所示。
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