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扩展模块_传感器 [2018/09/04 14:33] gongyu 创建 |
扩展模块_传感器 [2019/04/12 02:27] (当前版本) gongyu |
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- | ====== 传感器及点阵LED显示功能板 ====== | + | ### 传感器及点阵LED显示功能板 |
{{ ::step_sensor实物图1.jpg?490 |}} | {{ ::step_sensor实物图1.jpg?490 |}} | ||
{{ ::step_sensor实物图2.jpg?490 |}}\\ | {{ ::step_sensor实物图2.jpg?490 |}}\\ | ||
- | <WRAP center 20%>**传感器及点阵LED显示功能模块实物图** </WRAP> | + | <WRAP centeralign>**传感器及点阵LED显示功能模块实物图** </WRAP> |
- | ===== 板卡简介 ===== | + | |
+ | ### 板卡简介 | ||
STEP Sensor Card是STEP团队推出的可配合小脚丫多种底板使用的扩展板卡,板载资源十分丰富,其中包括多种传感器、16*8led点阵、flash存储等多种功能,你可以用这个子卡来实现你各种各样的新奇想法,像数字水平仪,温度计,亮度检测仪,你都可以用这个板卡去完成! | STEP Sensor Card是STEP团队推出的可配合小脚丫多种底板使用的扩展板卡,板载资源十分丰富,其中包括多种传感器、16*8led点阵、flash存储等多种功能,你可以用这个子卡来实现你各种各样的新奇想法,像数字水平仪,温度计,亮度检测仪,你都可以用这个板卡去完成! | ||
- | ===== 模块划分 ===== | + | |
+ | ### 模块划分 | ||
{{ ::模块划分11.png?700 |}} | {{ ::模块划分11.png?700 |}} | ||
- | <WRAP center 15%>**传感器及点阵LED显示功能模块板载资源** </WRAP>\\ | + | <WRAP centeralign>**传感器及点阵LED显示功能模块板载资源** </WRAP>\\ |
- | ===== 功能需求 ===== | + | ###功能需求 |
* 利用陀螺仪MPU6050实现数字水平仪:在LED点阵上显示一个“小球”,当板卡为水平时,“小球”在板卡中心不动,当板卡倾斜时,小球向对应方向进行移动; | * 利用陀螺仪MPU6050实现数字水平仪:在LED点阵上显示一个“小球”,当板卡为水平时,“小球”在板卡中心不动,当板卡倾斜时,小球向对应方向进行移动; | ||
行 19: | 行 21: | ||
* 利用红外对管完成距离检测,亦可实现“手势开关”等功能。 | * 利用红外对管完成距离检测,亦可实现“手势开关”等功能。 | ||
- | ===== 器件选择 ===== | + | ### 器件选择 |
- | ==== 总览 ==== | + | #### 总览 |
| ^ 型号 ^ 厂商 ^ 封装 ^ | | ^ 型号 ^ 厂商 ^ 封装 ^ | ||
^ 环境光传感器 | BH1750FVI-TR | RHOM Semiconductor | WSOF6I | | ^ 环境光传感器 | BH1750FVI-TR | RHOM Semiconductor | WSOF6I | | ||
行 29: | 行 31: | ||
^ 比较器 | LM393DR | Texas Instruments | SOP8 | | ^ 比较器 | LM393DR | Texas Instruments | SOP8 | | ||
- | ==== 环境光传感器 ==== | + | #### 环境光传感器 |
{{:bh1750效果图.png?200|}}\\ | {{:bh1750效果图.png?200|}}\\ | ||
环境光传感器选用了RHOM的BH1750FVI,是一个I2C接口的16位高精度数字式环境光传感器,无需外部接ADC进行采集,另外其功耗很低,被广泛的应用在诸如数码相机,手机等数码产品上。\\ | 环境光传感器选用了RHOM的BH1750FVI,是一个I2C接口的16位高精度数字式环境光传感器,无需外部接ADC进行采集,另外其功耗很低,被广泛的应用在诸如数码相机,手机等数码产品上。\\ | ||
- | ==== 温度传感器 ==== | + | #### 温度传感器 |
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温度传感器选用了Dallas半导体的DS18B20Z,是一个单总线、12位进度的数字式温度传感器,输入电压为3.0V~5.5V,比较灵活,工作温度可在-55摄氏度~125摄氏度之间,可满足我们日常使用的需求。\\ | 温度传感器选用了Dallas半导体的DS18B20Z,是一个单总线、12位进度的数字式温度传感器,输入电压为3.0V~5.5V,比较灵活,工作温度可在-55摄氏度~125摄氏度之间,可满足我们日常使用的需求。\\ | ||
- | ==== 姿态传感器 ==== | + | ####姿态传感器 |
{{::mpu6050效果图.png?200|}}\\ | {{::mpu6050效果图.png?200|}}\\ | ||
姿态传感器选用了Invensense的MPU6050,是一个I2C接口的6轴重力加速度计,封装采用QFN24贴片封装,可满足使用需求。 | 姿态传感器选用了Invensense的MPU6050,是一个I2C接口的6轴重力加速度计,封装采用QFN24贴片封装,可满足使用需求。 | ||
- | ==== 红外传感器 ==== | + | ####红外传感器 |
{{::itr9909实物图.png?200|}}\\ | {{::itr9909实物图.png?200|}}\\ | ||
红外传感器采用了台湾亿光电子的ITR9909,是集成了红外发射管与接收管为一体的红外传感器,并且我们使用了TI的LM393电压比较器进行结果输出,保证了距离判定的稳定性。 | 红外传感器采用了台湾亿光电子的ITR9909,是集成了红外发射管与接收管为一体的红外传感器,并且我们使用了TI的LM393电压比较器进行结果输出,保证了距离判定的稳定性。 | ||
- | ==== FLASH ==== | + | #### FLASH |
{{::flash实物图.png?200|}}\\ | {{::flash实物图.png?200|}}\\ | ||
红外对管采用了华邦电子(winbond)的W25Q64BVFIG,是一个SPI接口的FLASH存储器。 | 红外对管采用了华邦电子(winbond)的W25Q64BVFIG,是一个SPI接口的FLASH存储器。 | ||
- | ==== LED点阵 ==== | + | ####LED点阵 |
LED点阵由于小脚丫STEP FPGA的管脚充足,可直接连接在管脚上,便于进行驱动。 | LED点阵由于小脚丫STEP FPGA的管脚充足,可直接连接在管脚上,便于进行驱动。 | ||
- | ===== 原理图说明 ===== | + | ### 原理图说明 |
{{ ::step_sensor原理图1.png?1000 |}} | {{ ::step_sensor原理图1.png?1000 |}} | ||
{{ ::step_sensor_原理图2.png?1000 |}} | {{ ::step_sensor_原理图2.png?1000 |}} | ||
- | ===== PCB布局布线 ===== | + | ### PCB布局布线 |
{{ :sensor_layout1.png?600 |}} | {{ :sensor_layout1.png?600 |}} | ||
行 65: | 行 67: | ||
{{ ::step_sensorpcb2.png?600 |}} | {{ ::step_sensorpcb2.png?600 |}} | ||
- | ===== 板卡尺寸 ===== | + | ###板卡尺寸 |
{{ ::step_pcie_card截图.png?1000 |}} | {{ ::step_pcie_card截图.png?1000 |}} | ||
- | ===== 板卡调试 ===== | + | |
+ | ###板卡调试 | ||
对于STEP Sensor板卡,其结构为模块式,故调试也是分模块进行: | 对于STEP Sensor板卡,其结构为模块式,故调试也是分模块进行: | ||
- | ==== 温度采集模块 ==== | + | |
+ | #### 温度采集模块 | ||
通过与DS18B20Z建立通讯,并利用LED点阵进行显示,验证了DS18B20Z与点阵模块的电路是可以正常工作的。\\ | 通过与DS18B20Z建立通讯,并利用LED点阵进行显示,验证了DS18B20Z与点阵模块的电路是可以正常工作的。\\ | ||
{{ ::sensor_温度采集.jpg?500 |}} | {{ ::sensor_温度采集.jpg?500 |}} | ||
- | <WRAP center 12%>**STEP Sensor Card实现温度采集** </WRAP> | + | <WRAP centeralign>**STEP Sensor Card实现温度采集** </WRAP> |
- | ==== 环境光模块 ==== | + | |
+ | #### 环境光模块 | ||
通过与BH1750FVI进行通讯,将环境光的数据采集回来,并按照亮度等级,对RGB_LED灯光亮度进行控制,说明环境光传感器可正常工作。 | 通过与BH1750FVI进行通讯,将环境光的数据采集回来,并按照亮度等级,对RGB_LED灯光亮度进行控制,说明环境光传感器可正常工作。 | ||
{{ ::sensor环境光暗.jpg?500 |}} | {{ ::sensor环境光暗.jpg?500 |}} | ||
- | <WRAP center 12%>**亮度等级为00,环境光暗** </WRAP> | + | <WRAP centeralign>**亮度等级为00,环境光暗** </WRAP> |
{{ ::sensor环境光亮.jpg?500 |}} | {{ ::sensor环境光亮.jpg?500 |}} | ||
- | <WRAP center 12%>**亮度等级为63,环境光亮** </WRAP> | + | <WRAP centeralign>**亮度等级为63,环境光亮** </WRAP> |
- | ==== 红外传感器模块 ==== | + | |
+ | ####红外传感器模块 | ||
红外对管的驱动比较简单,调试结果为可通过距离控制将红外对管作为开关使用。 | 红外对管的驱动比较简单,调试结果为可通过距离控制将红外对管作为开关使用。 | ||
姿态传感器:可与MPU6050建立通讯并读取其发送回的数据。 | 姿态传感器:可与MPU6050建立通讯并读取其发送回的数据。 | ||
- | ===== FPGA逻辑实现 ===== | + | ### FPGA逻辑实现 |
模块1:bh1750fvi代码设计 | 模块1:bh1750fvi代码设计 | ||
行 102: | 行 109: | ||
* 第二步(process data):取二进制数据前5位数据判断正负号;并取后面的11位数据,进行二进制转十进制bcd码的转换。 | * 第二步(process data):取二进制数据前5位数据判断正负号;并取后面的11位数据,进行二进制转十进制bcd码的转换。 | ||
* 第三步(display data):将处理后的数据以两种形式显示出来。分别将当前的温度显示到小脚丫核心板卡上两位数码管上和LED点阵上。 | * 第三步(display data):将处理后的数据以两种形式显示出来。分别将当前的温度显示到小脚丫核心板卡上两位数码管上和LED点阵上。 | ||
- | ===== 测试报告及说明 ===== | ||
- | ===== 相关文档 ===== | + | ###测试报告及说明 |
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+ | ### 相关文档 | ||
STEP Sensor Card原理图:{{::step_sensor_card.rar|}}\\ | STEP Sensor Card原理图:{{::step_sensor_card.rar|}}\\ | ||
STEP Sensor PCB:{{::step_sensor_card_v1.1.rar|}}\\ | STEP Sensor PCB:{{::step_sensor_card_v1.1.rar|}}\\ |