基于TMS320VC5509A的超聲波筆跡檢測方案設(shè)計
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超聲波是一種彈性機械波，其傳播時能量相對集中，衰減小，不受光線和周圍物體顏色的影響，廣泛應(yīng)用于工業(yè)檢測之中。電子筆系統(tǒng)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采樣時刻筆觸所在位置。為此，需要一個超聲波發(fā)生器安裝于筆觸位置，兩個超聲波傳感器固定在一個主設(shè)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，是一個已知常量。
本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/149290.htm
在有紅外信號同步的情況下，b和c的大小可以通過渡越時間法實時測量得到。然后，以R(L)所在位置為原點，以R(L)和R(R)的連線為x軸建立平面坐標系，由簡單的幾何知識得到此時筆觸的位置坐標為
通過反復(fù)測量，以75 Hz頻率采樣形成點跡，多個時刻的點跡最終形成連續(xù)筆跡。為了避免環(huán)境噪聲干擾和多套系統(tǒng)同時使用時產(chǎn)生的相互干擾，采用文獻敘述的兩步檢測和時隙跳變檢測方法。
2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
超聲波電子筆系統(tǒng)由一個主機設(shè)備和一只電子筆組成。其中主機設(shè)備包含兩個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(gòu)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，需要進行前級放大，此處選用高精度單片運算放大器OP07實現(xiàn)。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(shù)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(nèi)部有雙乘法器，支持DMA操作，集成有USBl．1控制器、多路A／D轉(zhuǎn)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(shè)備。SD卡主要用于存儲形成的筆跡信息，用于事后通過片上集成的USB接口上傳至電腦作進一步處理，比如通過文字識別軟件生成標準字體；液晶顯示器實時顯示筆跡信息，并且調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)使有利于人機交互；溫度傳感器用于監(jiān)控環(huán)境溫度，由于超聲波在空氣中的傳播速度是一個與溫度有關(guān)的量，需要對檢測的筆跡結(jié)果作修正；紅外發(fā)生器配合電子筆中的紅外接收器工作，作為超聲波測距時的同步信號。
在與SD卡連接時，直接利用TMS320VC5509A自帶的MMC控制器，通過對EBSR(外部總線選擇寄存器)的設(shè)置，來選擇工作于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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