游戲互動槍電路的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種游戲互動槍電路；包括以太網通信單元、陀螺儀檢測單元、控制單元和電源電路，其中，所述以太網通信單元通過SPI數據通信方式和所述控制單元進行數據傳輸，所述陀螺儀檢測單元通過I2C通信方式與所述控制單元進行數據傳輸，所述電源電路為各單元提供穩定的工作電壓，所述以太網通信單元包括以太網芯片和通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網芯片連接，所述陀螺儀檢測單元連接有磁力計傳感器，所述控制單元包括主控芯片、IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關，IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關均和主控芯片連接；采用本發明技術方案的游戲互動槍電路具有定位精度高，數據處理準確性好及數據傳輸速度快的特點。
【專利說明】游戲互動槍電路【技術領域】
[0001]本發明涉及一種游戲互動槍電路。
【背景技術】
[0002]近年來，互動游戲槍備受大眾喜愛，但目前的游戲槍其基本原理是依據在槍內裝有一紅外線發射器，通過相應按鈕控制紅外線的發出與關閉。這便要求在相應的范圍內配備紅外線接收器，不僅操作過程繁雜，而且應用極為不靈活，極易受到各方面的干擾。
[0003]在市場競爭激烈的今天，使用方便快捷、靈活性強等已成為游戲互動槍領域用戶越來越注重的問題。傳統的紅外線定位方式存在的不足之處在于:由于紅外線在傳輸過程中易受使用環境的影響而導致其定位精確度低，對數據處理的準確性較差，此外，還存在數據傳輸速度慢的問題。綜上，傳統的僅依靠紅外線定位技術的互動游戲槍其使用的舒適性及娛樂性均不能滿足目前市場的需求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于提供一種定位精度高，數據處理準確性好及數據傳輸速度快的游戲互動槍電路，能夠滿足目前市場對游戲槍的使用舒適性與娛樂性的要求。
[0005]為了實現上述目的，本發明提供一種游戲互動槍電路，包括以太網通信單元、陀螺儀檢測單元、控制單元和電源電路，其中，所述以太網通信單元通過SPI數據通信方式和所述控制單元進行數據傳輸，所述陀螺儀檢測單元通過I2C通信方式與所述控制單元進行數據傳輸，所述電源電路為各單元提供穩定的工作電壓，所述以太網通信單元包括以太網芯片和通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網芯片連接，所述陀螺儀檢測單元連接有磁力計傳感器，所述控制單元包括主控芯片、IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關，IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關均和主控芯片連接。
[0006] 采用上述技術方案的游戲互動槍電路存在如下優點:由于陀螺儀檢測單元檢測位置坐標時容易受檢測環境周圍各種磁場的干擾而使相應數據產生不同程度的偏差，如地磁、電子設備、鐵磁設備等，本發明采用了陀螺儀檢測單元且該陀螺儀檢測單元通過I2C通信方式與所述控制單元進行數據傳輸，結合陀螺儀檢測單元連接有磁力計傳感器，磁力計傳感器首先檢測出使用環境的磁場情況，然后依此作為參照，將陀螺儀檢測單元檢測到的值與此值作微積分運算，從而得到更接近使用環境的真實數據，因此，不僅提升了檢測的準確度、精度，而且提升了其對使用環境的適應性能；由于采用以太網通信單元且該以太網通信單元通過SPI數據通信方式和控制單元進行數據傳輸，很大程度上提升了數據傳輸的效率同時也保證了數據傳輸的準確性；由于以太網通信單元包括通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網芯片連接，控制單元包括主控芯片、IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關，IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關均和主控芯片連接，通過對IP撥碼開關的控制能夠根據使用場合的具體情況，靈活配置游戲互動槍在網絡層中的地址信息，用戶在首次接入使用環境時，需利用IP撥碼開關根據使用環境的具體情況為每一把游戲互動槍設定其在整個網絡中的通信IP地址，保證其使用過程中能夠正常的收發數據，同時扣槍狀態檢測開關能通過主控芯片實現對扣槍動作的檢測，二者結合增強了數據信息傳輸的可靠性。
[0007]作為優選方案，考慮到定位檢測數據存儲的及時性，所述控制單元外部還連接有存儲模塊；為了配置不同的啟動引導模式，所述控制單元外部還連接有啟動配置電路；考慮到首次接入使用環境定位的精確性，所述控制單元外部還連接有激光定位電路；考慮到產品調試及后期產品的維護及升級工作的便捷性，所述控制單元外部還連接有在線調試、脫機程序下載口 ；為了保證系統芯片正常工作，所述控制單元外部還連接有時鐘電路，時鐘電路配合內部振蕩電路產生一定頻率的脈沖信號，為系統芯片正常工作提供系統時鐘節拍；考慮到對控制單元的復位，所述控制單元外部還連接有復位電路，在電源上電瞬間，電源通過電阻向電容充電，使得電容兩端的電壓逐漸上升，從而實現復位。
[0008]作為優選方案，由于首次接入使用環境時，需拾取屏幕的四個邊角點作為參考點，為了進一步提升定位的精確性，所述激光定位電路包括控制開關組，激光管，限流電阻，所述控制開關組包括激光控制開關和系統狀態檢測開關，所述激光管的負極接地，正極與限流電阻的一端連接，限流電阻的另一端與所述激光控制開關的一端連接，激光控制開關的另一端與電源正極連接。
[0009]作為優選方案，為了實現對系統工作狀態的檢測，所述系統狀態檢測開關的一端接地，另一端與所述主控芯片連接，系統狀態檢測開關能夠通過與之連接的主控芯片的內部程序自動實現定位和常規工作方式之間的切換。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是本發明游戲互動槍電路實施例的原理框圖；
圖2是本發明游戲互動槍電路實施例的電路連接框圖；
圖3是本發明游戲互動槍電路實施例的結構示意圖。
[0011]其中:以太網通信單元I ;以太網芯片U3 ;通信接口 12 ;阻抗匹配電路13 ;陀螺儀檢測單元2 ;陀螺儀傳感檢測芯片21 ;控制單元3 ;主控芯片U2 ；電源電路4 ;磁力計傳感器5 ;存儲模塊6 ;啟動配置電路7 ;開關SI ;激光定位電路8 ;控制開關組S2 ;激光管81 ;限流電阻R18 ;在線調試口、脫機程序下載口 9 ;時鐘電路10 ;復位電路11 ;IP撥碼開關S4 ;扣槍狀態檢測開關S3。
[0012]【具體實施方式】
下面結合附圖和實施例對本發明技術方案進一步說明:
如圖1至圖3所示，本發明提供一種游戲互動槍電路，包括以太網通信單元1、陀螺儀檢測單元2、控制單元3和電源電路4，其中，以太網通信單元I通過SPI數據通信方式和控制單元3進行數據傳輸，陀螺儀檢測單元2通過I2C通信方式與控制單元3進行數據傳輸，電源電路4為各單元提供穩定的工作電壓，以太網通信單元I包括以太網芯片U3和通信接口 12，通信接口 12通過阻抗匹配電路13與以太網芯片U3連接，陀螺儀檢測單元2連接有磁力計傳感器5，控制單元3包括主控芯片U2、IP撥碼開關S4和扣槍狀態檢測開關S3，IP撥碼開關S4和主控芯片U2連接，扣槍狀態檢測開關S3與主控芯片U2的PD2端連接。
[0013]以太網通信單元:
通信接口 12為RJ45類型，阻抗匹配電路13包括網絡數據發送阻抗匹配電路，網絡數據接收阻抗匹配電路，通信接口 12內部變壓器連接有輸入電源，網絡狀態指示發光二極管連接有限流電阻，該限流電阻可確保網絡狀態指示發光二極管始終工作在安全的電壓電流之下，從而延長其使用壽命，提高可靠性。
[0014]以太網芯片U3的片選與主控芯片U2的PB12端口連接，該以太網芯片U3的工作時鐘SCLK引腳連接至主控芯片U2的PB13端口，MISO引腳連接至主控芯片U2的PB14端口，MOSI引腳連接至主控芯片U2的PB15端口；中斷INT引腳連接至主控芯片U2的PA4端口，復位引腳REST連接至主控芯片U2的PBlO端口，工作模式選擇引腳SEN連接至主控芯片U2的PBll端口。
[0015]以太網芯片U3與外界控制器的通信方式有并行數據方式及SPI方式兩種，為了方便操作，提高設置的靈活性，工作模式選擇引腳SEN連接有電阻R28，通過設置電阻R28將此引腳信號拉高，或從主控芯片U2直接輸入一個高電平即可選擇其數據的傳輸方式為SPI，因此，工作模式選擇引腳SEN通過選擇R28的狀態可以實現其工作模式的設置。
[0016]以太網芯片U3為W5100，為了給W5100提供質量更好的供電電源，從而適當提高其性能，使其工作更加穩定可靠，W5100外部連接有一級LC濾波電路。
[0017]為了保證W5100的正常工作，提供時鐘節拍信號，該W5100外部還連接有時鐘電路。
[0018]W5100外部還連接RC硬件復位電路，該RC硬件復位電路包括電阻R15，電容C23，電源通過電阻R15向電容C23充電，從而實現低電平復位。在本應用中，可根據具體情況選擇軟件復位或RC復位方式。
[0019]W5100各電源端口均設有濾波元件，旨在濾除相應干擾，確保相應電源的穩定。
[0020]控制單元:
控制單元3包括主控芯片U2，復位電路11，時鐘電路10，本發明的主控芯片U2為ST公司生產的基于ARM Cortex-M3內核的高性能、低成本、低功耗芯片STM32F103RET6。
[0021]IP撥碼開關S4的引腳分別與主控芯片U2連接，IP撥碼開關S4用于設置單一電路板在網絡中的通信IP地址。其可設置范圍為0-255之間。用戶在首次連接入使用環境時，需利用IP撥碼開關S4根據使用環境的具體情況為每一把槍設定其在整個網絡中的通信IP址，只有正確無沖突的為每把槍設定通信IP地址后，才能保證正常的收發數據。
[0022]主控芯片U2的模擬電源供電端連接有經LC濾波后模擬供電電源，從而為主控芯片U2的ADC提供更精準的ADC電源，從而提高ADC采集的精度。
[0023]電阻R27的一端連接至PA15，另一端連接至PNP三極管的基極，三極管的的發射極通過一個接口連接至電源，其集電檢直接接地。
[0024]考慮到定位檢測數據存儲的及時性，控制單元3外部還連接有儲存模塊6，儲存模塊6為EEPROM存儲器，為了配置不同的啟動引導模式，控制單元3外部還連接有啟動配置電路7，考慮到首次接入使用環境定位的精確性，控制單元3外部還連接有激光定位電路8，考慮到產品調試及后期產品的維護及升級工作的便捷性，控制單元3外部還連接有在線調試、脫機程序下載口 9，為了保證系統芯片正常工作，控制單元3外部還連接有時鐘電路10，時鐘電路10配合內部振蕩電路產生一定頻率的脈沖信號，為系統芯片正常工作提供系統時鐘節拍，考慮到對控制單元3的復位，控制單元3外部還連接有復位電路11，在電源上電瞬間，電源通過電阻向電容充電，使得電容兩端的電壓逐漸上升，從而實現對STM32F103RET6 復位。
[0025]EEPROM存儲器連接有電源濾波電容C24，為EEPROM存儲器提供更加平滑的供電，以確保其工作性能更加穩定，提高數據存儲與讀的準確度。R16、R17作為I2C接口的上拉電阻，一端上拉至電源，另一端分別連接至EEPROM存儲器的SCL和SDA引腳，此外，SCL端還連接至STM32F103RET6的PBO端口，SDA端還連接至STM32F103RET6的PBl端口。
[0026]由于首次接入使用環境時，需拾取屏幕的四個邊角點作為參考點，為了進一步提升定位的精確性，激光定位電路8包括控制開關組S2，激光管81，限流電阻R18，控制開關組S2包括激光控制開關和系統狀態檢測開關，激光管81的負極接地，正極與限流電阻R18的一端連接，限流電阻R18的另一端與所述激光控制開關的一端連接，激光控制開關的另一端與電源正極連接。
[0027]為了實現對系統狀態的檢測，系統狀態檢測開關的一端接地，另一端與主控芯片U2的PC6端連接，系統狀態檢測開關能夠通過與之連接的主控芯片U2的內部程序自動實現定位和常規工作方式之間的切換。多數時候都電路都工作在常規工作方式，電路在首次接入使用環境時，需按下激光控制開關，借助激光束定位拾取相對應屏幕的四個邊角點為參考點，主控芯片U2也通過與激光控制開關相連的PC6端口檢測到激光控制開關的狀態，從而通過內部程序自動實現相應工作方式的切換。
[0028]啟動配置電路7包括電阻R7、電阻R8、電阻R9和開關SI，電阻R7的一端接地，另一端連接至主控芯片U2的PB2端口 ；電阻R9的一端接地，另一端分別連接至主控芯片U2的Β00Τ0腳以及電阻R8的一端，電阻R8的另一端連接至開關SI的一端，開關SI的另一端連接至電源正極。
[0029]此外，控制單元3還包括內核電源的濾波電容，該內核電源的濾波電容與STM32F103RET6連接，以使其獲得更加穩定平滑的供電，從而提高工作性能。
[0030]陀螺儀檢測單元:
陀螺儀檢測單元2包括陀螺儀傳感檢測芯片21，陀螺儀傳感檢測芯片為MPU6050，MPU6050通過I2C與主控芯片STM32F103RET6進行數據傳輸。MPU6050相應電源端口還設有濾波電容，用于吸收電源中的尖峰干擾，為陀螺儀的穩定工作提供良好的電源保障，R19、R20為I2C上拉電阻，它們的一端連接至電源，另一端則分別連接至MPU6050的SDA和SCL引腳，同時，其SDA腳還通過接口直接連接至STM32F103RET6的PC4端口，SCL引腳則通過端口直接連接至PC5端口。
[0031]考慮到陀螺儀檢測單元2檢測位置坐標時容易受檢測環境周圍各種磁場的干擾而使相應數據產生不同程度的偏差，如地磁、電子設備、鐵磁設備等。因此，陀螺儀檢測單元2連接有磁力計傳感器5，在本發明中磁力計傳感器5首先檢測出使用環境的磁場情況，然后依此作為參照，將陀螺儀檢測單元2檢測到的值與此值作微積分運算，從而得到更接近使用環境的真實數據。陀螺儀檢測單元2的設置不僅用于槍口的指向，還用于辨識使用者的蹲下、閃躲、前進、后退、跳躍等各種動作，即陀螺儀檢測單元2與磁力計傳感器5的結合能夠實現將運動數據轉化為空間坐標及姿態。
[0032]磁力計傳感器5相應電源端口還設有濾波電容，用于吸收電源中的尖峰干擾。
[0033]初次接入使用環境或更改使用環境時，首先正確接入電源線及網線。其次，撥動IP撥碼開關S4設定單把槍在網絡中的IP通信地址，然后再按下定位模式開關，在激光束的輔助下按照從左往右、從上往下的順序依次拾取屏幕的四個參考點并分別按動開槍開關定位各點的坐標，然后關閉定位開關，最后再重啟電源開關即可根據屏幕中光標作開槍動作。同時，以后的每次使用時，只需開啟電源即可正常操作，不需再定位參考位置。
[0034]以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本領域的技術人員來說，在不脫離本發明結構的前提下，還可以作出若干變形和改進，這些也應該視為本發明的保護范圍，這些都不會影響本發明實施的效果和專利的實用性。
【權利要求】
1.一種游戲互動槍電路，包括以太網通信單元、陀螺儀檢測單元、控制單元和電源電路，其特征在于:所述以太網通信單元通過SPI數據通信方式和所述控制單元進行數據傳輸，所述陀螺儀檢測單元通過I2C通信方式與所述控制單元進行數據傳輸，所述電源電路為各單元提供穩定的工作電壓，所述以太網通信單元包括以太網芯片和通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網芯片連接，所述陀螺儀檢測單元連接有磁力計傳感器，所述控制單元包括主控芯片、IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關，IP撥碼開關和扣槍狀態檢測開關均和主控芯片連接。
2.根據權利要求1所述的游戲互動槍電路，其特征在于:所述控制單元外部還連接有儲存模塊，啟動配置電路，激光定位電路，在線調試、脫機程序下載口，時鐘電路和復位電路。
3.根據權利要求1或2中任意一項所述的游戲互動槍電路，其特征在于:所述激光定位電路包括控制開關組，激光管，限流電阻，所述控制開關組包括激光控制開關和系統狀態檢測開關，所述激光管的負極接地，正極與限流電阻的一端連接，限流電阻的另一端與所述激光控制開關的一端連接，激光控制開關的另一端與電源正極連接。
4.根據權利要求3所述的游戲互動槍電路，其特征在于:所述系統狀態檢測開關的一端接地，另一端與所述主控芯片連接。
【文檔編號】A63F13/235GK103971494SQ201310663481
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2013年12月10日 優先權日:2013年12月10日
【發明者】譚鋒, 張肖爽 申請人:重慶環漫科技有限公司