游戏互动枪电路的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种游戏互动枪电路；包括以太网通信单元、陀螺仪检测单元、控制单元和电源电路，其中，所述以太网通信单元通过SPI数据通信方式和所述控制单元进行数据传输，所述陀螺仪检测单元通过I2C通信方式与所述控制单元进行数据传输，所述电源电路为各单元提供稳定的工作电压，所述以太网通信单元包括以太网芯片和通信接口，通信接口通过阻抗匹配电路与以太网芯片连接，所述陀螺仪检测单元连接有磁力计传感器，所述控制单元包括主控芯片、IP拨码开关和扣枪状态检测开关，IP拨码开关和扣枪状态检测开关均和主控芯片连接；采用本发明技术方案的游戏互动枪电路具有定位精度高，数据处理准确性好及数据传输速度快的特点。
【专利说明】游戏互动枪电路【技术领域】
[0001]本发明涉及一种游戏互动枪电路。
【背景技术】
[0002]近年来，互动游戏枪备受大众喜爱，但目前的游戏枪其基本原理是依据在枪内装有一红外线发射器，通过相应按钮控制红外线的发出与关闭。这便要求在相应的范围内配备红外线接收器，不仅操作过程繁杂，而且应用极为不灵活，极易受到各方面的干扰。
[0003]在市场竞争激烈的今天，使用方便快捷、灵活性强等已成为游戏互动枪领域用户越来越注重的问题。传统的红外线定位方式存在的不足之处在于:由于红外线在传输过程中易受使用环境的影响而导致其定位精确度低，对数据处理的准确性较差，此外，还存在数据传输速度慢的问题。综上，传统的仅依靠红外线定位技术的互动游戏枪其使用的舒适性及娱乐性均不能满足目前市场的需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种定位精度高，数据处理准确性好及数据传输速度快的游戏互动枪电路，能够满足目前市场对游戏枪的使用舒适性与娱乐性的要求。
[0005]为了实现上述目的，本发明提供一种游戏互动枪电路，包括以太网通信单元、陀螺仪检测单元、控制单元和电源电路，其中，所述以太网通信单元通过SPI数据通信方式和所述控制单元进行数据传输，所述陀螺仪检测单元通过I2C通信方式与所述控制单元进行数据传输，所述电源电路为各单元提供稳定的工作电压，所述以太网通信单元包括以太网芯片和通信接口，通信接口通过阻抗匹配电路与以太网芯片连接，所述陀螺仪检测单元连接有磁力计传感器，所述控制单元包括主控芯片、IP拨码开关和扣枪状态检测开关，IP拨码开关和扣枪状态检测开关均和主控芯片连接。
[0006] 采用上述技术方案的游戏互动枪电路存在如下优点:由于陀螺仪检测单元检测位置坐标时容易受检测环境周围各种磁场的干扰而使相应数据产生不同程度的偏差，如地磁、电子设备、铁磁设备等，本发明采用了陀螺仪检测单元且该陀螺仪检测单元通过I2C通信方式与所述控制单元进行数据传输，结合陀螺仪检测单元连接有磁力计传感器，磁力计传感器首先检测出使用环境的磁场情况，然后依此作为参照，将陀螺仪检测单元检测到的值与此值作微积分运算，从而得到更接近使用环境的真实数据，因此，不仅提升了检测的准确度、精度，而且提升了其对使用环境的适应性能；由于采用以太网通信单元且该以太网通信单元通过SPI数据通信方式和控制单元进行数据传输，很大程度上提升了数据传输的效率同时也保证了数据传输的准确性；由于以太网通信单元包括通信接口，通信接口通过阻抗匹配电路与以太网芯片连接，控制单元包括主控芯片、IP拨码开关和扣枪状态检测开关，IP拨码开关和扣枪状态检测开关均和主控芯片连接，通过对IP拨码开关的控制能够根据使用场合的具体情况，灵活配置游戏互动枪在网络层中的地址信息，用户在首次接入使用环境时，需利用IP拨码开关根据使用环境的具体情况为每一把游戏互动枪设定其在整个网络中的通信IP地址，保证其使用过程中能够正常的收发数据，同时扣枪状态检测开关能通过主控芯片实现对扣枪动作的检测，二者结合增强了数据信息传输的可靠性。
[0007]作为优选方案，考虑到定位检测数据存储的及时性，所述控制单元外部还连接有存储模块；为了配置不同的启动引导模式，所述控制单元外部还连接有启动配置电路；考虑到首次接入使用环境定位的精确性，所述控制单元外部还连接有激光定位电路；考虑到产品调试及后期产品的维护及升级工作的便捷性，所述控制单元外部还连接有在线调试、脱机程序下载口 ；为了保证系统芯片正常工作，所述控制单元外部还连接有时钟电路，时钟电路配合内部振荡电路产生一定频率的脉冲信号，为系统芯片正常工作提供系统时钟节拍；考虑到对控制单元的复位，所述控制单元外部还连接有复位电路，在电源上电瞬间，电源通过电阻向电容充电，使得电容两端的电压逐渐上升，从而实现复位。
[0008]作为优选方案，由于首次接入使用环境时，需拾取屏幕的四个边角点作为参考点，为了进一步提升定位的精确性，所述激光定位电路包括控制开关组，激光管，限流电阻，所述控制开关组包括激光控制开关和系统状态检测开关，所述激光管的负极接地，正极与限流电阻的一端连接，限流电阻的另一端与所述激光控制开关的一端连接，激光控制开关的另一端与电源正极连接。
[0009]作为优选方案，为了实现对系统工作状态的检测，所述系统状态检测开关的一端接地，另一端与所述主控芯片连接，系统状态检测开关能够通过与之连接的主控芯片的内部程序自动实现定位和常规工作方式之间的切换。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明游戏互动枪电路实施例的原理框图；
图2是本发明游戏互动枪电路实施例的电路连接框图；
图3是本发明游戏互动枪电路实施例的结构示意图。
[0011]其中:以太网通信单元I ;以太网芯片U3 ;通信接口 12 ;阻抗匹配电路13 ;陀螺仪检测单元2 ;陀螺仪传感检测芯片21 ;控制单元3 ;主控芯片U2 ；电源电路4 ;磁力计传感器5 ;存储模块6 ;启动配置电路7 ;开关SI ;激光定位电路8 ;控制开关组S2 ;激光管81 ;限流电阻R18 ;在线调试口、脱机程序下载口 9 ;时钟电路10 ;复位电路11 ;IP拨码开关S4 ;扣枪状态检测开关S3。
[0012]【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明:
如图1至图3所示，本发明提供一种游戏互动枪电路，包括以太网通信单元1、陀螺仪检测单元2、控制单元3和电源电路4，其中，以太网通信单元I通过SPI数据通信方式和控制单元3进行数据传输，陀螺仪检测单元2通过I2C通信方式与控制单元3进行数据传输，电源电路4为各单元提供稳定的工作电压，以太网通信单元I包括以太网芯片U3和通信接口 12，通信接口 12通过阻抗匹配电路13与以太网芯片U3连接，陀螺仪检测单元2连接有磁力计传感器5，控制单元3包括主控芯片U2、IP拨码开关S4和扣枪状态检测开关S3，IP拨码开关S4和主控芯片U2连接，扣枪状态检测开关S3与主控芯片U2的PD2端连接。
[0013]以太网通信单元:
通信接口 12为RJ45类型，阻抗匹配电路13包括网络数据发送阻抗匹配电路，网络数据接收阻抗匹配电路，通信接口 12内部变压器连接有输入电源，网络状态指示发光二极管连接有限流电阻，该限流电阻可确保网络状态指示发光二极管始终工作在安全的电压电流之下，从而延长其使用寿命，提高可靠性。
[0014]以太网芯片U3的片选与主控芯片U2的PB12端口连接，该以太网芯片U3的工作时钟SCLK引脚连接至主控芯片U2的PB13端口，MISO引脚连接至主控芯片U2的PB14端口，MOSI引脚连接至主控芯片U2的PB15端口；中断INT引脚连接至主控芯片U2的PA4端口，复位引脚REST连接至主控芯片U2的PBlO端口，工作模式选择引脚SEN连接至主控芯片U2的PBll端口。
[0015]以太网芯片U3与外界控制器的通信方式有并行数据方式及SPI方式两种，为了方便操作，提高设置的灵活性，工作模式选择引脚SEN连接有电阻R28，通过设置电阻R28将此引脚信号拉高，或从主控芯片U2直接输入一个高电平即可选择其数据的传输方式为SPI，因此，工作模式选择引脚SEN通过选择R28的状态可以实现其工作模式的设置。
[0016]以太网芯片U3为W5100，为了给W5100提供质量更好的供电电源，从而适当提高其性能，使其工作更加稳定可靠，W5100外部连接有一级LC滤波电路。
[0017]为了保证W5100的正常工作，提供时钟节拍信号，该W5100外部还连接有时钟电路。
[0018]W5100外部还连接RC硬件复位电路，该RC硬件复位电路包括电阻R15，电容C23，电源通过电阻R15向电容C23充电，从而实现低电平复位。在本应用中，可根据具体情况选择软件复位或RC复位方式。
[0019]W5100各电源端口均设有滤波元件，旨在滤除相应干扰，确保相应电源的稳定。
[0020]控制单元:
控制单元3包括主控芯片U2，复位电路11，时钟电路10，本发明的主控芯片U2为ST公司生产的基于ARM Cortex-M3内核的高性能、低成本、低功耗芯片STM32F103RET6。
[0021]IP拨码开关S4的引脚分别与主控芯片U2连接，IP拨码开关S4用于设置单一电路板在网络中的通信IP地址。其可设置范围为0-255之间。用户在首次连接入使用环境时，需利用IP拨码开关S4根据使用环境的具体情况为每一把枪设定其在整个网络中的通信IP址，只有正确无冲突的为每把枪设定通信IP地址后，才能保证正常的收发数据。
[0022]主控芯片U2的模拟电源供电端连接有经LC滤波后模拟供电电源，从而为主控芯片U2的ADC提供更精准的ADC电源，从而提高ADC采集的精度。
[0023]电阻R27的一端连接至PA15，另一端连接至PNP三极管的基极，三极管的的发射极通过一个接口连接至电源，其集电检直接接地。
[0024]考虑到定位检测数据存储的及时性，控制单元3外部还连接有储存模块6，储存模块6为EEPROM存储器，为了配置不同的启动引导模式，控制单元3外部还连接有启动配置电路7，考虑到首次接入使用环境定位的精确性，控制单元3外部还连接有激光定位电路8，考虑到产品调试及后期产品的维护及升级工作的便捷性，控制单元3外部还连接有在线调试、脱机程序下载口 9，为了保证系统芯片正常工作，控制单元3外部还连接有时钟电路10，时钟电路10配合内部振荡电路产生一定频率的脉冲信号，为系统芯片正常工作提供系统时钟节拍，考虑到对控制单元3的复位，控制单元3外部还连接有复位电路11，在电源上电瞬间，电源通过电阻向电容充电，使得电容两端的电压逐渐上升，从而实现对STM32F103RET6 复位。
[0025]EEPROM存储器连接有电源滤波电容C24，为EEPROM存储器提供更加平滑的供电，以确保其工作性能更加稳定，提高数据存储与读的准确度。R16、R17作为I2C接口的上拉电阻，一端上拉至电源，另一端分别连接至EEPROM存储器的SCL和SDA引脚，此外，SCL端还连接至STM32F103RET6的PBO端口，SDA端还连接至STM32F103RET6的PBl端口。
[0026]由于首次接入使用环境时，需拾取屏幕的四个边角点作为参考点，为了进一步提升定位的精确性，激光定位电路8包括控制开关组S2，激光管81，限流电阻R18，控制开关组S2包括激光控制开关和系统状态检测开关，激光管81的负极接地，正极与限流电阻R18的一端连接，限流电阻R18的另一端与所述激光控制开关的一端连接，激光控制开关的另一端与电源正极连接。
[0027]为了实现对系统状态的检测，系统状态检测开关的一端接地，另一端与主控芯片U2的PC6端连接，系统状态检测开关能够通过与之连接的主控芯片U2的内部程序自动实现定位和常规工作方式之间的切换。多数时候都电路都工作在常规工作方式，电路在首次接入使用环境时，需按下激光控制开关，借助激光束定位拾取相对应屏幕的四个边角点为参考点，主控芯片U2也通过与激光控制开关相连的PC6端口检测到激光控制开关的状态，从而通过内部程序自动实现相应工作方式的切换。
[0028]启动配置电路7包括电阻R7、电阻R8、电阻R9和开关SI，电阻R7的一端接地，另一端连接至主控芯片U2的PB2端口 ；电阻R9的一端接地，另一端分别连接至主控芯片U2的Β00Τ0脚以及电阻R8的一端，电阻R8的另一端连接至开关SI的一端，开关SI的另一端连接至电源正极。
[0029]此外，控制单元3还包括内核电源的滤波电容，该内核电源的滤波电容与STM32F103RET6连接，以使其获得更加稳定平滑的供电，从而提高工作性能。
[0030]陀螺仪检测单元:
陀螺仪检测单元2包括陀螺仪传感检测芯片21，陀螺仪传感检测芯片为MPU6050，MPU6050通过I2C与主控芯片STM32F103RET6进行数据传输。MPU6050相应电源端口还设有滤波电容，用于吸收电源中的尖峰干扰，为陀螺仪的稳定工作提供良好的电源保障，R19、R20为I2C上拉电阻，它们的一端连接至电源，另一端则分别连接至MPU6050的SDA和SCL引脚，同时，其SDA脚还通过接口直接连接至STM32F103RET6的PC4端口，SCL引脚则通过端口直接连接至PC5端口。
[0031]考虑到陀螺仪检测单元2检测位置坐标时容易受检测环境周围各种磁场的干扰而使相应数据产生不同程度的偏差，如地磁、电子设备、铁磁设备等。因此，陀螺仪检测单元2连接有磁力计传感器5，在本发明中磁力计传感器5首先检测出使用环境的磁场情况，然后依此作为参照，将陀螺仪检测单元2检测到的值与此值作微积分运算，从而得到更接近使用环境的真实数据。陀螺仪检测单元2的设置不仅用于枪口的指向，还用于辨识使用者的蹲下、闪躲、前进、后退、跳跃等各种动作，即陀螺仪检测单元2与磁力计传感器5的结合能够实现将运动数据转化为空间坐标及姿态。
[0032]磁力计传感器5相应电源端口还设有滤波电容，用于吸收电源中的尖峰干扰。
[0033]初次接入使用环境或更改使用环境时，首先正确接入电源线及网线。其次，拨动IP拨码开关S4设定单把枪在网络中的IP通信地址，然后再按下定位模式开关，在激光束的辅助下按照从左往右、从上往下的顺序依次拾取屏幕的四个参考点并分别按动开枪开关定位各点的坐标，然后关闭定位开关，最后再重启电源开关即可根据屏幕中光标作开枪动作。同时，以后的每次使用时，只需开启电源即可正常操作，不需再定位参考位置。
[0034]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
【权利要求】
1.一种游戏互动枪电路，包括以太网通信单元、陀螺仪检测单元、控制单元和电源电路，其特征在于:所述以太网通信单元通过SPI数据通信方式和所述控制单元进行数据传输，所述陀螺仪检测单元通过I2C通信方式与所述控制单元进行数据传输，所述电源电路为各单元提供稳定的工作电压，所述以太网通信单元包括以太网芯片和通信接口，通信接口通过阻抗匹配电路与以太网芯片连接，所述陀螺仪检测单元连接有磁力计传感器，所述控制单元包括主控芯片、IP拨码开关和扣枪状态检测开关，IP拨码开关和扣枪状态检测开关均和主控芯片连接。
2.根据权利要求1所述的游戏互动枪电路，其特征在于:所述控制单元外部还连接有储存模块，启动配置电路，激光定位电路，在线调试、脱机程序下载口，时钟电路和复位电路。
3.根据权利要求1或2中任意一项所述的游戏互动枪电路，其特征在于:所述激光定位电路包括控制开关组，激光管，限流电阻，所述控制开关组包括激光控制开关和系统状态检测开关，所述激光管的负极接地，正极与限流电阻的一端连接，限流电阻的另一端与所述激光控制开关的一端连接，激光控制开关的另一端与电源正极连接。
4.根据权利要求3所述的游戏互动枪电路，其特征在于:所述系统状态检测开关的一端接地，另一端与所述主控芯片连接。
【文档编号】A63F13/235GK103971494SQ201310663481
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年12月10日 优先权日:2013年12月10日
【发明者】谭锋, 张肖爽 申请人:重庆环漫科技有限公司