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传感器芯片ADNS2610在微型飞机检测系统中的设计应用

11-20 00:40:29 | http://www.5idzw.com | 传感技术 | 人气:770
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  向ADNS2610写数据的时序图如图9所示,也是先传送地址位再传送数据位。其中地址位的最高位为1。SCK和SDIO的信号脉冲时序要求如图6所示。需要注意的是,写数据结束以后,必须延时100μs以上才能够进行下一次读或者写操作。


  以X轴为例给出速度的计算过程。传感器的分辨率为400 cpi,所以Delta_X的单位为O.0025inch。如果周期T的单位为s,则:


  Y轴的速度计算过程和X轴相同。

  图像的解析度是400 counts/inch,图像的最大移动速度是12inch/s,因此最大的计数速度是4800counts/s。Delta_X和Delta_y的绝对值最大为127,因此最大的读数周期为0.0265s。

  5 调试

  调试主要包括硬件调试、软件调试、透镜系统调试3个部分。硬件调试主要考虑硬件之间的连接。为了降低信号线的电感特性,缩短阶跃响应时间,引线SCK和SDIO要尽可能短,并且中间连接的电阻尽量考虑使用贴片电阻。另外MSP430和ADNS要共地,这样它们的高低电平之间才有共同的基准。软件调试分为3个步骤:时序验证、图像读取、读取周期验证。

  时序验证是通过示波器来验证SCK信号和SDIO信号的时序,以及地址和数据是否正确。可以通过实现点亮LED灯等功能来验证发送和接收软件的正确性。实验结果证明向ADNS写数据的程序是符合要求的。接下来的调试步骤就是读取图像,以验证读数据程序的正确性,并为调焦做准备。为了方便调试,直接采用光电鼠标的透镜系统和支撑结构。图10是读取到的图像和原始图像的对比,其中图10(a)是利用传感器拍摄的图像,图10(b)是对原始图像扫描后的结果,扫描分辨率是2 400 dpi。使用的透镜像距和物距之比是1:1,因此拍摄的图像和原图的大小也是1:1。传感器的分辨率是400 cpi,图像分辨率是18×18像素,因此图像的大小是(18/400)inch×(18/400)inch,即1.143 mm×1.1 43 mm。


  传感器图像的灰度等级成64个等级,0是全黑,63是全白。传感器内置了自动增益电路调整快门值。使得最亮的部分的灰度值在55左右。软件调试的第三步是验证实际读取周期。读取Delta_X和Delta_Y各1次为1个周期,通过示波器来读取这个周期值。

  透镜系统的调试主要是调整透镜的中心和传感器感光面之间的距离,以达到系统在几厘米到几米的高度上成像清晰。图11显示了透镜系统调试完成后拍摄的图片和拍摄用的原图,其中图11(a)像距未调好时拍摄的图片,图11(b)是像距调整后传感器拍摄的图片,图11(c)是拍摄用的原图的扫描件,原图在扫描时配上标尺以表明原图的尺寸。



  根据地面上实际图形的大小和镜头与地丽的距离,可以计算出传感器感光面与透镜中心的距离,根据此距离,就可以计算出a,再根据前面的公式可以计算出微型机的飞行速度。

  6 结语

  本文所设计的检测系统,采用集成式传感器芯片,降低了微型飞机检测系统的设计成本,减轻微型机飞行重量。调试结果表明,该检测系统在微型机近地飞行时,能够实现对微型飞机的水平飞行速度测量,从而可提高微型机的飞行稳定性,并为微型飞机实现自主控制打下基础。当然该系统的使用也有一定的限制条件。它的数据读取周期大于200μs,因此实时性较差。另外它的使用高度也是一个限制,当微型机的飞行高度越高时,系统的分辨率也就会相应降低。因此只能作为其他测速方式的一种补充,主要是在微型飞机近地飞行和降落时发挥最大作用。


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