游戲互動槍電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種游戲互動槍電路；包括以太網(wǎng)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(wǎng)通信單元通過SPI數(shù)據(jù)通信方式和所述控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述電源電路為各單元提供穩(wěn)定的工作電壓，所述以太網(wǎng)通信單元包括以太網(wǎng)芯片和通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網(wǎng)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(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)，IP撥碼開關(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)均和主控芯片連接；采用本發(fā)明技術(shù)方案的游戲互動槍電路具有定位精度高，數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性好及數(shù)據(jù)傳輸速度快的特點(diǎn)。
【專利說明】游戲互動槍電路【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種游戲互動槍電路。
【背景技術(shù)】
[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(jù)在槍內(nèi)裝有一紅外線發(fā)射器，通過相應(yīng)按鈕控制紅外線的發(fā)出與關(guān)閉。這便要求在相應(yīng)的范圍內(nèi)配備紅外線接收器，不僅操作過程繁雜，而且應(yīng)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(qiáng)等已成為游戲互動槍領(lǐng)域用戶越來越注重的問題。傳統(tǒng)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(huán)境的影響而導(dǎo)致其定位精確度低，對數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)確性較差，此外，還存在數(shù)據(jù)傳輸速度慢的問題。綜上，傳統(tǒng)的僅依靠紅外線定位技術(shù)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(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種定位精度高，數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)確性好及數(shù)據(jù)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種游戲互動槍電路，包括以太網(wǎng)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(wǎng)通信單元通過SPI數(shù)據(jù)通信方式和所述控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述電源電路為各單元提供穩(wěn)定的工作電壓，所述以太網(wǎng)通信單元包括以太網(wǎng)芯片和通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網(wǎng)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(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)，IP撥碼開關(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)均和主控芯片連接。
[0006] 采用上述技術(shù)方案的游戲互動槍電路存在如下優(yōu)點(diǎn):由于陀螺儀檢測單元檢測位置坐標(biāo)時容易受檢測環(huán)境周圍各種磁場的干擾而使相應(yīng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生不同程度的偏差，如地磁、電子設(shè)備、鐵磁設(shè)備等，本發(fā)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，結(jié)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(huán)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(yùn)算，從而得到更接近使用環(huán)境的真實(shí)數(shù)據(jù)，因此，不僅提升了檢測的準(zhǔn)確度、精度，而且提升了其對使用環(huán)境的適應(yīng)性能；由于采用以太網(wǎng)通信單元且該以太網(wǎng)通信單元通過SPI數(shù)據(jù)通信方式和控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，很大程度上提升了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男释瑫r也保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性；由于以太網(wǎng)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(wǎng)芯片連接，控制單元包括主控芯片、IP撥碼開關(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)，IP撥碼開關(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)均和主控芯片連接，通過對IP撥碼開關(guān)的控制能夠根據(jù)使用場合的具體情況，靈活配置游戲互動槍在網(wǎng)絡(luò)層中的地址信息，用戶在首次接入使用環(huán)境時，需利用IP撥碼開關(guān)根據(jù)使用環(huán)境的具體情況為每一把游戲互動槍設(shè)定其在整個網(wǎng)絡(luò)中的通信IP地址，保證其使用過程中能夠正常的收發(fā)數(shù)據(jù)，同時扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)能通過主控芯片實(shí)現(xiàn)對扣槍動作的檢測，二者結(jié)合增強(qiáng)了數(shù)據(jù)信息傳輸?shù)目煽啃浴?br> [0007]作為優(yōu)選方案，考慮到定位檢測數(shù)據(jù)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(dǎo)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(huán)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(chǎn)品調(diào)試及后期產(chǎn)品的維護(hù)及升級工作的便捷性，所述控制單元外部還連接有在線調(diào)試、脫機(jī)程序下載口 ；為了保證系統(tǒng)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(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號，為系統(tǒng)芯片正常工作提供系統(tǒng)時鐘節(jié)拍；考慮到對控制單元的復(fù)位，所述控制單元外部還連接有復(fù)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(shí)現(xiàn)復(fù)位。
[0008]作為優(yōu)選方案，由于首次接入使用環(huán)境時，需拾取屏幕的四個邊角點(diǎn)作為參考點(diǎn)，為了進(jìn)一步提升定位的精確性，所述激光定位電路包括控制開關(guān)組，激光管，限流電阻，所述控制開關(guān)組包括激光控制開關(guān)和系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)，所述激光管的負(fù)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(guān)的一端連接，激光控制開關(guān)的另一端與電源正極連接。
[0009]作為優(yōu)選方案，為了實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)工作狀態(tài)的檢測，所述系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)的一端接地，另一端與所述主控芯片連接，系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)能夠通過與之連接的主控芯片的內(nèi)部程序自動實(shí)現(xiàn)定位和常規(guī)工作方式之間的切換。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明游戲互動槍電路實(shí)施例的原理框圖；
圖2是本發(fā)明游戲互動槍電路實(shí)施例的電路連接框圖；
圖3是本發(fā)明游戲互動槍電路實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]其中:以太網(wǎng)通信單元I ;以太網(wǎng)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(guān)SI ;激光定位電路8 ;控制開關(guān)組S2 ;激光管81 ;限流電阻R18 ;在線調(diào)試口、脫機(jī)程序下載口 9 ;時鐘電路10 ;復(fù)位電路11 ;IP撥碼開關(guān)S4 ;扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)S3。
[0012]【具體實(shí)施方式】
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)一步說明:
如圖1至圖3所示，本發(fā)明提供一種游戲互動槍電路，包括以太網(wǎng)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(wǎng)通信單元I通過SPI數(shù)據(jù)通信方式和控制單元3進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，陀螺儀檢測單元2通過I2C通信方式與控制單元3進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，電源電路4為各單元提供穩(wěn)定的工作電壓，以太網(wǎng)通信單元I包括以太網(wǎng)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(wǎng)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(guān)S4和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)S3，IP撥碼開關(guān)S4和主控芯片U2連接，扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)S3與主控芯片U2的PD2端連接。
[0013]以太網(wǎng)通信單元:
通信接口 12為RJ45類型，阻抗匹配電路13包括網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)發(fā)送阻抗匹配電路，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)接收阻抗匹配電路，通信接口 12內(nèi)部變壓器連接有輸入電源，網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示發(fā)光二極管連接有限流電阻，該限流電阻可確保網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)指示發(fā)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(wǎng)芯片U3的片選與主控芯片U2的PB12端口連接，該以太網(wǎng)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(fù)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(wǎng)芯片U3與外界控制器的通信方式有并行數(shù)據(jù)方式及SPI方式兩種，為了方便操作，提高設(shè)置的靈活性，工作模式選擇引腳SEN連接有電阻R28，通過設(shè)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(shù)據(jù)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(tài)可以實(shí)現(xiàn)其工作模式的設(shè)置。
[0016]以太網(wǎng)芯片U3為W5100，為了給W5100提供質(zhì)量更好的供電電源，從而適當(dāng)提高其性能，使其工作更加穩(wěn)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(jié)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(fù)位電路，該RC硬件復(fù)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(shí)現(xiàn)低電平復(fù)位。在本應(yīng)用中，可根據(jù)具體情況選擇軟件復(fù)位或RC復(fù)位方式。
[0019]W5100各電源端口均設(shè)有濾波元件，旨在濾除相應(yīng)干擾，確保相應(yīng)電源的穩(wěn)定。
[0020]控制單元:
控制單元3包括主控芯片U2，復(fù)位電路11，時鐘電路10，本發(fā)明的主控芯片U2為ST公司生產(chǎn)的基于ARM Cortex-M3內(nèi)核的高性能、低成本、低功耗芯片STM32F103RET6。
[0021]IP撥碼開關(guān)S4的引腳分別與主控芯片U2連接，IP撥碼開關(guān)S4用于設(shè)置單一電路板在網(wǎng)絡(luò)中的通信IP地址。其可設(shè)置范圍為0-255之間。用戶在首次連接入使用環(huán)境時，需利用IP撥碼開關(guān)S4根據(jù)使用環(huán)境的具體情況為每一把槍設(shè)定其在整個網(wǎng)絡(luò)中的通信IP址，只有正確無沖突的為每把槍設(shè)定通信IP地址后，才能保證正常的收發(fā)數(shù)據(jù)。
[0022]主控芯片U2的模擬電源供電端連接有經(jīng)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(zhǔn)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(fā)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(shù)據(jù)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(dǎo)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(huán)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(chǎn)品調(diào)試及后期產(chǎn)品的維護(hù)及升級工作的便捷性，控制單元3外部還連接有在線調(diào)試、脫機(jī)程序下載口 9，為了保證系統(tǒng)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(nèi)部振蕩電路產(chǎn)生一定頻率的脈沖信號，為系統(tǒng)芯片正常工作提供系統(tǒng)時鐘節(jié)拍，考慮到對控制單元3的復(fù)位，控制單元3外部還連接有復(fù)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(shí)現(xiàn)對STM32F103RET6 復(fù)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(wěn)定，提高數(shù)據(jù)存儲與讀的準(zhǔn)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(huán)境時，需拾取屏幕的四個邊角點(diǎn)作為參考點(diǎn)，為了進(jìn)一步提升定位的精確性，激光定位電路8包括控制開關(guān)組S2，激光管81，限流電阻R18，控制開關(guān)組S2包括激光控制開關(guān)和系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)，激光管81的負(fù)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(guān)的一端連接，激光控制開關(guān)的另一端與電源正極連接。
[0027]為了實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)狀態(tài)的檢測，系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)的一端接地，另一端與主控芯片U2的PC6端連接，系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)能夠通過與之連接的主控芯片U2的內(nèi)部程序自動實(shí)現(xiàn)定位和常規(guī)工作方式之間的切換。多數(shù)時候都電路都工作在常規(guī)工作方式，電路在首次接入使用環(huán)境時，需按下激光控制開關(guān)，借助激光束定位拾取相對應(yīng)屏幕的四個邊角點(diǎn)為參考點(diǎn)，主控芯片U2也通過與激光控制開關(guān)相連的PC6端口檢測到激光控制開關(guān)的狀態(tài)，從而通過內(nèi)部程序自動實(shí)現(xiàn)相應(yīng)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(guān)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(guān)SI的一端，開關(guān)SI的另一端連接至電源正極。
[0029]此外，控制單元3還包括內(nèi)核電源的濾波電容，該內(nèi)核電源的濾波電容與STM32F103RET6連接，以使其獲得更加穩(wěn)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。MPU6050相應(yīng)電源端口還設(shè)有濾波電容，用于吸收電源中的尖峰干擾，為陀螺儀的穩(wěn)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(biāo)時容易受檢測環(huán)境周圍各種磁場的干擾而使相應(yīng)數(shù)據(jù)產(chǎn)生不同程度的偏差，如地磁、電子設(shè)備、鐵磁設(shè)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(fā)明中磁力計傳感器5首先檢測出使用環(huán)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(yùn)算，從而得到更接近使用環(huán)境的真實(shí)數(shù)據(jù)。陀螺儀檢測單元2的設(shè)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(jìn)、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(jié)合能夠?qū)崿F(xiàn)將運(yùn)動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為空間坐標(biāo)及姿態(tài)。
[0032]磁力計傳感器5相應(yīng)電源端口還設(shè)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(huán)境或更改使用環(huán)境時，首先正確接入電源線及網(wǎng)線。其次，撥動IP撥碼開關(guān)S4設(shè)定單把槍在網(wǎng)絡(luò)中的IP通信地址，然后再按下定位模式開關(guān)，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(diǎn)并分別按動開槍開關(guān)定位各點(diǎn)的坐標(biāo)，然后關(guān)閉定位開關(guān)，最后再重啟電源開關(guān)即可根據(jù)屏幕中光標(biāo)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(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專利的實(shí)用性。
【權(quán)利要求】
1.一種游戲互動槍電路，包括以太網(wǎng)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(wǎng)通信單元通過SPI數(shù)據(jù)通信方式和所述控制單元進(jìn)行數(shù)據(jù)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(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所述電源電路為各單元提供穩(wěn)定的工作電壓，所述以太網(wǎng)通信單元包括以太網(wǎng)芯片和通信接口，通信接口通過阻抗匹配電路與以太網(wǎng)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(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)，IP撥碼開關(guān)和扣槍狀態(tài)檢測開關(guān)均和主控芯片連接。
2.根據(jù)權(quán)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(diào)試、脫機(jī)程序下載口，時鐘電路和復(fù)位電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中任意一項(xiàng)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(guān)組，激光管，限流電阻，所述控制開關(guān)組包括激光控制開關(guān)和系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)，所述激光管的負(fù)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(guān)的一端連接，激光控制開關(guān)的另一端與電源正極連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的游戲互動槍電路，其特征在于:所述系統(tǒng)狀態(tài)檢測開關(guān)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(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】譚鋒, 張肖爽 申請人:重慶環(huán)漫科技有限公司