專利名稱：游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的力反饋大多通過交流伺服電機或者機械原理來實現(xiàn)的。交流伺服電機缺點是成本高，控制比較復(fù)雜，驅(qū)動器參數(shù)需要現(xiàn)場PID參數(shù)設(shè)定，需要更多連線；機械式力反饋缺點是成本太高，制造工藝復(fù)雜。因此，設(shè)計一種控制簡單且定位準確的游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種控制簡單且定位準確的游戲設(shè)備 力反饋系統(tǒng)。為了達到上述目的，本發(fā)明設(shè)計了一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)，包括上位機，其特征在于游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)包括上位機、驅(qū)動板、直流電機和電子編碼器，上位機與驅(qū)動板的USB接口連接，驅(qū)動板的電機驅(qū)動接口與直流電機連接，驅(qū)動板的編碼器接口與電子編碼器連接，直流電機與電子編碼器同軸連接；所述的驅(qū)動板分為控制部分和驅(qū)動部分，控制部分與驅(qū)動部分之間設(shè)有光耦一和光耦二，所述的控制部分包括5V電源接口、控制芯片STM32F102和USB接口，5V電源接口與控制芯片STM32F102的電源端連接，控制芯片STM32F102與USB接口連接，控制芯片STM32F102的輸入端與光耦一的輸出端連接，控制芯片STM32F102的輸出端與光耦二的輸入端連接；所述的驅(qū)動部分包括5V電源接口、48V電源接口、編碼器接口、驅(qū)動芯片、驅(qū)動橋和電機驅(qū)動接口，5V電源接口分別與編碼器接口以及驅(qū)動芯片的電源端連接，48V電源接口與驅(qū)動橋的電源端連接，編碼器接口的輸出端與光耦一的輸入端連接，光耦二的輸出端與驅(qū)動芯片的輸入端連接，驅(qū)動芯片的輸出端與驅(qū)動橋的輸入端連接，驅(qū)動橋的輸出端與電機驅(qū)動接口的輸入端連接。所述的游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)依次完成如下步驟步驟1，系統(tǒng)初始化；步驟2，控制芯片STM32F102確定直流電機極點坐標并控制直流電機回到中間位置；步驟3，上位機將動作命令發(fā)送給驅(qū)動板的控制芯片STM32F102 ;步驟4，控制芯片STM32F102判斷是否有動作要求，如果有動作要求，則繼續(xù)進行步驟5，如果沒有動作要求，則繼續(xù)進行步驟7 ;步驟5，電子編碼器生成的坐標值通過驅(qū)動板發(fā)送給上位機；步驟6，上位機將命令發(fā)送給驅(qū)動板的控制芯片STM32F102，控制芯片STM32F102將0-5V的控制信號發(fā)送給驅(qū)動芯片，由驅(qū)動芯片將0-5V的控制信號放大至0-48V的驅(qū)動信號，0-48V的驅(qū)動信號驅(qū)動直流電機運動；步驟7，將控制芯片STM32F102將含有電機力反饋等級和位置信息的參數(shù)發(fā)往上位機。所述的驅(qū)動板與所述的直流電機之間分別采用脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路以及脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路連接；如果脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路為低電平輸出、脈沖寬度調(diào)制PWM.B線路為正常脈沖寬度調(diào)制輸出，則直流電機正轉(zhuǎn)；如果脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路為正常脈沖寬度調(diào)制輸出、脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路為低電平輸出，則直流電機反轉(zhuǎn)。
所述的電子編碼器采用ABZ三相位的1000脈沖的增量式正交編碼器，所述的電子編碼器在生成的坐標值時依次完成如下步驟步驟1，電子編碼器初始化；步驟2，直流電機順時針轉(zhuǎn)動至右極點，電子編碼器確定最小碼值Pmin，最小碼值Pmin對應(yīng)坐標為100 ;步驟3,直流電機逆時針轉(zhuǎn)動至左極點，電子編碼器確定最大值Pmax,最大碼值Pmax對應(yīng)坐標為1000 ;步驟4，直流電機轉(zhuǎn)到任意位置，電子編碼器得到碼值P ;步驟5，通過計算公式A= (1000-100) *P/ (Pmax-Pmin)換算出碼值P所對應(yīng)的坐標值A(chǔ) ;步驟6，將坐標值A(chǔ)通過編碼器接口傳輸給驅(qū)動板，驅(qū)動板將接收到的坐標值A(chǔ)通過USB接口發(fā)送給上位機，完成后返回步驟4繼續(xù)進行。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用直流電機、電子編碼器和驅(qū)動板的結(jié)構(gòu)，使驅(qū)動板接收上位機的信息并通過脈沖寬度調(diào)制PWM波形控制直流電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動板接收電子編碼器生成的坐標值并進行定位，從而使力反饋系統(tǒng)控制簡單、定位準確、成本低。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明驅(qū)動板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的工作流程圖。圖4為本發(fā)明電子編碼器的工作流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步描述。參見圖1，本發(fā)明設(shè)計了一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)，包括上位機。游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)包括上位機、驅(qū)動板、直流電機和電子編碼器，上位機與驅(qū)動板的USB接口連接，驅(qū)動板的電機驅(qū)動接口與直流電機連接，驅(qū)動板的編碼器接口與電子編碼器連接，直流電機與電子編碼器同軸連接。其中，上位機為個人電腦或工業(yè)主機。直流電機的軸與游戲設(shè)備方向盤的軸之間采用皮帶連接。本發(fā)明采用直流電機是因為直流電機成本低，響應(yīng)速度快，噪聲小且功率大，配合電子編碼器能夠?qū)崿F(xiàn)準確定位。參見圖2，驅(qū)動板分為控制部分和驅(qū)動部分。由于直流電機轉(zhuǎn)動會產(chǎn)生電動勢，尤其當(dāng)有人用手撥動方向盤使直流電機逆向轉(zhuǎn)動時，電動勢更大，電動勢會影響控制芯片STM32F102，并對電子編碼器產(chǎn)生很大干擾，造成電子編碼器產(chǎn)生漏碼情況，從而導(dǎo)致定位就不準確。所以，本發(fā)明在驅(qū)動板控制部分和驅(qū)動部分之間設(shè)了光耦一和光耦二，使直流電機產(chǎn)生的電動勢無法干擾到驅(qū)動板控制部分?？刂撇糠职?V電源接口、控制芯片STM32F102和USB接口，5V電源接口與控制芯片STM32F102的電源端連接，控制芯片STM32F102與USB接口連接，控制芯片STM32F102的輸入端與光耦一的輸出端連接，控制芯片STM32F102的輸出端與光耦二的輸入端連接；驅(qū)動部分包括5V電源接口、48V電源接口、編碼器接口、驅(qū)動芯片、驅(qū)動橋和電機驅(qū)動接口，5V電源接口分別與編碼器接口以及驅(qū)動芯片的電源端連接，48V電源接口與驅(qū)動橋的電源端連接，編碼器接口的輸出端與光耦一的輸入端連接，光耦二的輸出端與驅(qū)動芯片的輸入端連接，驅(qū)動芯片的輸出端與驅(qū)動橋的輸入端連接，驅(qū)動橋的輸出端與電機驅(qū)動接口的輸入端連接。
參見圖2，驅(qū)動板與直流電機之間分別采用脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路以及脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路連接；如果脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路為低電平輸出、脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路為正常脈沖寬度調(diào)制輸出，則直流電機正轉(zhuǎn)；如果脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路為正常脈沖寬度調(diào)制輸出、脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路為低電平輸出，則直流電機反轉(zhuǎn)。參見圖3，游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)依次完成如下步驟步驟1，系統(tǒng)初始化；步驟2，控制芯片STM32F102確定直流電機極點坐標并控制直流電機回到中間位置；步驟3，上位機將動作命令發(fā)送給驅(qū)動板的控制芯片STM32F102 ;步驟4，控制芯片STM32F102判斷是否有動作要求，如果有動作要求，則繼續(xù)進行步驟5，如果沒有動作要求，則繼續(xù)進行步驟7 ;步驟5，電子編碼器生成的坐標值通過驅(qū)動板發(fā)送給上位機；步驟6，上位機將命令發(fā)送給驅(qū)動板的控制芯片STM32F102，控制芯片STM32F102將0-5V的控制信號發(fā)送給驅(qū)動芯片，由驅(qū)動芯片將0-5V的控制信號放大至0-48V的驅(qū)動信號，0-48V的驅(qū)動信號驅(qū)動直流電機運動；步驟7，控制芯片STM32F102將含有電機力反饋等級和位置信息的參數(shù)發(fā)往上位機。參見圖4，電子編碼器采用ABZ三相位的1000脈沖的增量式正交編碼器，該電子 編碼器不會限制直流電機的轉(zhuǎn)動范圍，信號抗干擾能力強，能夠?qū)崟r對直流電機進行定位。電子編碼器在生成的坐標值時依次完成如下步驟步驟1，電子編碼器初始化；步驟2，直流電機順時針轉(zhuǎn)動至右極點，電子編碼器確定最小碼值Pmin，最小碼值Pmin對應(yīng)坐標為100 ；步驟3,直流電機逆時針轉(zhuǎn)動至左極點，電子編碼器確定最大值Pmax,最大碼值Pmax對應(yīng)坐標為1000 ;步驟4，直流電機轉(zhuǎn)到任意位置，電子編碼器得到碼值P ;步驟5，通過計算公式A= (1000-100) *P/ (Pmax-Pmin)換算出碼值P所對應(yīng)的坐標值A(chǔ) ;步驟6，將坐標值A(chǔ)通過編碼器接口傳輸給驅(qū)動板，驅(qū)動板將接收到的坐標值A(chǔ)通過USB接口發(fā)送給上位機，完成后返回步驟4繼續(xù)進行。
權(quán)利要求
1.一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)，包括上位機，其特征在于游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)包括上位機、驅(qū)動板、直流電機和電子編碼器，上位機與驅(qū)動板的USB接口連接，驅(qū)動板的電機驅(qū)動接口與直流電機連接，驅(qū)動板的編碼器接口與電子編碼器連接，直流電機與電子編碼器同軸連接；所述的驅(qū)動板分為控制部分和驅(qū)動部分，控制部分與驅(qū)動部分之間設(shè)有光耦一和光耦二，所述的控制部分包括5V電源接口、控制芯片STM32F102和USB接口，5V電源接口與控制芯片STM32F102的電源端連接，控制芯片STM32F102與USB接口連接，控制芯片STM32F102的輸入端與光耦一的輸出端連接，控制芯片STM32F102的輸出端與光耦二的輸入端連接；所述的驅(qū)動部分包括5V電源接口、48V電源接口、編碼器接口、驅(qū)動芯片、驅(qū)動橋和電機驅(qū)動接口，5V電源接口分別與編碼器接口以及驅(qū)動芯片的電源端連接，48V電源接口與驅(qū)動橋的電源端連接，編碼器接口的輸出端與光耦一的輸入端連接，光耦二的輸出端與驅(qū)動芯片的輸入端連接，驅(qū)動芯片的輸出端與驅(qū)動橋的輸入端連接，驅(qū)動橋的輸出端與電機驅(qū)動接口的輸入端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)，其特征在于所述的游戲設(shè)備力 反饋系統(tǒng)依次完成如下步驟步驟1，系統(tǒng)初始化；步驟2，控制芯片STM32F102確定直流電機極點坐標并控制直流電機回到中間位置；步驟3，上位機將動作命令發(fā)送給驅(qū)動板的控制芯片STM32F102 ;步驟4，控制芯片STM32F102判斷是否有動作要求，如果有動作要求，則繼續(xù)進行步驟5，如果沒有動作要求，則繼續(xù)進行步驟7 ;步驟5，電子編碼器生成的坐標值通過驅(qū)動板發(fā)送給上位機；步驟6，上位機將命令發(fā)送給驅(qū)動板的控制芯片STM32F102，控制芯片STM32F102將0-5V的控制信號發(fā)送給驅(qū)動芯片，由驅(qū)動芯片將0-5V的控制信號放大至0-48V的驅(qū)動信號，0-48V的驅(qū)動信號驅(qū)動直流電機運動；步驟7，控制芯片STM32F102將含有電機力反饋等級和位置信息的參數(shù)發(fā)往上位機。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)，其特征在于所述的驅(qū)動板與所述的直流電機之間分別采用脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路以及脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路連接；如果脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路為低電平輸出、脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路為正常脈沖寬度調(diào)制輸出，則直流電機正轉(zhuǎn)；如果脈沖寬度調(diào)制PWM_A線路為正常脈沖寬度調(diào)制輸出、脈沖寬度調(diào)制PWM_B線路為低電平輸出，則直流電機反轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)，其特征在于所述的電子編碼器采用ABZ三相位的1000脈沖的增量式正交編碼器，所述的電子編碼器在生成的坐標值時依次完成如下步驟步驟1，電子編碼器初始化；步驟2，直流電機順時針轉(zhuǎn)動至右極點，電子編碼器確定最小碼值Pmin，最小碼值Pmin對應(yīng)坐標為100 ;步驟3，直流電機逆時針轉(zhuǎn)動至左極點，電子編碼器確定最大值Pmax，最大碼值Pmax對應(yīng)坐標為1000 ;步驟4，直流電機轉(zhuǎn)到任意位置，電子編碼器得到碼值P ;步驟5，通過計算公式A= (1000-100) *P/(Pmax-Pmin)換算出碼值P所對應(yīng)的坐標值A(chǔ) ;步驟6，將坐標值A(chǔ)通過編碼器接口傳輸給驅(qū)動板，驅(qū)動板將接收到的坐標值A(chǔ)通過USB接口發(fā)送給上位機，完成后返回步驟4繼續(xù)進行。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)。游戲設(shè)備力反饋系統(tǒng)包括上位機、驅(qū)動板、直流電機和電子編碼器，上位機與驅(qū)動板的USB接口連接，驅(qū)動板的電機驅(qū)動接口與直流電機連接，驅(qū)動板的編碼器接口與電子編碼器連接，直流電機與電子編碼器同軸連接。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用直流電機、電子編碼器和驅(qū)動板的結(jié)構(gòu)，使驅(qū)動板接收上位機的信息并通過脈沖寬度調(diào)制PWM波形控制直流電機轉(zhuǎn)動，驅(qū)動板接收電子編碼器生成的坐標值并進行定位，從而使力反饋系統(tǒng)控制簡單、定位準確、成本低。
文檔編號A63F11/00GK102861432SQ20121031959
公開日2013年1月9日 申請日期2012年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月31日
發(fā)明者申東 , 倪劍, 蔣惟堃, 何可, 李勉, 謝慶, 歐陽健, 張鵬, 丁熊 申請人:上海久娛網(wǎng)絡(luò)科技有限公司