【摘要】：當(dāng)今世界,科技發(fā)展日新月異,電子行業(yè)發(fā)展更是一日千里。越來越多黑科技出現(xiàn)在人們的日常生活、學(xué)習(xí)、工作中。便攜式微型投影技術(shù)便是眾多黑科技中的一種。便攜式微型投影儀具有體積小、重量輕、易攜帶的特點(diǎn)。這些特點(diǎn)使其不僅適用于我們家庭放映和平時(shí)出游戶外觀影,而且在軍事領(lǐng)域也可以起到至關(guān)重要的作用。本課題研究的便攜式微型投影儀除了供家庭使用外,最重要的就是用于野戰(zhàn)部隊(duì)的地圖顯示和機(jī)密文檔存儲、查看。由于目前國內(nèi)的便攜式微型投影儀技術(shù)尚未成熟,因此本課題的研究具有劃時(shí)代的重要意義。本課題從嵌入式微處理器的發(fā)展現(xiàn)狀和嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀等相關(guān)技術(shù)方面分析了設(shè)計(jì)的可行性。結(jié)合詳細(xì)的需求分析,設(shè)計(jì)了微型投影儀的整體設(shè)計(jì)框架。根據(jù)制定的設(shè)計(jì)框架和設(shè)計(jì)思路成功地實(shí)現(xiàn)了便攜式投影儀的硬件設(shè)計(jì)。利用復(fù)眼透鏡設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了投影光機(jī)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了Linux I2C和SPI兩大子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Android HAL模塊的設(shè)計(jì)完成了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作。最后我們展示了最終設(shè)計(jì)的便攜式微型投影儀的工作效果。在眾多環(huán)節(jié)中,最重要的環(huán)節(jié)就是便攜式微型投影儀硬件平臺的設(shè)計(jì)、投影光機(jī)系統(tǒng)和Linux內(nèi)核層驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)。在進(jìn)行硬件平臺設(shè)計(jì)的時(shí)候,首先將硬件平臺分為電源系統(tǒng)、主控系統(tǒng)和投影關(guān)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三大模塊。在設(shè)計(jì)投影關(guān)機(jī)系統(tǒng)的時(shí)候首先對光棒和復(fù)眼透鏡進(jìn)行了對比,然后利用復(fù)眼透鏡對設(shè)計(jì)的光路進(jìn)行仿真模擬。在開發(fā)Linux內(nèi)核層驅(qū)動(dòng)程序的時(shí)候,本論文首先介紹了Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)中存在的主要問題——Linux的并發(fā)和競態(tài),并詳細(xì)說明了其發(fā)生的條件。此后我們針對Linux的并發(fā)和競態(tài)給出了相應(yīng)的解決辦法。其次我們分析了Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)的軟件架構(gòu),以及Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)的分層思想。最后我們利用Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)的面向?qū)ο蟮乃枷朐O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Linux I2C和SPI子系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序。在完成最主要的工作之后我們又在對Android進(jìn)行層次架構(gòu)分析的基礎(chǔ)上分析了Android和Linux在驅(qū)動(dòng)方面的不同,然后設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了Android HAL模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。成功的完成了Linux驅(qū)動(dòng)對Android的暴露工作。最后我們將設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的便攜式投影儀的測試結(jié)果與需求報(bào)告進(jìn)行詳細(xì)的對比發(fā)現(xiàn)我們設(shè)計(jì)的便攜式微型投影儀滿足設(shè)計(jì)需求。達(dá)到了本課題所要求的目標(biāo)。
【圖文】：

外接電源與內(nèi)置鋰電池供電切換電路主要完成外部電源與內(nèi)置鋰電池供電的切換，，當(dāng)存在外部電源時(shí)采用外部電源供電，不存在外部電源時(shí)使用內(nèi)置鋰電池供電系統(tǒng)電壓產(chǎn)生電路主要將外部電源或者內(nèi)置鋰電池的電壓調(diào)整至合適的電壓值，方便后續(xù)的 DC-DC 轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換 5V 電路 將系統(tǒng)電壓通過 DC-DC 轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生 5V 電壓系統(tǒng)電壓轉(zhuǎn)換 3.3V 電路 將系統(tǒng)電壓通過 DC-DC 轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生 3.3V 電壓由上表可以看出電源系統(tǒng)的五大組成部分都很重要，都是電源系統(tǒng)不可或缺的重要組成部分。下面將分別對電源系統(tǒng)的五大組成部分進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)說明。3.2.1 鋰電池充電電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)的投影儀只是采用外部電源供電以完成我們需要的投影功能，而本課題所設(shè)計(jì)的微型投影儀為實(shí)現(xiàn)野外復(fù)雜環(huán)境的需求具有易便攜的特點(diǎn)。因此，必須采用內(nèi)置鋰電池供電方案。因此鋰電池的充電電路是不可或缺的一部分。鋰電池充電電路原理圖設(shè)計(jì)如圖 3.3 所示。

便攜式微型投影儀的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)由原理圖可以看出內(nèi)置鋰電池充電電路的核心是 MCP73863 高級線性充電管理控制器。單節(jié)鋰離子或鋰聚合物電池的使用場合是 MCP73863 的典型應(yīng)用場合也是常用的場合，MCP73863 充電控制器適合于一個(gè)空間狹小而對成本要求比較低的場合。MCP73863 充電控制器除了具有高精度的恒壓調(diào)節(jié)、恒流調(diào)節(jié)、電池預(yù)充和電池溫度監(jiān)測等功能之外，還將許多功能封裝在了一個(gè)僅有 16 個(gè)引腳的 QFN 封裝的芯片之中[3]。這些功能主要包括自動(dòng)充電終止、內(nèi)部電流檢測、反向阻斷保護(hù)、充電狀態(tài)和故障指示等。MCP73863 提供的充電管理解決方案不僅功能齊全，獨(dú)立性強(qiáng)而且需要的外部元器件較少，開發(fā)簡單。此外，MCP73863 高級線性充電管理控制器還具有以下特性：線性充電管理控制器、高精度預(yù)置電壓調(diào)節(jié)、四種預(yù)置電壓調(diào)節(jié)選項(xiàng)、可編程充電電流最大1.2A、可編程安全充電定時(shí)器、預(yù)充深度放電的電池、自動(dòng)的充電結(jié)束控制、可以持續(xù)監(jiān)視電池溫度、充電狀態(tài)直接輸出到 LED、故障直接輸出到 LED、自動(dòng)關(guān)斷電源、熱調(diào)節(jié)等。圖 3.4 為 MCP73863 高級線性充電管理控制器 Datasheet 部分說明。
【學(xué)位授予單位】：西華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TH741.5

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本文編號：2606254