便携式微型投影仪的设计与实现

发布时间：2020-03-29 17:00

【摘要】：当今世界,科技发展日新月异,电子行业发展更是一日千里。越来越多黑科技出现在人们的日常生活、学习、工作中。便携式微型投影技术便是众多黑科技中的一种。便携式微型投影仪具有体积小、重量轻、易携带的特点。这些特点使其不仅适用于我们家庭放映和平时出游户外观影,而且在军事领域也可以起到至关重要的作用。本课题研究的便携式微型投影仪除了供家庭使用外,最重要的就是用于野战部队的地图显示和机密文档存储、查看。由于目前国内的便携式微型投影仪技术尚未成熟,因此本课题的研究具有划时代的重要意义。本课题从嵌入式微处理器的发展现状和嵌入式操作系统的发展现状等相关技术方面分析了设计的可行性。结合详细的需求分析,设计了微型投影仪的整体设计框架。根据制定的设计框架和设计思路成功地实现了便携式投影仪的硬件设计。利用复眼透镜设计实现了投影光机系统。设计了Linux I2C和SPI两大子系统的驱动程序。设计实现了Android HAL模块的设计完成了整个系统的设计工作。最后我们展示了最终设计的便携式微型投影仪的工作效果。在众多环节中,最重要的环节就是便携式微型投影仪硬件平台的设计、投影光机系统和Linux内核层驱动程序的设计。在进行硬件平台设计的时候,首先将硬件平台分为电源系统、主控系统和投影关机驱动系统三大模块。在设计投影关机系统的时候首先对光棒和复眼透镜进行了对比,然后利用复眼透镜对设计的光路进行仿真模拟。在开发Linux内核层驱动程序的时候,本论文首先介绍了Linux驱动程序开发中存在的主要问题——Linux的并发和竞态,并详细说明了其发生的条件。此后我们针对Linux的并发和竞态给出了相应的解决办法。其次我们分析了Linux设备驱动的软件架构,以及Linux设备驱动的分层思想。最后我们利用Linux设备驱动的面向对象的思想设计实现了Linux I2C和SPI子系统驱动程序。在完成最主要的工作之后我们又在对Android进行层次架构分析的基础上分析了Android和Linux在驱动方面的不同,然后设计实现了Android HAL模块的设计与实现。成功的完成了Linux驱动对Android的暴露工作。最后我们将设计实现的便携式投影仪的测试结果与需求报告进行详细的对比发现我们设计的便携式微型投影仪满足设计需求。达到了本课题所要求的目标。
【图文】：

外接电源与内置锂电池供电切换电路主要完成外部电源与内置锂电池供电的切换，，当存在外部电源时采用外部电源供电，不存在外部电源时使用内置锂电池供电系统电压产生电路主要将外部电源或者内置锂电池的电压调整至合适的电压值，方便后续的 DC-DC 转换系统电压转换 5V 电路 将系统电压通过 DC-DC 转换，产生 5V 电压系统电压转换 3.3V 电路 将系统电压通过 DC-DC 转换，产生 3.3V 电压由上表可以看出电源系统的五大组成部分都很重要，都是电源系统不可或缺的重要组成部分。下面将分别对电源系统的五大组成部分进行详细设计说明。3.2.1 锂电池充电电路的设计与实现传统的投影仪只是采用外部电源供电以完成我们需要的投影功能，而本课题所设计的微型投影仪为实现野外复杂环境的需求具有易便携的特点。因此，必须采用内置锂电池供电方案。因此锂电池的充电电路是不可或缺的一部分。锂电池充电电路原理图设计如图 3.3 所示。

便携式微型投影仪的设计与实现由原理图可以看出内置锂电池充电电路的核心是 MCP73863 高级线性充电管理控制器。单节锂离子或锂聚合物电池的使用场合是 MCP73863 的典型应用场合也是常用的场合，MCP73863 充电控制器适合于一个空间狭小而对成本要求比较低的场合。MCP73863 充电控制器除了具有高精度的恒压调节、恒流调节、电池预充和电池温度监测等功能之外，还将许多功能封装在了一个仅有 16 个引脚的 QFN 封装的芯片之中[3]。这些功能主要包括自动充电终止、内部电流检测、反向阻断保护、充电状态和故障指示等。MCP73863 提供的充电管理解决方案不仅功能齐全，独立性强而且需要的外部元器件较少，开发简单。此外，MCP73863 高级线性充电管理控制器还具有以下特性：线性充电管理控制器、高精度预置电压调节、四种预置电压调节选项、可编程充电电流最大1.2A、可编程安全充电定时器、预充深度放电的电池、自动的充电结束控制、可以持续监视电池温度、充电状态直接输出到 LED、故障直接输出到 LED、自动关断电源、热调节等。图 3.4 为 MCP73863 高级线性充电管理控制器 Datasheet 部分说明。
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH741.5

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本文编号：2606254