基于STM32的激光虚拟键盘的硬件设计

基于STM32的激光虚拟键盘的硬件设计

摘要：随着科技的进步，人们对电影银幕上曾经出现过的各种高新科技产品的

追求越来越强烈，虚拟化、全息技术和云计算作为未来科技的标向，目前已炙手

可热。大到国家工业军事设备，小到身边随处可见的办公生活用品，无一不在向

这个方向发展，我们的课题——激光投影键盘便是顺从了这样的一个发展方向。

关键词：红外光；图像信号定位编码；单片机

虚拟激光投影键盘，简称激光键盘，是虚拟键盘的一种。它是利用激光将键

盘投影在一个平面，以达到在随机环境中使用的功能。该虚拟键盘设备需要满足: 高亮度,可在正常室内照明环境下,显示出清晰的键盘图像; 高稳定性和安全性,可长

时间稳定运行,不对人体造成伤害; 满足低成本,便于推广的要求,从而替代传统的机

械式键盘。

1硬件系统总体方案设计

系统的硬件接口图如图3-1所示。主要电路包括：主控电路、OV7670摄像头电路、电源电路、显示电路、串口通讯电路、指示灯电路。

2 主控芯片的介绍

STM32F103RBT6单片机主要特点：程序储存器内存至少64K，足够本设计程

序的存储；工作电压3.3V，同时摄像头和TFT彩屏工作电压都是3.3V，可以在同

一电压下工作；晶振范围从4到16MHZ，通过PLL产生CPU时钟，主频可以达到72MHZ，速度快；具有两个18M位/秒SPI；3个USRT可供调试使用；JTAG接口

和串行单线调试提供在线下载和调试，为软件调试提供了很大的方便和节约时间；丰富的的I/O口，为彩屏、摄像头提供了接口资源等等；图3-2为STM32微控制

器的电路设计。一端接复位引脚另一端接3.3V的R3上拉电阻，起限流作用，单

片机采用按键复位的方法，高电平复位，当按键按下时，单片机复位被拉为高电平，从而实现单片机复位，在S1按键没按下的时候，复位引脚为高电平，当S1

按键按下时，复位引脚变为低电平，按键松开时，复位引脚再变为高电平，这个

过程复位引脚由高变低再变高，这就实现了硬件复位；C5电容除了过滤一些杂波防止乱复位，还可以在单片机刚刚上电的时候，电容的充放电过程，电平由低变高，从而实现了上电复位。

3 OV7670摄像头电路

OV7670带FIFO模块，是针对慢速的MCU能够实现图像采集控制推出的带

有缓冲存储空间的一种模块。带FIFO的摄像头比不带的多了个3M的缓存,可将

采集的数据暂存在这个缓存中,使用时读取缓存中的图像数据即可,因此可减少对

单片机采集图像数据时对MCU速度的要求。

接下来说明一下摄像头和单片机接口，

GDN-----接地点

SIO_C---SCCB 接口的控制时钟

SIO_D---SCCB接口的串行数据输入（出）端

VSYNC---帧同步信号（输出信号）

HREF----行同步信号（输出信号）

PCLK----像素时钟（输出信号）