微机电陀螺系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及微机电陀螺系统及其控制方法，其中微机电陀螺系统包括陀螺本体、信号检测组件及显示组件，信号检测组件用于检测并处理陀螺本体的运动状态信息，显示组件接收、处理并显示运动状态信息；微机电陀螺控制系统包括多组的微机电陀螺系统，每组微机电陀螺系统中的信号检测组件与显示组件唯一配对连接，各组微机电陀螺系统中的显示组件相连，相连的各显示组件分享彼此显示的第二运动信息；微机电陀螺系统的控制方法用于微机电陀螺系统的控制；本发明的微机电陀螺系统、微机电陀螺控制系统以及微机电陀螺系统的控制方法具有陀螺运动信息检测准确、智能化实时计分排名和灵活度高的优点。
【专利说明】微机电陀螺系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及微机电系统【技术领域】，尤其涉及一种微机电陀螺系统、微机电陀螺控 制系统以及微机电陀螺系统的控制方法。
【背景技术】
[0002] 传统陀螺多以木、合金等材料制成，底部设有铁尖，游戏时用绳索缠绕，快速抽绳， 使其直立旋转，或用齿发条和齿轮启动。上述陀螺竞技时，仅能以最终陀螺是否倒下判定输 赢，裁决方法过于绝对，不够公平灵活。另外，现有竞技玩具陀螺需倒地后人工确认输赢，再 手动改动积分，操作不便且在积分排名上有作假空间。再者，各个陀螺之间存在差异，陀螺 的重量和结构不一样，不同级别之间的陀螺不能竞赛，比赛限制大。上述问题的存在，使陀 螺在竞技中灵活度低、竞技操作不可控、计分排名过于简单。
【发明内容】
[0003] 本发明所要解决的技术问题是针对现有陀螺在竞技中存在灵活度低、竞技操作不 可控、计分排名智能化低的上述问题，提供了一种陀螺运动信息检测准确、智能化实时计分 排名和灵活度高的微机电陀螺系统、微机电陀螺控制系统以及微机电陀螺系统的控制方 法。
[0004] 为解决上述问题，本发明的一种技术方案是：
[0005] -种微机电陀螺系统，包括陀螺本体，它还包括安装在陀螺本体内的信号检测组 件及与信号检测组件无线连接的显示组件，信号检测组件用于检测并处理陀螺本体的运动 状态信息，显示组件接收、处理并显示运动状态信息；所述信号检测组件包括微控制单元、 微加速度计、第一无线收发器及用于信号检测组件供电的电源，微控制单元分别与微加速 度计和第一无线收发器相连，微加速度计检测陀螺本体的第一运动信息，并进行数据处理 得到第二运动信息，微控制单元读取第二运动信息，并控制第一无线收发器发送第二运动 信息；所述显示组件包括第二微控制单元、第二无线收发器、显示器及用于显示组件供电的 第二电源，第二微控制单元分别与第二无线收发器和显示器相连，第二无线收发器接收第 一无线收发器发送的第二运动信息，第二微控制单元对接收的第二运动信息进行处理后由 显示器显示。
[0006] 相比较于现有技术，本发明的微机电陀螺系统将信号检测组件安装在陀螺本体 上，由微加速度计和微控制单元实时检测、处理陀螺本体的第一运动信息，并通过第一无线 收发器将检测到的第一运动信息处理后发送到另一分离的显示组件中处理和显示，更方便 于陀螺本体的运动状态检测及监控；在竞技时，可根据显示器中的第二运动信息对全球范 围内的陀螺选手进行积分排名，并在线实时对陀螺手的陀螺进行积分更新，以提高竞技的 公平性和灵活度。
[0007] 优选地，所述显示组件还包括接口单元，接口单元与第二微控制单元相连，接口单 元用于连接上位机。显示组件通过接口单元与上位机联机，在联机时，显示组件将第二运动 信息上传到服务器，有利于在线实时对陀螺手的陀螺进行积分更新。
[0008] 优选地，所述接口单元为USB接口。
[0009] 优选地，所述第一无线收发器和第二无线收发器工作在2. 4GHz的ISM频段，采用 跳频通信方式。2. 4GHz的ISM频段为全球免申请的无线通信频段，采用2. 4GHz的无线收发 器，降低了本发明的成本，降低了功耗。
[0010] 优选地，所述信号检测组件的电源上设有充电接口，显示组件还包括与第二电源 相连的对外充电接口，显示组件的对外充电接口与检测组件的充电接口相连，第二电源通 过外充电接口和充电接口给检测组件的电源充电。信号检测组件可由显示组件充电，而显 示组件由USB接口外接电源充电，提高了本发明使用的灵活性。
[0011] 优选地，所述陀螺本体上设有一插接槽，插接槽用于插接显示组件，使显示组件可 拆卸的安装在陀螺本体上。在不使用陀螺时，将显示组件插接在陀螺本体上，有利于实现显 示组件与陀螺本体的一一对应，避免混淆，也方便存放。
[0012] 优选地，所述微加速度计包括第一微加速度计和第二微加速度计。由两颗微加速 度计对陀螺本体的加速度进行检测，准确度更高。
[0013] 优选地，所述信号检测组件为圆形信号板，第一微加速度计和第二微加速度计分 别安装在圆形信号板的边沿，电源安装在圆形信号板的正中央，信号检测组件上的其它器 件沿圆心对称分布。信号检测组件上的器件排版，以保持陀螺本体在增加信号检测组件后 的运动状态，减小陀螺本体的转动惯性，使陀螺本体运动更加稳定。
[0014] 本发明的另一种技术方案是：
[0015] 一种微机电陀螺控制系统，所述控制系统包括多组上述所述的微机电陀螺系统， 每组微机电陀螺系统中的信号检测组件与显示组件唯一配对连接，各组微机电陀螺系统中 的显示组件相连，相连的各显示组件分享彼此显示的第二运动信息。
[0016] 优选地，所述各组微机电陀螺系统中的显示组件采用固定信道通信方式进行通 ?目。
[0017] 优选地，所述各组微机电陀螺系统中的显示组件彼此无线连接。
[0018] 相比较于现有技术，本发明的微机电陀螺控制系统采用多组微机电陀螺系统进行 竞技，每组信号检测组件与显示组件唯一配对连接，使每个陀螺本体的第二运动信息在对 应的显示组件上显示，多个陀螺选手在竞技中时，各个相连的显示组件分享彼此检测到的 数据，有利于实时进行智能排名，灵活性高。
[0019] 本发明的再一种技术方案是：
[0020] 一种微机电陀螺系统的控制方法，所述控制方法适用于上述提及的所有微机电陀 螺系统，具体包括如下步骤：
[0021] a)设置显示组件和信号检测组件处于待机状态；
[0022] b)开启显示组件的电源，开启信号检测组件的电源并敲击陀螺本体；
[0023] c)显示组件进入配对请求状态，信号检测组件进入配对信号检测状态，显示组件 通过第二无线收发器向信号检测组件发送配对请求信号，信号检测组件通过第一无线收发 器检测配对请求信号；
[0024] d)若信号检测组件检测到显示组件发送的配对请求信号，并且显示组件收到信号 检测组件的配对回复，则进入步骤e ;若配对超时，显示组件和信号检测组件均进入待机状 态，如需重新配对，则返回步骤b ;
[0025] e)显示组件和信号检测组件均处于连通状态，即显示组件与信号检测组件通过无 线网络对接，此时，显示组件和信号检测组件对陀螺本体进行运动状态监测，显示组件接收 并显示信号检测组件发送的第二运动信息；
[0026] f)在连通状态中，若信号检测组与显示组件失去连通超时，返回步骤c，重新开始 配对；若陀螺本体无物理运动超时，信号检测组件进入待机状态，若需重新连接，则返回步 骤b。
[0027] 相比较于现有技术，本发明的微机电陀螺系统的控制方法设置了完整的配对及控 制过程，使微机陀螺在竞技中灵活性更高，智能化程度更高。
[0028] 优选地，所述步骤c中的配对请求信号为身份验证码，显示组件和与其配对连接 的信号检测组件设置有相同的身份验证码。
[0029] 优选地，所述第二运动信息包括陀螺本体的转速、撞击次数、撞击能量和转动时 间。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1是本发明微机电陀螺系统的结构示意图。
[0031] 图2是本发明微机电陀螺系统中信号检测组件的电路原理框图。
[0032] 图3是本发明微机电陀螺系统中显示组件的电路原理框图。
[0033] 图4是本发明微机电陀螺系统的控制方法的控制流程图。
[0034] 图5是本发明微机电陀螺控制系统的控制原理框图。
【具体实施方式】
[0035] 下面结合附图和实施例进一步详细说明本发明，但本发明的保护范围并不限于 此。
[0036] 参照图1，本发明的微机电陀螺系统包括两大分离的实体，陀螺本体和显示组件， 陀螺本体设有一插接槽，插接槽用于插接显示组件，显示组件可拆卸的安装在陀螺本体上。 在不使用陀螺时，将显示组件插接在陀螺本体上，避免混淆，方便存放。陀螺本体内嵌设有 信号检测组件，信号检测组件与显示组件无线连接，信号检测组件用于检测并处理陀螺本 体的运动状态信息，显示组件接收、处理并显示运动状态信息。
[0037] 参照图2,所述信号检测组件包括微控制单元、微加速度计、第一无线收发器及用 于信号检测组件供电的电源。微控制单元负责整个信号检测组件的控制和对外通信，微控 制单元通过I2C总线接口与微加速度计相连，微控制单元通过SPI接口与第一无线收发器 相连，微加速度计检测陀螺本体的第一运动信息，并进行数据处理得到第二运动信息，微控 制单元读取第二运动信息，并控制第一无线收发器发送第二运动信息。微加速度计包括第 一微加速度计和第二微加速度计，两颗微加速度计均为三轴加速度计，由两颗微加速度计 对陀螺本体的加速度进行检测，准确度更高。微加速度计用于提供陀螺状态、采集加速度值 和进行转速计算，实现陀螺的转速、撞击次数、撞击能量和转动时间的实时记录，以增强竞 技陀螺的公平性、操作性和趣味性。
[0038] 其中，电源包括电池、电源管理单元及充电接口，电池采用小锂电池，小锂电池容 量一般在200mAh以下。电池分别与电源管理单元和充电接口相连，电源管理单元分别与微 控制单元、微加速度计和第一无线收发器相连，用于供电。信号检测组件为圆形信号板，第 一微加速度计和第二微加速度计分别安装在圆形信号板的边沿，小锂电池安装在圆形信号 板的正中央，信号检测组件上的其它器件沿圆心对称分布，以增大陀螺的转动稳定性。
[0039] 信号检测组件处于实时检测状态时，由两颗微加速度计对陀螺本体的加速度、撞 击次数和转动时间进行检测，并通过计算，得到陀螺本体的转速和撞击能量。微控制单元读 取微加速度计的第二运动信息，进行相应处理后，微控制单元控制第一无线收发器，由第一 无线收发器将处理后的数据发送出。
[0040] 其中，第一微加速度计和第二微加速度计根据所测加速度值和加速度计相对于圆 心的距离计算陀螺转速，陀螺转速的计算公式如下：
【权利要求】
1. 一种微机电陀螺系统，包括陀螺本体，其特征在于，它还包括安装在陀螺本体内的信 号检测组件及与信号检测组件无线连接的显示组件，信号检测组件用于检测并处理陀螺本 体的运动状态信息，显示组件接收、处理并显示运动状态信息； 所述信号检测组件包括微控制单元、微加速度计、第一无线收发器及用于信号检测组 件供电的电源，微控制单元分别与微加速度计和第一无线收发器相连，微加速度计检测陀 螺本体的第一运动信息，并进行数据处理得到第二运动信息，微控制单元读取第二运动信 息，并控制第一无线收发器发送第二运动信息； 所述显示组件包括第二微控制单元、第二无线收发器、显示器及用于显示组件供电的 第二电源，第二微控制单元分别与第二无线收发器和显示器相连，第二无线收发器接收第 一无线收发器发送的第二运动信息，第二微控制单元对接收的第二运动信息进行处理后由 显示器显示。
2. 根据权利要求1所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述显示组件还包括接口单 元，接口单元与第二微控制单元相连，接口单元用于连接上位机。
3. 根据权利要求2所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述接口单元为USB接口。
4. 根据权利要求1所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述第一无线收发器和第二 无线收发器工作在2. 4GHz的ISM频段，采用跳频通信方式。
5. 根据权利要求1所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述信号检测组件的电源上 设有充电接口，显示组件还包括与第二电源相连的对外充电接口，显示组件的对外充电接 口与检测组件的充电接口相连，第二电源通过外充电接口和充电接口给检测组件的电源充 电。
6. 根据权利要求1所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述陀螺本体上设有一插接 槽，插接槽用于插接显示组件，使显示组件可拆卸的安装在陀螺本体上。
7. 根据权利要求1所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述微加速度计包括第一微 加速度计和第二微加速度计。
8. 根据权利要求7所述的微机电陀螺系统，其特征在于，所述信号检测组件为圆形信 号板，第一微加速度计和第二微加速度计分别安装在圆形信号板的边沿，电源安装在圆形 信号板的正中央，信号检测组件上的其它器件沿圆心对称分布。
9. 一种微机电陀螺控制系统，其特征在于，所述控制系统包括多组权利要求1_8中任 意一项所述的微机电陀螺系统，每组微机电陀螺系统中的信号检测组件与显示组件唯一配 对连接，各组微机电陀螺系统中的显示组件相连，相连的各显示组件分享彼此显示的第二 运动信息。
10. 根据权利要求9所述的微机电陀螺控制系统，其特征在于，所述各组微机电陀螺系 统中的显示组件采用固定信道通信方式进行通信。
11. 根据权利要求9所述的微机电陀螺控制系统，其特征在于，所述各组微机电陀螺系 统中的显示组件彼此无线连接。
12. -种微机电陀螺系统的控制方法，其特征在于，所述控制方法适用于权利要求1-8 中任意一项所述的微机电陀螺系统，具体包括如下步骤： a) 设置显示组件和信号检测组件处于待机状态； b) 开启显示组件的电源，开启信号检测组件的电源并敲击陀螺本体； C)显示组件进入配对请求状态，信号检测组件进入配对信号检测状态，显示组件通过 第二无线收发器向信号检测组件发送配对请求信号，信号检测组件通过第一无线收发器检 测配对请求信号； d) 若信号检测组件检测到显示组件发送的配对请求信号，并且显示组件收到信号检测 组件的配对回复，则进入步骤e;若配对超时，显示组件和信号检测组件均进入待机状态， 如需重新配对，则返回步骤b; e) 显示组件和信号检测组件均处于连通状态，即显示组件与信号检测组件通过无线网 络对接，此时，显示组件和信号检测组件对陀螺本体进行运动状态监测，显示组件接收并显 示信号检测组件发送的第二运动信息； f) 在连通状态中，若信号检测组与显示组件失去连通超时，返回步骤c，重新开始配 对；若陀螺本体无物理运动超时，信号检测组件进入待机状态，若需重新连接，则返回步骤 b〇
13. 根据权利要求12所述的微机电陀螺系统的控制方法，其特征在于，所述步骤c中的 配对请求信号为身份验证码，显示组件和与其配对连接的信号检测组件设置有相同的身份 验证码。
14. 根据权利要求12所述的微机电陀螺系统的控制方法，其特征在于，所述第二运动 信息包括陀螺本体的转速、撞击次数、撞击能量和转动时间。
【文档编号】A63H1/00GK104511167SQ201310465392
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2013年10月8日
【发明者】邓登峰, 汪建平 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司