成就電子電路設(shè)計(jì)高手(14)，電子電路設(shè)計(jì)之設(shè)計(jì)案例介紹(中)

電子電路設(shè)計(jì)內(nèi)容廣泛，學(xué)習(xí)電子電路設(shè)計(jì)的朋友通常需要一定時(shí)間才能很好掌握?，F(xiàn)實(shí)中，電子電路設(shè)計(jì)發(fā)揮著重要作用。因此，為增進(jìn)大家對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的認(rèn)識(shí)，本文將承接上文對(duì)電子電路設(shè)計(jì)的一些案例加以介紹。如果你對(duì)本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、報(bào)警模塊采用簡(jiǎn)單的聲光報(bào)警電路

報(bào)警模塊采用簡(jiǎn)單的聲光報(bào)警電路，如上圖所示。先設(shè)定一個(gè)臨界值，當(dāng)車(chē)尾與障礙物的距離小于設(shè)定的最小距離時(shí)，紅色指示燈閃亮，綠色指示燈熄滅。單片機(jī)向其端口發(fā)出PWM 脈沖，隨著距離的減小，通過(guò)控制PWM 脈沖的占空比使閃光和蜂鳴的頻率加劇，以此來(lái)提示駕駛員。

通信接口電路如上圖所示。采用美信的MAX3232芯片，外圍電路非常簡(jiǎn)單，只需要5個(gè)0.1μF 。該電路把單片機(jī)串口輸出信號(hào)隔離變換成RS-232信號(hào)發(fā)送到汽車(chē)總線上，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的通信。

鍵盤(pán)和顯示電路如上圖所示，由鍵盤(pán)和液晶顯示兩部分組成。其中鍵盤(pán)采用獨(dú)立式按鍵，有3個(gè)按鍵，一個(gè)設(shè)置鍵、一個(gè)上翻鍵、一個(gè)下翻鍵?？梢赃M(jìn)行報(bào)警值、工作方式、時(shí)鐘等各個(gè)參數(shù)的設(shè)置。液晶顯示電路采用ZJM12864BSBD 這款低功耗的點(diǎn)陣圖形式LCD，顯示格式為128點(diǎn)(列)×64點(diǎn)(行)，具有多功能指令，容易使用，可實(shí)時(shí)的顯示時(shí)鐘、距離和報(bào)警提示信息，方便直觀。采用模塊化設(shè)計(jì)，程序由主程序、測(cè)距子程序和鍵盤(pán)顯示子程序、時(shí)鐘顯示子程序等多個(gè)模塊組成，調(diào)試過(guò)程中對(duì)其中每個(gè)功能模塊和子程序逐一調(diào)試，在每個(gè)子程序都完成指定的功能后，再進(jìn)行綜合調(diào)試。

基于RFID 技術(shù)的汽車(chē)安全防盜系統(tǒng)

射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)是一種非接觸式的自動(dòng)識(shí)別技術(shù)。汽車(chē)安全防盜系統(tǒng)采用射頻識(shí)別技術(shù)，通過(guò)射頻信號(hào)自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)對(duì)象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID 技術(shù)采用射頻傳輸，可以透過(guò)外部材料讀取芯片數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)非接觸操作。通信數(shù)據(jù)使用加密算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)、管理及通信。隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子芯片集成度的提高，RFID 系統(tǒng)成本也在不斷地降低，加快了智能化在汽車(chē)電子行業(yè)中的推廣與應(yīng)用。智能汽車(chē)安全防盜系統(tǒng)由輪胎發(fā)射模塊、遙控鑰匙模塊和基站模塊組成。對(duì)RFID 系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，收發(fā)頻率大小決定了射頻識(shí)別系統(tǒng)的識(shí)別距離、電路實(shí)現(xiàn)的難易程度以及硬件設(shè)計(jì)成本。在汽車(chē)安全防盜設(shè)計(jì)中，125 kHz 等低頻(LF)頻段用于近距離、低速度，數(shù)據(jù)量要求較少的汽車(chē)引擎防盜系統(tǒng)的識(shí)別;434 MHz 等超高頻(UHF)頻段則用于遠(yuǎn)距離的射頻通信系統(tǒng)(汽車(chē)輪胎壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與遠(yuǎn)程無(wú)鑰匙進(jìn)入系統(tǒng))的識(shí)別。

輪胎模塊電路

輪胎模塊由輪胎狀態(tài)的數(shù)據(jù)采集與發(fā)射電路組成，如下圖所示。

輪胎模塊電路采用FREESCALE公司的智能嵌入式傳感器MPXY8300.該系列傳感器集成了該公司的低功耗S08 核，內(nèi)含512 字節(jié)RAM和16 KB Flash，同時(shí)還集成了低功耗電容式壓力、溫度傳感器和單通道的低頻輸入接口。其RF發(fā)射支持315 MHz 和434 MHz 兩種載波頻率，并可通過(guò)編程配置使寄存器為幅移鍵控(ASK)或頻移鍵控(FSK)調(diào)制方式。它還集成了電荷泵功能，當(dāng)電池電壓較低時(shí)，可提高RF 發(fā)射部分供電電壓，從而使其仍能達(dá)到一定的R F 發(fā)射強(qiáng)度。MPXY8300 是一款將壓力溫度傳感器、8 位微控制器(MCU)、RF 發(fā)射器和雙軸(XY)加速器全部集成到一個(gè)片上的系統(tǒng)級(jí)芯片(SOC)。MPXY8300 壓力測(cè)量范圍：轎車(chē)100~800 kPa，卡車(chē)100~1 400 kPa，溫度測(cè)量范圍：-40~125 ℃。

二、剖析智能汽車(chē)安全防盜視覺(jué)系統(tǒng)電路

鑰匙模塊電路

鑰匙模塊芯片采用NXP 公司生產(chǎn)的PCF7961。PCF7961是一個(gè)基于低功耗8位MRKII架構(gòu)的精簡(jiǎn)指令集(RISC)處理器，它集成了UHF發(fā)射器與LF頻收發(fā)器的芯片。這種芯片能夠完成射頻發(fā)射和應(yīng)答器低頻通信認(rèn)證，適合于機(jī)動(dòng)車(chē)輛遙控防盜裝置。它采用快速相互鑒別算法，使用隨機(jī)數(shù)字、密鑰和口令，具有靈敏度高(遠(yuǎn)距離)和鑒別時(shí)間短(39 ms)的特點(diǎn)。PCF7961 還提供了出廠時(shí)已經(jīng)固化了的32 位身份識(shí)別碼(ID)。下圖是鑰匙模塊的電路原理圖。

基站模塊電路

基站模塊主要由射頻接收電路、低頻收發(fā)電路、主控芯片MCU、LIN 接口以及人機(jī)接口組成。射頻接收電路采用FREESCALE 公司的UHF 射頻接收芯片MC33596，完成信號(hào)解調(diào)和數(shù)據(jù)曼切斯特解碼后，將數(shù)據(jù)傳送到基站主控芯片MC9S08DZ60，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理(RKE 數(shù)據(jù)解密)和指令執(zhí)行。低頻收發(fā)器采用NXP公司生產(chǎn)的PJF7992.PJF7992集成了所有必需的功能方便讀寫(xiě)應(yīng)答器，基站微處理器通過(guò) PJF7992 帶有的LIN串行接口控制PJF7992 和應(yīng)答器之間的通訊?；局骺匦酒捎肍 RE E SC A L E 公司生產(chǎn)的MC9S08DZ60，它可以通過(guò)SPI 串行總線對(duì)射頻接收芯片MC33596 參數(shù)進(jìn)行配置與通信。MC9S08DZ60 內(nèi)部集成了2 個(gè)SCI(LIN)模塊，可通過(guò)一路LIN 總線實(shí)現(xiàn)對(duì)低頻收發(fā)芯片PJF7992 的控制，另一路LIN總線實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元(ECU)與門(mén)控相關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳送命令。在汽車(chē)安全防盜系統(tǒng)中加入LIN總線接。

提出了一種基于RFID 技術(shù)的汽車(chē)安全防盜視覺(jué)系統(tǒng)，在試驗(yàn)臺(tái)上完成了相關(guān)的功能調(diào)試，實(shí)現(xiàn)了輪胎壓力監(jiān)測(cè)，遙控門(mén)鎖和發(fā)動(dòng)機(jī)防盜鎖止功能等，在系統(tǒng)中加入了LIN 總線接口，可使該系統(tǒng)能夠與汽車(chē)內(nèi)部其他電子控制系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)與控制信息，極大地提高了系統(tǒng)的靈活性與安全性、節(jié)約了系統(tǒng)空間、降低了生產(chǎn)成本，將會(huì)在汽車(chē)電子領(lǐng)域具有較廣的應(yīng)用前景。

解讀視覺(jué)疲勞消除器系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

電路工作原理

該視覺(jué)疲勞消除器電路由脈沖發(fā)生器、計(jì)數(shù)分頻器和LED顯示電路組成，如圖所示。

電路中，脈沖發(fā)生器電路由時(shí)基集成電路IC 1、電阻器R1、R2、二極管VD1和電容器Cl、C2組成;計(jì)數(shù)分頻器電路由十進(jìn)制計(jì)數(shù)/脈沖分配器集成電路IC2和二極管VD2 - VD11組成;LED顯示電路由電阻器R3 - R6和發(fā)光二極管VLl一V L4組成。脈沖發(fā)生器通電工作后，從ICl的3腳輸出振蕩信號(hào)，作為IC2的計(jì)數(shù)脈沖。IC2通電復(fù)位后，在輸人脈沖的作用下，其YO一Y9端依次循環(huán)輸出高電平，驅(qū)動(dòng)VL1一VM按一定規(guī)律循環(huán)不停地發(fā)光。當(dāng)IC2的YO端、Y4端和Y7端輸出高電平時(shí)，VLI被點(diǎn)亮;在Y1端、Y6端輸出高電平時(shí)，V L2被點(diǎn)亮;在Y2端、Y5端和Y9端輸出高電平時(shí)，V L3被點(diǎn)亮。在Y3端和Y8端輸出高電平時(shí)，V L4被點(diǎn)亮。

發(fā)光二極管 VLI一VL4的發(fā)光順序?yàn)閂Ll-VL2-L3-VL4-VLl-VL3-VL2-VL1-VL4-VL3-VLl-VL2不停地循環(huán)。將4只發(fā)光二極管(VLI一V拼)分別安裝在一平面的上、下、左、右相互對(duì)稱的位置上(上、下或左、右相對(duì)應(yīng)的兩只發(fā)光二極管的距離為30mm左右)。當(dāng)用眼疲勞時(shí)，眼睛隨著發(fā)光二極管的亮滅不停地轉(zhuǎn)動(dòng)(使用時(shí)，眼睛與發(fā)光二極管的距離為25 - 30cm)，即可達(dá)到消除視力疲勞、預(yù)防近視的目的。

元器件選擇

Rl一R6選用1/4W碳膜電阻器或金屬膜電阻器。C1和C2選用獨(dú)石電容器或滌綸電容器。VD1一VD11均選用1 N4148型硅開(kāi)關(guān)二極管。VU一VL4均選用Φ5mm或Φmm的綠色高亮度發(fā)光二極管。IC 1選用NE555型時(shí)基集成電路;IC2選用CD4017型十進(jìn)制計(jì)數(shù)/脈沖分配器集成電路。

三、機(jī)器視覺(jué)采集系統(tǒng)應(yīng)用電路揭秘

視覺(jué)導(dǎo)航又叫做圖像識(shí)別導(dǎo)航，它分為兩種方式：一種是有線式，另一種是無(wú)線式。無(wú)線式的視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)是利用CCD在系統(tǒng)動(dòng)態(tài)時(shí)攝取周?chē)h(huán)境的相應(yīng)的圖像資料，并與設(shè)定的運(yùn)行路徑在信息數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而確定AGV當(dāng)前地位置，進(jìn)而經(jīng)過(guò)控制模塊對(duì)小車(chē)的運(yùn)行路徑進(jìn)行實(shí)時(shí)的決策。第一種即有線式視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)是根據(jù)AGV現(xiàn)場(chǎng)的具體地面或者路邊明顯路標(biāo)，經(jīng)過(guò)車(chē)載的攝像裝置(CCD)動(dòng)態(tài)地獲取路邊的圖像，再經(jīng)過(guò)車(chē)載的計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的處理，進(jìn)而識(shí)別出路徑的相應(yīng)標(biāo)識(shí)線，并且判斷AGV與期望標(biāo)識(shí)線的距離和與標(biāo)識(shí)線的夾角，進(jìn)而通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制AGV的實(shí)際行駛路徑在與期望的路經(jīng)保持在允許的范圍內(nèi)即可。

有線視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：可以獲取較大容量的信息、具體路徑的設(shè)置與變化比較簡(jiǎn)單、系統(tǒng)具有較好的柔性等，而且具有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的可行性和比較廣闊的前景，是現(xiàn)今AGV的先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)和重要發(fā)展方向。車(chē)載攝像裝置主要是由CCD攝像機(jī)、圖像采集卡、光源等設(shè)備組成。攝像裝置采集信息的電路原理圖見(jiàn)下圖：

攝像頭采集電路圖

在視覺(jué)系統(tǒng)啟動(dòng)后，AGV的車(chē)載CCD攝像機(jī)就對(duì)小車(chē)前方的路徑進(jìn)行相應(yīng)的圖像采集，經(jīng)過(guò)圖像采集卡后，經(jīng)過(guò)處理后送到相應(yīng)的上位計(jì)算機(jī)。AGV的上位計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)對(duì)地面的信息進(jìn)行適當(dāng)圖像處理(主要包括閾值處理、掩膜、直方圖分析、圖像分割、邊緣檢測(cè)、區(qū)域增長(zhǎng))與圖象分析(主要包括特征攝取、物體識(shí)別、位置大小和方向以及圖像其它物理特征的分析和較深度的信息處理)，進(jìn)而形成相應(yīng)的控制指令，再傳到車(chē)載計(jì)算機(jī)(單片機(jī))，進(jìn)而控制AGV的相應(yīng)的動(dòng)作。視覺(jué)系統(tǒng)的工作原理的示意圖：

采用LED模擬調(diào)光的機(jī)器視覺(jué)辨認(rèn)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)指南

由于發(fā)光二級(jí)管技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐步地應(yīng)用于信號(hào)、顯示、照明和機(jī)器視覺(jué)辨認(rèn)等各種領(lǐng)域。而常用的LED 亮度控制方式主要是模擬調(diào)光和數(shù)字調(diào)光( PWM)。比起現(xiàn)有的模擬調(diào)光，數(shù)字調(diào)光能取得一個(gè)更高的調(diào)光比和電流精度，應(yīng)用更為廣泛。在普通照明中，PWM 調(diào)光的開(kāi)關(guān)頻率一般在幾百到幾千赫茲之間，可以有效的避免人眼可見(jiàn)的閃爍。但在機(jī)器視覺(jué)辨認(rèn)和工業(yè)檢驗(yàn)等領(lǐng)域，由于使用的高速攝像機(jī)和傳感器響應(yīng)速度速度比人眼快很多，因此在這些領(lǐng)域使用PWM調(diào)光必須增加開(kāi)關(guān)頻率到幾十千甚至更高，實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜，而模擬調(diào)光卻沒(méi)有這方面的問(wèn)題。本文通過(guò)可變降壓和線性調(diào)光的兩級(jí)電路實(shí)現(xiàn)了高效、準(zhǔn)確、高動(dòng)態(tài)范圍的模擬調(diào)光輸出，并使用TI 的C2430 芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)輸出亮度調(diào)節(jié)和無(wú)線控制的功能，特別適合用于上述的機(jī)器視覺(jué)辨認(rèn)等高響應(yīng)速率的應(yīng)用場(chǎng)合。

高動(dòng)態(tài)范圍模擬調(diào)光電路

常見(jiàn)的LED 恒流電路有以下兩種： 線性恒流電路和開(kāi)關(guān)恒流電路。線性恒流電路通過(guò)監(jiān)控采樣電阻上的電壓，動(dòng)態(tài)地調(diào)節(jié)三極管的導(dǎo)通程度，控制電流，并將輸入電壓高于LED 串電壓的部分承擔(dān)。而開(kāi)關(guān)恒流電路則在其不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)導(dǎo)通的占空比來(lái)調(diào)節(jié)輸出，同樣得到恒流的效果。相比而言，如果輸入電壓和燈串電壓差別較大時(shí)，在大電流下線性電路三極管的壓降會(huì)造成較大的功率損耗，導(dǎo)致較低的效率。

以上便是此次小編帶來(lái)的“電子電路設(shè)計(jì)”相關(guān)內(nèi)容，通過(guò)本文，希望大家對(duì)上述介紹的電子電路設(shè)計(jì)案例具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來(lái)更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!