成就電子電路設(shè)計高手(14)，電子電路設(shè)計之設(shè)計案例介紹(中)

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

一、報警模塊采用簡單的聲光報警電路

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

通信接口電路如上圖所示。采用美信的MAX3232芯片，外圍電路非常簡單，只需要5個0.1μF 。該電路把單片機串口輸出信號隔離變換成RS-232信號發(fā)送到汽車總線上，同時還可以實現(xiàn)該系統(tǒng)計算機的通信。

鍵盤和顯示電路如上圖所示，由鍵盤和液晶顯示兩部分組成。其中鍵盤采用獨立式按鍵，有3個按鍵，一個設(shè)置鍵、一個上翻鍵、一個下翻鍵?？梢赃M行報警值、工作方式、時鐘等各個參數(shù)的設(shè)置。液晶顯示電路采用ZJM12864BSBD 這款低功耗的點陣圖形式LCD，顯示格式為128點(列)×64點(行)，具有多功能指令，容易使用，可實時的顯示時鐘、距離和報警提示信息，方便直觀。采用模塊化設(shè)計，程序由主程序、測距子程序和鍵盤顯示子程序、時鐘顯示子程序等多個模塊組成，調(diào)試過程中對其中每個功能模塊和子程序逐一調(diào)試，在每個子程序都完成指定的功能后，再進行綜合調(diào)試。

基于RFID 技術(shù)的汽車安全防盜系統(tǒng)

射頻識別技術(shù)(RFID)是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。汽車安全防盜系統(tǒng)采用射頻識別技術(shù)，通過射頻信號自動識別目標(biāo)對象并獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。RFID 技術(shù)采用射頻傳輸，可以透過外部材料讀取芯片數(shù)據(jù)，實現(xiàn)非接觸操作。通信數(shù)據(jù)使用加密算法對數(shù)據(jù)進行加密，實現(xiàn)數(shù)據(jù)安全存儲、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電子行業(yè)中的推廣與應(yīng)用。智能汽車安全防盜系統(tǒng)由輪胎發(fā)射模塊、遙控鑰匙模塊和基站模塊組成。對RFID 系統(tǒng)來說，收發(fā)頻率大小決定了射頻識別系統(tǒng)的識別距離、電路實現(xiàn)的難易程度以及硬件設(shè)計成本。在汽車安全防盜設(shè)計中，125 kHz 等低頻(LF)頻段用于近距離、低速度，數(shù)據(jù)量要求較少的汽車引擎防盜系統(tǒng)的識別;434 MHz 等超高頻(UHF)頻段則用于遠距離的射頻通信系統(tǒng)(汽車輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)與遠程無鑰匙進入系統(tǒng))的識別。

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，可提高RF 發(fā)射部分供電電壓，從而使其仍能達到一定的R F 發(fā)射強度。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片上的系統(tǒng)級芯片(SOC)。MPXY8300 壓力測量范圍：轎車100~800 kPa，卡車100~1 400 kPa，溫度測量范圍：-40~125 ℃。

二、剖析智能汽車安全防盜視覺系統(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是一個基于低功耗8位MRKII架構(gòu)的精簡指令集(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，適合于機動車輛遙控防盜裝置。它采用快速相互鑒別算法，使用隨機數(shù)字、密鑰和口令，具有靈敏度高(遠距離)和鑒別時間短(39 ms)的特點。PCF7961 還提供了出廠時已經(jīng)固化了的32 位身份識別碼(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應(yīng)答器，基站微處理器通過 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SPI 串行總線對射頻接收芯片MC33596 參數(shù)進行配置與通信。MC9S08DZ60 內(nèi)部集成了2 個SCI(LIN)模塊，可通過一路LIN 總線實現(xiàn)對低頻收發(fā)芯片PJF7992 的控制，另一路LIN總線實現(xiàn)對發(fā)動機電控單元(ECU)與門控相關(guān)執(zhí)行機構(gòu)傳送命令。在汽車安全防盜系統(tǒng)中加入LIN總線接。

提出了一種基于RFID 技術(shù)的汽車安全防盜視覺系統(tǒng)，在試驗臺上完成了相關(guān)的功能調(diào)試，實現(xiàn)了輪胎壓力監(jiān)測，遙控門鎖和發(fā)動機防盜鎖止功能等，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，將會在汽車電子領(lǐng)域具有較廣的應(yīng)用前景。

解讀視覺疲勞消除器系統(tǒng)電路設(shè)計

電路工作原理

該視覺疲勞消除器電路由脈沖發(fā)生器、計數(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;計數(shù)分頻器電路由十進制計數(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，作為IC2的計數(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，VLI被點亮;在Y1端、Y6端輸出高電平時，V L2被點亮;在Y2端、Y5端和Y9端輸出高電平時，V L3被點亮。在Y3端和Y8端輸出高電平時，V L4被點亮。

發(fā)光二極管 VLI一VL4的發(fā)光順序為VLl-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、右相互對稱的位置上(上、下或左、右相對應(yīng)的兩只發(fā)光二極管的距離為30mm左右)。當(dāng)用眼疲勞時，眼睛隨著發(fā)光二極管的亮滅不停地轉(zhuǎn)動(使用時，眼睛與發(fā)光二極管的距離為25 - 30cm)，即可達到消除視力疲勞、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選用獨石電容器或滌綸電容器。VD1一VD11均選用1 N4148型硅開關(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型時基集成電路;IC2選用CD4017型十進制計數(shù)/脈沖分配器集成電路。

三、機器視覺采集系統(tǒng)應(yīng)用電路揭秘

視覺導(dǎo)航又叫做圖像識別導(dǎo)航，它分為兩種方式：一種是有線式，另一種是無線式。無線式的視覺導(dǎo)航技術(shù)是利用CCD在系統(tǒng)動態(tài)時攝取周圍環(huán)境的相應(yīng)的圖像資料，并與設(shè)定的運行路徑在信息數(shù)據(jù)庫中進行比對，進而確定AGV當(dāng)前地位置，進而經(jīng)過控制模塊對小車的運行路徑進行實時的決策。第一種即有線式視覺導(dǎo)航技術(shù)是根據(jù)AGV現(xiàn)場的具體地面或者路邊明顯路標(biāo)，經(jīng)過車載的攝像裝置(CCD)動態(tài)地獲取路邊的圖像，再經(jīng)過車載的計算機進行相應(yīng)的處理，進而識別出路徑的相應(yīng)標(biāo)識線，并且判斷AGV與期望標(biāo)識線的距離和與標(biāo)識線的夾角，進而通過驅(qū)動系統(tǒng)控制AGV的實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。

有線視覺導(dǎo)航技術(shù)的優(yōu)點是：可以獲取較大容量的信息、具體路徑的設(shè)置與變化比較簡單、系統(tǒng)具有較好的柔性等，而且具有現(xiàn)實應(yīng)用的可行性和比較廣闊的前景，是現(xiàn)今AGV的先進的導(dǎo)航技術(shù)和重要發(fā)展方向。車載攝像裝置主要是由CCD攝像機、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下圖：

攝像頭采集電路圖

在視覺系統(tǒng)啟動后，AGV的車載CCD攝像機就對小車前方的路徑進行相應(yīng)的圖像采集，經(jīng)過圖像采集卡后，經(jīng)過處理后送到相應(yīng)的上位計算機。AGV的上位計算機經(jīng)過對地面的信息進行適當(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、區(qū)域增長)與圖象分析(主要包括特征攝取、物體識別、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)，進而形成相應(yīng)的控制指令，再傳到車載計算機(單片機)，進而控制AGV的相應(yīng)的動作。視覺系統(tǒng)的工作原理的示意圖：

采用LED模擬調(diào)光的機器視覺辨認(rèn)系統(tǒng)電路設(shè)計指南

由于發(fā)光二級管技術(shù)的不斷發(fā)展，正逐步地應(yīng)用于信號、顯示、照明和機器視覺辨認(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的閃爍。但在機器視覺辨認(rèn)和工業(yè)檢驗等領(lǐng)域，由于使用的高速攝像機和傳感器響應(yīng)速度速度比人眼快很多，因此在這些領(lǐng)域使用PWM調(diào)光必須增加開關(guān)頻率到幾十千甚至更高，實現(xiàn)較為復(fù)雜，而模擬調(diào)光卻沒有這方面的問題。本文通過可變降壓和線性調(diào)光的兩級電路實現(xiàn)了高效、準(zhǔn)確、高動態(tài)范圍的模擬調(diào)光輸出，并使用TI 的C2430 芯片來實現(xiàn)輸出亮度調(diào)節(jié)和無線控制的功能，特別適合用于上述的機器視覺辨認(rèn)等高響應(yīng)速率的應(yīng)用場合。

高動態(tài)范圍模擬調(diào)光電路

常見的LED 恒流電路有以下兩種： 線性恒流電路和開關(guān)恒流電路。線性恒流電路通過監(jiān)控采樣電阻上的電壓，動態(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)。而開關(guān)恒流電路則在其不同拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)下，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通的占空比來調(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，在大電流下線性電路三極管的壓降會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的“電子電路設(shè)計”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對上述介紹的電子電路設(shè)計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，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!