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自行車安全行駛監控器—科技創新大賽作品

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ID:60076 發表于 2014-4-30 16:29 | 顯示全部樓層 |閱讀模式
本帖最后由 liumei 于 2014-4-30 16:30 編輯

作者:七彩流星雨
本裝置預計實現功能:超速語音報警、單手、無手騎車報警、載人報警。基于這些功能之后,預計添加液晶顯示屏顯示當前車速以及到達自動計算目的地所需的時間,看以當前車速到目的地能不能在規定時間內到達(舉個例子就是看以現在的車速前進去學校會不會遲到。),如果不能到達,會提示適當地加速,以及記錄行駛過的路程,更后期添加播放音樂功能讓騎車更享受。

另外本裝置起初是對青少年科技創新比賽而制作的,參不參賽,獲不獲獎我無所謂,這個作為繼我的51單片機學習(機器小車霹靂一號)之后的第二個階段——AVR單片機學習的成果。完成以后,將打算轉入更高級的單片機(ARM或PIC)學習,最終目標仍是做一個大型智能家庭機器人。
2011年11月9日22時,該裝置使用的AVR最簡系統板焊接完成,由于使用內部時鐘電路,本裝置不需要外置復位功能,所以最簡系統已經是很簡的了,預留了ISP下載接口,方便以后的下載程序和調試。
芯片:AVR Mega16L。
外接的USB ISP下載器不屬于本裝置的一部分,也不是我個人的作品。
電路焊接目前仍比較難看,多余松香尚未用酒精清洗,等全部焊接完成后一次性清洗干凈,就很好看了。




2011年11月13日12時,呼呼(~ o ~)~zZ。ISD1730語音系統焊接完成!焊接元件量比較多,精心排列了下,個人覺得整齊點了吧。
板子是做好了,錄音來源是PC機的耳機輸出口,音頻信號從電腦3.5mm耳機口出,經0.1uF電容耦合后被錄下,不需要另外焊接MIC口。錄音時帶上耳機在電腦錄下成音頻文件后,內錄到芯片上。
這么做我似乎毀了一條耳機線,剪斷一邊后,取出里面的地線和音頻線接到板上。不過沒關系,這耳機本來就有毛病了。
但是,本系統的功能是對危險行為進行語音提醒,錄誰的聲音比較好呢?。。。這是個問題。


2011年11月19日23時,兩個觸摸模塊焊接完成。感應線是一條漆包線包在手把柄就夠了,因為把柄是塑膠的,理論上人體內有生物電流(事實也是如此,我用數字萬能表的直流電壓200mV檔,單手觸摸紅筆,有1-5mV的感應電壓,而雙手各抓一支筆時,電壓則有50-100mV,值隨呼吸和心跳的速度而改變)

觸摸IC買回來意想不到的是外形比想象中的小,而且是貼片形式。借鑒網上各位達人的方法,第二次焊接有了很大改進,見兩張照片中的左物。第一次焊接的是右物。第一次焊接采用漆包線走線,比較凌亂。第二次焊接采用錫走線,原則就是先預熱,然后速點速收,其實用的錫并不多。并且還可以用手抓著萬用版感知溫度,當感到燙時,一般是50-60度了,而且觸摸點不是焊點中心,感覺到的溫度在焊點中心有兩倍左右,即100-120度,芯片的溫度的最大限度是125℃,這時應立即撤離電烙鐵。
用錫走線時,先隔著格點布錫,不兩個連續布錫,這樣不容易帶走已布了的錫。



2011年11月20日17時,所有元件總裝測試,基本達到預計的要求。可是語音播放容易出問題,還要繼續調試代碼才行。不管怎樣先上一張最終效果圖,啦啦啦!我的小車車成為最先進的安全小車啦!






2011年11月25日23時
完成語音芯片全部的焊接,包括功放電路。功放IC使用TDA2822M,可以增大40dB的音量。
焊接時,由于使用的是普通的電烙鐵,沒有接地,加之焊接時ISD1730芯片忘記拔除開來,烙鐵頭上的電流將一片芯片擊毀。
喇叭使用0.5W8Ω的喇叭。音量增益大,噪音也多了,放音稍有些失真。





2011年11月27日1時,液晶屏幕焊接、底層程序編寫完成。對液晶顯示內容,還有望下次重新排版,把車速、安全狀態等都顯示出來,這里先隨手做個圖像證明液晶屏可用。順便拍下電腦上編程界面的這個裝置的程序的主函數的一部分內容。
液晶屏為2.4寸的TFT屏幕,該液晶屏內部使用ILI9325指令芯片控制,不帶任何字庫的。不過AVR單片機16KB的內存夠我裝這幾個字體的信息了。顏色格式是RGB565格式。還帶有SD卡模塊和未焊接的觸摸芯片空位。



焊接相比之前的好看點了吧。錫走線,名副其實的好看,和PCB版差不多,不過也稍微有點費錫。



2011年11月27日23時,屏幕內容基本編排好了,如果不安全,則用紅色字體顯示。否則用綠色字體顯示。相機忘記調白平衡,拍照時顏色變了。




2011年11月28日12時,將液晶屏上的“左手狀態”改為“左手狀況”。由于后座的紅外熱釋傳感器初始化需要時間,在后座狀況后面如果處于初始化時間段,則顯示初始化中。初始化時間大約15秒-60秒




2011年11月30日23時,由于功放芯片還不如人意,再次改進,改進后發現直接接PSP的耳機音頻信號輸出經4.7uF電容耦合輸入到TDA2822M,聲音變得非常非常大,而且音質還可以。但是將信號源接到ISD1730后,發現不是不能響,就是有部分音頻丟了,聲音不完整。
后來我測了下PSP輸出的音頻電壓,在0.1~1.0mV之間,而 ISD1730語音芯片則大大不同。持續拉到PLAY引腳后,我測了輸出引腳SP+、SP-的電壓,過了毫伏級別,有0-2.8V的波動,并且它有上下波動,時正時負是個交流信號,由于沒有示波器,就將就讀數辨認了。
接到TDA2822M后,反而不是電壓大的ISD1730的音量大,而是PSP輸出的毫伏級別的音頻信號音量大,而且是相當的大,幾乎一層樓都聽得見,語音芯片的聲音只是一個小房間的范圍而已。

TDA2822M數據手冊上說,如果是直流信號,需要在輸入引腳加一個電容來耦合,確實我加了,聲音很好。但沒說交流信號怎么處理,于是我直接將語音芯片的SP+接到功放IC的輸入引腳上,雖然能播音,但是聲音遠不如直流信號的好。郁悶的我忽然有一個想法,既然直流低壓信號音量如此大,那能不能試下強制的方法把0-2.8V的交流信號變成直流?我順手找來一個二極管和一個22K的電阻,串起來,二極管能去掉半波的信號,我知道這肯定會嚴重失真,但不妨試試。
結果可想而知是不太理想的。


然后我又試了下,如果不砍掉半波,只把電壓壓低,只串了一個22K電阻,經4.7uF電容耦合輸入到功放IC,聲音似乎小了點,我再串一個810K的進去,這就有832K,聲音確實是小得可憐。
功放這事還沒完,在這些試驗中,我發現將語音芯片上SP+引腳,不經過4.7uF電容耦合,用560Ω的下拉電阻然后接到TDA2822M的輸入引腳7上,然后把揚聲器放到一個塑料杯杯口上(這個杯我是用來裝零散的電子元件的),杯子做共鳴,聲音不但沒有失真厲害,反而音量倒增加了不少。

另外,上面有幾個元件的腳很長,我還沒打算剪,只是焊接得很短而已,為的是方便調試更換,因為所需的功能暫未能實現。

好了,今晚就研究到這吧。晚安!



2011年12月2日13時,功放與語音芯片的電路連接有思路了!并且實驗成功!語音芯片發出的聲音也大聲許多了。

我在這得感謝51hei論壇的壇友benli,對我的提問進行準確詳細的解答。

看到他的建議后,我將AUD/AUX引腳串聯4.7uF電容到2822M,照舊下拉10K電阻。
語音芯片1730上電后默認情況下這個引腳是電流輸出(AUD),我試了下完全沒效果,反而聽不到任何東西。然后我再對Mega16L單片機編程,利用SPI通訊將此引腳設置為電壓輸出(AUX),然后下令播音,聲音突然大聲了,雖然被嚇一跳,但我笑了。
由于時間的關系,現在沒空整理好電路了,今晚再把電路焊接得完美點,現在只是點焊,元件腳還沒剪,到今晚再拍照。


2011年12月2日23時,功放電路和語音芯片電路再次焊接完成。語音芯片上的TDA2822M已廢棄不用,我沒有把它取出來,但引腳不焊接了。取而代之的是那塊小的功放板,這樣好調試點。
小的功放板我預留DC接口和兩個電源插針接口,方便輸入各種不同的電源。

應該可以看得出金屬光澤吧。。焊工個人覺得也不是很差。做完這個項目就去學下個人自做PCB版。準備做出第一塊自己的PCB電路板。


ISD1730語音芯片背面



2011年12月4日10時,又是一個陽光明媚的早晨。這套裝置已經全部完工,AVR單片機四組IO口也已用完,但如果將來有新想法,還會繼續改進。
新增開機歡迎語音“歡迎使用楊宇慶制作的自行車安全監測器!”

照片中各個器件從左到右分別是:8歐姆0.5W喇叭,TDA2822M功放版,兩個電池盒,ISD1730主板,AVR-ATmega16L單片機(液晶屏后面),2.4寸TFT液晶顯示屏,左手握把傳感器、霍爾測速傳感器、右手握把傳感器,還有后座載人的紅外熱釋傳感器(在后面,沒完全拍到它)。




2012年2月28日中午,對兩個觸摸模塊各加入一個紅色LED警示燈,當未觸摸(不抓車把)時,對應位置的指示燈亮起。CPU同時發出播放語音警告的命令。
這兩個LED警示燈是獨立于CPU的。不受CPU控制,受觸摸IC的輸出信號控制自行點亮或熄滅。




2012年3月18日中午,全車總裝完成,各個功能正常。改寫了些代碼,主要是重寫界面,使其表現更明白、清晰些,還有每次開機都出一句安全的警句,提醒大家注意安全。
安全狀況評估分4個等級,從大到小分為:安全、不安全、危險、非常危險。
出現的警句包括:
一人出車全家念 一人平安全家福
行萬里平安路 做百年長樂人
寧繞百步遠 不搶一步險
飛速行車樂一時 一朝落馬毀終生
安全在你腳下 生命在你手中
十字路口易闖禍 一慢二看三通過
身體是革命的本錢
出了車禍速報警 救死扶傷見真情
程序也快占滿空間了:
AVR Memory Usage
----------------
Device: atmega16
Program:   14686 bytes (89.6% Full)
(.text + .data + .bootloader)
Data:        824 bytes (80.5% Full)
(.data + .bss + .noinit)
Build succeeded with 4 Warnings...








2012年3月19日中午,改進電源部分的電路,增強了電源的穩定性。


2012年3月23日-25日,將此作品拿去參加2012年廣西青少年科技創新大賽,并獲得二等獎。



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ID:63273 發表于 2014-6-24 23:46 | 顯示全部樓層
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ID:63550 發表于 2014-7-3 10:23 | 顯示全部樓層
太有意思了
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ID:63642 發表于 2014-7-8 00:17 來自手機 | 顯示全部樓層
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ID:63918 發表于 2014-7-12 22:45 | 顯示全部樓層
good think
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ID:67437 發表于 2014-10-15 16:52 | 顯示全部樓層
樓主樓主!!!!請指教啊,我這里剛入手一塊ILI9325指令芯片控制tft液晶屏,我想問問怎么入手學習這個,我想在上面顯示時間和幾個英文!!!!!
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ID:67657 發表于 2014-10-19 21:19 | 顯示全部樓層
厲害厲害~~
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ID:70525 發表于 2014-12-16 20:46 | 顯示全部樓層
牛人啊
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ID:71547 發表于 2015-1-7 21:25 | 顯示全部樓層
好東西
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ID:72128 發表于 2015-1-13 16:52 | 顯示全部樓層
沒有資料可下載啊?
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ID:1042173 發表于 2022-8-25 00:09 | 顯示全部樓層
能放教程上來就更NICE了——
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