设计电动车语音提示仪表电路板
Protel 99 SE 印制电路板设计项目8 电动车报警遥控器PCB设计及技能实训10
主要内容
一、产品介绍 二、设计前准备 三、设计PCB时考虑的因素 四、PCB布局 五、有关SMD元件布线规则设置 六、PCB布线及调整 七、添加泪珠滴 八、露铜设置 技能实训10 贴片双面异形PCB设计
一、产品说明
电动车防盗报警器用 于电动车的保护，处于保 护状态时，电动车的震动、 开启电门都会进行报警。
3.元器件预布局、自动布局与手工布局调整。 4.三极管焊盘网络的修改 在原理图中三极管的引脚为1B、2C、3E，而在实际 元件封装中贴片三极管SOT-23的焊盘定义为1B、2E、3C， 如图8-11所示。为了与原理图对应，编辑SOT-23封装的 焊盘编号，将焊盘2改为3，焊盘3改为2。修改完毕，重新 加载网络表，更新网络连接。
实训内容
图8-21 手工布线后的PCB 图8-24 添加泪珠滴后的PCB 图8-25 设置露铜后的PCB
思考题
⑴露铜有何作用？如何设置底层露铜？ ⑵如何设置SMD元器件布线规则？ ⑶如何添加泪珠滴？ ⑷如何打印输出双面制板图？
按键、电池 弹片位置优 先考虑
五、有关SMD元件布线规则设置
设置适 用范围
设置焊盘 与导线的
比例
设置适 用范围
设置焊盘到导 线拐角的距离
设置适 用范围
设置最短 布线长度
六、PCB布线及调整
七、添加泪珠滴
所谓泪珠滴，就是在印 制导线与焊盘或过孔相连时， 为了增强连接的牢固性，在连 接处逐渐加大印制导线宽度。 采用泪珠滴后，印制导线在接 近焊盘或过孔时，线宽逐渐放 大，形状就象一个泪珠。
设计时要求报警器的 遥控板足够小，以便携带， 因此主要使用贴片元件。
发射天线
采用印制电 感，露铜
具有液晶显示及语音提示功能的智能电动车设计
摘
要 ：为 实 时 获 取 智 能 电 动 车 的 状 态 信 息 ， 液 晶显 示 器 及 语 音 芯 片应 用 于 智 能 电 动 车 系 统 。智 能 电 动 车 将
由两 个 模 块 组 成 ： 动 车 模 块 和 无 线 控 制 模 块 。无 线 控 制 模 块 向 电 动 车 发 送 命 令 ， 电 电动 车依 据 接 收 到 的 命 令 动 作 。无 线 控 制 模 块 在 发 送 命 令 的 同时 ， 将命 令 信 息 实 时 显 示 在 液 晶显 示 器 上 ， 通 过 语 音 芯 片 发 出语 音 提 并 示 。语 音 提 示 部 分 同时 具 有 现 场 重 录 功 能 。在 概 要 介 绍 系 统 组 成 的 基 础 上 ， 重 分 析 了液 晶 显 示 及 语 音 提 着 最 液 晶 示 的设 计 ， 后 给 出 了 无 线 控 制 模 块 实 物 图 。实 际 系 统 运 行 结 果 表 明 ， 晶 显 示 和 语 音 播 放 与 无 线 发 射命 令 与 砌 同步 ， 音模 块 现 场 重 录 功 能 便 于 实 现 。 ｑ 语 关 键 词 ： 晶显 示 器 ； 音 芯 片 ； 线 控 制 ； 迹 ； 障 液 语 ｎ — ｅ ＬＩＪ ｎ ， ＵＡＮＧ Ｙｏ ｇ ｓ ｎ ， ｕ Ｈ Ｐｕ
（ ． ｈ ｎ ｃ ｕ ｎ ｔｔｔ ｆ Ｏ ｔ ｓ Ｆ ｎ ｃ ａ ｉｓ ｎ ｙ ｉｓ Ｃ ｉｅｅ ａ ｅ ｙ ｏ ｃｅ ｃ ｓ １ Ｃ ａ ｇ ｈ ｎＩ ｓｉ ｅｏ ｐ ｉ ， ｉ ｅ ｕ ｃ Ｍｅｈ ｎｃ ｄ Ｐｈ ｓｃ ， ｈ ｎ ｓ Ａｃ ｄ ｍ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ， ａ
文献标识码 ： Ａ 中 图分 类 号 ： ２ ２ ９ ＴＰ １ ．
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｌｇ ｎ ｏ ｏ ｒ ｗｉｈ ＬＣＤ ｎ ｉ ｅ Ｄｉｐｌ ｙ ｎｇ ｓｇ ｆ Ｉ ｔ ｌｉ ｅ ｔＭ ｔ ｒ Ｃａ ｔ ａ ｄ Ｖｏ ｃ ｓ ａ ｉ
简单实用的电动车报警电路图
Байду номын сангаас
报警器发射机 部分组成
报警器发射机部分是由继电 器K和可控硅VS用来控制发 射机电路的电源。IC1组成警 声信号电路。晶体管V及其 外围元件组成射频振荡电路， 发射报警信号。
工作原理
在等待状态时，开关S1接通， 而SB1断开(即车头锁被锁住)， K就处在释放状态，报警发 射机不工作。当车头锁被打 开时(即SB1接通)，VS被触发 导通，K吸合，接通发射机 电源。SB1接通后，K-2的常 开点将其自锁，此时只有断 开S1报警方能结束。在K动 作时，其常闭触点K-l断开， 切断发动机点火电路。
按上述操作方法停放车辆 后，报警器即进入待报警 状态。在待报警期间，只 要有人无论用什么方法打 开车头锁或搬移车辆，都 将触发报警器报警不停， 并切断发动机电源使车辆 无法起动，直至车主人赶 来将点火钥匙插入点火锁 内转到关的位置，报警才 能解除。
接收机组成及 工作原理
接收机电路由TDA7010和开 关功放TWH8778、TWH68组 成。当IC2 收到报警信号时 其互脚的高电平通过IC3经 IC4放大由TWH15放出报警声。 但要考虑到频率的稳定性， 因为7010自身没有频率稳定 电路，在工作时要多作检测， 最好用印制板和贴片元件。
结论
51单片机智能小车语音播报程序源代码、电路原理图和电路器件表
51单片机智能小车语音播报程序源代码、电路原理图、电路器件表智能小车语音播报需要用到语音播报模块，语音播报模块通过串口与处理器相连，处理器通过串口发出语音播报信息给语音播报模块，语音播报模块就能播出语音信息。
比如，当智能小车做前进运动的同时，语音播报模块播放“智能小车前进”语音提示信息。
智能小车语音播报程序流程图如下：下文主要提供了51单片机智能小车语音播报完整程序源代码、电路原理图以及电路器件表。
智能小车核心板原理图STC15W4K56S4智能小车核心板器件（BOM）表实物图060306030603PIN插针PIN2x1406030603直插LQFP7x7-48 STC15W4K56S4智能小车核心板正面STC15W4K56S4智能小车核心板背面智能小车驱动板原理图51单片机（STC15W4K56S4）智能小车驱动板器件（BOM）表实物图直插直插直插直插直插直插直插直插直插直插PIN与PIN之间的间隔2.54mm插电池盒PIN与PIN间隔2.54mm,插电机3PIN插针，针与针间隔2.54mm插舵机红色插针和黑色插针3.3V红色插针、GND黑色插针PIN红色插针和黑色插针5V PIN红色插针和黑色插针VINPIN与PIN之间的间隔2.54mm 插MQ2模块针与针间隔2.54mm插GP2Y1014AU模块针与针间隔2.54mm语音播报实验时，串口4插语音播报模块针与针间隔2.54mmIO扩展用，没有必要不要焊接针与针间隔2.54mm插DHT11模块用4PIN插针，针与针间隔2.54mm用杜邦线连接超声波模块针与针间隔2.54mm插蓝牙模块（要原厂原装的）用8PIN插针，针与针间隔2.54mm杜邦线连接红外循迹避障模块用4PIN插针，针与针间隔2.54mm用杜邦线连接测速模块针与针间隔2.54mm插5V的LCD1602液晶MPU6050不要焊接。
也可以用导线直接将但一定要注意不要短接直插直插直插电阻直插直插电阻这直插电阻直插电阻电阻电阻5V3.3V5V红外遥控信号接收管直插针与针间隔2.54mm，插MPU6050模块，目前只是在电路图上保留了该接口，并无相关实验程序。
基于ATCO的电动车车速显示电路设计硬件说明书DOC
基于AT89C2O51的电动车车速显示电路设计硬件说明书江苏广播电视大学五年制高职毕业设计说明书设计课题基于AT89C2051的电动车车速显示电路设计学校江苏城市职业学院年级城五07电子专业应用电子技术姓名黄俊欣学号 0726080107 指导教师蒋芳菲职称副教授二○一二年三月目录摘要 31 引言 411 选题背景 412 研究意义 413 研究内容 42 总体设计方案 63 系统单元模块概述831 传感器选择 832 单片机选型 1033 显示模块选型1034 报警电路选择1135 速度算法概述114 系统硬件设计1541单片机主控电路 1542 变换电路设计1843 传感器电路设计1944 信号处理电路设计2145 存储器电路设计2246 报警电路设计2447 显示电路设计2848 掉电保护电路设计2949 数据处理过程315 系统仿真与分析 3251仿真结果3252仿真分析336 小结34致谢35参考文献36附录B 电路图37摘要随着科技的迅速发展单片机的应用也越来越广泛并带动传统控制检测技术不断更新现在的车速表大多是电子式的用LED数码管或LCD即时显示显示更加直观电子式车速表采用接触车速传感器代替软轴传动可使车速表的安装位置不受距离限制进一步有效地克服了机械式车速表中的诸多不足本次设计给出了以AT89C2051为核心利用单片机的运算和控制功能并采用系统化LED显示模块实时显示所测速度的设计方案以及串口数据存储电路和系统软件该方案由于使用了数码管显示模块和E2PROM以及高效快速算法因而可在节约系统资源和简化程序设计的基础上保证测量精度和系统实时性其中信号预处理电路包含信号放大波形变换和波形整形信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大以降低对待测信号的幅度要求波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL 信号通过单片机的设置可使INT0 引脚能够对内部定时器T0 的工作进行控制这样能精确地测出加到INT0 引脚的正脉冲宽度即测出脉冲信号的期速度显示部分采用数码显示所得的数据采用I2C总线并通过E2PROM来存储因而节省了所需单片机的口线和外围器件同时也简化了显示部分的软件编程本方案实现了电动车速度即时显示并可通过控制两个按键显示速度或里程同时加入了超速语音报警功能使之更加人性化关键词单片机霍尔传感器数码显示语音报警DCDC变换器1 引言11 选题背景在全球倡导绿色环保的大趋势下我国加大了对车辆排放和噪声的管理由于电动自行车具有无污染低噪声和轻便快捷等优点是一种绿色环保的交通工具随着我国城市规模的迅速扩大及农村道路的日益改善长期依靠脚踏自行车的人们将会把目标转向电动自行车对电动自行车需求也会越来越大人们对环境的关注以及相关技术的更新有力地促进了电动自行车的发展我国电动车的研究相比欧美国家起步较晚直到上个世纪90年代中期我国才掀起开发研究的高潮但主要集中在上海北京广东等地到90年代后期基本覆盖全国主要经济发达地区如江苏浙江山东等省虽然我国电动车研究起步晚但从技术角度来看我们并不落后于世界我国电动自行车产业基本保持与世界同步发展水平12 研究意义传统的机械式车速表是由旋转磁场作用于转动盘使转动盘连同车速表指针发生同向的偏转当电磁转矩与弹簧产生的阻力矩平衡时指针偏转停留在某一角度上指针偏转角与车速成正比因而可用其表示车速机械式车速表的缺陷是明显的由于表盘指针偏转程度正比于软轴的转动时产生的磁力当转速较低的时候磁力较小随转速变化波动较大因此低速时车速表指针摆动剧烈测量及显示精度不高对于发动机后置的车辆要将车速表指针的偏转动力由变速箱经软轴等传至驾驶室软轴必然布置的较长如何将这种长长的转动软轴从结构上布置妥当肯定是一件十分困难的事情现在的车速表大多是电子式的用LED数码管或LCD显示使速度显示更加直观采用接触车速传感器代替软轴传动可使车速表的安装位置不受距离限制有效地克服了机械式车速表中的诸多不足电子式车速表更加智能车速表的功能也更加人性化如加上了里程累计超速提醒等功能13 研究内容本设计以AT89C2051为核心通过霍尔传感器来检测自行车的运转情况进而实现电动自行车的速度最后用2位的LED能直观的将速度与里程显示给用户并且在速度高于一定的值时可自动向用户报警从而达到智能化主要研究内容1传感器电路模块设计2电源电路设计3存储器电路模块设计4报警电路设计5显示电路设计6掉电保护电路设计2 总体设计方案本速度里程表由信号预处理电路AT89C2051单片机数码管显示电路串口数据存储电路和系统软件组成其中信号预处理电路包含信号放大波形变换和波形整形信号预处理电路中的放大器用于对待测信号进行放大以降低对待测信号的幅度要求波形变换和波形整形电路则用来将放大的信号转换成可与单片机接口的TTL 信号通过单片机的设置可使INT0 引脚能够对内部定时器T0 的工作进行控制这样能精确地测出加到INT0 引脚的正脉冲宽度即测出脉冲信号的周期速度显示部分采用数码显示模块所得的数据采用I2C总线并通过E2PROM来存储因而节省了所需单片机的口线和外围器件同时也简化了显示部分的软件编程系统软件包括单片机和液晶模块的初始化模块液晶模块的写数据命令子模块周期测量模块速度里程计算模块数据存储模块速度和里程显示数据转BCD 码模块显示数据消多余零模块数据显示模块以及实时中断服务模块等该设计能实时地将所测的速度显示出来同时也能够累计显示总里程数该速度表能将传感器输入到单片机的脉冲信号的宽度传感器将车速转变成相应宽度的脉冲信号实时地测量出来然后通过单片机计算出速度和里程再将所得的数据存储到串口数据存储器并由动态数码显示模块实时显示出所测速度本设计用两个按键来控制显示速度或里程考虑到信号的衰减干扰等影响在信号送入单片机前应对其进行放大整形然后再输入到单片机进行测速单片机利用定时器T0 的控制功能测出输入信号的周期后再利用单片机的算术运算功能将周期转换成速度同时每秒钟进行一次里程累计从而计算出总里程最后将得出的速度里程值存储在E2PROM中并根据两个按键的选择情况来显示速度或里程为了方便计算要显示数据值的段码可再将其转换成压缩的BCD 码然后通过查表将要显示的数据值中每一位的压缩BCD 码转换成8 段码送到显示缓冲区最后经串口送至液晶显示模块以显示所测的速度或里程设计时应综合考虑测速精度和系统反应时间本设计用测量脉冲频率来计算速度因而具有较高的测速精度为了保证系统的实时性系统的速度转换模块和显示数据转BCD 码模块都采用快速算法另外还应尽量保证其它子模块在编程时的通用性和高效性本设计的速度和里程值采用2位显示系统方框图如图2-1所示图2-1 系统方框图3 系统单元模块概述31 传感器选择方案一光电传感器光电传感器是应用非常广泛的一种器件各种各样的形式如透射式反射式等基本原理就是当发射管光照射到接收管时接收管导通反之关断以透射式为例如图3-1所示当不透光的物体挡住发射与接收之间的间隙时开关管关断否则打开为此可以制作一个遮光叶片如图3-2所示安装在转轴上当扇叶经过时产生脉冲信号当叶片数较多时旋转一周可以获得多个脉冲信号图3-1 光电传感器的原理图图3-2 遮光叶片将光敏电阻安装在自行车前又的一侧在同等高度的另一侧安上一个高亮度的发光二极管在同等高度的辐条上贴上一圈黑色材料并在黑色材料上打上等间距的小孔这样当小孔经过光敏电阻时光敏电阻根据光电流的变化发出脉冲从而测量里程方案二光电编码器光电编码器的工作原理与光电传感器一样不过它已将光电传感器电子电路码盘等做成一个整体只要用连轴器将光电传感器的轴与转轴相连就能获得多种输出信号它广泛应用于数控机床回转台伺服传动机器人雷达军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中如图3-3所示是某光电编码器的外形图3-3 成品光电编码器将旋转编码器安装在车轴上这样每当车轮转过一定的距离编码器就会发出一个脉冲利用脉冲数对里程进行测量方案三霍尔传感器霍尔传感器是对磁敏感的传感元件常用于开关信号采集的有CS3020CS3040A04E等这种传感器是一个3端器件外形与三极管相似只要接上电源地即可工作输出通常是集电极开路OC门输出工作电压范围宽使用非常方便图3-4 霍尔元件和磁钢实际图使用霍尔传感器获得脉冲信号其机械结构也可以做得较为简单只要在转轴的圆周上粘上一粒磁钢让霍尔开关靠近磁钢就有信号输出转轴旋转时就会不断地产生脉冲信号输出如果在圆周上粘上多粒磁钢可以实现旋转一周获得多个脉冲输出单片机根据脉冲数来计算里程霍尔元件和磁钢如图3-4所示在粘磁钢时要注意霍尔传感器对磁场方向敏感粘之前可以先手动接近一下传感器如果没有信号输出可以换一个方向再试这种传感器不怕灰尘油污在工业现场应用广泛光敏电阻对光特别敏感当白天行驶时外界光敏电阻对光特别敏感当白天行驶时外界光源导致光敏电阻发出错误信号光敏电阻对环境的要求相当高如果光敏电阻或发光二极管被泥沙或灰尘所覆盖光敏电阻就不能再进行测量在雾天和雨天光敏电阻的测量的效果也不好而编码器必须安装在车轴上这样安装就会给用户带来很多不便霍尔元件不受天气的影响即便被泥沙或灰尘覆盖对测量也不会有任何影响由霍尔元件加整形电路构成的霍尔开关系统具有输出响应快数字脉冲性能好安装方便性能可靠不受光线泥水等因素影响价格便宜的优点所以本设计采用方案三霍尔传感器32 单片机选型速度里程测量电路选用AT89C2051 作为频率计的信号处理核心AT89C2051 包含2kB 闪存128B 的RAM15 根I O 口线2 个16 位定时计数器5 个向量二级中断结构和 1 个全双工串行口同时还具有加密阵列的二级程序存储器加锁功能设计中用到了AT89C2051 的T0T1 定时器和INT0 引脚以及P1 端口的6 个口线由于该单片机与89C51 相兼容因此在硬件电路设计和软件编程方面更加方便考虑到AT89C2051 本身固有的特点设计时需注意以下几点首先它的程序存储器空间为2kB 因此所有的跳转和分支转移指令都要限制在这个范围内其次它没有MOVX指令也就是说它不支持外部存储器操作这一点设计时定要考虑到此外AT89C2051 自身还有一些其它特点譬如可以使用命令使其工作在低功耗模式等单片机利用T0 定时器和INT0 引脚来测量输入方波信号周期而使用外部中断来控制定时器T0 是否开始定时当定时器T0 的运行控制位复位时不管P3 2 引脚是何值定时器都不工作只有当定时器T0 的运行控制位置位后才能根据P3 2 引脚状态来决定定时器是否工作当P3 2 引脚出现高电平时定时器T0 开始定时而在其出现低电平时定时器T0 停止工作并将测量信号的周期保存在定时器的16 位寄存器中系统初始化时可通过设置使T0 和T1 定时器工作在模式1 方式T1 定时器主要用于形成1 秒钟定时信号用以为测量里程提供时间条件33 显示模块选型单片机系统中常用的显示器有发光二极管LED显示器液晶LCD显示器等在这里由于单片机测速系统比较简单所以只考虑LED静态动态显示器和LCD显示器LED显示器工作方式有两种静态显示方式和动态显示方式方案一 LED静态显示器静态显示的特点是每个数码管的段选必须接一个8位数据线来保持显示字形码当送入一次字形码后显示字形可一直保持直到送入新字形码为止这种方法的优点是占用CPU时间少显示便于监测和控制缺点是硬件电路比较复杂成本较高方案二LED动态显示器动态显示的特点是将所有位数码管的段选线并联在一起由位选线控制是哪一位数码管有效这样一来就没有必要每一位数码管配一个锁存器从而大大地简化了硬件电路选亮数码管采用动态扫描显示所谓动态扫描显示即轮流向各位数码管送出字形码和相应的位选利用发光管的余辉和人眼视觉暂留作用使人的感觉好像各位数码管同时都在显示动态显示的亮度比静态显示要差一些所以在选择限流电阻时应略小于静态显示电路中的方案三用液晶显示器LCD显示信息LCD显示器工作原理就是利用液晶的物理特性通电时排列变得有序使光线容易通过不通电时排列混乱阻止光线通过说简单点就是让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透 LCD的好处有与CRT显示器相比LCD的优点主要包括零辐射低功耗散热小体积小图像还原精确字符显示锐利等LED背光源技术能够大幅度提升电视画面的对比度和色彩表现力同时具有节能环保等诸多优点势必成为未来电子显示技术的发展趋势LED技术具有非常明显的三大优势第一它显示的色彩更加丰富色彩数量可超过目前传统CCFL冷阴极荧光管背光灯的1倍以上第二LED背光源亮度可以随着画面亮度进行主动调节可节能30以上第三LED背光源不含铅和汞等有毒有害物质是真正的绿色环保光源LED技术的优势还在于LED比LCD更高的刷新速率使得LED在视频方面有更好的性能表现静态LED硬件电路比较复杂成本较高另外电动车速度是不断变化的明显用静态LED不合适所以我们在这个系统中采用动态LED34 报警电路选择为了让电动车的超速报警系统更加人性化该报警系统使用语音报警报警电路的核心是WTV040语音芯片之所以选择WTV040语音芯片作为电动车超速报警器电路的核心是因为WTV040语音芯片不仅仅能满足电动车超速报警器性能的各种要求而且芯片价格便宜外围电路简单容易制作最重要的是语音内容可以由自己决定选用35 速度算法概述速度测量是工控系统中最基本的需求之一最常用的是用数字脉冲测量某根轴的转速再根据机械比直径换算成线速度脉冲测速最典型的方法有测频率M 法和测周期T法M法是测量单位时间内的脉数换算成频率因存在测量时间内首尾的半个脉冲问题可能会有2个脉的误差速度较低时因测量时间内的脉冲数变少误差所占的比例会变大所以M法宜测量高速如要降低测量的速度下限可以提高编码器线数或加大测量的单位时间使用一次采集的脉冲数尽可能多T法是测量两个脉冲之间的时间换算成周期从而得到频率因存在半个时间单位的问题可能会有1个时间单位的误差速度较高时测得的周期较小误差所占的比例变大所以T法宜测量低速如要增加速度测量的上限可以减小编码器的脉冲数或使用更小更精确的计时单位使一次测量的时间值尽可能大本系统采用多倍周期法M法T法各且优劣和适应范围编码器线数不能无限增加测量时间也不能太长得考虑实时性计时单位也不能无限小所以往往候M法T 法都无法胜任全速度范围内的测量因此产生了M法T法结合的多倍周期法低速时测周期高速时测频率当车轮转动时霍尔元件输出连续脉冲信号此时的车速计算就是将脉冲频率转换为车轮的转速目前常用的转速计算方法有以下几种频率法周期法和多倍周期法在总结多倍周期法的计算原理分析计算误差的基础上提出了一种新的转速计算方法---转速计算的精度自适应方法这种方法在保证各频带转速计算精度的同时也能满足本系统检测的实时性的要求较好地克服了传统转速计算方法的局限性轮速V计算公式见式3-1 V2z f 3-1式中r滚筒半径z磁片数量f转速脉冲频率对于确定的系统2z为常数所以车速计算的误差分析转换成转速输出脉冲频率的误差分析对于转速低频测量周期法有较高的精度而对于转速高频测量频率法有较高精度因此如果把周期法与频率法结合起来采用转速脉冲周期倍乘的措施可以展宽转速测量范围提高测量精度这就是多倍周期法转速脉冲信号按固定分频数进行分频使得被测周期得到倍乘计算转速脉冲频率f 3-2式中周期倍乘数实际转速输出脉冲信号的周期T分频脉冲周期在实际的软件实现过程中分频脉冲周期T总是换算成N 个时标信号周期进行计算这时可认为代入式2-2有 3-3由于采用转速周期倍乘措施这样所测得的为个转速脉冲周期的平均值由于每个转速脉冲周期都存在着的误差如磁片在滚筒端面的圆周边缘分布不均匀等有正有负所以取个转速周期的平均值的误差必然小于单个周期的误差从而提高了转速测量的精度转速计算多倍周期法对于不同转速频率范围都能达到很高的测量精度但是由于这种方法对低频转速脉冲信号进行了倍乘所以多倍周期法在提高高额转速计算精度的同时拉大了低频转速计算的时间间隔从而降低了低速检测时的实时性具体测量原理如图3-5所示图3-5 多倍周期法测量原理图此方法是以多倍周期法为基础并结合转速的计算精度和检测的实时性的要求设计完成的这种方法和多倍周期法的区别在于多倍周期法的转速脉冲倍乘数为固定值造成了低速计算实时性差的歃点而精度自适应方法则克服了这一缺点在保证高速低速计算精度的同时很好地保证了低速检测的实时性此方法关键是式3-2中值的选取须根据精度的要求和时间限制等条件来确定首先为保证检测的实时性设定最大的测试周期为由时问限制条件可以确定的上限值为3-4 然后根据精度要求的限制条件可求出的下限值由式3-3可得3-5 由式3-5可知测量误差来自两部分一部分是时标信号脉冲计数误差N这种误差即±1字误差此时dN士1另一部分为时标精度误差这是一种常值误差通常单片机用晶体振荡器定时精度相当高保证在以下所以此项误差一般可以忽略根据以上分析误差主要来自时标信号脉冲计数误差即 3-6若精度要求为a即 3-7 3-8综合式3-4和式3-8即可确定值 3-9在实际计算过程中以每个测试周期中的第一个转速周期作为求解值的试算脉冲得到的下限值再由测试周期计算出的上限值从中取一个合适的整数值作为当前测试周期内的转速脉冲分颓值由于固定转速计算精度所以转速越高值越大转速越低值越小这样既保证了转速计算精度又提高了低速检测的实时性精度自适应方法的软件设计关键在于计算出每个测试周期内的的值由于在具体的检测系统中是已知的由式3-4可知求的上限值只须求出此测试周期内的值利用AT89C2051单片机中的定时器计数器T的门控位GATE测量INTOP32引脚上出现的转速脉冲宽度的值即为转速脉冲宽度的2倍同理利用的值可求出的下限值然后再用插值法从下限值和上限值得到一个整数值即为当前测试周期内的分频值求出值后再按多倍周期法的转速计算公式利用89C2051单片机的定时器计数器在时间内对时标脉冲进行计数其值为N这样即可求出车速4 系统硬件设计41单片机主控电路411 单片机概述AT89C2051是美国ATMEL公司生产的低电压高性能CMOS 8位单片机片内含2k bytes的可反复擦写的只读程序存储器PEROM和128bytes的随机数据存储器RAM器件采用ATMEL公司的高密度非易失性存储技术生产兼容标准MCS-51指令系统片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元功能强大at89c2051单片机可为您提供许多高性价比的应用场合它具有如下主要特性和MCS-51产品的兼容2K字节可重编程闪速存储器耐久性1000写擦除周期27V6V的操作范围全静态操作0Hz24MHz两级加密程序存储器128×8位内部RAM15根可编程IO引线两个16位定时器计数器六个中断源可编程串行UART通道直接LED驱动输出片内模拟比较器低功耗空载和掉电方式AT89C2051是一个有20个引脚的芯片引脚如图101所示与8051内部结构进行对比可发现AT89C2051减少了两个对外端口即P0P2口使它最大可能地减少了对外引脚因而芯片尺寸有所减少AT89C2051引脚图4-1所示图4-1 AT89C2051引脚图AT89C2051芯片的20个引脚功能为1 Vcc电源电压2 P1口P1口是一8位双向IO口P10和P11要求外部上拉电阻P10和P11还分别作为片内精密模拟比较器的同相输入AIN0和反相输入AIN1P1口输出缓冲器可吸收20mA电流并能直接驱动LED显示当P1口引脚写入1时其可用作输入端当引脚P12P17用作输入并被外部拉低时它们将因内部的上拉电阻而流出电流IIL P1口还在闪速编程和程序校验期间接收代码数据3 P3口P3口的P30P35P37是带有内部上拉电阻的七个双向I0引脚P36用于固定输入片内比较器的输出信号并且它作为一通用IO引脚而不可访问P3口缓冲器可吸收20mA电流用作输入时被外部拉低P3口引脚将用上拉电阻而流出电流IIL P3口还用于实现AT89C2051的各种功能如下表4-1所示P3口还接收一些用于闪速存储器编程和程序校验的控制信号4 RST复位输入RST一旦变成高电平所有的IO引脚就复位到1当振荡器正在运行时持续给出RST引脚两个机器周期的高电平便可完成复位每一个机器周期需12个振荡器或时钟周期5 XTAL1作为振荡器反相放大器的输入和内部时钟发生器的输入6 XTAL2作为振荡器反相放大器的输出。
电动自行车超速报警电路的硬件设计
电动自行车超速报警电路的硬件设计电动车已成为城市和乡村居民出行的重要交通工具，违规超速是行车过程中的一大隐患，极易造成交通事故。
在学习霍尔传感器原理的基础上，设计了超速报警电路的硬件部分，主要包括测速电路、超速报警语音电路和LED速度显示电路。
提高了电动车驾驶中的安全性，而且电路简单，适合于安装在电动车内。
标签：电动自行车；速度；霍尔传感器；报警；LED显示1 引言城市交通堵塞是近年来全国大部分城市普遍存在的难题，虽然道路狀况一直在改善，但远远赶不上车辆数目的增加。
上下班驾车或乘坐公交车被堵在车流中几乎是每个人每天都要面对的，尽管骑行电动车存在着舒适度的差异，特别是在炎热的夏季和寒冷的冬季，但为了赶时间，越来越多的人选择电动车出行，电动车还有着价格低廉、便于放置、灵活机动的优点，据报道目前中国电动自行车的保有量已超过两亿辆[1]。
虽然国家明文规定，电动车的行车速度最高不得超过20公里/小时，而且生产厂商设置了限速装置，但部分车主为了追求快捷，驾驶电动车的速度普遍远超这个数字，极易引发交通事故[2]。
据济南市槐荫区交警大队统计，今年1至7月份槐荫共发生致死车祸18起，21人在事故中不幸遇难，其中涉及电动车的死亡事故有10起，大部分是因为超速所造成的。
因此设计一个电动车速度检测与超速报警装置，并加装在电动车上，对于行车安全是非常重要的。
本文使用在物理课本中学到的A44E霍尔传感器测量电动车转速，并可以将电动车的速度以及里程数用LED实时显示，当出现超速时产生报警信号，提醒驾驶人降低速度。
2 测速报警原理霍尔传感器是利用霍尔效应制成的一种磁场传感器。
其工作原理：一个金属或半导体薄片置于磁场中，当薄片通以电流I时，在薄片的两个侧面上就会产生一个微量的霍尔电压U，如果改变磁场的强度，霍尔电压的大小也会随之改变[3]。
当磁场消失后，霍尔电压变为零。
霍尔传感器输出的信号是矩形脉冲信号，很适合于数字控制系统，用公式表示为U=K·I·B式中：K为霍尔器件的灵敏度系数；I为控制电流；B为磁感应强度。
基于ISD4004的语音报值交直流电压表的设计
摘要：本文介绍了基于语音芯片ISD4004的语音报值交直流电压表的设计。
电路由数据采集部分，A/D转换部分，键盘与显示部分，单片机控制部分，语音报值部分和扩展功能部分组成。
电路使用了并行与串行总线相结合的方式，使设计与编程灵活简便。
创意新颖有趣，富于人性化，避免了频繁观察仪器显示之苦，对减轻工程技术人员的工作量和提高工作效率现实意义。
关键词：单片机，SPI串行总线，I2C串行总线，双积分A/D转换一、设计任务与要求设计一个可以实现数字显示和语音报数双功能的简易交直流数字电压表，基本框图如下：基本要求：1、测量范围：直流0～12V，交流最大允许输入10V；2、频率测量范围：10Hz～100kHz；3、三位半数码管显示电压值；4、分辨率：0.1V;5、准确度:±1%±1字;6、带显示的数字稳定后同时用语音报出所显示的电压值。
发挥部分：1、测量直流电流的数字式电流表，最大测量值为200mA;2、能根据数字显示的测量值，用语音报出数据。
二、方案论证与设计根据题目要求，各模块方案论证如下：（一）数据采集部分直流电压测量采用简单的电阻分压方式实现分档，电流测量采用取固定电阻两端电压的方法实现，这是一种。
交流电压与电流测量部分方案论证如下：方案一：采用简单的二极管半波或全波整流实现。
电路简单，频率响应较好，但是二极管会有0.7V或1.4V的压降，导致电压表无法测量0.7V以下的小信号，故没有采用此方案。
方案二:采用由高性能运算放大器LF353构成的精密检波电路实现。
运放构成的电路可以避免0.7V或1.4V的压降，采用高频性能比较好的检波二极管，能够在克服非线性失真的基础上保证频率响应。
我们最终选择了这个方案。
（二）A/D转换部分方案一：采用常用的逐次比较式A/D转换芯片,电路成熟，与单片机接口简单，转换速率快，但是如果要满足任务要求中的3位半精度必须选用12位以上分辨率的器件，这种器件抗干扰性能较差，而且成本很高购买比较困难，故没有采用。
利用声音传感器实现电动车语音控制系统设计
利用声音传感器实现电动车语音控制系统设计随着科技的发展和人们对智能化生活的需求不断增加，语音控制技术也逐渐应用于各个领域。
电动车作为环保、节能和未来交通的重要组成部分，如何通过语音控制提升其便利性和用户体验成为了一个热门课题。
在这篇文章中，将介绍利用声音传感器实现电动车语音控制系统的设计方案。
该系统主要包含三个部分：语音输入、语音识别和车辆控制。
通过对这三个方面的细致设计和有效整合，可以实现电动车的智能语音控制。
首先，语音输入是实现语音控制的基础。
我们可以选择一款高灵敏度的声音传感器作为语音输入设备，如MEMS麦克风。
这种传感器具有较低的功耗和高信噪比，能够有效地捕捉周围环境中的声音信号。
在电动车的使用场景中，声音传感器可以被安置在车内或者车外的适当位置，以保证良好的语音输入效果。
其次，语音识别技术是实现语音控制的关键。
通过将声音信号输入到语音识别系统中，将其转化为文字形式进行处理和分析。
目前市场上已经有许多成熟的语音识别引擎可供选择，如百度、科大讯飞等。
可以根据实际需求选择合适的语音识别引擎，并对其进行适配和优化，以提高识别准确度和实时性。
最后，通过语音识别结果来控制电动车的操作。
需要根据具体需求进行指令的定义和编程。
例如，可以通过语音命令控制车辆的启动、停止、加速、制动等操作。
为了保证系统的可靠性和安全性，可以设置语音识别的灵敏度和指令确认等策略，以防止误操作和误识别。
在设计中还需要考虑系统的实时性和稳定性。
对于语音输入和识别过程，需要采用适当的缓冲和优化算法，以降低延迟和提高响应速度。
此外，应注意降噪处理和语义理解的优化，以提高识别的准确度。
除了基本的语音控制功能，也可以进一步扩展系统的应用。
例如，可以添加导航功能，使用户可以通过语音控制电动车的导航系统；或者添加智能家居控制，使用户可以通过语音控制电动车与家中智能设备进行交互。
在实际应用中，还需要考虑系统的可靠性和易用性。
语音识别系统应具备一定的容错性，尽量避免识别错误导致的误操作。
遥控语音播报多功能电能表的研制
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图 ２ 系统框图
电能表室内可视终端是一种基于载波通信的抄表装置。 便携式抄表装置，包括载波模块、ＭＣＵ控制模块、语音模块、显 示模块、电源模块、红外接收管、遥控器 ７个功能模块。所述载 波模块信号输出端通过 ＵＡＲＴ串行与所述的 ＭＣＵ控制单元相 连接，所述 语 音 播 报 单 元 通 过 一 条 控 制 线 和 一 条 数 据 线 与 ＭＣＵ控制单元相连接；所述显示单元通过 ＳＤＡ与 ＳＬＣ两条数
图 １ 系统方案图 设备模块功能设计
遥控语音播报多功能电能表在设计上主要由如下部分构 成：电源供电系统、ＣＰＵ、人机交互系统（键盘、液晶显示屏）、载 波通讯模块。其系统结构框图如图 ２所示。
６５
技术应用
ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＭＡＲＫＥＴ Ｖｏｌ．２６，Ｎｏ．１１，２０１９
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因此，研究出一款方便客户 “傻瓜式操作”快捷查询电量 电费，减少 客 户 破 坏 表 箱 门 封 及 ９５５９８电 话 咨 询、投 诉 的 设
备———遥控语音播报多功能电表，是十分必要且有意义的。 设备要求
便携式设备是能够在不改变居民现有的室内用电线路的 前提下，实现居民用户自主抄读电量电费等信息的电力设备。 此设备能够抄读居民电能表的实时用电量、电压、功率及剩余 金额等功能，实 现 居 民 用 户 在 家 就 能 对 电 能 表 数 据 实 时 信 息 抄读。
设备终端采用微电子技术、电力载波通讯技术等当今最先 进的技术。该装置能够通过现有的交流供电线路与居民用电 仪表进行电能量信息的交互，通过电力线载波通讯链路抄读电 能表，减少设备使用限制条件。
助力电动车综合仪表设计
按键控制模块。
当KEY1键按下时，系统初始界面被清零，换 到第二屏幕，显示速度、里程、电压以及运行 状态界面。此时的速度、里程和电压是初始赋 值为0状态。当KEY2按下时，P2_4会产生一个 低电平信号，当信号被单片机小系统处理后， 速度里程、电压开始测量计算数值并送显至 12864液晶显示屏的相应位置。当KEY3不被按 下时，KEY3一直处于高电平，送显函数处于 送显状态；当KEY3按下时，产生另一个低电 平信号，此时单片机控制测量命令跳出循环。
速度和里程程序如下：
中断程序如下：
ADC0809电压转换程序设计
由于电压采集要保留两位小数的精度，因此在dianya中用ADC*100来扩大一百倍，便 于取整分离后面的小数。而且我用的充电电源的电压大约为20V，故在后续的显示函 数中必须再次扩大4倍，以保持与真实值相同。 ADC0809 具体电压采集函数如下：
总
结
经过这一个多月的毕业设计，我基本上完成了基于助力电 动车综合仪表设计的软硬件设计，这里包括电路原理图的绘制、 proteus软件的应用操作以及电路的硬件检测测试，而且对于用 C语言来进行对单片机进行编程有了更加深入的了解与更加深刻 的体会。 在AT89C52单片机为主控制器的基础上，结合霍尔传感器 测速模块、ADC 0809模块、按键控制模块、LCD12864模块、 时钟电路模块、复位电路模块、报警端口接入模块等多种模块 进行整合调试，并将每个模块的功能一起实现并达到预期的效 果是一件非常有意思的事情。不仅锻炼了我们的动手能力，还 将我们大学所学习的各种专业知识进行了一次大梳理，同时让 我们对自己所学知识有了一个更加清晰的认识。这次毕业设计 愿用到了电路理论、模电、数电，单片机、C语言、数字信号处 理等各种知识，将理论与实践相结合，让自己切实的感觉到了 学有所用。 这次毕业设计的过程中我遇到了很多的问题，但在老师的 指导下并通过自己的努力终于基本上完成了这次设计。通过每 个模块的软硬件调试让我对单片机的应用提升到一个更高的台 阶，一定会给我今后的学习生活打下一个良好的基础。
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4)画出继电器外框。
知识3 管理我的元件封装库
第一次制作元件封装库时，为命名为“MYPCBLib.ddB”,应妥 善保存该数据库文件。 绘制PCB图时，应首先导入“MYPCBLib.ddB”，将其视为 Protel 99SE系统内元件库之一。
导入“我的元件库”
任务四设计语燕仪表印制电路板
设计PCB板不仅电气布线要正确，还要设置合适的走线 宽度、焊盘尺寸、元件与元件、焊盘与走线及走线之间的间 距。一块设计完善，符合工程要求的PCB还需设定PCB板 的形状和尺寸、固定孔位，关键元件的位置，引出线方式等。 通过实际工程PCB板实训，完整学习单面PCB板设计全 过程，使PCB板制作真正进入电子产品设计的实用环节。 工作任务单： • 学会板框设计方法。 • 会导入网络表并能修正错误。 • 会设置PCB板设计规则。 • 正确布线、调整。
1）创建原理图元件库。 2）打开新创建的设计数据库文件。 3）启动原理图库绘图工具条。 4）执行菜单命令【Tools】/【Rename mponent…】命 令，弹出修改当前元件名称的对话框，将元件名改为 AT24C02，单击【OK】按钮完成。
新建元件重命名
5）绘制元件。其操作步骤如下：
①单击绘图工具条中画矩形工具按钮，鼠标指针出现十字光标。 ②单击编辑界面十字坐标中心后，向下、向右拖动鼠标，拉出一 个矩形方框后单击确认，元件外形方框绘制完毕。
设计电动车语音提 示仪表电路板
任务一原理图元件制作
知识1 启动元件库编辑器
1.启动元件库编辑器
1）启动Protel 99 SE，打开设计数据库文件。
新建设计任务对话框
2）单击【 OK】按钮，即可创建一个新元件库文件。
创建新元件库文件
3）双击原理图元件库文件，即可进入原理图元件库编辑
工作界面。
原理图元件编辑界面
6）绘制元件引脚。
放置引脚
7）设置引脚名称
设置引脚名称
8）制作完成的AT24C02元件如图所示，保存备用。
AT24C02元件 AT24C02实物
知识3 管理自制原理图元件库
导入我的元件库
任务二 设计语燕仪表原理图
知识 语燕仪表工作原理概述
语燕仪表给电动车驾驶人提供行车速度、蓄电池 电压等信息，为安全驾驶提供保障 。
语燕仪表PCB参考图
语燕仪表
语燕面板简化图
语燕登仪表机电图如图所示
U1C
9 13V
L5
高
GND
R11 10K R10 1K
14 8
L20 LED
U2B
LM 339 U1D
11 13 10
L4
GND
次 高
7
GND
L6 LL
L8
大 灯
L7 RR
L21
1
R20 L3 LM 339 U1B
6
R1 10K
R2 10K
R3 10K
创建新文件对话框
3)双击图标 （PCBLibrary Document）, 【Document】窗口会出现一个PCB元件库文件图标， 系统默认文件名为“PCBLIB1.LIB”, 将其修改为 “MYLIb.Lib”，如图所示。
创建“MYLIb.Lib”文件
2.启动元件库编辑器
PCB元件库编辑界面
2.元件库编辑界面
元件编辑界面中间有一个十字坐标，划出四个工作区域， 十字坐标中心决定了今后设计原理图选中该元件时鼠标指 向的位置，理论上元件制作可在任一个工作区进行，通常 将元件制作中心指向十字坐标中点。
知识2 绘制元件
1.绘图工具条
绘图工具条
绘图工具条各图标功能
2.绘制元件AT24C02
4098继电器图形
1) 启动PCB元件编辑器，PCB元件名为“PCBCOMPONENT_1”。 2)单击【Rename】按扭，弹出如图所示的重命名对话框，修改 元件为“4098”，单击【OK】按钮确认。
图3-55 重命名为 “4098”
3)工作层切换到【Topoverlay】 ，如图所示。
切换工作层
实训 1 设计语燕仪表PCB板
实训目的： 1)学会PCB板框、机械位置的工程设计。 2)懂得PCB板设计规则的设定。 3)会正确布线、调整走线宽度。 实训任务： 完成单面板语燕仪表设计 实训过程： 1.生成网络表 2.板框设计
语燕仪表面板孔位图
3.导入网络表
导入网络表对话框
导入网络表
4.元件布局
R9 1K
7 6
中
R23 120k RW2 L2
1
10k
R21 1k
13v
LM339
LED R25 2k
U2A 5 2
LM 339
13V
3
L22 LED
R26 3k/1w
vcc
J1
6 5 4 3 2 1 GND
R5 10K RW1 103 R6 120K
2 4
R24 10k L1
3.3k
GND
CON6 GND
放置LED元件
5.PCB图设计规则设置
【 Design Rules】对话框
6.布线
选 中 设 置 布 线 宽 度 选 项
1)元件布局时应根据电路原理按功能模块就近布局。 2)电源线、地线宽度尽可能在60 mil以上。 3)耐心细致，边走线边调整元件位置，需反复修改。
完成布线的PCB图如图所示。
【Rename】：重新命名当前元件封装的名称 。 【Place】：放置选定的元件封装到PCB图中。 【Remove】：从当前元件封装库中移走选定的元件封装。 【Add】：在当前元件封装库中创建新的元件封装。
放置工具条
放置工具条
知识2 创建元件封装
现认国产4098继电器为例，说明手工制作PCB的方法。 4098继电器外形及尺寸参数如图所示。
C2 103
R7 20K
LM 339
12
GND
D1 1N4007
低
R13
VCC GND
GND
3K/2w
R4
VCC
13V
1.5K/1W
VZ 1N4743
C1 104
GND
语燕仪表整机电路图
12
VSP
R8 1K
5
U1A
ห้องสมุดไป่ตู้
次 低
103
C3 103 R22
4 LM339
3
1.电压指示电路工作原理
U2输入电压与LED指示状态关系
2.速度指示电路
U1输入电压与LED指示状态关系
任务三 创建元件封装
知识1 启动元件封装编辑器
1.创建“我的PCB元件库”
1)启动Protel 99 SE，创建一个新的设计数据库文件，命 名“MYPCBLib.ddb”,并保存。 2)打开设计项目中的【Document】文件，执行菜单命令 【Edit】【New…】,弹出如图所示的创建新文件对话框。