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自行车安全行驶监控器—科技创新大赛作品

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ID:60076 发表于 2014-4-30 16:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 liumei 于 2014-4-30 16:30 编辑

作者:七彩流星雨
本装置预计实现功能:超速语音报警、单手、无手骑车报警、载人报警。基于这些功能之后,预计添加液晶显示屏显示当前车速以及到达自动计算目的地所需的时间,看以当前车速到目的地能不能在规定时间内到达(举个例子就是看以现在的车速前进去学校会不会迟到。),如果不能到达,会提示适当地加速,以及记录行驶过的路程,更后期添加播放音乐功能让骑车更享受。

另外本装置起初是对青少年科技创新比赛而制作的,参不参赛,获不获奖我无所谓,这个作为继我的51单片机学习(机器小车霹雳一号)之后的第二个阶段——AVR单片机学习的成果。完成以后,将打算转入更高级的单片机(ARM或PIC)学习,最终目标仍是做一个大型智能家庭机器人。
2011年11月9日22时,该装置使用的AVR最简系统板焊接完成,由于使用内部时钟电路,本装置不需要外置复位功能,所以最简系统已经是很简的了,预留了ISP下载接口,方便以后的下载程序和调试。
芯片:AVR Mega16L。
外接的USB ISP下载器不属于本装置的一部分,也不是我个人的作品。
电路焊接目前仍比较难看,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净,就很好看了。




2011年11月13日12时,呼呼(~ o ~)~zZ。ISD1730语音系统焊接完成!焊接元件量比较多,精心排列了下,个人觉得整齐点了吧。
板子是做好了,录音来源是PC机的耳机输出口,音频信号从电脑3.5mm耳机口出,经0.1uF电容耦合后被录下,不需要另外焊接MIC口。录音时带上耳机在电脑录下成音频文件后,内录到芯片上。
这么做我似乎毁了一条耳机线,剪断一边后,取出里面的地线和音频线接到板上。不过没关系,这耳机本来就有毛病了。
但是,本系统的功能是对危险行为进行语音提醒,录谁的声音比较好呢?。。。这是个问题。


2011年11月19日23时,两个触摸模块焊接完成。感应线是一条漆包线包在手把柄就够了,因为把柄是塑胶的,理论上人体内有生物电流(事实也是如此,我用数字万能表的直流电压200mV档,单手触摸红笔,有1-5mV的感应电压,而双手各抓一支笔时,电压则有50-100mV,值随呼吸和心跳的速度而改变)

触摸IC买回来意想不到的是外形比想象中的小,而且是贴片形式。借鉴网上各位达人的方法,第二次焊接有了很大改进,见两张照片中的左物。第一次焊接的是右物。第一次焊接采用漆包线走线,比较凌乱。第二次焊接采用锡走线,原则就是先预热,然后速点速收,其实用的锡并不多。并且还可以用手抓着万用版感知温度,当感到烫时,一般是50-60度了,而且触摸点不是焊点中心,感觉到的温度在焊点中心有两倍左右,即100-120度,芯片的温度的最大限度是125℃,这时应立即撤离电烙铁。
用锡走线时,先隔着格点布锡,不两个连续布锡,这样不容易带走已布了的锡。



2011年11月20日17时,所有元件总装测试,基本达到预计的要求。可是语音播放容易出问题,还要继续调试代码才行。不管怎样先上一张最终效果图,啦啦啦!我的小车车成为最先进的安全小车啦!






2011年11月25日23时
完成语音芯片全部的焊接,包括功放电路。功放IC使用TDA2822M,可以增大40dB的音量。
焊接时,由于使用的是普通的电烙铁,没有接地,加之焊接时ISD1730芯片忘记拔除开来,烙铁头上的电流将一片芯片击毁。
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时,液晶屏幕焊接、底层程序编写完成。对液晶显示内容,还有望下次重新排版,把车速、安全状态等都显示出来,这里先随手做个图像证明液晶屏可用。顺便拍下电脑上编程界面的这个装置的程序的主函数的一部分内容。
液晶屏为2.4寸的TFT屏幕,该液晶屏内部使用ILI9325指令芯片控制,不带任何字库的。不过AVR单片机16KB的内存够我装这几个字体的信息了。颜色格式是RGB565格式。还带有SD卡模块和未焊接的触摸芯片空位。



焊接相比之前的好看点了吧。锡走线,名副其实的好看,和PCB版差不多,不过也稍微有点费锡。



2011年11月27日23时,屏幕内容基本编排好了,如果不安全,则用红色字体显示。否则用绿色字体显示。相机忘记调白平衡,拍照时颜色变了。




2011年11月28日12时,将液晶屏上的“左手状态”改为“左手状况”。由于后座的红外热释传感器初始化需要时间,在后座状况后面如果处于初始化时间段,则显示初始化中。初始化时间大约15秒-60秒




2011年11月30日23时,由于功放芯片还不如人意,再次改进,改进后发现直接接PSP的耳机音频信号输出经4.7uF电容耦合输入到TDA2822M,声音变得非常非常大,而且音质还可以。但是将信号源接到ISD1730后,发现不是不能响,就是有部分音频丢了,声音不完整。
后来我测了下PSP输出的音频电压,在0.1~1.0mV之间,而 ISD1730语音芯片则大大不同。持续拉到PLAY引脚后,我测了输出引脚SP+、SP-的电压,过了毫伏级别,有0-2.8V的波动,并且它有上下波动,时正时负是个交流信号,由于没有示波器,就将就读数辨认了。
接到TDA2822M后,反而不是电压大的ISD1730的音量大,而是PSP输出的毫伏级别的音频信号音量大,而且是相当的大,几乎一层楼都听得见,语音芯片的声音只是一个小房间的范围而已。

TDA2822M数据手册上说,如果是直流信号,需要在输入引脚加一个电容来耦合,确实我加了,声音很好。但没说交流信号怎么处理,于是我直接将语音芯片的SP+接到功放IC的输入引脚上,虽然能播音,但是声音远不如直流信号的好。郁闷的我忽然有一个想法,既然直流低压信号音量如此大,那能不能试下强制的方法把0-2.8V的交流信号变成直流?我顺手找来一个二极管和一个22K的电阻,串起来,二极管能去掉半波的信号,我知道这肯定会严重失真,但不妨试试。
结果可想而知是不太理想的。


然后我又试了下,如果不砍掉半波,只把电压压低,只串了一个22K电阻,经4.7uF电容耦合输入到功放IC,声音似乎小了点,我再串一个810K的进去,这就有832K,声音确实是小得可怜。
功放这事还没完,在这些试验中,我发现将语音芯片上SP+引脚,不经过4.7uF电容耦合,用560Ω的下拉电阻然后接到TDA2822M的输入引脚7上,然后把扬声器放到一个塑料杯杯口上(这个杯我是用来装零散的电子元件的),杯子做共鸣,声音不但没有失真厉害,反而音量倒增加了不少。

另外,上面有几个元件的脚很长,我还没打算剪,只是焊接得很短而已,为的是方便调试更换,因为所需的功能暂未能实现。

好了,今晚就研究到这吧。晚安!



2011年12月2日13时,功放与语音芯片的电路连接有思路了!并且实验成功!语音芯片发出的声音也大声许多了。

我在这得感谢51hei论坛的坛友benli,对我的提问进行准确详细的解答。

看到他的建议后,我将AUD/AUX引脚串联4.7uF电容到2822M,照旧下拉10K电阻。
语音芯片1730上电后默认情况下这个引脚是电流输出(AUD),我试了下完全没效果,反而听不到任何东西。然后我再对Mega16L单片机编程,利用SPI通讯将此引脚设置为电压输出(AUX),然后下令播音,声音突然大声了,虽然被吓一跳,但我笑了。
由于时间的关系,现在没空整理好电路了,今晚再把电路焊接得完美点,现在只是点焊,元件脚还没剪,到今晚再拍照。


2011年12月2日23时,功放电路和语音芯片电路再次焊接完成。语音芯片上的TDA2822M已废弃不用,我没有把它取出来,但引脚不焊接了。取而代之的是那块小的功放板,这样好调试点。
小的功放板我预留DC接口和两个电源插针接口,方便输入各种不同的电源。

应该可以看得出金属光泽吧。。焊工个人觉得也不是很差。做完这个项目就去学下个人自做PCB版。准备做出第一块自己的PCB电路板。


ISD1730语音芯片背面



2011年12月4日10时,又是一个阳光明媚的早晨。这套装置已经全部完工,AVR单片机四组IO口也已用完,但如果将来有新想法,还会继续改进。
新增开机欢迎语音“欢迎使用杨宇庆制作的自行车安全监测器!”

照片中各个器件从左到右分别是:8欧姆0.5W喇叭,TDA2822M功放版,两个电池盒,ISD1730主板,AVR-ATmega16L单片机(液晶屏后面),2.4寸TFT液晶显示屏,左手握把传感器、霍尔测速传感器、右手握把传感器,还有后座载人的红外热释传感器(在后面,没完全拍到它)。




2012年2月28日中午,对两个触摸模块各加入一个红色LED警示灯,当未触摸(不抓车把)时,对应位置的指示灯亮起。CPU同时发出播放语音警告的命令。
这两个LED警示灯是独立于CPU的。不受CPU控制,受触摸IC的输出信号控制自行点亮或熄灭。




2012年3月18日中午,全车总装完成,各个功能正常。改写了些代码,主要是重写界面,使其表现更明白、清晰些,还有每次开机都出一句安全的警句,提醒大家注意安全。
安全状况评估分4个等级,从大到小分为:安全、不安全、危险、非常危险。
出现的警句包括:
一人出车全家念 一人平安全家福
行万里平安路 做百年长乐人
宁绕百步远 不抢一步险
飞速行车乐一时 一朝落马毁终生
安全在你脚下 生命在你手中
十字路口易闯祸 一慢二看三通过
身体是革命的本钱
出了车祸速报警 救死扶伤见真情
程序也快占满空间了:
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,改进电源部分的电路,增强了电源的稳定性。


2012年3月23日-25日,将此作品拿去参加2012年广西青少年科技创新大赛,并获得二等奖。



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ID:63273 发表于 2014-6-24 23:46 | 显示全部楼层
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ID:63550 发表于 2014-7-3 10:23 | 显示全部楼层
太有意思了
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ID:63642 发表于 2014-7-8 00:17 来自手机 | 显示全部楼层
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ID:63918 发表于 2014-7-12 22:45 | 显示全部楼层
good think
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ID:67437 发表于 2014-10-15 16:52 | 显示全部楼层
楼主楼主!!!!请指教啊,我这里刚入手一块ILI9325指令芯片控制tft液晶屏,我想问问怎么入手学习这个,我想在上面显示时间和几个英文!!!!!
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ID:67657 发表于 2014-10-19 21:19 | 显示全部楼层
厉害厉害~~
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ID:70525 发表于 2014-12-16 20:46 | 显示全部楼层
牛人啊
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ID:71547 发表于 2015-1-7 21:25 | 显示全部楼层
好东西
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ID:72128 发表于 2015-1-13 16:52 | 显示全部楼层
没有资料可下载啊?
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ID:1042173 发表于 2022-8-25 00:09 | 显示全部楼层
能放教程上来就更NICE了——
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