咸味勺子(模 块 化 设 计)

更新时间Invalid date科京_伏罗希洛夫

概况

无意中在老吴(吴川斌)的博客中看到本次百味勺子的实战营活动,正巧闲来无事,便参与本次活动。

考虑到有限的预算以及本人不高的专业水平,我选择了最简单的咸味勺子。而在勺子上产生咸味的原理很简单:人类在进食的时候,舌头味蕾会产生相应的生物电,并传到大脑,让大家食而知其味。同理如果我们利用20-50uA的低频率电流的刺激,也会让勺子在舌头上产生咸味效果。

电路难度适中,且核心部分主要在于低频小电流源模块。

作品视频展示: https://www.bilibili.com/video/BV16M4y1V7WV

物料清单

硬件 (9)软件 (3) 其它 (1)
  • STC8G1K08

    数量:1

    8051内核单片机 内嵌超高速 8051 内核(1T),比传统 8051 约快 12 倍以上,指令代码完全兼容传统 8051 16 个中断源,4 级中断优先级 支持在线仿真

  • XT2051Y2ASR-G

    数量:1

    电源管理芯片

  • MD5333

    数量:1

    线性稳压模块,对输入的3V3电源进行稳压处理后再输出

  • TPS61040DBVR

    数量:1

    升压芯片,输出8V电压

  • AO3401A

    数量:1

    MOS场效应管

  • 电阻

    数量:9

    限流电阻、分压电阻

  • 电感

    数量:1

    6.8μH

  • 洞洞板

    数量:1

    元件载体

  • BT3L

    数量:1

    蓝牙传输模块

步骤

首先,在“【百味勺子】开发实战营入营秘籍”的指引下,在涂鸦IOT平台上完成百味勺子(实为咸味勺子)产品的创建

并在平台中设定蓝牙模块需要下载/上传的参数(主要有两项:频率调制、电池电压),完成设定后会展示这样一个界面:

完成BT3L模块、元器件的采购后,便可进入实物的制作。

我的第一次试做,是在PCB板上进行的。但在对PCB板实物进行调试的时候,电脑出现了不识别硬件的问题。个人怀疑故障原因是元件虚焊,因为我在焊接时并没有使用热风枪的条件,仅能用电烙铁焊接0402这种小贴片元件,而我手头上又没有好一点的检测工具,无法对PCB板进行进一步检测,便只能改在洞洞板上焊接元器件。。。

至于在洞洞板上制作智能勺子模块的过程,基本上就是对照着官方提供的PCB/SCH原理图进行走线,焊接过程无技术含量,就不放图。。。

在此介绍咸味勺子的四个部分:远程控制模块、中央处理模块、整机电源模块以及低频小电流源模块。

这是整机电源模块(可通过电脑USB口供电/5V的锂电池供电,通过模块上的MD5333稳压芯片产生一3V3电压)为其他三个模块同时提供提供5V/3V3的电源;

远程控制模块(核心为涂鸦科技BT3L蓝牙模块)与中央处理模块(核心为STC8G1K08A),这两个模块放在一起讲。可以通过手机上的“涂鸦智能”APP连接BT3L蓝牙模块,由BT3L模块接收手机指令,进而改变中央处理模块上产生的PWM频率,最终改变咸味勺子的小电流频率,产生咸味的感觉。同时,可以由单片机对整机电源模块的电源进行电压采样(由单片机ADC口完成采集),并将该电源电压通过远程控制模块发送至手机上,使用户可直接观察到主机电源情况。

远程控制模块:

中央处理模块

最后是整套系统的核心,低频小电流源模块,

哦对,我还稍微修改了一下单片机模块的电路,主要是删除了以CH340N芯片为核心的烧录电路,因为我已经有USB-TTL烧录器。

嗯。。实物确实是比较别致的,其实我在构成上借鉴了三明治开发板分立式的模块化设计:即各个分立洞洞板都对应着一个功能,使用时只需按顺序安装板子即可,安装时只需将上层板子的定位排针对准下层板子的定位排母,然后用力一按就行。

用了两天的时间去焊接洞洞板,之后再按顺序将4个模块装在一起,安装顺序为:低频小电流源模块→整机电源模块→单片机模块→通信模块,按照层级分类则是:功能层→电源层→中控层→通信层。安装完成后的智能勺子如下:

然后进行软件层面上的调试:首先得调试无线传输模块,本模块的核心是由涂鸦智能提供的BT3L模组,模块上的拓展槽均已连接到模组的引脚上,并且板上的RST按键实测可用。

首先将BT3L模组通过USB-TTL转接器连上电脑(接线:BTU TXD→USB RXD ;BTU RXD→USB TXD,电源不要接反就ok),打开“Tuya Module Debugging Assistant”监听BT3L模组,选择COM3串口,波特率设置为115200,然后点击“开始调试”按键,此时就能在助手内通过指令读取模组的连接状态。

然后将单片机模块经USB-TTL烧录器连接到电脑上,STC-ISP准确识别到单片机的连接。利用KEIL5,将官方例程编译为HEX格式,将该HEX文件烧录进单片机内。烧录成功后会显示这样的结果:

将四个模块按照前文的顺序,安装到一起后。打开“涂鸦智能”APP,连接BT3L模块,打开家具项目“杨某信的勺子”

将单片机的ADC口接入电源后,“电池电量”一栏不再显示0,而是当前USB电源的电压值:4.8V。在这个电压下,勺子也可以正常工作,但最好能使用5V稳压电源以期达到更好的效果。

最后就是吃勺子了,在低频小电流源模块的P3处拉出引线1,用绝缘胶布将引线1连接在一根勺子上(注意,操作时手部需按在绝缘胶布处,不能接触勺子的金属部分,否则会降低使用效果),然后另一只手握住P2处的引线。详细的勺子安装流程已发在B站上。

吃勺子时,首先要一手握着勺子,一手捏着引线。整个过程,需要一直在万用表上观察勺子上带有的电压/电流,虽然电压不大,但为了安全起见还是有必要的。在50Hz频率下,低频电流源的电压约在4.2V左右(对应大小约40μA的电流)

然后一口含住勺子,舌头上传来咸咸的感觉,如果将频率调高,则能明显感受到舌尖上的麻痹感,就像吃跳跳糖一般。

至此,便达成了产品目标:以安全的方式,在不锈钢勺子上产生咸味。

小结

涂鸦IOT开发平台的功能非常全面,从项目创立、硬件选型、SDK接入再到成品仿真一应俱全,堪称一条龙服务。平台UI界面也是挺简洁的。

猎芯网的元件种类比较多,但仍有一小部分元件在猎芯上找不到,只好在另一间友商那里采购缺失的元件。。。

以及,学会画PCB板是一项很重要的技能。。。

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