开发一款简单的咸味勺子原型

硬件框图

原理图和 PCB

原理图

PCB

电路设计

MCU 主控电路

​MCU 主控芯片选择 STC 的 STC8G 系列 的一款外围电路简单的低功耗单片机。

电源管理电路

​充电管理电路采纳 XT2051。它是一款用于单芯锂离子电池的恒流/恒压充电电路。该器件包括一个内部功率晶体管，在应用中不需要外部电流检测电阻和阻塞二极管。XT2051需要最少的外部组件，并满足 USB 总线规范。而且低功耗，低成本，非常适合便携式，电池供电应用领域。

升压控制电路

输出电压计算：VOUT=1.233*(1+R5/R10) 约等于 8V。

电感值的选取决定了变换器的最大开关频率，以及电感值应具有满足变换器最大峰值电流的饱和电流。

Ipeak(typ)=400ma+Vin/L*100ns。电感器值越小，芯片开关频率越高，但效率越低。电感值对最大负载的可用电流影响较小，仅为二次级（由芯片手册中的计算公式可以看出）。电感值的范围为 2.2uH~47uH。

需要通过反馈电阻R5的前馈电容为误差比较器提供足够的超速驱动。如果没有前馈电容或前馈电容太小， TPS61040 在开关节点(SW)上显示的是双脉冲或脉冲突发，而不是单脉冲，导致输出电压纹波更高。如果这个更高的输出电压纹波是可以接受的，前馈电容可以被排除。变频器的开关频率越低，所需的前馈电容值就越大。在工作点前馈电容所需的值也可以用下式计算：C3=1/(23.14(fs/20)*R5)

完善线路监管的方法：

• 使用较小的电感值来增加开关频率，这将降低输出电压纹波，以及反馈引脚上的电压纹波。
• 从反馈管脚(FB)到地添加一个小电容，以减少反馈管脚上的电压纹波降到50mv。作为起点，可以使用与前馈电容C3相同的电容值。

低频恒流源电路

利用单片机 I/O 输出 PWM 波去控制电流的频率。

利用 LDO模块稳压的作用以及输入电流等于输出电流的特性来做的恒流源。

Iout=Vout/R11=3.3V/100K=33uA

电流以及频率同时满足人体对咸味的感受。

无线通信控制电路

​无线通信基于涂鸦智能的一款低功耗嵌入式BLE协议的 BTU 模组。

外观结构设计

​电路分析完之后，来看看勺子的外形结构。勺子的外形结构也是一个至关重要的部分，怎么把勺子做的便携，精致，小巧，还需开发者发挥想象。结构中利用勺子和嵌入结构中的电极片以及人体舌头来形成回路，从而让电流流过人体到舌头。电极片和勺子需要是导电的材质。

1. 登录 涂鸦 IoT 平台。

2. 选择 创建产品。

3. 在页面左下角，选择 找不到品类？。

4. 在 自定义创建 区域内，填写参数后单击 创建产品。

   • 产品名称、产品描述、产品型号：用户自定义填写。
   • 通讯协议：选择 蓝牙。

   

5. 在 功能定义 页签中，添加自定义功能。功能点可以根据需求自行增减，功能点名称以及属性也可根据需求自行修改。

   本方案中需要添加以下自定义功能点：低电量报警、味觉、电流、频率、温度。数据类型和参数值参考下图。

   

6. 在 设备面板 页签中，按照界面提示选择 App 面板。调试阶段推荐选择开发调试面板便于测试。

7. 在 硬件开发 页签中，选择 涂鸦标准模组MCU SDK开发。

8. 选择一款模组后，在下方 开发资料 区域单击 下载全部 下载所需资料，其中就包含了涂鸦 MCU SDK 文件。

   

   至此，产品创建阶段已经基本完成。

搭建开发环境

环境搭建请参考 蓝牙开发环境 。

功能实现

串口初始化及功能

void UartInit()		//9600bps@11.0592MHz
{
	P_SW1 &= ~(3<<6);
	P_SW1 |= 1<<6;			//RXD/P3.2, TXD/P3.3
	P3M0 |= 1<<3;
	P3M1 &= ~(1<<3); //TX推挽输出
	SCON = 0x50;		//8位数据,可变波特率
	AUXR |= 0x40;		//定时器时钟1T模式,不分频
	AUXR &= 0xFE;		//串口1选择定时器1为波特率发生器
	TMOD &= 0x0F;		//设置定时器模式
	TL1 = 0xE0;		//设置定时初始值
	TH1 = 0xFE;		//设置定时初始值
	ET1 = 0;		//禁止定时器1中断
	ES=1;						//打开接收中断	
	TR1 = 1;		//定时器1开始计时
}

void Uart_PutChar(unsigned char value)
{
	SBUF=value;//将接收到的数据放入到发送寄存器
	while(!TI);			 //等待发送数据完成
	TI=0;						 //清除发送完成标志位	
}

void Usart() interrupt 4
{
	u8 receiveData;
	receiveData=SBUF;//出去接收到的数据
	RI = 0;//清除接收中断标志位
	uart_receive_input(receiveData);
}

定时器初始化及功能

void Timer0Init()		//1000微秒@11.0592MHz
{
	P5M0 |=1<<4;
	P5M1 &=~(1<<4);	//P54输出模式
	AUXR |= 0x80;		//定时器0时钟1T模式
	TMOD &= 0xF0;		//设置定时器模式
	TL0 = 0xCD;		//设置定时初始值
	TH0 = 0xD4;		//设置定时初始值
	TF0 = 0;		//清除TF0标志
	ET0=1;//打开定时器0中断允许
	EA=1;//打开总中断
	TR0 = 1;		//定时器0开始计时
}

void Timer0() interrupt 1
{
	static u16 i=0;
	static u16 count=0;
	if(fre_set>=100)//频率大于等于100Hz
	{
		TL0 = (65535-11059/fre_set*500)%256;
		TH0 = (65535-11059/fre_set*500)/256;
		i=0;
		P54 =~P54;
		count++;
	}
	else if(fre_set<100)//0.1ms
	{
		TL0 = 0xAE;		//设置定时初始值
		TH0 = 0xFB;		//设置定时初始值
		if(fre_set==0)
		{
			P54=1;
		}
		else
		{
			i++;		
			if(i>(5000/fre_set))
			{
				P54 =~P54;
				i=0;
				count++;
			}
		}
	}
	if(count>(4*fre_set))
	{
		count=0;
		f_task_ad=1;
	}
}

ADC初始化及功能

void ADCInit()
{
    P5M0 &= ~(1<<5);                                //设置P5.5为ADC口
    P5M1 |= 1<<5;
    P_SW2 |= 0X80;
    ADCTIM=0X3F;
    P_SW2 &= 0X7F; 
    ADCCFG |= 0x0f;                              //设置ADC时钟为系统时钟/2/16/16
    ADC_CONTR |=5;  													//设置通道5
    ADC_CONTR |= 0x80;                           //使能ADC模块
}

void TASK_ADC()		//1000微秒@11.0592MHz
{
	ADC_CONTR |= 0x40;                      //启动AD转换
	while (!(ADC_CONTR & 0x20)) ;           //查询ADC完成标志
    _nop_();
	_nop_();
	ADC_CONTR &= ~0x20;                     //清完成标志
	voltage = ADC_RES*4+ADC_RESL/64;                           //读取ADC结果
	voltage = voltage *32/5;
	mcu_dp_value_update(DPID_VOLTAGE,voltage);//上报
}