车载无线计时模块电路 -金沙娱场城app

  为了适应明年智能车竞赛室外比赛的要求，需要设计一个独立计时的电路模块，放置在车模上。车模通过外部无线线圈时，能够得到一个脉冲。这样便可以对车模运行时间进行计时。根据前面的实验，下面利用 音叉晶体制作选频放大电路，应用 单片机对信号进行采集检测，并进行计时。这样便可以得到比赛所需要的车模计时模块。下面应用电路测试这个计时模块。

  设计实验电路。核心为单片机stm32f103，利用lm358对来自 10mh 电感的感应信号进行选频放大。音叉晶体的谐振频率为 32.768khz，信号放大电路在之前已经测试过了。下面使用单片机通过 adc 对接收到的震荡信号进行解调。设计单面电路板。适合一分钟制板。一分钟之后得到测试电路板。焊接之后进行清洗。这就为接下来的软件开发提供了硬件平台。下面，开始对电路板进行初步调试。确认信号放大解调的功能正常。

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▲ 图1.2.1 电路原理图

▲ 图1.2.2 pcb电路图

  通过弹簧夹子，将st-link 接入电路板。下载了由 stm32 cubemx 生成的程序框架。现在的程序功能为 led 闪烁，验证了单片机可以进行初步调试了。

  设置 time1 产生 32.768khz 的中断，在中断服务函数中，切换 led 的状态，所以，led信号的频率为 16.3khz 左右。中断出现抖动，这是因为内部 adc dma中断引起的程序抖动。下面利用adc 检测外部信号的中的 32.768khz 的震荡信号。

▲ 图1.3.1  led上的信号波形

  设置adc参数，两个通道的adc结果通过dma传输到内存。关闭 dma 半传输中断，这样只有在dma传输完之后产生中断。编写dma 传输中断服务程序，在中断程序中切换led状态。通过测量 led 频率，可以知道 dma采集时间长度。通过调整 dma 内存长度，使得中断频率为 1024。这样每次 dma中断时，内存缓存中保持了 32 个周期信号的adc采集数据。

  测量 lm358 输出的放大后的信号波形。这是其中一帧adc buffer的采集数据。

▲ 图1.4.1  lm358放大后的信号

▲ 图1.4.2 adc buffer 中的数据波形

▲ 图1.4.3 在没有外部信号时，采集到的数据

  在没有施加外部32khz 的交变磁场时，采集到的数据是一些小幅度的脉冲信号。经过计算，所得到信号的平均面积为 3左右。在有信号的时候，所得到的信号交变分量的平均面积为 250左右，可以看到，通过计算采集信号的平均面积，可以有效的检测到信号是否存在。

  使用单片机存储检测到的信号幅度，这是外部震荡信号的起始时间， 对应幅度上升到 最大， 其中，对应的时间延迟为 50ms左右。

▲ 图1.4.4 外部脉冲对应的数据

  在没有外部交变磁场信号下，所得到的信号面积非常小。前面这部分是上电后电路的波动引起的数据变化幅度，电路平稳之后，可以看到噪声对应的检测数值非常小。由此验证了这个检测电路具有非常好信噪比和检测灵敏度。

▲ 图1.4.5 没有信号时对应的测量数据

  本文测试了一款无线检测电路。使用音叉晶体作为选频器件，对于10mh 电感接收到的 交变磁场信号进行放大。使用单片机adc采集信号，计算信号的交变幅度。进而可以获得车模通过交变信号的时刻。将这个电路进行小型化设计，通过小型锂电池供电。便可以用于明年室外组别车模计时应用。