【瑞萨电子MCU套件免费试用】自行车炫彩风火轮开发应用笔记——（2）系统设计与硬件

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1 自行车风火轮系统设计原理

如前所述，风火轮的主要原理是在不同的角度，控制沿着车轮辐条半径或直径分布的LED的颜色、亮度等数据，将一个圆周360°分为2n等分，相当于角度间隔是360/2n度，半径上分布着m个像素。

根据前述分析的功能，对项目的系统设计提出了如下要求。

1.1. LED及其驱动

为了实现全彩，需要有独立控制RGB三色的LED，同时由于本项目要求的LED数量较多，而且LED一般是恒流驱动，并能够方便组成LED灯条（LED-Strip），因此要求能够具有级联或者菊花链结构，即后一个LED连接前一个LED，但是又能够独立控制。因此要求采用LED驱动芯片，

经过调研，选取LPD6803这一款专为LED灯光系统设计的驱动芯片，提供三路恒流驱动和灰度调制输出，特别适合离散的多灰度全彩色灯光系统。

1.2. 角度位置传感

为了稳定显示，避免显示的图像旋转，需要根据不同的车速（即不同的车轮转速），调节LED灯条在两个等分角度的时间间隔，输出稳定不旋转的图像，需要一个能够获取当前车轮位置的传感器。要求是能够根据传感器，感知车轮的角度位置。

一般采用三轴加速度传感器。但是考虑到成本和本项目采用的MCU资源，瑞萨单片机读取三轴加速度传感器，属于小马拉大车。

借鉴目前常用的自行车里程计速码表使用的磁感应开关。在车轴支撑杆处固定一个磁铁，车轮辐条对应位置固定一个磁感应开关（或者安装位置调换，两者等同），随着车轮旋转，磁感应开关经过磁铁附近，感应到磁场后输出一个开关量信号。通过测量车轮旋转一周前后经过磁铁的时间，可以获得车轮旋转一周的时间T。将这个时间除以间隔数2n，就可以得到每经过一个等分角度的时间dT，也就是每次刷新LED灯条显示的时间，有：

dT = T/2n                               （1）

其系统原理图如下：

图 21  风火轮的等分时间/角度间隔

经过调研，采用常用的霍尔开关A3144E磁感应元件，为方便原型开发，缩短开发周期，直接采购了模块成品。成本也较低。

2 硬件结构

根据前面所述的系统设计原理和功能要求，设计硬件连接如下图：

Pin10（P04/TI01）——霍尔磁传感开关A3144E的开关量输出，低电平代表磁铁接近。

Pin7、Pin8连接LED灯条的第一个LPD6803的DIN和DCLK引脚。

图 31  风火轮的硬件连接示意图

2.1. LED驱动芯片LED6803的连接方式

根据LED驱动芯片LPD6803的Datasheet，采用级联连接方式，前一个的DCLK和DATA输出为后一个的输入。

图 33  LPD6803的连接方式

2.2. 磁开关的安装连接方式

磁开关A3144E的模块在有磁场时输出高电平，无磁场时输出低电平。连接到P04/TI01引脚，利用R7F0C芯片的定时器阵列单元TAU的输入脉冲间隔测量功能，

图 34 霍尔模块磁传感开关-定时器输入脉冲间隔测量示意图

xsunset

在此吐槽论坛的word复制功能，好好的文档变成了这个样子。。。。。。

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wgsxsm

有空下载看下

雁字撇捺

怎么拽 一夜之间车就被偷了

凤凰息梧桐

是啊 会是部好酷的车啊 顶楼主

IDZSJ

顶顶顶