OFweek智能硬件網(wǎng)訊 我以前寫的東西，都是某個項目中的一個小片段知識點。對于曾經(jīng)遇到過類似問題的人，看過之后就會感覺很有用。如果之前沒有遇到過，可能看過之后就忘記了，也可能看了也不明白寫的什么意思。

　　這篇文章我將會以一個實例來敘述一個產(chǎn)品的完整制作過程。即使這個實例不是你感興趣的，也一定要看下去。因為這其中涉及到了很多的電子設(shè)計基礎(chǔ)知識點，涉及到了模擬電子和數(shù)字電子方面的很多知識。然而，任何一個電子產(chǎn)品都是基礎(chǔ)知識點的融合，那種很花哨的招式一般是用不上的。

　　從需求、外殼選型、芯片選型、原理圖設(shè)計、PCB設(shè)計、制板、焊接、程序設(shè)計、調(diào)試、優(yōu)化，一直到最終的產(chǎn)品，一條龍都會講到。

　　我堅信，即使你現(xiàn)在工作了好幾年了，在這個產(chǎn)品的設(shè)計中用到的某些知識，你不一定遇到過。所以，這篇文章不僅僅是適合初學(xué)者！多數(shù)人看了都會從中受益。

　　既然是要說一個完整的制作過程，就需要先從需求開始說起。

　　需求：發(fā)動機數(shù)字轉(zhuǎn)速表（數(shù)碼管顯示）

　　先給大家介紹一個行業(yè)：汽車教學(xué)用具。這種教具的客戶是開設(shè)了汽車原理、汽車維修等關(guān)于汽車類專業(yè)的大中專院校。教具主要是發(fā)動機教具、變速箱教具、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)教具、ABS剎車教具、新能源管理教具等。例如：大眾帕薩特1.8T發(fā)動機實訓(xùn)臺，在實訓(xùn)臺上，把原車的發(fā)動機安裝到一個臺架上，然后想辦法使它正常工作。

　　發(fā)動機的轉(zhuǎn)速信號傳感器一般有三種：磁電、霍爾、光電。磁電用的最多，我們這里也是要做磁電的轉(zhuǎn)速表。

　　磁電傳感器有兩條線，出來的信號是正弦波，這個正弦波的幅值和頻率都是隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。轉(zhuǎn)速越快，幅值越大，頻率越高。在轉(zhuǎn)速低的時候，幅值可能只有幾十個mV，轉(zhuǎn)速大的時候，幅值可能會有15V。頻率一般是從0到幾千赫茲。

　　在拿到需求以后，我們一般會把這些需求轉(zhuǎn)化為我們電子類的專業(yè)術(shù)語表示。做過項目的都知道，客戶說的，我們可能聽不懂，而我們說的，客戶可能也聽不懂。所以在需求溝通的時候，就需要坐下來談?wù)?，電話里邊是很難說清楚的。

　　拿電子專業(yè)術(shù)語來說，我們要做的這個產(chǎn)品，就是：正弦波頻率計。

　　需求搞明白了，就可以進入設(shè)計選型階段了。設(shè)計選型階段，主要靠的是行業(yè)經(jīng)驗和設(shè)計經(jīng)驗。

　　這里，我們產(chǎn)品的外殼選擇用標準的5135外殼，便于安裝到教具的臺架面板上，數(shù)碼管選用0.56寸的，因為這種外殼用0.56寸的數(shù)碼管很合適，空間占用比例很好。

　　5135外殼配套的電路板尺寸為3.68*6.9，比較小，所以我們盡量用小封裝的電子元器件。我們暫定只要有貼片封裝的，都用貼片的，電阻電容選用0805封裝的。

　　因為汽車的轉(zhuǎn)速信號最大是8000轉(zhuǎn)，一般我們也就是在1000~3000轉(zhuǎn)之間使用。所以我們選擇4位的數(shù)碼管，用芯片TM1620驅(qū)動。TM1620是天微電子的一款數(shù)碼管驅(qū)動芯片，SOP20封裝，這個芯片與單片機采用SPI接口，只需要占用單片機的3個引腳，就可以用單片機控制顯示任何數(shù)字了。

　　汽車上的所有用電設(shè)備，一般都是蓄電池供電，蓄電池的電壓是12V左右，如果教具上面不需要安裝汽車的蓄電池，一般用12V的開關(guān)電源供電。所以我們要做的這個產(chǎn)品，是用12V供電的。

　　為了避免電源電壓波動對電路造成的影響，我們選擇9~36V輸入、5V輸出的電源芯片XL1509-5.0，該芯片為SOP8封裝。

　　信號處理原理是：把正弦波整形為方波，然后交給單片機測量頻率，單片機再負責(zé)把這個頻率顯示到數(shù)碼管上。這其中，我們要顯示的是轉(zhuǎn)速，測到的頻率和轉(zhuǎn)速可能不是一個數(shù)，有可能是由一定的比例關(guān)系，所以還需要單片機運算一下，為了方便兼容各種車型，我們增加一個校準按鈕。

　　正弦波整形為方波，人們一般的使用方法是使用比較器或者施密特觸發(fā)器，就是把信號的一條線接GND，另一條線作為輸入。如下圖所示：

　　但是，我們不能直接使用這種方法。因為，在使用原車ECU的情況下，如果你把信號的其中一個引腳接GND，將會引起ECU報故障。

　　ECU，是車上的電子控制器，通常叫它行車電腦，現(xiàn)在所有的車上都有。就是一張載有單片機加各種外圍電路的電路板，主要功能是采集車速轉(zhuǎn)速、控制燃油噴射時間等。

　　為了避免上述情況，我們用三運放構(gòu)成的儀表放大電路緩沖一下正弦波信號，該電路為差分輸入、單端輸出，正好適合我們現(xiàn)在的應(yīng)用。