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[项目提交] 23号,远距离多功能手表

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    [LV.6]常住居民II

    发表于 2018-2-9 14:12:08 |显示全部楼层
    本帖最后由 两只黄鹂鸣翠柳 于 2018-3-28 11:11 编辑

    一、项目名称:

    远距离多功能手表


    二、项目概述

    1背景

    在野外探险,灾后救援,偏远地区作业,军事应用等活动中经常面临通讯挑战。窝蜂网络在信号覆盖上存在很大弊端,资费问题也是重要短板。无线电台在功耗、通信距离和体积上存在很大缺陷。Lora通信具有远距离,低功耗,对应的也牺牲了带宽等特点。根据lora的特点设计相关应用,是对窝蜂网络和无线电台是很好的补充和竞争。应用在上述领域中尤为突出。同时在消费电子领域也可能出现很有意思的应用。

    2功能概述

    首先本手表包括电子表的一些基本功能,有时间显示,时间设置,正计时,倒计时,电量显示。

    其次本手表包括GNSS模块,提供经纬度显示和自动授时功能。

    最后是本手表的最大亮点包含lora通信模块,实现了GNSS位置上传,请求救援,接收消息,消息应答的功能。

    配合手表使用还包含一个中心设备,由于时间原因,目前中心设备的功能还比较欠缺,只做完了一个主要功能:接收手环GNSS位置信息,然后和本地位置对比,显示在液晶屏幕上。

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    图一:整体展示


    3方案拓扑

    连接图

    连接图

    图二:系统拓扑关系



    手环框图

    手环框图

    图三:手环内部拓扑

    三、作品实物

    1. 手外形,如图包括1表壳、2表带、3电池、4电路板和天线、5上面板等几大部分。其中表壳不能为进出材料(会影响天线效果),表壳背面是磁吸充电接口。此图纸仅为简单效果,没有实际生产制作,实际生产该图纸还需要很多修改的地方。

    手表爆炸图

    手表爆炸图

    图四:手表爆炸图


    手表外形视频:http://v.youku.com/v_show/id_XMzM5MDEwMjYwNA==.html?spm=a2h0j.11185381.listitem_page1.5!5~A


    手表装配视频:http://v.youku.com/v_show/id_XMzM5MDEwNTI3Ng==.html?spm=a2h3j.8428770.3416059.1

    2.  手表电路板,如图包括,电池接口,GNSS模块,LoRa模块、充电模块,电源模块,MCU系统,电量计,天线,OLED显示,按键等。

    实物正面

    实物正面

    图五:手表实物正面


    实物背面带电池

    实物背面带电池

    图六:手边实物背面(带电池)

    实物背面不带电池

    实物背面不带电池


    图七:手表实物背面(不带电池)

    pcb实物正面

    pcb实物正面

    图八:PCB实物正面

    pcb实物背面

    pcb实物背面

    图九:PCB实物背面

    pcb效果正面

    pcb效果正面

    图十:PCB效果正面

    pcb效果

    pcb效果

    图十一:PCB效果背面


    3中心设备:左边红框是手表的实物,右边是中心设备的连接实物。设计中,LPC54608连接LoRa网关,网关连接n个节点。但是由于网关价格不菲,实际实验中采用两个LoRa节点实现通信,中心设备上显示节点位置等功能。

    中心设备

    中心设备

    图十二:中心和手表节点硬件关系


    四、功能演示
    1功能列表
           1.1目录结构
           1.2剩余电量图标
           1.3充电图标
           1.4GNSS定位图标
           1.5 电源详情
           1.6时间和日期显示
           1.7 UTC时间自动更新
           1.8秒表
           1.9倒计时
           1.10 GNSS定位经纬度显示
           1.11 GNSS定位信息通过LoRa自动上传给中心
           1.12 LoRa接收信
           1.13 LoRa发送救援请求
           1.14中心设备显示节点相对位置
           1.15中心设备调节显示比例尺。

    2实际演示
           2.1目录结构
           4个实体按键,分别是后退,进入/确定,上翻,下翻。用这4个按键和128*32OLED显示屏实现简单的目录结构。

    目录

    目录

    图十三:目录结构



       由于图标功能代码量相对较大,调试也比较耗时,为了实现更多功能,此处我选择点到即止。正如围棋,有很多定式,高手过招,此处胜负已分,就转战其他地方,不必把旗子下满再走,做实这半目之分。浪费时间。回到正题,具体的实现方法:充电时,指示灯D1亮,收到GPS信号指示灯D2闪烁,电量的信息会在power_message页面显示。验证了硬件电路无误即可,没有真正的做到oled上显示。对应2.2,2.3,2.4的功能。

    2.2剩余电量图标

    定时器每5s更新一次电量信息,剩余电量图标会进行更新

    2.3充电图标

           当背部磁吸充电接口接触到充电器,充电图标亮起,充电完成时熄灭。
    2.4GNSS定位图标
    当处于户外,有GPS信号,实现定位是,屏幕显示GPS图标

    2.5电源详情

           光标移动到”POWER_message”项,按进入键,进入POWER_message页面,该页面显示剩余电量,电池电压,当前电流,预计使用时间等信息。这些信息源自电量计芯片,不收负载影响,,比ad采样准确却很多。

    电量

    电量


    图十四:电源信息

    2.6时间和日期显示
           光标移动到”Data&Time”项,按进入键,进入Data&Time页面,该页面显示当前日期和时间,精确到秒。

    时间

    时间

    图十五:时间和日期

    2. 7 UTC时间自动更新

    GNSS数据是,会解析出UTC时间,再更新到系统时间。

    2.8秒表

    光标移动到”Count up”项,按进入键,进入Count up页面。正计时最高24小时。后面会实现计次功能。目前只有开始、暂停,暂停时可清零。

    正计时

    正计时

    图十六:秒表
    2. 9倒计时
    光标移动到”Count dowm”项,按进入键,进入Count dowm页面。在该页面,选设置需要倒数的时间,下移动光标到”OK”完成设置开始倒计时。举例子,几个人可共同设置相同的倒计时,约定10分钟后撤离,设置好后进入现场,到现场后实时关注剩余时间。

    倒计时设置

    倒计时设置

    图十七:倒计时设置

    倒计时工作

    倒计时工作

    图十八:倒计时工作

    2. 10 GNSS定位经纬度显示
    光标移动到”GNSS message”项,按进入键,进入GNSS message 页面。在该页面显示当前的经纬度。如果没有收到有效数据显示”000000000000000”

    GPS

    GPS

    图十九:GNNS定位

    需要说明一点,上图的时间显示的是00点,这个是UTC的时间,转换成北京时间需要加上8个小时,就是实际的时间。这个测试是在早晨上班的路上,北京的天气,小手冻的是冰凉。
    2. 11 GNSS定位信息通过LoRa自动上传给中心
    如果GNSS数据有效,每隔5秒将定位数据发送给中心。
    2.12 LoRa接收信息
    光标移动到”GNSS message”项,按进入键,进入GNSS message 页面。可以显示,中心发来的消息。途中的“B”就是中心发过来的。

    lora

    lora

    图二十:LoRa信息显示

    2.13 LoRa发送救援请求
    光标移动到”GNSS message”项,按进入键,进入GNSS message 页面。。目前仅做一条,发送救援请求。实际造作为,在这个页面按“确认”键,发送“SOS”字符。

    SOS

    SOS

    图二十一:电脑串口助手模拟中心收到手表节点的救援信息

    2.14中心设备显示节点相对位置
    中心设备接收到节点位置信息,然后和自身的经纬度对比,最后算出相对位置,显示在LCD屏幕上。图中白色的点为附近的手表节点,左下角为实际的比例尺,可通过左边有两个按钮调节。
    2.15中心设备调节显示比例尺。
    屏幕左边有两个按键,上面的显示“+”,下面的“-”。通过这两个按键,调节显示的比例

    中心二

    中心二

    图二十二:中心显示节点相对位置

    中心一

    中心一

    图二十三:放大、缩小键调节比例尺


    五、功能演示视频

    1手表功能演示:http://v.youku.com/v_show/id_XMzM5MDEwNjA2MA==.html?spm=a2h0j.11185381.listitem_page1.5~A


    2手表LoRa通信演示:http://v.youku.com/v_show/id_XMzM5MDEwNzU4OA==.html?spm=a2h0j.11185381.listitem_page1.5!3~A


    3中心设备显示节点位置:http://v.youku.com/v_show/id_XMzM5MDEwOTE2MA==.html?spm=a2h0j.11185381.listitem_page1.5!2~A

    五、项目文档

    方案实现(专家可见,稍后上传)


           1电路介绍
           附件:原理图、pcb
           2程序设计介绍
           源代码:手表控制器,lora模块,中心设备   

    3手表三维图

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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2018-3-7 11:52:00 |显示全部楼层
    这个完成度比较好,而且用了官方提供的两个器件,不错
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    [LV.3]偶尔看看II

    发表于 2018-3-7 19:41:51 |显示全部楼层
    楼主可否告知 GNSS,电量计分别 用了什么型号?
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    [LV.6]常住居民II

    发表于 2018-3-8 08:29:56 |显示全部楼层
    acmilann 发表于 2018-3-7 19:41
    楼主可否告知 GNSS,电量计分别 用了什么型号?

    GNSS图片上可以看清楚,是SIMCOM的SIM33ELA。电量计是美信的MAX17048
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2018-3-13 09:22:28 |显示全部楼层
    是用了什么无线模块来的?
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2018-3-14 11:09:49 |显示全部楼层
    完成度很高,想看详细文档
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    [LV.2]偶尔看看I

    发表于 2018-3-14 11:11:16 |显示全部楼层
    什么时候可以下载,还是没有权限···
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    白丁

    该用户从未签到

    发表于 2018-3-15 17:43:55 来自手机 |显示全部楼层
    我想了解一下这个屏驱动芯片是用的8023吗
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    发表于 2018-3-16 11:14:16 |显示全部楼层
    jek970512 发表于 2018-3-15 17:43
    我想了解一下这个屏驱动芯片是用的8023吗

    OLED的驱动是SSD1306,LCD屏幕是Rocktech的RK043FN02H-CT,具体驱动自己去查吧。8023不知道是什么,没有接触过。
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    发表于 2018-3-16 11:15:39 |显示全部楼层
    dragon2610 发表于 2018-3-14 11:09
    完成度很高,想看详细文档

    抱歉,不是教学帖,部分内容不能展示
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