一种自发电智能尾灯论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及一种自发电智能尾灯。本实用新型主控模块选用STM32单片机作为主控芯片，主控芯片通过串口与蓝牙模块通信；主控芯片通过IIC协议与姿态检测模块、LED点阵进行通信；光敏电阻模块、超声波模块与单片机的I\/O口连接；主控芯片通过IIC协议与；磨电机模块包括发电机和电源转换模块将5V直流电储存在充电宝中，将输出电压接到单片机的VCC脚实现供电。本实用新型采用磨电机供电模式，通过自行车轮胎转动带动发电，将机械能转化为电能，更加节能环保。加入了光敏电阻模块，在周围环境较暗时自动开启照明灯，更加智能。加入了超声波测距模块，在车后方一定距离内有障碍物时，闪烁尾灯进行提醒，保障了用户的人身安全。

主设计要求

1.一种自发电智能尾灯，包括主控模块、蓝牙模块、姿态检测模块、光敏电阻模块、超声波模块、LED点阵、磨电机模块；其特征在于：所述的主控模块选用STM32单片机作为主控芯片，主控芯片通过串口与蓝牙模块通信，实现移动端通过蓝牙和单片机之间的通信；主控芯片通过IIC协议与姿态检测模块中加速度传感器进行通信，将会把数据传输给单片机以控制尾灯的状态；光敏电阻模块直接与单片机的I\/O口连接，用来检测周围环境光线的亮度；超声波模块直接与单片机的I\/O口连接，通过单片机控制尾灯闪烁提示后车；主控芯片通过IIC协议与LED点阵连接，LED点阵自行车尾灯的状态通过LED点阵来显示；磨电机模块包括发电机和电源转换模块；磨电机外接一个转子，转子依靠在车轮边，车轮转动带动转子的转动，使发电机发电，发电机发出的12V交流电通过降压模块降成5V直流电储存在充电宝中；最后将充电宝的输出电压接到单片机的VCC脚实现供电。

设计方案

2.如权利要求1所述的一种自发电智能尾灯，其特征在于：所述的电源转换模块包括电源转换芯片U1，电源转换芯片U1选用美国国家半导体公司生产的LM2576T-ADJ芯片；电源转换芯片U1的1脚、电容C1的正极、电容C2的正极连接后作为电源降压模块电源输入端；电感L1的一端与二极管D1的负极连接后接电源转换芯片U1的2脚；电感L1的另一端、电容C3的正极、滑动电阻R1的一端、滑动电阻的R1的移动端、电容C4的正极连接后电感L2的一端；电感L2的另一端、电容C5的正极、电容C6的正极、光敏二极管D2的正极连接后作为电源降压模块电源输出端；滑动电阻R1的另一端、电阻R2的一端、电容C4另一端连接后接电源转换芯片U1的4脚；光敏二极管D2的负极通过电阻R3接地；电容C1的负极、电容C2的负极、电源转换芯片U1的5脚、电源转换芯片U1的3脚、二极管D1的正极、电容C3的负极、电阻R2的另一端、电容C5的负极、电容C6的负极接地。

3.如权利要求1所述的一种自发电智能尾灯，其特征在于：所述的蓝牙模块包括蓝牙芯片U2，蓝牙芯片采用的是德州仪器公司生产的CC2541芯片；蓝牙芯片U2的1脚作为TXD接口，蓝牙芯片U2的2脚作为RXD接口；蓝牙芯片U2的12脚接入3.3V电源，蓝牙芯片U2的13脚，蓝牙芯片U2的14脚和蓝牙芯片U2的21脚接地；蓝牙芯片U2的23脚通过按键K1接入地；蓝牙芯片U2的24脚串接电阻R4后接发光二极管D4的正极，蓝牙芯片U2的25脚接发光二极管D3的正极，发光二极管D4的负极与发光二极管D3的负极连接后接地；蓝牙芯片U2的28脚可选择接入3.3V电源或者接地；蓝牙芯片U2的31脚～34脚分别作为蓝牙模块的输入输出管脚IO4、IO3、IO2、IO1。

4.如权利要求1所述的一种自发电智能尾灯，其特征在于：所述的姿态检测模块包括线性稳压芯片U3B和姿态检测芯片U3A；线性稳压芯片采用的是美国国家仪器公司生产的LM1117芯片，姿态检测芯片采用的是因美盛公司生产的MPU-6050芯片；线性稳压芯片U3B的1脚为姿态检测模块输入端，接入电源，再并联一个电容C8到地；线性稳压芯片U3B的3脚是EN使能端，直接与地相连；线性稳压芯片U3B的4脚为电源输出端，并联去耦电容C9和旁路电容C10到地起到电源滤波的作用；而姿态检测芯片U3A的1脚为可选的外部时钟输入，串联耦合电容C2后与姿态检测芯片U3A的8脚相连；姿态检测芯片U3A的6脚为I2C主串行数据，用于外接传感器；姿态检测芯片U3A的7脚为I2C主时钟数据，用于外接传感器；姿态检测芯片U3A的9脚为I2C从机地址；姿态检测芯片U3A的10脚为校准滤波电容连线，串联耦合电容C12后与姿态检测芯片U3A的11脚相连；姿态检测芯片U3A的12脚为中断数字输出，连外部接口；姿态检测芯片U3A的13脚是VDD电源输入，接入3.3V电源；姿态检测芯片U3A的20脚为电荷泵电容连线，串联电容C7后与姿态检测芯片U3A的18脚电源地相连；姿态检测芯片U3A的23和姿态检测芯片U3A的24脚分别用电阻R5、电阻R7以及电阻R8、电阻R6对5V电源分压后分别接到第一外部端口J3的2脚和3脚；传感器插接件J2的1脚接姿态检测芯片U3A的6脚，传感器插接件J2的2脚接姿态检测芯片U3A的7脚，传感器插接件J2的3脚接姿态检测芯片U3A的9脚，传感器插接件J2的4脚接姿态检测芯片U3A的12脚，传感器插接件J2的3脚通过电阻R9接地；第一外部端口J3的1脚接5V电源，第一外部端口J3 的4脚接地。

5.如权利要求1所述的一种自发电智能尾灯，其特征在于：所述的光敏电阻模块包括电压比较器芯片U4B，电压比较器芯片U4B选用德州仪器公司生成的LM393芯片；电阻R11的一端、电阻R12的一端连接后接电压比较器芯片U4B的1脚，电阻R12的另一端接发光二极管D6的负极；电压比较器芯片U4B的2脚作为负极输入接滑动电阻R15的移动端；电阻R13的一端、电容C14的一端、电阻R14的一端连接后接电压比较器芯片U4B的3脚；电容C14的另一端、电阻R14的另一端、滑动电阻R15的一端、电压比较器芯片U4B的4脚连接后接地；电阻R11的另一端、发光二极管D6的正极、电压比较器芯片U4B的5脚、电阻R13的另一端、滑动电阻R15的另一端、电容C13的一端、发光二极管D5的正极连接后作为光敏电阻模块的输出端，并接入+5V电源；电容C13的另一端接地；发光二极管D5的负极串接电阻R10后接地。

6.如权利要求1所述的一种自发电智能尾灯，其特征在于：所述的超声波模块包括微控制器芯片U5A、电平转换芯片U5B、四运放芯片U5C；微控制器芯片使用的是义隆公司生产的EM78芯片，电平转换芯片使用的是意法半导体公司生产的ST202芯片，四运放芯片使用的是德州仪器公司生产的TL074芯片；电阻R18的一端与微控制器芯片U5A的1脚连接后接第二外部端口J4的4脚，电阻R17的一端与微控制器芯片U5A的2脚连接后接第二外部端口J4的3脚；第二外部端口J4的5脚、电阻R17的另一端、电阻R18的另一端连接后接VCC；微控制器芯片U5A的3脚串接电阻R19后接第二外部端口J4的2脚；第二外部端口J4的1脚接地；微控制器芯片U5A的4脚接VCC；晶振X1的一端与电容C21的一端连接后接微控制器芯片U5A的6脚；晶振X1的另一端与电容C20的一端连接后接微控制器芯片U5A的5脚；电容C21的一端接VCC；电容C19的另一端、电容C20的另一端、电容C21的另一端接地；接微控制器芯片U5A的7脚通过电阻R22接VCC；微控制器芯片U5A的14脚接电平转换芯片U5B的11脚，微控制器芯片U5A的13脚接电平转换芯片U5B的10脚；微控制器芯片U5A的12脚通过电阻R16接三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接VCC，三极管Q1的集电极与电平转换芯片U5B的16脚连接后通过电容C15接地；电平转换芯片U5B的1脚串接电容C16后接电平转换芯片U5B的3脚，电平转换芯片U5B的4脚串接电容C18后接电平转换芯片U5B的5脚，电平转换芯片U5B的2脚铜鼓电容C17接地；电平转换芯片U5B的14脚和电平转换芯片U5B的7脚分别接第一超声波探头B1的两端；电平转换芯片U5B的6脚接电容C22的一端；电平转换芯片U5B的15脚、电容C22的另一端接地；微控制器芯片U5A的11脚接地；微控制器芯片U5A的10脚、电阻R20的一端与电阻R21的一端连接后接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的基极、电阻R23的一端、电阻R26的一端连接；电阻R21的另一端接VCC；电阻R23的另一端接地；电阻R26的另一端接四运放芯片U5C的1脚；电阻R20的一端、电阻R32的一端连接后接四运放芯片U5C的3脚；微控制器芯片U5A的9脚接电阻R24的一端；电阻R24的另一端、电阻R29的一端、电阻R31的一端、电容C26的一端连接后接四运放芯片U5C的2脚；电阻R29的另一端、电容C25的一端、电容C27的一端、电阻R35的一端、电阻R25的一端连接；电阻R25的另一端与电容C23的一端连接后接VCC；电容C25的另一端、电容C23的另一端、电容C27的另一端、电容C26的另一端、电阻R35的另一端、电阻R31的另一端接地；四运放芯片U5C的4脚接VCC，四运放芯片U5C的5脚接VCC\/2；四运放芯片U5C的6脚接电阻R34的一端；电阻R32的另一端、电阻R34的另一端、电容C29的一端连接后接四运放芯片U5C的7脚；电容C29的另一端接电阻R37的一端；电阻R37的另一端、电阻R36的一端、电容C30的一端连接后接四运放芯片U5C的8脚；电阻R36的另一端、电容C28的一端连接后接四运放芯片U5C的9脚；电阻R33的一端接四运放芯片U5C的10脚；四运放芯片U5C的11脚接地；四运放芯片U5C的12脚接VCC\/2；电阻R28的一端、电容C24的一端连接后接四运放芯片U5C的13脚；电容C24的另一端接电阻R30的一端；电阻R28的另一端、电阻R27的一端连接后接四运放芯片U5C的14脚；电阻R27的另一端、电阻R33的另一端、电容C28的另一端、电容C30的另一端连接；电阻R30的另一端接第二超声波探头B2的正极，第二超声波探头B2的负极接地。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于自行车智能尾灯技术领域，涉及一种自发电智能尾灯。

背景技术

现在市面上已有的自行车智能尾灯，具有了一些普通尾灯所不具备的功能。比如他们可以自动检测自行车的转向从而在利用尾灯显示自己正在转向，或者检测自行车是否处于刹车状态，并将刹车状态显示出来，用来提示后方来车注意减速。这些智能尾灯的功能相对来说还是比较少，不满足用户多样化的需求，因此提出了一种通过磨电机来进行自动发电的，除了具备已有的转向提醒、刹车提醒以外，还具备防盗提醒、夜间照明、超声波防追尾功能的尾灯。

发明内容

本实用新型的目的就是提供一种自发电智能尾灯。

本实用新型包括主控模块、蓝牙模块、姿态检测模块、光敏电阻模块、超声波模块、LED点阵、磨电机模块；所述的主控模块选用STM32单片机作为主控芯片，主控芯片通过串口与蓝牙模块通信，实现移动端通过蓝牙和单片机之间的通信；主控芯片通过IIC协议与姿态检测模块中加速度传感器进行通信，将会把数据传输给单片机以控制尾灯的状态；光敏电阻模块直接与单片机的 I\/O口连接，用来检测周围环境光线的亮度；超声波模块直接与单片机的I\/O 口连接，通过单片机控制尾灯闪烁提示后车；主控芯片通过IIC协议与LED点阵连接，LED点阵自行车尾灯的状态通过LED点阵来显示；磨电机模块包括发电机和电源转换模块；磨电机外接一个转子，转子依靠在车轮边，车轮转动带动转子的转动，使发电机发电，发电机发出的12V交流电通过降压模块降成5V 直流电储存在充电宝中；最后将充电宝的输出电压接到单片机的VCC脚实现供电。

所述的电源转换模块包括电源转换芯片U1，电源转换芯片U1选用美国国家半导体公司生产的LM2576T-ADJ芯片；电源转换芯片U1的1脚、电容C1的正极、电容C2的正极连接后作为电源降压模块电源输入端；电感L1的一端与二极管D1的负极连接后接电源转换芯片U1的2脚；电感L1的另一端、电容 C3的正极、滑动电阻R1的一端、滑动电阻的R1的移动端、电容C4的正极连接后电感L2的一端；电感L2的另一端、电容C5的正极、电容C6的正极、光敏二极管D2的正极连接后作为电源降压模块电源输出端；滑动电阻R1的另一端、电阻R2的一端、电容C4另一端连接后接电源转换芯片U1的4脚；光敏二极管D2的负极通过电阻R3接地；电容C1的负极、电容C2的负极、电源转换芯片U1的5脚、电源转换芯片U1的3脚、二极管D1的正极、电容C3的负极、电阻R2的另一端、电容C5的负极、电容C6的负极接地。

所述的蓝牙模块包括蓝牙芯片U2，蓝牙芯片采用的是德州仪器公司生产的CC2541芯片；蓝牙芯片U2的1脚作为TXD接口，蓝牙芯片U2的2脚作为RXD 接口；蓝牙芯片U2的12脚接入3.3V电源，蓝牙芯片U2的13脚，蓝牙芯片 U2的14脚和蓝牙芯片U2的21脚接地；蓝牙芯片U2的23脚通过按键K1接入地；蓝牙芯片U2的24脚串接电阻R4后接发光二极管D4的正极，蓝牙芯片U2 的25脚接发光二极管D3的正极，发光二极管D4的负极与发光二极管D3的负极连接后接地；蓝牙芯片U2的28脚可选择接入3.3V电源或者接地；蓝牙芯片 U2的31脚～34脚分别作为蓝牙模块的输入输出管脚IO4、IO3、IO2、IO1。

所述的姿态检测模块包括线性稳压芯片U3B和姿态检测芯片U3A；线性稳压芯片采用的是美国国家仪器公司生产的LM1117芯片，姿态检测芯片采用的是因美盛公司生产的MPU-6050芯片；线性稳压芯片U3B的1脚为姿态检测模块输入端，接入电源，再并联一个电容C8到地；线性稳压芯片U3B的3脚是EN使能端，直接与地相连；线性稳压芯片U3B的4脚为电源输出端，并联去耦电容 C9和旁路电容C10到地起到电源滤波的作用；而姿态检测芯片U3A的1脚为可选的外部时钟输入，串联耦合电容C2后与姿态检测芯片U3A的8脚相连；姿态检测芯片U3A的6脚为I2C主串行数据，用于外接传感器；姿态检测芯片U3A 的7脚为I2C主时钟数据，用于外接传感器；姿态检测芯片U3A的9脚为I2C 从机地址；姿态检测芯片U3A的10脚为校准滤波电容连线，串联耦合电容C12 后与姿态检测芯片U3A的11脚相连；姿态检测芯片U3A的12脚为中断数字输出，连外部接口；姿态检测芯片U3A的13脚是VDD电源输入，接入3.3V电源；姿态检测芯片U3A的20脚为电荷泵电容连线，串联电容C7后与姿态检测芯片 U3A的18脚电源地相连；姿态检测芯片U3A的23和姿态检测芯片U3A的24脚分别用电阻R5、电阻R7以及电阻R8、电阻R6对5V电源分压后分别接到第一外部端口J3的2脚和3脚；传感器插接件J2的1脚接姿态检测芯片U3A的6 脚，传感器插接件J2的2脚接姿态检测芯片U3A的7脚，传感器插接件J2的 3脚接姿态检测芯片U3A的9脚，传感器插接件J2的4脚接姿态检测芯片U3A的12脚，传感器插接件J2的3脚通过电阻R9接地；第一外部端口J3的1脚接5V电源，第一外部端口J3的4脚接地。

所述的光敏电阻模块包括电压比较器芯片U4B，电压比较器芯片U4B选用德州仪器公司生成的LM393芯片；电阻R11的一端、电阻R12的一端连接后接电压比较器芯片U4B的1脚，电阻R12的另一端接发光二极管D6的负极；电压比较器芯片U4B的2脚作为负极输入接滑动电阻R15的移动端；电阻R13的一端、电容C14的一端、电阻R14的一端连接后接电压比较器芯片U4B的3脚；电容C14的另一端、电阻R14的另一端、滑动电阻R15的一端、电压比较器芯片U4B的4脚连接后接地；电阻R11的另一端、发光二极管D6的正极、电压比较器芯片U4B的5脚、电阻R13的另一端、滑动电阻R15的另一端、电容C13 的一端、发光二极管D5的正极连接后作为光敏电阻模块的输出端，并接入+5V 电源；电容C13的另一端接地；发光二极管D5的负极串接电阻R10后接地。

所述的超声波模块包括微控制器芯片U5A、电平转换芯片U5B、四运放芯片 U5C；微控制器芯片使用的是义隆公司生产的EM78芯片，电平转换芯片使用的是意法半导体公司生产的ST202芯片，四运放芯片使用的是德州仪器公司生产的TL074芯片；电阻R18的一端与微控制器芯片U5A的1脚连接后接第二外部端口J4的4脚，电阻R17的一端与微控制器芯片U5A的2脚连接后接第二外部端口J4的3脚；第二外部端口J4的5脚、电阻R17的另一端、电阻R18的另一端连接后接VCC；微控制器芯片U5A的3脚串接电阻R19后接第二外部端口 J4的2脚；第二外部端口J4的1脚接地；微控制器芯片U5A的4脚接VCC；晶振X1的一端与电容C21的一端连接后接微控制器芯片U5A的6脚；晶振X1的另一端与电容C20的一端连接后接微控制器芯片U5A的5脚；电容C21的一端接VCC；电容C19的另一端、电容C20的另一端、电容C21的另一端接地；接微控制器芯片U5A的7脚通过电阻R22接VCC；微控制器芯片U5A的14脚接电平转换芯片U5B的11脚，微控制器芯片U5A的13脚接电平转换芯片U5B的10 脚；微控制器芯片U5A的12脚通过电阻R16接三极管Q1的基极，三级管Q1 的发射极接VCC，三极管Q1的集电极与电平转换芯片U5B的16脚连接后通过电容C15接地；电平转换芯片U5B的1脚串接电容C16后接电平转换芯片U5B 的3脚，电平转换芯片U5B的4脚串接电容C18后接电平转换芯片U5B的5脚，电平转换芯片U5B的2脚铜鼓电容C17接地；电平转换芯片U5B的14脚和电平转换芯片U5B的7脚分别接第一超声波探头B1的两端；电平转换芯片U5B的6 脚接电容C22的一端；电平转换芯片U5B的15脚、电容C22的另一端接地；微控制器芯片U5A的11脚接地；微控制器芯片U5A的10脚、电阻R20的一端与电阻R21的一端连接后接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的基极、电阻R23的一端、电阻R26的一端连接；电阻R21的另一端接 VCC；电阻R23的另一端接地；电阻R26的另一端接四运放芯片U5C的1脚；电阻R20的一端、电阻R32的一端连接后接四运放芯片U5C的3脚；微控制器芯片U5A的9脚接电阻R24的一端；电阻R24的另一端、电阻R29的一端、电阻 R31的一端、电容C26的一端连接后接四运放芯片U5C的2脚；电阻R29的另一端、电容C25的一端、电容C27的一端、电阻R35的一端、电阻R25的一端连接；电阻R25的另一端与电容C23的一端连接后接VCC；电容C25的另一端、电容C23的另一端、电容C27的另一端、电容C26的另一端、电阻R35的另一端、电阻R31的另一端接地；四运放芯片U5C的4脚接VCC，四运放芯片U5C 的5脚接VCC\/2；四运放芯片U5C的6脚接电阻R34的一端；电阻R32的另一端、电阻R34的另一端、电容C29的一端连接后接四运放芯片U5C的7脚；电容C29的另一端接电阻R37的一端；电阻R37的另一端、电阻R36的一端、电容C30的一端连接后接四运放芯片U5C的8脚；电阻R36的另一端、电容C28 的一端连接后接四运放芯片U5C的9脚；电阻R33的一端接四运放芯片U5C的10脚；四运放芯片U5C的11脚接地；四运放芯片U5C的12脚接VCC\/2；电阻 R28的一端、电容C24的一端连接后接四运放芯片U5C的13脚；电容C24的另一端接电阻R30的一端；电阻R28的另一端、电阻R27的一端连接后接四运放芯片U5C的14脚；电阻R27的另一端、电阻R33的另一端、电容C28的另一端、电容C30的另一端连接；电阻R30的另一端接第二超声波探头B2的正极，第二超声波探头B2的负极接地。

本实用新型采用了磨电机供电的模式，通过自行车轮胎转动带动发电，将机械能转化为电能，更加节能环保。加入了光敏电阻模块，在周围环境较暗时自动开启照明灯，更加智能。加入了超声波测距模块，在车后方一定距离内有障碍物时，闪烁尾灯进行提醒，进一步保障了用户的人身安全。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构模块图；

图2为电源转换模块的电路图；

图3为图1中蓝牙模块的电路图；

图4为图1中姿态检测模块的电路图；

图5为图1中光敏电阻模块的电路图；

图6为图1中超声波模块的电路图；

具体实施方式

如图1所示，一种自发电智能尾灯，包括主控模块1、蓝牙模块2、姿态检测模块3、光敏电阻模块4、超声波模块5、LED点阵6、磨电机模块7。主控模块选用STM32单片机作为主控芯片，主控芯片通过串口与蓝牙模块通信，实现移动端通过蓝牙和单片机之间的通信；主控芯片通过IIC协议与姿态检测模块中加速度传感器进行通信，将会把数据传输给单片机以控制尾灯的状态；光敏电阻模块直接与单片机的I\/O口连接，用来检测周围环境光线的亮度。超声波模块直接与单片机的I\/O口连接，通过单片机控制尾灯闪烁提示后车。主控芯片通过IIC协议与LED点阵连接，LED点阵自行车尾灯的状态通过LED点阵来显示。采用磨电机模块供电，利用轮胎的转动，带动磨电机内部发电机的转动从而进行发电，再将发出的交流电存储在充电宝中，后对智能尾灯进行供电。

其中，磨电机模块包括发电机和电源转换模块。磨电机外接一个转子，转子依靠在自行车轮胎旁边，通过摩擦力，使得自行车轮胎转动时带动转子的转动，从而使发电机发电，发出的12V交流电通过降压模块降成5V直流电储存在充电宝中。最后将充电宝的输出电压接到单片机的VCC引脚进行供电。

如图2所示，电源转换模块包括电源转换芯片U1，电源转换芯片U1选用 NS(美国国家半导体)公司生产的LM2576T-ADJ芯片。电源转换芯片U1的1 脚、电容C1的正极、电容C2的正极连接后作为电源降压模块电源输入端；电感L1的一端与二极管D1的负极连接后接电源转换芯片U1的2脚；电感L1的另一端、电容C3的正极、滑动电阻R1的一端、滑动电阻的R1的移动端、电容 C4的正极连接后电感L2的一端；电感L2的另一端、电容C5的正极、电容C6 的正极、光敏二极管D2的正极连接后作为电源降压模块电源输出端；滑动电阻 R1的另一端、电阻R2的一端、电容C4另一端连接后接电源转换芯片U1的4 脚；光敏二极管D2的负极通过电阻R3接地；电容C1的负极、电容C2的负极、电源转换芯片U1的5脚、电源转换芯片U1的3脚、二极管D1的正极、电容 C3的负极、电阻R2的另一端、电容C5的负极、电容C6的负极接地。

如图3所示，蓝牙模块包括蓝牙芯片U2，蓝牙芯片采用的是TI(德州仪器) 公司生产的CC2541芯片。蓝牙芯片U2的1脚作为TXD接口，蓝牙芯片U2的2 脚作为RXD接口。蓝牙芯片U2的12脚接入3.3V电源，蓝牙芯片U2的13脚，蓝牙芯片U2的14脚和蓝牙芯片U2的21脚接地。蓝牙芯片U2的23脚通过按键K1接入地。蓝牙芯片U2的24脚串接电阻R4后接发光二极管D4的正极，蓝牙芯片U2的25脚接发光二极管D3的正极，发光二极管D4的负极与发光二极管D3的负极连接后接地。蓝牙芯片U2的28脚可选择接入3.3V电源或者接地。蓝牙芯片U2的31脚～34脚分别作为蓝牙模块的输入输出管脚IO4、IO3、IO2、 IO1。

如图4所示，姿态检测模块包括线性稳压芯片U3B和姿态检测芯片U3A。其中，线性稳压芯片采用的是NI(美国国家仪器)公司生产的LM1117芯片，姿态检测芯片采用的是InvenSense(因美盛)公司生产的MPU-6050芯片。线性稳压芯片U3B的1脚为姿态检测模块输入端，接入电源，再并联一个电容C8 到地。线性稳压芯片U3B的3脚是EN使能端，直接与地相连。线性稳压芯片 U3B的4脚为电源输出端，并联去耦电容C9和旁路电容C10到地起到电源滤波的作用。而姿态检测芯片U3A的1脚为可选的外部时钟输入，串联耦合电容C2 后与姿态检测芯片U3A的8脚相连。姿态检测芯片U3A的6脚为I2C主串行数据，用于外接传感器。姿态检测芯片U3A的7脚为I2C主时钟数据，用于外接传感器。姿态检测芯片U3A的9脚为I2C从机地址。姿态检测芯片U3A的10 脚为校准滤波电容连线，串联耦合电容C12后与姿态检测芯片U3A的11脚相连。姿态检测芯片U3A的12脚为中断数字输出，连外部接口。姿态检测芯片U3A的13脚是VDD电源输入，接入3.3V电源。姿态检测芯片U3A的20脚为电荷泵电容连线，串联电容C7后与姿态检测芯片U3A的18脚电源地相连。姿态检测芯片U3A的23和姿态检测芯片U3A的24脚分别用电阻R5、电阻R7以及电阻 R8、电阻R6对5V电源分压后分别接到第一外部端口J3的2脚和3脚。传感器插接件J2的1脚接姿态检测芯片U3A的6脚，传感器插接件J2的2脚接姿态检测芯片U3A的7脚，传感器插接件J2的3脚接姿态检测芯片U3A的9脚，传感器插接件J2的4脚接姿态检测芯片U3A的12脚，传感器插接件J2的3脚通过电阻R9接地。第一外部端口J3的1脚接5V电源，第一外部端口J3的4脚接地。

如图5所示，光敏电阻模块包括电压比较器芯片U4B，电压比较器芯片U4B 选用TI(德州仪器)公司生成的LM393芯片。电阻R11的一端、电阻R12的一端连接后接电压比较器芯片U4B的1脚，电阻R12的另一端接发光二极管D6 的负极；电压比较器芯片U4B的2脚作为负极输入接滑动电阻R15的移动端；电阻R13的一端、电容C14的一端、电阻R14的一端连接后接电压比较器芯片 U4B的3脚；电容C14的另一端、电阻R14的另一端、滑动电阻R15的一端、电压比较器芯片U4B的4脚连接后接地。电阻R11的另一端、发光二极管D6 的正极、电压比较器芯片U4B的5脚、电阻R13的另一端、滑动电阻R15的另一端、电容C13的一端、发光二极管D5的正极连接后作为光敏电阻模块的输出端，并接入+5V电源。电容C13的另一端接地；发光二极管D5的负极串接电阻 R10后接地。

电压比较器芯片U4B的5脚是电源输入端，连到5V电源的同时，并联电容 C1以及电阻R1和LED灯D1，起到通电显示的作用。

如图6所示，超声波模块包括微控制器芯片U5A、电平转换芯片U5B、四运放芯片U5C。微控制器芯片使用的是义隆公司生产的芯片EM78，电平转换芯片使用的是ST(意法半导体)公司生产的ST202，四运放芯片使用的是TI(德州仪器)公司生产的TL074。电阻R18的一端与微控制器芯片U5A的1脚连接后接第二外部端口J4的4脚，电阻R17的一端与微控制器芯片U5A的2脚连接后接第二外部端口J4的3脚；第二外部端口J4的5脚、电阻R17的另一端、电阻R18的另一端连接后接VCC。微控制器芯片U5A的3脚串接电阻R19后接第二外部端口J4的2脚；第二外部端口J4的1脚接地；微控制器芯片U5A的4 脚接VCC。晶振X1的一端与电容C21的一端连接后接微控制器芯片U5A的6脚；晶振X1的另一端与电容C20的一端连接后接微控制器芯片U5A的5脚；电容 C21的一端接VCC；电容C19的另一端、电容C20的另一端、电容C21的另一端接地。接微控制器芯片U5A的7脚通过电阻R22接VCC。微控制器芯片U5A的 14脚接电平转换芯片U5B的11脚，微控制器芯片U5A的13脚接电平转换芯片 U5B的10脚；微控制器芯片U5A的12脚通过电阻R16接三极管Q1的基极，三级管Q1的发射极接VCC，三极管Q1的集电极与电平转换芯片U5B的16脚连接后通过电容C15接地。电平转换芯片U5B的1脚串接电容C16后接电平转换芯片U5B的3脚，电平转换芯片U5B的4脚串接电容C18后接电平转换芯片U5B 的5脚，电平转换芯片U5B的2脚铜鼓电容C17接地。电平转换芯片U5B的14 脚和电平转换芯片U5B的7脚分别接第一超声波探头B1的两端。电平转换芯片 U5B的6脚接电容C22的一端；电平转换芯片U5B的15脚、电容C22的另一端接地。微控制器芯片U5A的11脚接地；微控制器芯片U5A的10脚、电阻R20 的一端与电阻R21的一端连接后接三极管Q2的集电极；三极管Q2的发射极接地；三极管Q2的基极、电阻R23的一端、电阻R26的一端连接；电阻R21的另一端接VCC；电阻R23的另一端接地；电阻R26的另一端接四运放芯片U5C的1 脚；电阻R20的一端、电阻R32的一端连接后接四运放芯片U5C的3脚；微控制器芯片U5A的9脚接电阻R24的一端；电阻R24的另一端、电阻R29的一端、电阻R31的一端、电容C26的一端连接后接四运放芯片U5C的2脚；电阻R29 的另一端、电容C25的一端、电容C27的一端、电阻R35的一端、电阻R25的一端连接；电阻R25的另一端与电容C23的一端连接后接VCC；电容C25的另一端、电容C23的另一端、电容C27的另一端、电容C26的另一端、电阻R35 的另一端、电阻R31的另一端接地；四运放芯片U5C的4脚接VCC，四运放芯片U5C的5脚接VCC\/2；四运放芯片U5C的6脚接电阻R34的一端；电阻R32 的另一端、电阻R34的另一端、电容C29的一端连接后接四运放芯片U5C的7脚；电容C29的另一端接电阻R37的一端；电阻R37的另一端、电阻R36的一端、电容C30的一端连接后接四运放芯片U5C的8脚；电阻R36的另一端、电容C28的一端连接后接四运放芯片U5C的9脚；电阻R33的一端接四运放芯片 U5C的10脚；四运放芯片U5C的11脚接地；四运放芯片U5C的12脚接VCC\/2；电阻R28的一端、电容C24的一端连接后接四运放芯片U5C的13脚；电容C24 的另一端接电阻R30的一端；电阻R28的另一端、电阻R27的一端连接后接四运放芯片U5C的14脚；电阻R27的另一端、电阻R33的另一端、电容C28的另一端、电容C30的另一端连接；电阻R30的另一端接第二超声波探头B2的正极，第二超声波探头B2的负极接地。

工作原理及过程如下：主控芯片通过IIC协议与姿态检测模块中加速度传感器进行通信，当传感器检测到自行车正在减速行驶时，将会把数据传输给单片机以控制尾灯的状态；当自行车倾斜一定角度时，传感器将会把通过单片机来控制尾灯的状态。光敏电阻模块直接与单片机的I\/O口连接，对环境光线敏感，用来检测周围环境光线的亮度，当环境光线亮度达不到设定阈值时，便会发送数据给单片机来开启尾灯。超声波模块直接与单片机的I\/O口连接，通过收发超声波的时间来计算距离，判断自行车后一定距离内是否有来车，如有来车，通过单片机控制尾灯闪烁提示后车。采用磨电机模块供电，利用轮胎的转动，带动磨电机内部发电机的转动从而进行发电，再将发出的交流电存储在充电宝中，后对智能尾灯进行供电。主控芯片通过IIC协议与LED点阵连接。LED 点阵自行车尾灯的状态通过LED点阵来显示，显示转向、刹车等信息，以及行车呼吸灯和快速闪烁提示灯。

磨电机模块通过轮胎带动小发电机发电，在骑行时，便可自行发电，且能将多余的电量储存起来，使尾灯在没有骑行的时候也能够用电。

设计图

一种自发电智能尾灯论文和设计

一种自发电智能尾灯论文和设计

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

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