首先感谢主办方提供本次逻辑电平转换芯片测评的机会，同时感谢面包板各位工作人员的帮忙，接下来我会进行开箱跟实测评测。
1，首先开箱照片来一张

开箱结束哈，快递盒跟包装盒就不详细拍照了，由于图片会压缩，主办方提供的PCBA上有主控芯片RS0104，应该是四路电平转换，不要问我怎么知道的，因为板上有写，而且有预留八路电平转换的芯片位置，另外在C3-C6位置上焊接了四个微法级别电容，在R27位置焊接一个10K的电阻；
接下来进行实测部分，我是准备了示波器、直流电源、万用表工具，由于手上没有0欧姆的电阻，只能用锡连接起来，连接起来后，A1-A4,B1-B4是通的，VCCA对应的，A1-A4，VCCB对应的B1-B4；

直流电源：

示波器：

万用表：

开始测试咯，接线图如下：

测试波形如下，由于只是测试输入输出特性，所以测试波形不是很多，为了大家看的清楚，测试时是采用开关机时测试；

上面有几张图片，主要是看实测部分的波形，有测试两组电压，一组1.65V&3.3V，跟5V&3.3V，波形仅供参考哈。
总结，开始拿到这个DEMO时，感觉无处下手，后面想到我能做的只能是简单的测试输入输出特性，并看下板子的特性，总体来看，板子的做工以及设计还是可以的，测评的内容比较少，还请主办方以及面包板各位同仁多多包涵。

了解逻辑电平转换RS0101/RS0102/RS0104/RS0108芯片详细产品信息

简介

第十五届智能车竞赛中的信标组别使用了新的声音信标<1>作为车模导引信号。如何在新版信标还没有正式出品之前就开始车模信号接收和处理模块的调试是很多同学关心的问题。

在之前，同学们通过音箱播放信标Chirp音频<2>文件来模拟信标发出的声音，调试相应的麦克风阵列。这种方式比较简单，但还是缺少信标中的调频无线发送的同步音频信号，这使得信标的检测精度降低，响应速度缓慢了。

下面介绍一种使用一款八管脚（SOP8封装）单片机 STC8G1K08来 *** 简化版的信标信号板，用于车模的调试。

根据信标导航信号<3>的要求，信号板需要具有以下四个方面的功能：

1. 能够产生符合要求的Chirp信号<4>，来驱动音频功放通过扬声器发出声音；并通过调频信号发送同步无线信号；
2. 发送调频无线信号，提供给车模接收同步音频信号；并作无线导航。
3. 驱动扬声器发送Chirp声音信号。
4. 与信标控制板连接，检测控制板上的脉冲信号控制信号发送；

为了简化设计，信号板只需要能够产生Chirp信号，并通过调频无线发送即可。使用一个普通的调频收音机接收调频无线信号，并发出Chirp声响，作为实际信标的位置。通过外部连接一个开关来确定是否发出声响。

如果调试多个信标时，可以使用多个调频收音机，分别放在不同的地点。有人工打开或者关闭，模拟多个信标导航的情形。

1. STC8G1K08单片机资源

STC8G1K08单片机，SOP8封装，除了电源（VCC），底线（GND）之外，其余管脚都可以使用，除了可以做普通的IO之外，还可以为内部的AD，TIMER，SPI， I2C，CCP等模块提供外部端口。

用于发送调频无线信号的QN8027<5>使用I2C总线控制，使用到8G1K的I2C总结接口（P3.3:SDA, P3.2:SCL）。

由于8G1K08没有DA输出，可以使用其内部CCP模块产生PWM（P5.4:CCP2）信号，通过低通滤波来产生Chirp模拟信号。

输入端口P5.5(INT3)可以用于判断外部的开关信号确定是否发送信号。

最后还剩下UART的两个引脚，可以用于芯片程序下载。并作为普通的IO口来使用。

▲ STC8G1K08端口功能配置

2. STC8G1K08 MCU板设计

设计硬件工程文件：

“

D:\zhuoqing\AltiumDesigner\SmartCar\2020\BEACONSTC8G1K08.PcbDoc *

（1） 无线调频电路：

无线调频电路包括调频信号发生IC（QN8027）电路以及无线信号功率放大部分。调频信号发生采用了QN8027集成电路设计，大大减少了外围电路设计以及调试过程。使用12MHz晶体提供标准的参考振荡频率。 从单片机输出的Chirp信号经过RA1,RA2分压之后，形成大约峰峰值为1V的模拟信号加在音频双声道输入端口ALI（PIN10），ARI（PIN9）。

▲ FM电路设计

产生的调频信号通过电容C6耦合到高频三极管T1(9018)进行功率放大输出，输出射频信号经过电容C3耦合到天线。

（2）PWM低通滤波电路：

由8G1K08产生的PWM信号，需要经过低通滤波形成模拟信号。为了提高信号的质量，需要提高PWM的频率以及PWM的控制占空比的位数。在单片机主频一定的情况下，这两个参数相互牵连，它们之间满足：

在实际设计中，上述参数为：

设计RC低通滤波器的截止频率比低一个数量级左右。取C=0.1uF，R=220Ω，那么低通滤波器的截止频率为：

（3）电源电路：

由于QN8027只能工作在3.3V电压下。8G1k08单片机可以工作的电压范围比较宽，但是为了能够工作在35MHz的主频下，其电压VCC需要等于5V。另外，为了提高调频信号发射功率，电路的工作电压也需要更好一些。最后选择VCC= 5V。

因此需要单独使用一个3.3V的稳压芯片为AN8027提供电源。此外使用电阻-二极管钳位电路将单片机I2C的5V信号转换成3.3V信号接入QN8027。

▲ 电源电路与I2C总线接口电路

（4）原理图总图：

完整的电路原理图如下图所示：

▲ 原理图设计

（5）PCB设计：

下图给出了快速制版布置的PCB版图，以及焊接之后的测试电路板。在调频无线输出端口，使用一条20厘米的多股铜丝线作为天线。

▲ PCB设计电路图

电路板下面有六针插座，便于在面包板上完成调试。调试完之后，便可以通过该接口连接工作电源以及外部的控制信号了。

六针的定义为：

序号 功能 描述 1 VCC 工作电源+5V 2 GND 电源地 3 TXD MCU串口输出 4 RXD MCU串口输入 5 INT3 开关量输入，控制信号板工作 6 CHIRP 音频信号输出，内阻200欧姆

软件工程文件：

“

D:\zhuoqing\window\C51\STC\Tools\BeaconSTC8G1KSOP8\BeaconSTC8G1KSOP8.uvproj

1. PWM输出

下图实测在PWM设置为0x1f，输出为50%时，PWM波形以及对应的频率。

▲ CCP2上的PWM波形输出

2. Chirp信号

设置单片机TIMER0，产生10kHz的中断，在中断程序中交替发送0.2048秒的Chirp信号以及0.2048秒的静音。

Chirp信号数据是建立在程序去中的2048字节长度的表格，预先通过PYTHON语言生成6bit的数据。

Chirp生成的公式为：

x\left n \right<>( {{{f_{end} - f_{start} } \over {t_1 }} \cdot {1 \over 2}t_n^2 + f_{start} \cdot t_n } \right " n \right")} \right>

然后将x转化成0~63的整形数。

下面是经过RC低通滤波之后的Chirp音频模拟信号。

▲ PWM滤波后的Chirp信号

3. 射频信号

使用DSA815频谱仪，外接一根拉杆天线，接收到信号板发送的调频无线信号，频谱的中心在95.1MHz。

▲ 信号板发送的调频无线信号的频谱

调频信号的强度大于本地调频广播的无线信号10倍以上，即使该信号与调频广播电台重叠，信号板发送的调频信号也能够压制住调频广播电台的信号。

下面是通过调频收音机在95.1MHz接收到的音频信号。

▲ 调频收音机接收到的信号

参考资料

<1>

声音信标: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104231420

<2>

信标Chirp音频: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105575349

<3>

信标导航信号: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105004283

<4>

Chirp信号: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/105762739

<5>

QN8027: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/104710034

在正式开始今天的文章之前，我得先跟那些手持华为 Mate 30 的小伙伴们宣布一个好消息：

你们悬着的一颗心可以放下了， Mate50 Pro 没拉，能买！

除了没有 5G ，其他该有的配置，它都有了。

不该有的，也都有了！

该说不说，其中一些黑科技还是挺吸引人的。。。

不过在继续聊下去之前，我们还是按照惯例，先来看一眼外观吧。

Mate50 Pro 这次有好几种配色，背板材质玻璃的、素皮的都有。

我们这次拿到的 “ 流光紫 ” 配色说是紫色，其实更接近于灰色。

只是在之一眼看的时候会透出一股淡淡的紫。

镜头模组回归了 Mate30 系列的圆形设计，但是直径更大。

握住的时候食指已经可以抵住镜头突起的下沿了。

希望之后 Mate60 别再变大了，不然真不好握了。。。

背板使用的是玻璃材质 —— 额外提一嘴，紫色是唯一一个在中间夹了一层类似 “ 碎钻 ” 的反光膜的配色。

阳光下， bling bling 的，观感还不错。

只不过。。。一台商务 Mate 用上了荣耀同款的设计，是不是显得有点儿过于年轻了。

换成我自己的话，我可能还是会选素皮。

说到素皮，这回 Mate50 Pro 的两个素皮配色名称前，都额外加了两个字：昆仑。

对应的是这两款配色使用的屏幕玻璃，从普通触屏玻璃变成了华为自研的 “ 昆仑玻璃 ” 。

据说昆仑玻璃的防刮、抗摔能力比普通玻璃强不少，但对应的产能和良品率也只有普通玻璃的 1/10 。

所以 Mate50 Pro 的昆仑玻璃版本（ 也就是素皮版 ）要比普通玻璃版本贵 200 元。

其实除了昆仑玻璃之外， Mate50 系列还有几个 “ 首发黑科技 ” 。

能在荒野里发送急救信号的 “ 卫星通讯 ” ，仅剩 1% 电量时还能支撑四次扫码功能的 “ 应急模式 ” ，以及主摄镜头当中使用的专利机械可变光圈。

我们先来聊聊这个卫星通讯吧。

我看网上有些小伙伴说华为不需要 5G 了，因为它有卫星 *** 了，走到哪里都有信号！

Emmm 其实吧。。。Mate50 Pro 和新的 iPhone 14 系列一样，都只能利用卫星发送很短、很简略的报文。

你可以理解成 90 年代的 BP 机，或者如今的挂号信。。。

但不管怎样，它都不是我们想象的 4G 、 5G 那样高速的 *** 信号。

因为手机内部的天线、以及那点少得可怜的信号发射功率，根本做不到和通讯卫星建立稳定的高速连接。

所以确切来说，华为和苹果的卫星通讯功能，使用场景都是荒郊野岭、没有信号时的紧急求救 ——

是用来保命的，不是用来取代 5G 刷视频水群的。

Mate50 Pro 的上网信号，该是 4G 还是 4G ，实测室内信号 40 Mbps 左右。

不高，但也基本够用。

苹果这次的卫星服务提供商是 Globalstar ，这家公司目前只在北美上空部署了能接收到手机信号的低轨卫星。

所以 iPhone 14 系列的卫星救援服务只在北美能用。

而华为使用的是北斗导航卫星的短报文功能，目前只有部署在我国上空 “ 地球静止轨道 ” 上的三颗北斗卫星支持接收短报文信号。

所以 Mate50 Pro 的北斗卫星救援只在中国能用。。。一中一美，区域限定了属于是。

换句话说，假如你想在咱们国家使用卫星通讯保命，目前只能买华为。

不过话又说回来了，我相信咱们绝大多数小伙伴可能一辈子都用不上卫星求救：

上班都累个半死，哪儿来的闲情雅致探索无人区？

要我说，没有信号的威慑力，还不如手机没电来的可怕。

欸，所以这就不得不提到 Mate50 Pro 的另外一个功能了：

手机仅剩 1% 电量时依旧能够支撑 3 小时待机、亮码 10 次，或是扫码 4 次的应急模式。

我看有些小伙伴怀疑，华为单纯是把电量给虚标了。。。

那这。。。电量造假谁不会？

但其实以现在的技术手段来讲，真的不至于：

有个事估计平常玩手机的差友们都知道，由于手机锂电池的特性，电量过低的时候，输出电压会断崖式下跌。

就是尾巴梢上这部分 ▼

导致电池里面其实还有点儿电，但是就像牙膏管里的最后那一抹牙膏一样，挤的巨吉尔费劲。。。

但只要想办法维持住电压，坚持到 “ 最后一点牙膏 ” 挤出来，就能让手机再开机一会儿。

所以怎么维持住电压呢？实际上答案早就有了：

近两年来，一些百瓦功率的快充手机，在充电电路里引入了一个名叫 “ 电荷泵 ” 的电路模块。

它的功能很简单，就是把充电器 20 ～ 30 V 电压的快充电流大口大口的吃进来。

然后再缓慢降压成手机电池能承受的 3.3 V 电流，最终送入电池。

怎么样，大家反应过来没！

只要把用来缓降电压的 “ 电荷泵 ” 反过来，不就变成抬高电压的 “ 稳压泵 ” 了吗？

电池上那最后一点儿电不就能利用上啦！

大嘴在发布会上说，他们用了个名叫 “ 聚能泵 ” 的技术，根据面包板社区的分析，大概率就是这么个原理的玩意。

说实话。。。这个功能我觉得比百瓦快充更有意思。

建议其他厂商也尝试一下。

哦对了，额外提一嘴， Mate50 Pro 支持 66W 的有线快充，以及 50W 的无线快充。

基本上上个厕所的功夫，手机电就充的差不多了。

说了这么多，我们再来聊聊 Mate50 Pro 的系统和性能吧～

虽然 Mate50 Pro 依然没有 5G ，但是我不知道华为和高通谈成了什么，他们居然拿到了高通最新的 8+ 芯片！

众所周知，之前美国限制华为更高只能买到火龙 888 ，导致一个落后两年、性能、功耗、发热大翻车的芯片，被华为一直用到了今年最新的折叠屏旗舰上！

虽然系统优化很重要，但要是芯片本身就屎，雕花也难。

然而骁龙 8+ ，则算是高通的翻身作了，外加上华为拿到的 4G 版本少了 5G 基带的发热。。。

u1s1 ，我对这台手机的性能很期待啊！

结果原神璃月港跑图，不管怎么跑都是前五分钟能持续输出 60 帧，五分钟之后开始掉帧。

等到十分钟之后，就锁 45 帧不变了。。。

？？？

说好的性能呢？说好的 60 帧跑满呢？

不过经过编辑部的原神重度玩家提醒，前几天原神的 3.0 须弥更新好像更吃配置了，可能问题出在原神身上。。。

于是乎，我赶紧拿来了自己的 MIX Fold 2，之前这款手机可是在原神 2.8 里跑满过 60 帧一条线。。。

结果在原神 3.0 版本里，以前稳 60 帧的 MIX Fold 2 开局居然只有 50 帧了。。。

这还不如 Mate50 Pro 呢。。。

十分钟之后，它的帧率同样锁到了 45 帧。。。

好嘛，台积电好不容易帮高通扬眉吐气了一把，原神 3.0 一出，又萎回去了！

不过虽然骁龙 8+ 扛不住原神 3.0 了，但不得不说，配合 HarmonyOS ， Mate50 Pro 平常体验贼凉爽。

电池掉的也慢。

哦对，差点儿忘了，这次的 HarmonyOS 也更新到了 3.0 的大版本：

整体界面看上去没什么变化，还是一眼 “ 华为味儿 ” 。

不过细节处有一些新功能，比如智感扫码，存储压缩。。。

以及我个人比较喜欢的一个新功能： “ 中转站 ” 。

它有点儿像一个增强版的剪贴板，其他手机的剪贴板只能缓存文字内容，但是它能缓存图片。

跟财务 *** 姐对报销的时候，拿中转站甩发票截图的体验简直太爽了。。。

讲完系统的体验，我们最后来聊聊 Mate50 Pro 这次搭载的专利的机械光圈技术吧。

但是要聊它，我们就得先聊聊 Mate50 Pro 的拍照表现。

不知道大家还记不记得，差不多去年的这个时候，华为 P50 发布。

结果说实话，P50 的拍照有点儿小翻车。

原因我们也分析过：之前华为的影像平台一直是围绕着自家的麒麟处理器搭建的，很多的算法、流程都只能在麒麟上跑通。

突然换成高通处理器，说白了，影像系统需要一个重新垒地基、优化的过程。

从左到右 ▼

P50 当时的适配时间实在是过于匆忙了，然而等到今年的 Mate50 系列，这部分基本上是完成了：

5000 万像素主摄、 1300 万像素超广角， 6400 万像素的潜望镜长焦，三段拉满。

再配合上华为的 XMAGE 计算摄影平台，解析力、色彩、人像等等都是之一梯队的水平，P50 的遗憾终于在 Mate50 系列上补完了。

其实手机相机卷到现在，大家硬件不差、调校不差，成像基本上是不会有太大区别了——

更多的，反而是各家影像团队对于色彩的理解，导致的 “ 味道 ” 不同：

比如 OPPO 的 “ 哈苏味 ” ，小米的 “ 徕卡味 ” 。

随着这两年和徕卡的解绑， Mate50 Pro 的色彩风格也有了一定的变化。

硬要让我形容的话，大概是 —— 八成类似 iPhone 的素色，混上两成徕卡风格。

u1s1 ，还算是耐看。

而除了这些常规的部分之外，我们前面还提到了华为这次在 Mate50 Pro 上首发了专利的机械光圈。

更大光圈达到了 f/1.4 。（几乎是手机上更大的光圈了 ）

我试着拍了几张照片，这个大光圈带来的虚化效果的确不错，比普通手机要强。

但是同样的。。。没有对比就没有伤害。

要知道，单反相机上的大光圈，是可以虚化出光斑的！

素材来源：风丽老师@MaE ▼

这种水平的虚化，手机受限于镜头空间，根本实现不了！

机械光圈也没用，只能靠 AI 去 P 图。

但是问题来了：AI 既然能 P 大光斑，为什么就不能 P 出来 f/1.4 这种水平的虚化效果？

比如 vivo 通过算法还原的蔡司滤镜 ▼

谷歌、 OPPO 、 vivo 。。。这些厂商都已经给大家交过作业了。

苹果甚至更进一步，录视频的时候，都能往视频里面 P 虚化。。。

假如对效果不满意，还能再在后期重新调！

简直离谱！

说实话，把机械光圈放到手机上，其实炫技意义大于实际意义：

华为做出来了这个机械结构，的确很酷，很牛 x ！

但是现阶段机械结构能做的， AI 早就能做了，成本更低，后期空间还更大。

所以除非说哪天手机的镜头结构发生了巨大变化，否则机械光圈结构。。。不太会普及开来。

OK~ 说了这么多了，最后我们来总结一下吧。

前两年因为美国各方面的打压断供，华为 P50 做的的确有失水准，令不少花粉失望。

P40 系列、 Mate40 系列的用户们还能挺一挺，但是持币观望的 Mate30 系列用户们。。。

那可就是随时准备跑路了。

好在华为果断推出了存储扩容和低价换电服务，鸿蒙生态也帮着挽留了一批小伙伴当钉子户。

尽管寒冬还没过去，但是 Mate50 Pro 并没有继续摆烂：

最新的芯片、拉满的配置，配合之一梯队的影像体验，以及几项首发黑科技 ——

说实话我挺喜欢那个电量聚能泵设计的，希望友商们赶紧学学。

HarmonyOS 3.0 一眼望去变化不大，但是底层方面也上了些技术。。。

u1s1 ，除了没有 5G ，这手机我真没觉得它有什么问题：Mate30 、 40 用户们完全可以闭眼买，综合体验不会开倒车。

其它品牌的小伙伴要是想感受一下华为生态，这台手机搭配 Harmony OS 3.0 也许还能给你带来一些小惊喜。

当然了，假如 5G 对你的日常生活真的很重要的话，那的确不如再等等。

据说过一阵，华为亲儿子鼎桥版 Mate50 就要来了。。。

但凡鼎桥那边不偷工减料减配、价格还合适的话。。。

那说不定。。。重振华为荣光。。。

还得看鼎桥？

绝大部分开源项目都是开源PCB和开源代码，好点的再加个结构，但是这些过程是如何从无到有的呢？很少有人会详细解答。

本次工程将手把手教你从硬件选型，原理图PCB，软件编程和结构建模等几个方面，介绍我们开发一个产品的流程。

大概目录如下：

规格书解读、元器件选型：

原理图PCB：

软件编程：

结构建模：

面板绘制：

1.简介

全文8000多字，建议先收藏再查看。

使用PLS-K-100激光测距仪模块+ESP32做MCU，可以实现100米±2mm高精度激光测距，就算是和小米的激光测距仪相比，这个精度也是很高的。

2.了解PLS-K-100激光测距仪模块（花费10~30分钟）

先简单地看看模块的参数。

PLS-K-100具有测量精度高，测量速度快，安装操作简单等特点。

已广泛用于家装测量，工业控制等各领域。

产品特点：

• 体积小巧
• 重量轻
• 测距距离远，可达100m
• 精度高，更高可达1mm
• 耐高低温-30~+60℃，常温款0-40℃

模块图片：

3.元器件选型+MCU选型+编程选型+需求分析+原理图（花费2小时）

这一部分是整个文章最核心部分！

3.1确定核心元器件

首先你需要知道你做的这个东西的核心元器件是什么。

不同的产品可能有不同的核心元器件，复杂的产品甚至是有多个核心元器件。

例如手机的核心元器件就是SOC、蓝牙音响的核心器件是功放和蓝牙芯片，那这要看如何选型，侧重蓝牙芯片还是侧重功放。

像这个激光测距仪的核心元器件就是这个PLS-K-100激光测距仪模块，因为这个模块是串口通讯的，所以MCU只要有串口通信都可以使其工作。其他像电源芯片和MCU都是非核心元器件。

原理图上只需要接到MCU的串口脚即可

这里我使用HDR2.54排针连接到主板，此外还需要接上拉电阻。

3.2预选MCU

因为这个元器件可以通过串口通信然后接收指令和发送测量数据，因此MCU选有串口通信的MCU：ESP32、普通的51单片机、STM32、甚至上树莓派等arm的处理器都是可以的。

但是这都需要功能需求分析后才能选的，这里先告诉大家选用的是ESP32。

3.3选定编程软件

至于选用什么MCU又关系到你选择编程软件的问题，例如STM32，可以支持keil、ST官方的CUBE mx、IAR arm版、VsCode、arduino。ESP32也可以用官方的IDE或者arduino等。

如果是简单地做点东西，我还是更推荐使用arduino。

3.4确定功能需求

那么选好核心器件和MCU后，这两个比较主要的东西基本上是选定了，那么剩下的就是其他需求了。

其他需求指的是什么呢?最简单的就是看系统的输入输出。

我举一些例子：

• 有无外置电池？是一直插电使用还是随身携带使用？
• 如果有电池需求，那么电池电压选择？
• 电池低于系统电压？需要升压芯片
• 电池高于系统电压？需要降压芯片
• 有无用户输入？如何输入？使用按键还是摇杆？使用鼠标还是键盘？使用触屏还是语音识别？细分一下又可以分为：按键是IO输入还是ADC输入？摇杆是ADC输入还是编码输入？
• 有无用户输出？如何输出？使用屏幕还是LED灯？使用震动还是机械反馈？使用蜂鸣器还是语音播报？这里也可以细分：LED灯是否需要呼吸灯？LED灯有几盏，多的话是否需要译码器？屏幕是否需要驱动芯片又或者直接驱动？

3.5先来看看别人是怎么做的

那么我找来了一个优利德的LM150e+ 150m激光测距仪看看。

就看系统的输入输出。
输入：两节AAA电池、按键、激光测距模块
输出：屏幕显示距离、激光测距模块

在这里激光测距仪是输入也是输出，输出了激光然后输入了激光反馈，因此才测得距离。

看完了别人的那么我们就仿照它来做吧：

3.6确定输入按键

首先输入是肯定用按键，因为这种产品有时你是看不见测量的屏幕，比如测量缝隙的时候你的眼睛就不能盯着触摸屏，如果用触摸屏那不如实体按键来的准确。

然后就是按键数量。优利德的一共有7个按键：

1. 开机兼测量模式的复合按键
2. 测量长宽高算体积面积的按键
3. 储存按键
4. 多组数据加减求和的按键
5. 基准切换的按键
6. 蜂鸣器开关的
7. 关机和清零复合按键

那么我们简单点，就要个测量，基准切换，开关机，蜂鸣器开关。

然后我们再加点其他东西，比如说优利德的没有单位切换，那我加一个单位切换。

我想要一个单纯的激光开关，不测量。

我想把测量模式分开。

那么一套下来我们就一共需要至少8个按键：

1. 蜂鸣器开关
2. 激光开关
3. 基准切换
4. 单位切换
5. 连续测量
6. 单次测量
7. 开机
8. 关机

然后这就有一个问题：

我们电池产品的话要考虑低功耗，所以用按键开关机就要做开机电路，关机电路等，但是想简单点的话直接做一个硬开关，开关电池的供电就好了。

所以以上，就确定要有6个按键，一个开关。

3.7确定屏幕输出

输出用的屏幕可以用彩色屏，1602屏，也可以用OLED，但是这种仪器彩色屏的话成本会高，而1602屏显示的信息就又太少了，果想要经济又实惠，可以用OLED，虽然是单色但也足够。

使用带驱动的模块OLED屏幕，可以用SPI或者IIC通讯，这种不是需要快速显示的，为了节省IO先预选IIC通讯的。

原理图上需要上拉电阻：

3.8确定外围

除了主要的输入输出外，我还需要加入其他外围，方便用户指示或者调试用

3.8.1.蜂鸣器

用于提示用户。需要加三极管驱动

原理图上只需要当下管，IO驱动即可：

3.8.2.激光指示灯

用于提示用户前激光是否打开，不需要用眼睛去看，虽然是二类激光产品，但是看久了还是对眼睛不好。
LED想用IO直接驱动：

3.8.3串口输入输出

用于方便调试和升级烧录用（这个前期可以用，后期产品开发成型后可以做空焊），这里就用CH340C把
看规格书搭好电路。

需要注意的是V3脚，3.3V直接接3.3V，5V要外接退耦电容。我这里使用的是USB的5V直接供电。

当然如果是STM32可以留JTAG或者SWD，这部分可以等选完MCU再回过来确定，也是可以的。

3.8.4.电池电量和充电指示

如果要使用到电池电量指示那么首先要检测，很明显需要用ADC检测，而充电器是否插入可以用IO或者ADC检测

3.9确定MCU和IO分配

那么输入输出和外围都预选后，就要选择MCU了。
实际上确定MCU可以在前面，也可以在这里，这是一个动态调整的过程。
比如前面选择了资源较少的MCU，后面需求多了，那么就要更换更大资源的MCU，如果一开始就选很多资源的MCU也是可以的，但是这样就不经济，因此需要结合需求综合的确定出MCU。
首先先确定外围，通讯，IO数量：
核心，激光测距仪模块：UART
蜂鸣器：IO
调试：UART
按键：IO6或ADC1或ADC*2？
电池电量检测：ADC
充电器插入检测：ADC或IO？
屏幕：IIC或SPI？
那么需要一个MCU要有两个UART，ADC1~3路，IO2~8或10，IIC或SPI的
更好是硬件的，虽然很多时候软件也能模拟，但是没有硬件效率高。

MCU这部分IO分配需要仔细去看规格书或者IO解读才能知道

传统8051单片机没有硬件IIC，ADC，直接不看

ESP8266 IO不够

经典STM32F103C8T6备选

ESP32 备选

还有很多很多mcu都是可以的，那么MCU满足需求后反过来再看看编程环境和现有的库。
3.3节推荐过arduino开发，实际上STM32F103C8T6也是支持arduino的，ESP32也是，都可以使用很多现成的库。
不过综合考虑后还是选择ESP32，主要理由是：

• 现阶段STM32F103C8T6支持arduino不够完善
• ESP32支持WIFI，后续可以增加联网功能。
• 外围简单，无需晶振

然后回过头来在确定按键全部可以用IO，比较好开发，屏幕用IIC

最后就是MCU分配IO了
首先先按照那些IO口能输入，能输出，功能复用等先分配

例如ESP32，有些IO是开机会输出PWM啊，或者只能输入不能输出。
比如说开机会输出PWM更好就不能接LED啊蜂鸣器的，拉高启动失败就不能接上拉的IOKEY等等，这些都需要做调整。
然后除了看以上情况还需要看PCB的布线是否走得通，好不好出现，走不走的顺，走不了只能调换IO，这些是要PCB画到一半再回过头来调整的。

选择好MCU后还需要画上MCU外围，也就是最小系统电路。
对于ESP32最小系统基本上就是电源和复位电路了。

当然我集成到CH340自动下载电路了，因此这两个按钮实际上可以省掉

如果是STM32等还需要外围晶振电路

3.8确定电池和电源系统

首先这种手持产品不可能说接着个AC电，TYPE-C5V来用，这样很不方便，因此电池肯定是要有，那选什么电池？选多大的呢？
主要还是看各个元器件的输入电压范围。
那么我们需要找规格书，那么关于如何找规格书的话有空我可以写个文章单独讲如何找，这里先直接给出来：

MCU：

蜂鸣器：

激光测距模块：

CH340：

OLED屏幕：

以上就是主要元器件的工作电压范围，除了MCU和激光测距模块是在3.3V，其他都可以到3.3~5V。

综合考虑各个系统给定3.3V

然后就是确定电源（电池）：
如果是一节锂电池（4.2V~3.2V，3.7V额定），那么又有两种 *** ：

1.是升压到5V然后降压到3.3V

2.是直接降压到3.3V

实际上锂电池大多数情况到后面压降很厉害了，能用的基本都在3.3V以上，考虑到经济和损耗，不如直接降压到3.3V。

那么降压又有DCDC和LDO，这里更推荐使用DCDC，因为大多数LDO需要有0.1~1V的压差才可以使用，例如1V压差需要4.3V才能降压到3.3V，而我们电池电压会波动，所以大多数LDO都用不了，而且我们希望一个电源降压芯片就给整个系统供电，因此使用DCDC效率更高而且电流带载能力越大。

这里使用我经常用的一颗LP3220。

根据数据手册上典型应用图就可以搭出来电路了。

可以带1.2A电流，而且可以低压差甚至无压差输出，例如3.4V输出3.3V，3.3V输出3.3V，当然3.2V不可能输出3.3V，这就需要升降压芯片了，但是这里没有必要用到升降压。

如果是两节锂电池串联（8.4V~6.4V，7.4V额定），那么推荐用DCDC直接到3.3V是更好的，但是两节锂电池又需要考虑电池均衡的问题，还有电池的管理芯片和外围也比单节的多得多，因此不如用单节锂电池。

干电池的话也是可以的，但是自己做DIY的话就不推荐了，要经常买，两节干电池串联实际上只有2.几V的电压，基本上是升压了。

综合考虑下来还是使用单节锂电池最为经济。

3.9电源管理芯片和电源路径管理

选定电池单节锂电池后要考虑充电问题，充电芯片有很多，我这里选的是TP5100，单节充电可以上到2A，不过我选用的是1A电流。

然后要考虑路径管理，很多电池产品例如手机，可以边用边充电，但是考虑到激光测距仪专用性比较强，也不是24小时都要插电用的，更多是手持的时候，因此没做路径管理。当然要做路径管理也是可以的，如下：

边用边充，5V给电池充电同时给系统5V供电，没有5V时用电池供电。

那么到这里元器件选型+MCU选型+编程选型+需求分析+原理图就完了。

4.前期搭建平台验证可行性和调试（花费2小时）

对于上面的MCU和各种选型，我们先可以不着急画PCB。

我先推荐用杜邦线和面包板的方式按照上一步画的原理图先搭建一套简单的平台出来。

好处：

1. 搭出来可以验证电路上原理图上一些问题
2. 可以前期先调试软件
3. 发PCB后还要等一段时间才会回板，但是这段时间你不可能没事做摆烂
   因此你可以先用这套平台先调着软件先，你就领先别人一亿年（没错，比赛的时候也是这样，先用平台调软件争取时间，等回板再转到PCB上调）。

那么这套平台至少包含：

1. MCU，可以是核心板，或者开发板。
2. 可靠的供电，可以不用上述选到的电源IC，但是一定是要有的，我这里直接用ESP32开发板上AMS1117产生的3.3V
3. 核心元器件，也就是激光测距仪，连接到ESP32的串口上。
4. 基本输入输出，一个OLED屏幕，按键可以是一个，不用那么多。
   这是我当时搭建的平台。

那么搭建这个平台有什么好处呢？

就是验证过自己的主要的电路是OK的没问题，那么就说明前期画的原理图是没有基本问题的。
我不敢打包票说一定没问题，但是大问题是肯定没啥的。

我做的一些项目也是前期搭平台的。

这是今年5月的瑞萨训练营的数据无线采集搭的平台。

当然那次传感器很多，因为核心元器件都是传感器，所以看着接线很乱。

但是至少我搭过平台的项目基本上都是打一次板就全部功能通的。

5.PCB（花费绘制1.5小时，焊接1.5小时）

绘制和焊接PCB要点。

5.1PCB绘制

原理图绘制完成那就是绘制PCB了

这是我的PCB，当然还有很多要优化的地方。

例如ESP32天线处不要铺铜甚至锣空，ESP32的IO不顺，需要调整位置等，不过这些都是小问题。

我们来看看首先要先干什么。

首先是按照结构板框和结构元器件来摆放，例如按键，开关，TYPE-C口位置。

一般流程是板框结构先给出来，但是这里我是现有PCB再有结构的。

如果是现有PCB再有结构的话就特别要注意上面交互元器件的摆放了，要摆放在合适的位置。

由于是做手持产品，因此板能画多小就多小。

我这里先是摆放了六个按键，然后再摆放TYPE-C，再摆放开关和屏幕。

交互元器件定下来后就画上板框大概框住。

然后就大致布局其他元器件。

布局元器件原则就是连接尽量走短，并且留有能够走线的空间。

然后就可以布线了。

布线先走高速差分信号，再走其他小信号，最后再走电源。

我的习惯是这样，后面两个也可以调换，但是一定要先走高速差分信号。

这块板看上去就USB “串口” IIC这几个算是比较高速的了，但只有USB是差分，其他两个也可以走差分。

走好线后调整好各个元器件的丝印，当然也可以全部隐藏，比较漂亮。

在其他空的地方打上地孔，铺上地铜，检查DRC就可以愉快的发板了。

5.2PCB焊接

那么打完板回来就是焊接了

首先我推荐的焊接顺序是：
1.TYPE-C座子
2.TP5100芯片
3.CH340C芯片
4.电源芯片LP3220
5.MCU ESP32
6.其他贴片物料
7.插件物料

为什么会推荐这样的顺序呢？

首先整张板最难焊接的应该就是TYPE-C座子和TP5100芯片了，先焊接比较难的芯片，万一把PCB板弄坏了也没关系，因为没焊其他东西。如果你其他东西全都焊完了，就差这个TYPE-C插座了，但是你一个失手把铜皮扯出来还是怎么样的弄坏了，那真的是寄了。

那么想要避免这种况的发生，那更好的办法就是先焊接这个TYPE-C插座，然后在焊接比较难的，例如TP5100，这是QFN封装的一个芯片，虽然不算难，但是对于新手来说还是有挑战的。

所以一般都是先焊接比较难的又便宜的物料，然后再焊接芯片。

芯片的焊接顺序当然也是有讲究的。

我先焊接了TP5100是因为TP5100便宜，而且比较难焊接。

然后其他芯片都不是很难，但是他有一个价格CH340C芯片的价格是更便宜的，然后是到LP3220，最后是到MCU ESP32。

芯片先从更便宜的开始焊，然后到最贵的，这样就算焊错了也不会有太大损失。

焊接完先上电看看3.3V有没有正常产生就可以了。

电源不短路就是OK，再看看充电是否正常等。

另外就是焊好喇叭后直接焊接OLED屏幕，不用母座对插，这样屏幕不会突出来，可以查看后面装配3D。

按键推荐6x6x13的，这样亚克力是按压装的，看后面装配。

如果按键超过亚克力可以推盖安装，看后面的爆炸图。

6.外壳结构绘制（花费6小时）

本工程将使用SOLIDWORKS进行外壳绘制，外壳文件已经在附件中。

前面讲过一般开发流程都是先有结构再有PCB，然后给出PCB板框，不过我们现在以硬件主导，因此先导入PCB再有结构。

6.1导出PCB 3D

使用嘉立创EDA专业版绘制，选择元器件的时候已经选择了带有3D封装的元器件了：

然后我们到PCB设置板厚。

设置为你打板的厚度，默认1.6mm，这样导出才是板厚1.6mm的。

然后选择导出3D文件。

选择类型选择STEP 对象选择PCB+元件模型。

导出STEP文件。

6.2导入SOLIDWORKS

打开SW后直接选打开。

查看所有类型，选择刚刚导出的文件。
然后等待导入SW。

提示没有默认模板，请在设置中选择默认模板。

默认是以装配体形式打开的，PCB和各个元器件是一整个零件

6.3绘制/导入激光测距仪和OLED屏幕和按钮

时间关系已经画好。

配合好PCB的关系即可。

PCB和激光测距仪距离适合即可，不要太多。

OLED和PCB距离5.2，OLED底部PCB应顶住蜂鸣器，蜂鸣器的3D似乎被我搞不见了hhh。

6.4绘制外壳

简单拉个BOX就好了。

沿着PCB和激光测距仪外框框围起来就好啦，激光测距仪记得留螺丝柱固定
定位柱记得加加强筋。

PCB板支撑固定也要加倒角加强。

内部做好倒角。

TYPEC做其实可以再收进去一点。

两边缩进，做导轨以放置亚克力，导轨高度应稍高于按键。

那么要注意的点就是这些。

6.5电池和按键

电池仓大小：50x40x5.2可以了。

如果是推盖安装那么按键长度还要再长点，目前 *** 没找到，只能自己画然后打印。

6.6导出外壳3D

可以到三维猴愉快下单了。

6.7绘制亚克力DXF

绘制完外壳要根据滑轨大小 *** 亚克力大小。

滑轨预留2.25mm，因此亚克力厚度2mm。

长宽83x54.2mm。

留下公差，宽度选择53.5mm，长度可以一样，厚度2mm。

亚克力切掉开关部分和留个按键的键帽直径+0.2~0.3mm即可。

6.8导出亚克力DXF

画完亚克力后需要导出dxf到立创EDA专业版中绘制亚克力图案提供避位。

选中亚克力零件后选择另存为一个零件。

另存为零件得到亚克力的3D。

新建一个工程图。

双击亚克力零件。

选择视图。

便会生成多个视图，我们只需要上面那个即可，我们可以导入到立创EDA里再删除也可以。

我们导出DXF，然后点击选项。

确认输出1：1是激活的。

然后保存即可。

6.9爆炸图

可以做一下爆炸图。

爆炸图演示的是亚克力推盖安装，实际上我是按压安装，这个是看你按钮高度，上面已经说过了，这里不再重复。

7.亚克力面板（花费30分钟）

先导入DXF。

新建面板文件后选择导入dxf。

选择上一步导入的亚克力DXF。

删掉其他，只保留顶视图投影。

我们就得到外框了。

注意，为了放置比例不对，请先查看一下长宽是否和3D绘制的一样。

然后就可以愉快的画面板了。

中间的控做挖空。

外面做板框即可。

使用立创EDA专业版面板编辑后导出文件到立创面板打样。

8.外壳安装（花费15~30分钟）

1.先接上电池和激光测距仪接线

2.电池后贴双面胶，建议用容易撕下的

3.安装电池，安装时紧贴外壳最后，出线在右下角。上一步不用双面胶也可以用胶布贴紧

4.安装激光测距模块，打上固定螺丝

5.安装主板

6.打上主板固定螺丝

7.安装亚克力，先安装右侧，再用力按压左侧进入凹槽

8.安装轻触开关按钮帽

9.完成

9.代码编写（花费12小时）

软件是整个项目的灵魂，因此设计需要三思

主要分为：
1.和激光测距仪的通讯
2.按键控制
3.OLED显示UI

除了有源码外还有可以直接烧录的bin文件

9.1第三方库

本次工程中使用到第三方库：u8g2。

主要是OLED的UI显示库。

9.2激光测距仪通讯部分

主要是发送控制指令后读取激光模块回传的数据。

发送指令写在了measursend()内

接收和数据处理写在了laserread()内

首先要知道我们激光测距仪是接在ESP32的第二串口

因此需要和之一串口，也就是ch340串口进行区分，不要搞错。

Serial是串口1，连接ch340

Serial2是串口2，连接激光测距仪

9.2.1查看激光测距仪规格书

查看规格书可以看到命令以及对应的指令，返回的数据举例

可以看到发送的指令是固定的，我们只需要用到

• 单次自动测量
• 连续自动测量
• 打开激光
• 关闭激光
• 退出连续自动测量

9.2.2发送指令

把他们存在char里就好了

每个状态用枚举存好

用的时候只需要更改状态即可，然后switch就可以作出动作

9.2.3接收指令

这个就比较麻烦了，因为接收不是固定的

上面规格书提到 前面6位数据都是固定，后面红色为测量距离结果，黄色为质量，最后绿色为校验和

那么我们就建立一个Distance_raw存放

仔细阅读规格书发现，除了返回正常数据，还会返回错误码0XEE

那么我们先判断首位是0XEE还是0XAA

如果是EE那么EE传输的只有8位，因此做校验和只需要取8位即可

然后判断校验和，最后判断返回的错误是什么错误即可

如果是0XAA，也就是正常数据，那么是做的13位校验和

校验和正确后才会拿第6，7，8，9位距离存储位数据做运算，然后再换算出距离，此距离单位是mm。

核心算法是：

Distance_mm = Distance_raw<6> * 16777216 + Distance_raw<7> * 65536 + Distance_raw<8> * 256 + Distance_raw<9>;
然后再根据Distance_mm 转换出cm和m

最后就是计算出可信度存放到Reliability中。
可信度根据“规格书”，可信度越低，质量越高，测量越准确。

9.3按键扫描和激光相互之间的逻辑

我们先定每一个状态

按键对应IO

按键扫描

按键处理

我们先看看简单的处理，比如基准，实际上就是互相切换两种状态。

复杂的像多次测量和单次测量，要单次测量，多次测量和激光开关状态相互配合来判断做处理。

我们先来点简单的一个按键的。

这是单个激光的流程

从关闭状态到打开激光，到关闭激光，再到测量关闭状态，注意，这里的打开激光关闭激光都是发送的指令，只有测量关闭是MCU不发送东西

同样的测量也是，这里自动测量按下之一次实际上只是打开了激光瞄准，再按一次才是测量。

连续测量是从关闭状态到连续测量，然后再退出连续测量，如果不发送退出代码则会一直测量

接着就是单次测量另一个功能，就是长按单次测量，2秒松手后测量，实际上也很简单

打开激光和判断2秒实际上是同时的，打开激光同时已经在计算2秒了

然后就是这三个的相互联动了

如果从其他状态按连续测量，那么都是退出，如果激光打开状态按下测量，无论是单次还是多次，都是打开其测量状态

单次测量进入的打开激光按下多次测量是连续测量

看流程图其实就很容易理解了

那么有个问题，就是单次测量的2秒，我从多次测量开启状态长按单次2秒以上会怎样？从激光打开长按会怎样？

那就要看这个条件是否满足

按键松手前SingleKeyState=0是按下的SingleKeyState=1，和Singlekeyflag=1满足才行

只要按下就Singlekeyflag=1，所以会进入单次测量。

所以这里是有bug，嘿嘿

应该需要再判断是否在多次测量模式或者激光打开模式，那这个留给你们做作业把

9.4蜂鸣器

如果按照我们的顺序执行法，让蜂鸣器IO变高，延迟200ms，然后变低，那么CPU都被蜂鸣器时间占用了，那么更好的 *** 是使用定时器

但是ESP32用arduino做定时器我似乎遇到了一些问题，定时器开不起来不知道怎么回事
那我用另一种 *** ，就是用millis()

这个函数在开机时就会在跑，我们就判断按下的时候当时的时间，然后加上200ms，然后再获取当前时间，如果当前时间大于按下时间+200ms，那么蜂鸣器已经响了200ms，那么再关闭蜂鸣器就可以了。

这样就不会占用太多CPU资源。

只要蜂鸣器状态开，那么IO变高同时开始计时，然后系统就一直检测当前时间<按下时的时间+200ms，是就复位。

这是不占用CPU资源延时来做的蜂鸣器，当然还是用定时器最简单。

9.5OLED部分

屏幕在这里可以切换0.96或者1.3寸的

中文部分先用取模软件弄好要显示的中文，实际上很多都没用上，因为没做hhh

屏幕代码放在oled（）中

大多数是排版的代码。

还有根据状态显示当前状态的图标判断代码

根据单位选择显示不同单位和代为值的代码

这部分较为简单

9.6电池电量检测

这部分做的比较简单，一直没时间优化

核心就是注释的那几个

用满电ADC值和没电ADC值这两个固定的值对比当前的ADC值，计算出当前电压和电量。

当然这里电量是线性的，实际上电池到后面衰减得很快，不是一个线性的过程，但是懒得做优化啦

留给你们作业优化了。

9.7错误代码

我没做，还是留给你们的作业

10.最后

写到这里

已经快赶上一个毕业设计了

甚至多次触发平台字数上限

是一个比较完整的硬件软件结构教程了。

实际上很多东西还是没说到，因为里面实在是有点复杂，不是图文描述能说明的，有补充可以到评论区大家以前讨论哈~

最后感谢星火计划、立创开源社区的白嫖和技术支持

如果你喜欢这个文章，欢迎点赞、关注、转发

我会持续更新优质开源项目！

int num = 0; void setup(){ Serial.begin(9600); }void loop(){ while(Serial.available())  { char c=Serial.read();  if(c=='A')  { num++;  Serial.print(Hello:num=);  Serial.println(num); } }}

本系列文章分为4个部分，分别讨论了：使用Sallen-Key有源滤波器时应避免的陷阱、Sallen-Key低通滤波器所建议的补救措施、接近零偏移的Chebyshev低通滤波器，以及采纳网友建议所带来的不利后果。

图1中的电路，不久前人家给我时，说是个三极点、有源1dB Chebyshev低通滤波器。我从未证明其传递函数符合Chebyshev多项式，但是从其SPICE仿真来看却很像是Chebyshev的，因此我认为他说的没错。有一点提一下，这个滤波器的-3dB点为3kHz。

除了运算放大器输入偏置电流流经三个电阻的影响之外，该电路几乎是零偏移配置。

图1：这个电路给我时说是一个三极点、有源1dB Chebyshev低通滤波器。

有个重点需要注意，那就是图1中的R1和C1所形成的一对无源RC。回顾本系列文章的第2部分，这一对RC可防止对运放提出比其“力所能及”更高的速度要求。

还应注意，这个电路对负载阻抗（例如与C3并联起来的R8）敏感（图2）。这个10M的负载会使波特图稍微移动一点，但是对于大多数用途来说，这样小的位移是可以的。

图2：这个1dB Chebyshev低通滤波器包括了负载。

如果想要获得真正的零偏移，可以对运放的输入添加一个隔直器，这样就得到图3的结果。

图3：这个1dB Chebyshev低通滤波器具有一个隔直器。

同样，可以看到该波特图与原始Chebyshev响应相比略有移动，但运算放大器对隔直器的影响实际上为零。

图4：这个1dB Chebyshev低通滤波器增加了负载并带有隔直器。

如果把两者都加进来，也就是如图4所示同时增加负载和隔直器，那么波特图的移动会稍微增加一点，但对于大多数用途而言，位移仍然不会太大。

（原文刊登于EDN美国版，参考链接：Zero offset active lowpass filter, part 3）

更多技术文章，请点击了解更多

面包板上面有很多小孔，可以根据需要插入或者拔出各种电子元器件，无需焊接，非常适合电子电路的学习和实验。

面包板 中部同一排小孔连通

上面一般接电源，红色排一般接正极，蓝色排一般接负极

01使用双面覆铜板 *** 电路

普通的覆铜板可以用于快速 *** 实验电路板，特别对于当今大部分的表面焊接（ *** D）器件来说是非常重要的。普通的面包板只能对于直插器件完成实验。

▲ Double Layer Copper-Clad Plate

在业余条件下 *** 印刷电路板最方便使用单面PCB。对于需要双面来布通引线的电路来说，可以通过合理的飞线完成电路。

使用双面覆铜板可以对一些 面包板上的高频放大电路<1> 进行实验。这样可以保证高频器件连接引线之间能够满足阻抗要求，并降低环境对电路的影响。

▲ 快速PCB ***

因此，在使用普通的单片板 *** 工艺的过程中，就需要对双面覆铜板的另外一个表面进行保护，在后期的腐蚀过程中保留该层铜皮。使用一些可以快速干燥并抗腐蚀的溶剂可以达到此目的。

下面是在实践过程中，被证明可以有效保护整层铜箔的溶剂：

• 用于感光制版的感光溶剂；
• 用于保护电路板的透明三防漆；

▲ 感光剂与三防漆

使用效果

通过实验证明使用三防漆与感光剂都可以有效的保护覆铜板上的铜箔。在使用盐酸+双氧水的快速腐蚀过程中，它们对于铜箔的保护效果都非常好。

▲ 使用三防漆以及感光剂保护腐蚀的铜箔

▲ 快速制版所得到的实验电路板

参考资料

<1> 面包板上的高频放大电路: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/106161919

大家好，我是李工，创作不易，希望大家多多支持我。今天给大家分享的是：晶体振荡器设计、晶体振荡器的基本工作原理。

晶体振荡器算是在电子元件里面比较常见的，比如手机、电脑、笔记本电脑，微控制器等。晶体振荡器在单一频率下工作是独一无二的，高度稳定且无漂移。这篇文章主要讲一下晶体振荡器的基本工作原理及晶体振荡器设计。

一、晶体振荡器的基本工作原理

任何振荡器都只需要两个东西就可以工作-正反馈和一些放大器。放大器可以是晶体管、FET、运算放大器或数字门。放大器的类型取决于频率。

运算放大器可以在低到中的低频门上工作，晶体管和FET可以在任何频率下工作，尤其是在高端。下面是一些晶体振荡器，不仅有多种形状和尺寸，而且还有不同的石英切工。

下面看下晶体振荡器的内部结构，拆下外壳的晶体振荡器显示石英盘、镀银板和连接。

从上图可以看出，主要分为三个部分：导线连接到石英片两侧的两个镀银板，形成电容。最后，石英本身的行为就像一个电感（一个大电感）和一个串联的小电容：

例如，看看下面的等效电路：

Rs是引线的电阻，Cp是镀银板的电容，L和Cs隐藏在石英内部。

使晶体在一个频率下非常稳定的特性是它的 Q，通常为 20 到 30000。由于 Cp 和 Cs 非常小，要使 L 共振，必须很大，通常是几个亨利，Q是电抗与电阻之比。

从下图中可以看出，晶体有两个共振点。较低阻抗串联谐振主要由 Cs 和 L1 控制，较大阻抗并联谐振主要由与 L1 串联且均与 Cp 并联的 Cs 控制。

下面两种振荡电路适合串联或并联使用晶振：

二、反相门振荡器

你可以使用反相门 *** 一个最简单的振荡器，如下所示：一种数字CMOS栅极晶体振荡器。

基本上大部分反相CMOS管都可以让这个电路运行起来，例如： 4069、74HC04、74HC14等。

不直观的是，数字门都有一个增益，如果你对它们进行偏置（如上面的 1M5电阻），将用作放大器，输出仅提供 180° 的相移，因此电容在那里提供其余的相移以使反馈为正 (360°) 并引起振荡。

不过这个电路里面的组件都没有什么准确的数值。R1 可以是 10k 到 10M 之间的任何值，C1 和 C2 可以是 10p 到 100p 之间的任何值，这完全取决于晶体的频率和切割类型。

上面的值是典型值，适用于面包板。我为 C1 使用了一个可变电容，这样我就可以在计数器上将频率精确设置为 10.0000MHz。如果不需要那么精确，你可以使用第二个 39p 电容。

三、晶体振荡器和运算放大器

晶体振荡器也可以用快速运算放大器制成，这里使用了 LM318 运算放大器，输出有点不是很纯粹，还有更好的 *** 来 *** 振荡器。

四、射频振荡器

很多无线电爱好者都依赖晶体振荡器，例如下面的电路：晶体控制的 40m QRP 发射器。

主晶振在左下角Q1、X1等，后面是1W的小功率放大器（PA），Q3驱动低通滤波器和匹配电路。振荡器通过一个键控整形电路（Q2）开关，使其起停平缓，这可以防止点击被传输。

FET 振荡器的漏极电路是一个调谐电路 (L1 C3)，可提供更大的功率和更清晰的波形。这些都构成了一个业余波段 (40m) QRP CW（连续波或摩尔斯电码）发射机。

完成的原型板如下所示，带有晶体的详细视图，请注意，莫尔斯键是一个微动开关。

晶体振荡器特写

五、泛音振荡器

另一个有用的晶体振荡器是下图中所示的泛音振荡器。标准切割晶体很难制造；高于 20MHz，因为石英晶片变得太薄，一个很好的解决方案是使用泛音振荡器。

一个例子是 144MH 发射机的频率源。振荡器的调谐负载为晶体基频的奇数倍。事实上，很少或根本没有基波部分出现在输出端。虽然下面的电路适用于基波切割晶体，但更好使用泛音模式晶体用于此应用。

这个振荡器有一个 11.6MHz 的晶体，调谐到 34.8MHz 的第三泛音或谐波。下面的正弦波很好，在傅立叶显示中34MHz的输出几乎没有11.6MHz的基波。

输出变压器是 Amidon T-50_6 型，初级有 15 匝。次要匝数将取决于你将其连接到什么。如果输出后跟一个三倍频器 (3X) 电路，它将成为 104MHz 收发器的信号源。

原文链接：https://www.circuitbasics.com/crystal-oscillators/

以上就是关于晶体振荡器的知识，希望大家多多支持我，得点赞，关注，有问题欢迎在评论区留言，大家一起讨论。

关于振荡器的更多内容，大家可以点击下面链接：

晶振是干什么用的？晶振的作用和原理？几分钟带你搞懂晶振

皮尔斯振荡器电路工作原理图解，几分钟，立马搞定皮尔斯振荡电路

不会设计哈特利振荡器？图文+案例，手把手教你哈特利振荡器设计

Colpitts 振荡器电路图分析，几分钟，立马搞定 Colpitts 振荡器电路

【太平洋家居网 设计频道】本案中，设计师以卡玛王子品牌形象升级为契机，延续了公明店的自然清新风，在“不拘束、不呆板”的原则下，将设计元素聚焦于产品本身以及产品引申而来的符号，以更好地突显产品，让空间与产品达成浑然一体的融贯性，打造一个温馨宜人的美食休闲区。

【项目基本信息】

平面图

项目名称：卡玛王子(保利悦都店)

设计单位：深圳市艺鼎装饰设计有限公司

设计师：王锟、echo、叶俊峰、汤璃

主要用材：大理石，美岩板，钢板，木纹铝通

项目面积：100㎡

项目地址：深圳市

完工时间：2017年8月

摄影师：江南摄影

【设计师简介】

设计师王锟

王锟，国内著名餐饮空间设计大师，深圳市艺鼎装饰设计有限公司创始人兼设计总监，深圳市室内设计师协会理事，中国建筑装饰协会会员，中国装饰协会会员。曾多次获得设博会“年度杰出设计师”、金羊奖“中国百杰室内设计师”、大中华区十佳餐饮空间设计师、IDCF“品牌设计师风云人物”、深圳市年度更佳室内设计师等荣誉称号，其设计作品也多次获得金堂奖、艾特奖等业内权威奖项的肯定，并被誉为“黄记煌御用设计师”。

获奖情况

金堂奖——年度优秀餐饮空间设计奖

艾特奖——年度更佳餐饮空间设计

金外滩奖——年度更佳餐饮空间奖

IDCF——大中华区十佳餐饮空间设计师

金羊奖——年度中国百杰室内设计师

深圳室内设计师协会——年度十佳室内设计师

深圳室内设计师协会——城市荣誉当代设计成就奖

美国《室内设计》2014-2015年度中国室内设计年度封面人物提名

PChouse时尚设计盛典2016中国年度高端室内设计TOP100

【进入具体空间赏析】

设计说明：在空间规划上，设计师灵活解构面包的前世今生，将 *** 面包的原材料“小麦” 引入空间，发挥想象力将“麦穗”与“麦秆”的形象多样化、丰富化、通过拆分整体、提炼细节，真正做到一麦多用，整个空间充满了产品的各种元素，重新诠释卡玛王子的天然概念。

设计说明：天花上的发散式灯具均是一捆捆“麦穗”“麦秆”意象简化、创新、重组的结果，清新的麦穗意象与质朴的原木具象达成共识，为整体空间嫁接上温馨的灯光，同时与地面上的线型图案对照、呼应，为空间注入新鲜活力。

【进入具体空间赏析】

设计说明：居中的面包柜台一改以往“上透下实”的配置，变得通透、一目了然，因而上层陈列面包产品，下层则堆放了整齐的面粉，并用数捆麦穗辅以装饰，较之以往，给人更直观的空间联想，突出产品品质。

设计说明：根根分明、粒粒细致的麦穗经由设计师简化、排序、整合后形成一套灵活适用的麦穗方案，在本案中这套麦穗方案用于门头外观、空间内部墙面，展现内外一致的整齐感，相映成趣。

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元素演变方案

设计说明：空间墙面上悬挂着卡玛王子的时新产品灯箱，一灯两用，既有广而告之的新品展示作用，同时以间接光的形式点缀空间，增添亮色。

设计说明：在平面的布置上，设计师结合店面的原本形状，将饮品蛋糕区、面包选购区、休闲用餐区简单分割，三方呈三角形三条边的形状分列，不仅视觉上空间小而有序，实际运营起来也是动线流畅，无论食客们选购或是用餐，都方便快捷。

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