【应用】EFM32TG11在智慧工地人员安全帽中的应用,提高对施工人员的安全保障
在野外道路施工的场合(属于智慧工地的一部分),对施工安全的监测非常重要。本文介绍一种安全帽在智慧工地中的应用,通过该安全帽可以监测人员是否处于施工区域、在施工区域是否佩戴安全帽、人员是否摔倒等情况,还可以接收总控台控制下发的相关提示(施工区域会布置电子围栏,通过电子围栏检测非允许车辆是否进入施工区域,当非允许车辆冲入施工区域时提醒施工人员注意避让)。
该智能安全帽主要由主控MCU、陀螺仪加速度计、红外距离检测组件、电池及电源管理、定位及通讯模组、声音与振动组件几大部分组成,其构成框图如下图1所示。
图1 智能安全帽主要构成框图
在本智能安全帽中,主要通过多轴陀螺仪加速度计检测佩戴安全帽的施工人员是否摔倒,通过红外距离检测传感器来检测施工人员是否正确佩戴安全帽,通过定位模组定位施工人员的位置,然后将传感器的检测数据通过通讯模组传递到总控平台,同时接收总控平台端下发的相关提示消息,并将此信息通过声音与振动的方式提醒施工人员。
因本安全帽是在传统安全帽基础上进行智能化设计改造,可归于穿戴设备,因此增加的电子设备首先就需要做到体积小、重量轻,设计中传感器及元器件选型也需要考虑小型化及轻量化,因此本设计中选用Silicon Lab的EFM32TG11B型芯片(选用QFN32封装)作为扩展转换的主控(具体型号为EFM32TG11B120,128KB Flash型),选择MPU6050型6轴陀螺仪加速度计(I2C接口)传感器,选用AVAGO的APDS-9930数字型接近和环境光传感器(I2C接口),定位模组则采用杭州中科微的ATGM336H-5N31型定位模组(UART接口,该型号支持GPS和BDS),考虑到通讯模组功耗及国内三大运营商的2G网络退网计划,本设计中选用MEIGSMART的SLM152型UART接口NB-IOT模组,电池则采用3.7V标准的可充电锂电池(电池与控制板之间采用分离连接的方式,根据用户要求可灵活的配置不同容量的电池组)。整体的系统原理图设计分配框图如下图2所示。
图2 智能安全帽设计原理图系统框图总览
EFM32TG11B型芯片采用ARM Cortex-M0+内核(频率48MHz),节能模式功耗为37uA/MHz,EM2睡眠电流低至1.3uA/MHz,具有1路低能耗UART接口(UART0)、4组USART接口(UASRT0、USART1、UASRT2、USART3),还有两组I2C接口(I2C0、I2C1),IO引脚可配置为推挽、开漏、上拉/下拉等功能,且IO引脚具备5V容差性能。
图3 EFM32TG11系列芯片系统构成框图
本设计中选用的EFM32TG11B型芯片为QFN32封装,设计中将USART0(PE10、PE11)接口连接卫星定位模组(ATGM336H-5N31),将USART1(PC0、PC1)用于与NB-IOT模组(SLM152)相连接;将EFM32TG11剩余的两组I2C接口用于EEPROM芯片以及两个主要的传感器连接,这里使用I2C0(PD6、PD7)接口与MPU6050型陀螺仪加速度计以及APDS-9930数字型接近和环境光传感器连接实现本安全帽中两种主要的传感器接入,而I2C1(PD4、PD5)接口则专用于EEPROM芯片(可选诸如24C02/04/08之类的芯片)连接进行设备配置参数及总控平台下发指令等数据存储,EFM32TG11B引脚分配及主要外围电路设计如下图4所示。
图4 EFM32TG11B型应用原理图
本设计中电池组与控制板之间采用分开放置的方式(电池组中设计集成电量检测及充放电管理),采用连接线的方式进行连接,设计接口中放置一组ADC接口用于获取电池组电量状态,在主板上采用圣邦微的SGM2019型低静态电流的LDO芯片用于给主控MCU及传感器部分供电,同时加上一颗I2C接口的EEPROM芯片即可完成主控芯片的主要外围电路设计。
接下来则完成传感器电路、声音与振动报警电路设计。MPU6050型6轴陀螺仪加速度传感器和APDS-9930数字型接近和环境光传感器,这两种传感器均为I2C接口,因此可以两个传感器可以连接到同一组I2C接口线上;通过APDS-9930和MPU6050传感器组合检测的方式检测施工人员是否正确佩戴安全帽,然后通过MPU6050持续的检测安全帽的姿态,从而判断出施工人员是否发生意外(如摔倒等),然后通过通讯模组将相关的检测数据上传到总控平台,实现总控平台对施工人员的异常情况监控。而声音和振动报警电路则采用外接集成的方式,主要用于安全帽在接收到总控平台下发的提示指令之后对安全帽佩戴人员作出相应的提示,在本设计中只需要设计上控制电路及对应的接口即可,根据传感器数据手册设计如下图5的传感器应用电路,并设计出入下图6所示的声音和振动报警器接口电路。
图5 传感器电路原理图
图6 声音与振动报警器控制与接口电路原理图
至此,本设计中主要传感器及报警执行器电路已经设计完成。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 0
本文由sdlibin007提供,版权归世强硬创平台所有,非经授权,任何媒体、网站或个人不得转载,授权转载时须注明“来源:世强硬创平台”。
相关推荐
移远全面的物联网模组阵营科技加持,助力作业现场安全以“帽”取胜
具备联网功能的智能安全帽逐渐应用于不同类型的施工现场,不仅可以更高效地预防和控制事故的发生,还能有效提升工作效率。作为全球领先的物联网整体解决方案供应商,移远通信打造了更完善、更全面的物联网模组阵营,以便行业客户根据自身需求选择更合适的模组产品。
应用方案 发布时间 : 2024-11-08
【应用】ATGM336H-5L系列定位模组在燃气远程阀门控制器中的应用
本文介绍一种使用杭州中科微电子的ATGM336H-5L型BDS/GNSS模组燃气远程控制阀门中的应用,使用该对原有的燃气控制器进行升级,使之具备精准定位功能,并通过原有的GPRS将定位数据上传到云端管理平台,在管理平台设备地图上实现设备的地图精确定位标定,便于查看设备位置,同时便于对故障设备准确定位,提升产品维护的便捷性。
应用方案 发布时间 : 2019-06-18
【应用】芯科单路电源1.98~3.8V的32位MCU助力消毒柜温湿度探头设计,主频24MHz
最近有一个客户是做温湿度探头的,最近他在找一款MCU是用来作为温湿度探头上面的主控,要求低功耗,性能好,在停止模式(EM3)下电流为0.5μA,32位的MCU,内置12位ADC和比较器,32kb的Flash和4kb的RAM,根据需求推荐芯科32位MCU EFM32ZG110F32-B-QFN24R,该MCU主频在24MHz。
应用方案 发布时间 : 2023-03-29
MEIG(美格)5G+AIoT模组选型指南
目录- 公司简介 模组概览 5G模组系列 4G模组系列 NB-IoT/Cat M模组系列 产品解决方案
型号- SLT866,SLT188A,SLM550,SLM756CH,SLM156,SLM828M,SLM790,SLM759J,SNM951,SRM825L,MT548,SLM820,SLM756LA,SRM930-C,SLM550-AU,SLM828,SLM925-AU,SRM900,SLM900NA,SLM758J,SLM750-Z,SLM900EU,SLM759C,SLM828G,SLM759E,SLM759A,SLM759B,SRM900L-C,MP617,SLT868Q,SRM900-C,SLM130,SLT818A,SRT873,SLM920,SLM500LA,SRT873S,SLM500LC,MC539,SLM920-J,SLM500LE,SLT719,SLM925,SLM500LJ,SLM900LA,SLM920-E,SLM920-C,SLT711,SLM130F,SLT818H,SLM920-A,SLM757,SLM900CH,SLM756,SLM550-C,SLM759,SLM758,SLM550-A,SNM900,SLM755,SLM130X,SLM550-E,SLM550-J,SLM328Y,MA800,SRM810,SLM190,SRM930,SRM811,SLM755L,SRM815,SLM750 MINI PCLE,SLM160X,SLM750,SLM900,MT504,SNM758,SLM925-E,SLM925-J,SRM821,SLM500L,SLT776,SRM825,SLM925-C,SLT778,SLM925-A,SRT856,SRM815N,SLM770A,SLM100,SRM900L,SRT853,SRM815-GL,SRT855,SLM500SC,SLM500SB,SLM500SE,SNM920,SLM730,SLM770U,SLM757QA,SLM757QC,SLM500S,SLM757QE,SLM500Q,SLM920-LA,SNM925,SLM330,SLM332,SLM190X,SRT853C,SLM758B,SLM328,SLM758C,SLM758E,SLM323,SLM756EU,SLM790 MINI PCLE,SNM930,SRM825WN,SLM326,SLM758A,SLM756NA,SLM925-LA,SRM930-E,SRM825W,SLM160,SRM930-J,SRT838S,SLT879,SRM825N,SLM320,SLM322,SRT830,SRT831,SLM500QA,SLM500QC,SLM500QE,SLM770A MINI PCLE,SLM920-AU,SLM500QJ
【经验】如何基于J-FLASH对32位MCU EFM32 进行批量烧写?
Silicon Labs 32位MCU EFM32,以低功耗、高性能等著称,被广泛应用在电池供电等需要低功耗的领域。因应用广泛,在批量烧写上,也得到多家软件支持。本文将详细描述名基于SEGGER的J-Flash软件对EFM32烧写FLASH的方法及步骤。
设计经验 发布时间 : 2018-09-17
【经验】Silicon Labs 32位MCU EFM32在静电测试时的故障排查
本文介绍Silicon Labs 32位MCU EFM32在做静电测试时,出现复位、死机情况时如何去查找原因
设计经验 发布时间 : 2019-06-11
【经验】32位MCU EFM32系列中断分组及优先级设置方式
Silicon Labs的32位MCU EFM32系列广泛应用于物联网、智能家居、无线抄表、智能照明、可穿戴设备等领域。中断是一个MCU中比较核心的部分,在实时性要求比较高、功耗低的场合经常需要中断的配合,中断优先级是根据中断事件的重要性和紧迫程度做出的一个设置,系统先响应优先级高的中断请求,再响应优先级低的中断请求。
设计经验 发布时间 : 2019-12-24
【IC】芯科科技新品PG26 32位MCU系列,大容量存储 + 快速AI/ML推理满足未来的物联网需求
SILICON LABS最新发布的EFM32PG26(PG26)32位微控制器系列通过提升两倍的闪存和RAM容量,以及GPIO的数量来满足各种低功耗和高性能嵌入式物联网应用需求。面向无线连接功能的需求,PG26可作为EFR32xG26多协议无线SoC平台的软件兼容MCU版本,有助于开发人员基于同一平台设计快速且无缝地升级低功耗蓝牙、Matter、Thread、Zigbee或专有无线连接设计。
产品 发布时间 : 2024-04-17
【经验】Silicon Labs 32位MCU EFM32PG12复位引脚在SWD接口中的重要性
在使用Silicon Labs 32位MCU EFM32PG12时,通常要在PCBA上保留SWD接口以方便程序的下载、调试功能,但为了节省空间,有些用用户不接RESET引脚,这会有潜在的风险。借测试说明复位引脚在SWD接口中的重要性。
设计经验 发布时间 : 2022-06-24
【IC】芯科科技新款32位MCU EFM32和EFM8功能升级,电流可低至1.03µA,小尺寸满足微型设备需求
芯科科技近期发布的新款32位MCU EFM32PG23和8位MCU EFM8BB50产品旨在通过更优化的设计架构来帮助开发人员加速产品原型设计。PG23和BB50不仅进一步扩大了Silicon Labs的MCU产品组合,并且利用小尺寸和低功耗设计满足各种微型、电池设备和物联网应用的需求。
新产品 发布时间 : 2023-04-13
【经验】EFM32系列32位MCU常量定位问题的解决方法
Silicon Labs的32位MCU EFM32系列具有低功耗、集成度高的优势,在电池供电类的应用中具有非常明显的优势。开发EFM32的软件一般都是在Simplicty Studio软件下完成。介绍EFM32程序中的常量定位到FLASH的固定地址的方法。
设计经验 发布时间 : 2019-01-27
【技术】8位MCU与32位MCU的区别
对某类应用做产品定义和规划时,首要任务之一就是选择理想的处理器/控制器,但开发人员往往难以选择合适的MCU。本文是关于微控制器的技术文章,该文从基本差异、基准性能、应用适用性等角度详细地对8位和32位MCU进行了分析。
技术探讨 发布时间 : 2016-07-01
【经验】用STK3700评估板采集EFM32GG低功耗32位MCU外部频率信号完整周期的经验
在调试EFM32GG低功耗32位MCU,想测试外部频率信号的周期,范例程序测试的是按键按下的时间,也就是对应的是半个周期,不是完整的周期信号。针对范例程序做了如下修改(修改部分用红色字体标识),实现了用STK3700评估板对外部频率信号周期时间的计算
设计经验 发布时间 : 2019-05-03
【经验】芯科科技32位MCU EFM32PG12 DAC输出引脚的分配设置
我们在使用Silicon Labs(芯科科技)32位MCU EFM32PG12的VDAC时会遇到不了解DAC的输出引脚要如何分配的问题,从EFM32PG12参考手册的VDAC章节很难找到VDAC输出引脚的分配。本文将介绍芯片的内部结构及输出功能的分配。
设计经验 发布时间 : 2022-07-25
【应用】芯科科技提供内置16位ADC的低功耗32位MCU助力蓝牙耳机,主频高达80MHz
蓝牙耳机的系统设计需要选型一款MCU,要求尺寸小,效率高,待机功耗低。本文推荐SILICON LABS推出的低功耗32位MCU EFM32PG23B210F256IM48-C,主频高达80MHz,具有DSP指令和浮点单元,具有性能灵活的16位的数转换器。
应用方案 发布时间 : 2023-03-14
电子商城
现货市场
服务
可定制显示屏的尺寸0.96”~15.6”,分辨率80*160~3840*2160,TN/IPS视角,支持RGB、MCU、SPI、MIPI、LVDS、HDMI接口,配套定制玻璃、背光、FPCA/PCBA。
最小起订量: 1000 提交需求>
拥有IC烧录机20余款,100余台设备,可以烧录各种封装的IC;可烧录MCU、FLASH、EMMC、NAND FLASH、EPROM等各类型芯片,支持WIFI/BT模组PCBA烧录、测试。
最小起订量: 1 提交需求>
登录 | 立即注册
提交评论