跳繩運(yùn)動因其簡單易學(xué)的特性，深受喜愛，尤其是教育部推出《國家學(xué)生體質(zhì)健康標(biāo)準(zhǔn)》并將1分鐘跳繩作為中考選考的項(xiàng)目之一后，跳繩運(yùn)動更是成為眾多中考體育項(xiàng)目中廣受歡迎的項(xiàng)目，由此智能跳繩的需求也迅猛增長。智能跳繩主要由微控制器、傳感器、磁鐵、電池、顯示屏、按鍵、藍(lán)牙模塊、存儲芯片、蜂鳴器或語音模塊等器件/模塊組成，協(xié)同實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確計(jì)數(shù)、記錄跳繩數(shù)據(jù)，并與手機(jī)APP或其他電子終端進(jìn)行交互。

　　圖1、智能跳繩簡圖(圖源：海速芯)

　　計(jì)數(shù)是智能跳繩的基礎(chǔ)功能，通常是采用霍爾傳感器檢測跳繩轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，運(yùn)用了齒輪轉(zhuǎn)動機(jī)械計(jì)數(shù)的原理，通過內(nèi)置算法準(zhǔn)確感知轉(zhuǎn)軸360度圓周運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)計(jì)數(shù)，還可以感知用戶跳繩卡頓絆繩等情況。跳繩模式、次數(shù)、時長、卡路里、電量等信息在LCD顯示屏實(shí)時顯示，當(dāng)設(shè)備配對藍(lán)牙成功時，所有的跳繩數(shù)據(jù)都將同步到APP中，從而實(shí)現(xiàn)個人的運(yùn)動健康監(jiān)測和管理。心率監(jiān)測，姿態(tài)識別等功能則需搭載相應(yīng)的傳感器去感知。

　　圖2、智能跳繩硬件組成示意圖

　　雙霍爾高精準(zhǔn)計(jì)數(shù)方案核心計(jì)數(shù)元件就是一個磁鐵、旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、感磁霍爾元件。原理非常好理解，霍爾元件發(fā)生磁場變化的時候，電信號也同時發(fā)生變化，轉(zhuǎn)軸上的磁鐵每經(jīng)過一次霍爾元件，電信號就明顯變化一次，統(tǒng)計(jì)這個電信號明顯變化的次數(shù)，就能統(tǒng)計(jì)到次數(shù)了，這種基本是準(zhǔn)的。磁控計(jì)數(shù)基本原理是磁通量大于工作點(diǎn)時，輸出低電平;當(dāng)磁通量小于釋放點(diǎn)時，其輸出高電平，通過高低電平切換完成計(jì)數(shù)功能。如下圖TO92S封裝芯片南極敏感，SOT23反封裝則北極敏感。

　　圖3、磁控計(jì)數(shù)基本原理(圖源：中科阿爾法)

　　磁控計(jì)數(shù)不能識別反跳次數(shù)，而且通常在跳繩的時候，繩軸會預(yù)先旋轉(zhuǎn)半圈，這時候計(jì)的次數(shù)就不夠準(zhǔn)確了。這里就有另外一種紅外光學(xué)傳感器計(jì)數(shù)的技術(shù)方式，采用六軸加速傳感器和光學(xué)傳感器，只有感知到跳繩轉(zhuǎn)足一圈的時候才會計(jì)數(shù)，因此還能正確識別用戶的正跳反跳蝴蝶跳，并且不會算錯。

　　圖4、紅外光學(xué)傳感器計(jì)數(shù)(圖源：矽?？萍?

　　工程師如何設(shè)計(jì)一款智能跳繩?它們常用的電子元器件或芯片方案有哪些呢?帶著問題我們整理了以下3款智能跳繩的BOM表，予以設(shè)計(jì)參考。1、華為智選 沃萊智能跳繩S2 Pro，型號：RS2160ULB

　　主控芯片：炬芯的ATS3085C，基于MCU+DSP的雙核異構(gòu)的架構(gòu)，并加入圖形加速引擎、Sensorhub模塊、藍(lán)牙5.0、電源管理單元(PMU)、音頻編解碼器、屏和傳感器外設(shè)接口模塊等，單顆芯片可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動顯示屏，運(yùn)行運(yùn)動健康算法，藍(lán)牙通話，本地解碼等功能;

　　運(yùn)存：芯天下的XT25F32F，32M-bit串行閃存，支持標(biāo)準(zhǔn)串行外圍接口，并支持雙/四SPL;

　　內(nèi)存：旺宏的MX35UF2GE4AD，1.8V 256MB串行NAND閃存，用于存儲音樂、課程，以及系統(tǒng)固件信息;

　　霍爾傳感器：絲印1620 2TAT的，通過檢測磁鐵旋轉(zhuǎn)，輸出電信號計(jì)算跳繩圈數(shù);

　　加速度傳感器：絲印二維碼，用于采集跳繩時的運(yùn)動數(shù)據(jù);

　　晶振：32.000MHz，為藍(lán)牙芯片ATS3085C提供時鐘信號;

　　鋰電池充電芯片：絲印3221-420，用于手柄內(nèi)置電池充電;

　　音頻放大器：廣芯的BCT8937S，高效率、低噪聲T類音頻放大器，用于驅(qū)動揚(yáng)聲器;

　　揚(yáng)聲器：絲印1712258 2207183A;

　　LCD顯示屏;

　　鋰電池：型號是XK681533，電壓3.7V，容量300mAh 1.11Wh，生產(chǎn)日期：2022年6月。電池配備有電路保護(hù)板，負(fù)責(zé)電池的充電保護(hù)，通過高溫絕緣膠帶包裹防護(hù)。

　　2、小度智能跳繩，產(chǎn)品型號：XD-SSJ04-2104

　　主控芯片：泰凌微的TLSR8250F512，一顆BLE mesh SoC，集成射頻(RF)、數(shù)字處理、協(xié)議堆棧軟件和低功耗藍(lán)牙(藍(lán)牙5.0);

　　晶振：絲印H241J，為藍(lán)牙芯片TLSR8250F512提供時鐘信號;

　　鋰電池保護(hù)芯片：創(chuàng)芯微的CM1103-GC，單節(jié)二合一保護(hù)IC，用于手柄內(nèi)置電池充電;

　　LED指示燈：兩顆不同顏色的，用于反饋智能跳繩充電狀態(tài);

　　LED驅(qū)動器：中微愛芯的AiP650，控制由32顆LED燈組成的數(shù)字顯示屏;

　　霍爾傳感器：絲印1165HC，主板上共搭載有三顆，用于實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的計(jì)數(shù);

　　圓形震動馬達(dá)：絲印XDY，用于計(jì)數(shù)/計(jì)時開始、跳繩計(jì)劃完成等給予用戶反饋;

　　鋰電池：諾威新能源的NV 701535，容量320mAh/1.184Wh，電壓3.7V，生產(chǎn)日期：2022年4月22日。

　　3、華為智選 海德智能跳繩，產(chǎn)品型號：NT930

　　主控芯片：富芮坤的FR8016HA，一款面向 SOC(片上系統(tǒng))的，易于快速開發(fā)的低功耗藍(lán)牙5.0芯片;

　　霍爾傳感器：3顆美加科技的MH271，通過檢測磁鐵旋轉(zhuǎn)，輸出電信號計(jì)算跳繩圈數(shù);

　　鋰電池恒流恒壓充電芯片：富滿電子的LTH7R，支持最大500mA充電電流，負(fù)責(zé)為手柄內(nèi)部電池充電;

　　鋰電池保護(hù)芯片：絲印8205A，絲印G3JY，監(jiān)測鋰電池電壓,實(shí)現(xiàn)對鋰電池的過充電保護(hù);

　　音頻功率放大器：禾潤電子的HT6872，一款低EMI的，防削頂失真的，單聲道免濾波D類音頻功率放大器，驅(qū)動揚(yáng)聲器單元發(fā)聲;

　　揚(yáng)聲器;LCD顯示屏;圓形震動馬達(dá);

　　鋰電池：型號是HZ 601235，額定容量200mAh/0.74Wh，額定電壓3.7V，生產(chǎn)日期：20210406。

　　總結(jié)以上3款智能跳繩的芯片組成，主控芯片用到了炬芯、泰凌微、富芮坤，推薦還可以選擇NORDIC、德州儀器、海速芯、芯海、瑞納捷、巨微、暖芯迦、維霖通、海凌科、天工測控等芯片或模塊。工程師從無到有去設(shè)計(jì)一款電吹風(fēng)實(shí)屬不易，涵蓋原理圖、電路圖設(shè)計(jì)、PCB 布局以及相應(yīng)的打樣與調(diào)試等環(huán)節(jié)。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺，過去數(shù)年已積累了海量極具優(yōu)勢的芯片貨源。我們聚焦服務(wù)元器件長尾客戶群，讓每一家芯片原廠或分銷商的每一款芯片，在Design In、Design Win和流通中更高效，幫助工程師的方案選型、試樣及采購，為電子產(chǎn)業(yè)供需略盡綿薄之力。

　　元器件供需，歡迎常來 syqqgy.com 看看。