基于RJM8L151K8Q6的三合一筋膜枪设计方案

基于RJM8L151K8Q6的三合一筋膜枪方案

筋膜枪也叫便携式肌肉筋膜冲击仪，其通过电机旋转产生高频震动，作用到肌肉深层，减轻局部组织张力、促进血液循环及放松肌肉，从而改善肌肉酸痛的问题。它不仅可以有效地消除肌肉疲劳，恢复肌肉力量，同时对改善肌肉肌腱伸缩性和硬度也有着明显得效果。对于久坐人群常有的肩颈僵硬，上背斜方肌过于紧绷的状况，筋膜枪也是有很大作用。

一、三合一筋膜枪方案概述

本筋膜枪整机由壳体、按摩头、传动机构、驱动装置和控制装置组成。控制装置中内置12V锂离子电池包，电压输出范围10.6V～12.6V，总容量约2500mAh左右。普通手机充电器对12V电池充电充电电压：5V/2A 。控制面板配置1个按键和4个档位指示灯，还有2个电源指示灯。驱动装置采用12V直流无刷电机，最高额定转速3800rpm。三合一筋膜枪方案硬件电路框图如下所示。

二、三合一筋膜枪功能描述

1. 按键操作及显示功能

l                      在关机状态下，长按3s按键开机，电机进入1档运行，转速为1600rpm，亮1个蓝灯；

l                      第二次按键使电机进入2档运行，转速为2100rpm，亮2个蓝灯；

l                      第三次按键使电机进入3档运行，转速为2700rpm，亮3个蓝灯；

l                      第四次按键使电机进入4档运行，转速为3200rpm，亮4个蓝灯；

l                      第五次按键使电机返回1档运行，转速为1600rpm，亮1个蓝灯；

l                      每个档位建议运行时间为不超过10分钟；

l                      工作模式下，长按3秒按键，系统关机。

2. 电量显示功能 

l                      绿灯常亮，表示电池电量充足；

l                      红灯常亮，表示电池电量低，提醒用户充电；

 3. 充电功能

l                      红灯闪烁，表示正在充电；

l                      绿灯常亮，表示电池充满

4.产品参数：

●电池供电电压：12.6V三串锂电池

●充电电压：5V/2A

●充电电流：1A～1.2A

●充电时间：6～7小时（以足2500mAh电池计算）

●充电接口：TYPE-C

●适应充电头：USB充电头、PD充电头

●转速范围：1600～3200转/分钟

●四档调速：一档：1600；二档：2100；三档：2700；四档：3200

●板子自耗电：小于50uA（属于低功耗）

●装机空载电流：3825电机，1档150mA，2档240mA，3档290mA，4档340mA

●装机堵转电流：3825电机，1档520mA，2档1120mA，3档2560mA，4档3400mA

●堵停电流：6.5A～7A

●适用电机极数：14极（7对磁极）

●适用电机尺寸：3520，3825、3925、4020、4220、外转子三相无感电机

二、RJM8L151系列低功耗MCU

鉴于物联网终端设备对功耗和安全问题的迫切需求，瑞纳捷电子推出了RJM8L151系列是超低功耗安全MCU，非常适用于电池供电的物联网终端设备。RJM8L151系列不仅具备出色的运行和待机功耗表现，还内置了硬件真随机数发生器和AES/DES/SM4硬件加密引擎。集成12位高精度逐次逼近型ADC和2通道的多功能比较器，对物联网传感器的高精度、实时检测极为有益。RJM8L151丰富的外围接口使扩展各种通信模块、功能模块更加方便。RJM8L151基于增强型哈佛架构的CPU内核和多级流水线指令系统，相同时钟频率的处理性能是传统8051的3倍，采用Keil uVision或IAR集成开发环境开发调试应用代码。RJM8L151系列安全MCU的硬件框图如图2所示。

RJM8L151的正常工作电压范围是1.62V到5.5V,非常适合2节、3节干电池直接供电，省掉额外的LDO电路，另外RJM8L151低至0.35uA的待机电流，既能保持内部RTC的正常计时，又能保持SRAM数据不变，该性能可大大减小系统对电池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6种电源管理模式，通过裁剪时钟树的方式关闭时钟来实现不同需求的功耗。一般情况下使用内部低速时钟就可以完成对外部中断的响应，同时又可以保持很低的功耗，这是同类MCU无法做到的。另外，RJM8L151从低功耗状态唤醒小于5us，可以实现快速睡眠快速唤醒低占空比工作，这又极大的降低了系统功耗。

图2 RJM8L151硬件框图

RJM8L151有4个时钟源：内部高速时钟、内部低速时钟、外部高速时钟和外部低速时钟。RJM8L151的时钟控制模块将这几个时钟源通过灵活的配置分频实现不同的功耗和性能需求。辅助系统时钟可以使用内部低速时钟或外部低速时钟实现低功耗的要求，主系统时钟提供给RJM8L151的CPU，子系统时钟为外设提供给时钟源。多样的时钟资源可以降低系统消耗，辅助系统时钟在保持低功耗的同时也可以接受外部中断，响应外部环境的变化。使用内部高速RC振荡器作为主系统时钟，不仅可以省去一个外部的高速晶振，同时可以快速唤醒MCU来降低功耗。

模拟电路方面，RJM8L151有7通道12位逐次逼近型ADC，采样转换速率高达1MSPS，支持外部参考电压输入。

RJM8L151设计了丰富的定时模块，包括2个16位基本定时器，1个16位通用定时器支持输入捕获/输出比较/PWM输出功能。2个16位高级定时器除了支持输入捕获/输出比较/PWM输出功能，还支持12对互补PWM输出。1个实时时钟RTC模块，产生年、月、日、时、分、秒，并有自动闰年补偿功能，采用外部32.768kHz晶振提供时钟可使计时误差更小。RJM8L151内嵌15位窗口看门狗定时器，采用系统时钟计时，溢出时可产生中断或复位信号，待机模式下停止计数。

RJM8L151单片机的开发环境是Keil uVision。Keil是全球领先的嵌入式系统开发工具供应商，uVision是C/C++编译器和调试器的集成开发环境（IDE），其中的Keil C51支持RJM8L151的开发调试，该环境集编辑、编译、仿真于一体，支持汇编和C语言的程序设计。

RJM8L151系列MCU配备了高效的在线仿真器和下载器，既可以方便前期开发调试又为后期生产安装提供了方便。RJM8L151支持标准JTAG下载和调试，可以不使用仿真器，用离线编程器就可以实现对内存Flash的修改，提高了批量烧录的效率，也为程序升级维护提供了方便。