跳繩運動因其簡單易學的特性，深受喜愛，尤其是教育部推出《國家學生體質健康標準》并將1分鐘跳繩作為中考選考的項目之一后，跳繩運動更是成為眾多中考體育項目中廣受歡迎的項目，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、藍牙模塊、存儲芯片、蜂鳴器或語音模塊等器件/模塊組成，協同實現準確計數、記錄跳繩數據，并與手機APP或其他電子終端進行交互。

　　圖1、智能跳繩簡圖(圖源：海速芯)

　　計數是智能跳繩的基礎功能，通常是采用霍爾傳感器檢測跳繩轉軸轉動，運用了齒輪轉動機械計數的原理，通過內置算法準確感知轉軸360度圓周運動，實現精準計數，還可以感知用戶跳繩卡頓絆繩等情況。跳繩模式、次數、時長、卡路里、電量等信息在LCD顯示屏實時顯示，當設備配對藍牙成功時，所有的跳繩數據都將同步到APP中，從而實現個人的運動健康監測和管理。心率監測，姿態識別等功能則需搭載相應的傳感器去感知。

　　圖2、智能跳繩硬件組成示意圖

　　雙霍爾高精準計數方案核心計數元件就是一個磁鐵、旋轉結構、感磁霍爾元件。原理非常好理解，霍爾元件發生磁場變化的時候，電信號也同時發生變化，轉軸上的磁鐵每經過一次霍爾元件，電信號就明顯變化一次，統計這個電信號明顯變化的次數，就能統計到次數了，這種基本是準的。磁控計數基本原理是磁通量大于工作點時，輸出低電平;當磁通量小于釋放點時，其輸出高電平，通過高低電平切換完成計數功能。如下圖TO92S封裝芯片南極敏感，SOT23反封裝則北極敏感。

　　圖3、磁控計數基本原理(圖源：中科阿爾法)

　　磁控計數不能識別反跳次數，而且通常在跳繩的時候，繩軸會預先旋轉半圈，這時候計的次數就不夠準確了。這里就有另外一種紅外光學傳感器計數的技術方式，采用六軸加速傳感器和光學傳感器，只有感知到跳繩轉足一圈的時候才會計數，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、紅外光學傳感器計數(圖源：矽睿科技)

　　工程師如何設計一款智能跳繩?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，予以設計參考。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的雙核異構的架構，并加入圖形加速引擎、Sensorhub模塊、藍牙5.0、電源管理單元(PMU)、音頻編解碼器、屏和傳感器外設接口模塊等，單顆芯片可以實現驅動顯示屏，運行運動健康算法，藍牙通話，本地解碼等功能;

　　運存：芯天下的XT25F32F，32M-bit串行閃存，支持標準串行外圍接口，并支持雙/四SPL;

　　內存：旺宏的MX35UF2GE4AD，1.8V 256MB串行NAND閃存，用于存儲音樂、課程，以及系統固件信息;

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

　　加速度傳感器：絲印二維碼，用于采集跳繩時的運動數據;

　　晶振：32.000MHz，為藍牙芯片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，用于驅動揚聲器;

　　揚聲器：絲印1712258 2207183A;

　　LCD顯示屏;

　　鋰電池：型號是XK681533，電壓3.7V，容量300mAh 1.11Wh，生產日期：2022年6月。電池配備有電路保護板，負責電池的充電保護，通過高溫絕緣膠帶包裹防護。

　　2、小度智能跳繩，產品型號：XD-SSJ04-2104

　　主控芯片：泰凌微的TLSR8250F512，一顆BLE mesh SoC，集成射頻(RF)、數字處理、協議堆棧軟件和低功耗藍牙(藍牙5.0);

　　晶振：絲印H241J，為藍牙芯片TLSR8250F512提供時鐘信號;

　　鋰電池保護芯片：創芯微的CM1103-GC，單節二合一保護IC，用于手柄內置電池充電;

　　LED指示燈：兩顆不同顏色的，用于反饋智能跳繩充電狀態;

　　LED驅動器：中微愛芯的AiP650，控制由32顆LED燈組成的數字顯示屏;

　　霍爾傳感器：絲印1165HC，主板上共搭載有三顆，用于實現更精準的計數;

　　圓形震動馬達：絲印XDY，用于計數/計時開始、跳繩計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，生產日期：2022年4月22日。

　　3、華為智選 海德智能跳繩，產品型號：NT930

　　主控芯片：富芮坤的FR8016HA，一款面向 SOC(片上系統)的，易于快速開發的低功耗藍牙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，輸出電信號計算跳繩圈數;

　　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，負責為手柄內部電池充電;

　　鋰電池保護芯片：絲印8205A，絲印G3JY，監測鋰電池電壓,實現對鋰電池的過充電保護;

　　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，驅動揚聲器單元發聲;

　　揚聲器;LCD顯示屏;圓形震動馬達;

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

　　總結以上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計一款電吹風實屬不易，涵蓋原理圖、電路圖設計、PCB 布局以及相應的打樣與調試等環節。拍明芯城是快速撮合的元器件交易平臺，過去數年已積累了海量極具優勢的芯片貨源。我們聚焦服務元器件長尾客戶群，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，為電子產業供需略盡綿薄之力。

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