CN103815827A

CN103815827A - 基于dsp的功率自适应吸尘器

Info

Publication number: CN103815827A
Application number: CN201410075630.5A
Authority: CN
Inventors: 赵国栋; 徐欢庆
Original assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Current assignee: China University of Mining and Technology CUMT
Priority date: 2014-03-04
Filing date: 2014-03-04
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征是系统由图像采集模块、DSP处理芯片、模式选择开关、驱动电路和吸尘器构成。图像采集模块与DSP处理芯片相连，DSP处理芯片与驱动电路和模式选择开关都相连，驱动电路又与吸尘器相连。吸尘器移动过程中，图像采集模块对地面，桌面等待清扫面进行图像采集，并将图像数据保存在存储器中，DSP处理芯片对图像中的灰尘，纸屑等杂物进行定量定性分析，并与当前清扫面上的杂物情况进行对比，从而产生控制信号，并通过驱动电路対吸尘器中电机的功率进行控制，达到增大和减小功率的自适应效果。模式选择开关可对吸尘器的工作模式进行设定，按下奇数次为自适应模式，按下偶数次为默认功率模式。

Description

基于DSP的功率自适应吸尘器

技术领域

本发明涉及的是一种基于DSP的图像处理技术和一种基于DSP的电机控制技术，具体是基于DSP的功率自适应吸尘器。

背景技术

随着人们生活水平的提高，健康、舒适的家居环境越来越被更多的人所关注。买房、装修成为人们茶余饭后谈论的热点话题，但装修后又脏又累的卫生清扫工作，成为困扰家庭主妇的又一大难题。对不少家庭而言，吸尘器已成为清洁家庭的必备小家电。

数字图像处理的内容包括图像分割、图像分析与描述，图像识别分类等等。数字图像的数据量大，基于DSP的图像处理技术就是利用了DSP的处理速度快的优点，DSP处理芯片又能产生PWM波，故可用于电机转速控制，达到电机的功率控制。

经对现有技术领域的检索发现，中国专利申请号为CN201010213975.4，申请公开号为 CN 102283615A，专利名称为：吸尘器，该专利通过检测声音的变化以及通过开关来控制机声音模块，该发明的吸尘器采用单独的开关控制模块,从而在吸尘器工作的时候，电动工具承受的压力比较小,而且该专利通过改变声音控制模块的参数来感应电动工具的工作声音,达到了吸尘器与电动工具工作一致协调的功能，但是，该专利未考虑上述功能的实现所引起的功率增加量，不利于节能环保的实现。中国专利申请号为CN201110260510.9，申请公开号为 CN 102415851A，专利名称为：吸尘器，能够控制吸尘器的起动时刻到最佳的时刻,将供给电流绝对值的累积值作为电流参变量，当电流参变量达到累积阈值的情况下，开始对吸尘器的电动机通电，但未能较好的实现供电质量与吸尘器工作性能的统一。

本发明将基于DSP的图像处理技术与基于DSP的电机控制技术结合在一起，对图像中的灰尘和杂物等进行定量定性分析，并通过DSP产生PWM波，对吸尘器电机的功率进行自适应控制。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题是提供一种基于DSP的功率自适应吸尘器，本发明在应用DSP硬件平台的基础上，结合了图像处理技术和电机控制技术，进而实现了吸尘器的功率自适应性功能，相对于传统的吸尘器而言，不仅提高了清扫吸尘工作效率，而且达到了节能环保的作用，设计简单容易实现。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征是系统由图像采集模块、DSP处理芯片、模式选择开关、驱动电路和吸尘器构成。图像采集模块与DSP处理芯片相连，DSP处理芯片与驱动电路和模式选择开关都相连，驱动电路又与吸尘器相连；

所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：所述的图像采集模块由CCD图像传感器、滤波电路、A/D转换电路、FPGA EP2C5T144和SRAM组成，CCD图像传感器与滤波电路和FPGA EP2C5T144相连，滤波电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路与FPGA EP2C5T144相连，FPGA EP2C5T144与SRAM和DSP处理芯片相连；

所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：所述DSP处理芯片采用TMS320C6414芯片；

所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：驱动电路在DSP处理芯片控制下工作，并能改变电机的转速，从而改变吸尘器功率，电机采用三相步进电机；

所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：模式选择开关按下奇数次为自适应模式，按下偶数次为默认功率模式。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1.将基于DSP的图像处理技术和基于DSP的电机控制技术结合在一起，实现吸尘器功率的自适应调节。

2.吸尘器有两种工作模式，模式选择开关可用于设定吸尘器的工作模式，按下奇数次为自适应模式，按下偶数次为默认功率模式。。

附图说明

图1是本发明一种基于DSP的功率自适应吸尘器的结构原理图。

图2是本发明图像采集模块的内部结构图。

图3是本发明驱动模块与吸尘器之间的连接图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本实施例电路结构如图1所示，一种基于DSP的功率自适应吸尘器，由图像采集模块、DSP处理芯片、模式选择开关、驱动电路和吸尘器构成，其中图像采集模块的内部结构如图2所示，驱动模块与吸尘器间的连接如图3所示。

如图2所示，吸尘器移动过程中，FPGA EP2C5T144驱动CCD图像传感器对正前方地面，桌面等待清扫面进行图像采集，将光信号的图像转换为模拟电信号，由于该模拟电信号中存在尖峰秒冲，经滤波电路平滑滤除后，送A/D转换电路进行采样数字化处理，输出即为数字电信号，选取2片IS61LV10248来构成SRAM存储器即SRAM1和SRAM2，数字电信号经FPGA EP2C5T144预处理后送SRAM存储，根据视频数据的奇偶场的关系，FPGA EP2C5T144与SRAM数据的存取过程中采用乒乓存取方式，当FPGA EP2C5T144向SRAM1中存储数据的同时FPGA EP2C5T144从SRAM2中读取数据，当FPGA EP2C5T144向SRAM2中存储数据的同时FPGA EP2C5T144从SRAM1中读取数据，FPGA EP2C5T144将读取到的数据送DSP处理芯片做进一步处理，FPGA EP2C5T144的作用是为CCD图像传感器、A/D转换电路、SRAM和DSP处理芯片的工作提供时序控制并对A/D转换电路输出数据做预处理。

如图3所示，驱动电路直接与吸尘器中的电机相连，电机为三相步进电机，脉冲信号输入步进电机相应的驱动电路来驱动步进电机的转动，驱动电路会根据脉冲的密度、幅度和频率驱动步进电机的转速快慢，驱动电路由双向晶闸管和触发元件组成；吸尘器的风机与电机直接相连，风机叶轮在电机高速驱动下，将叶轮中的空气高速排出风机，这样与外界形成较高的压差，由于压差的存在，纸屑、灰尘等杂物随空气被吸嘴吸入，并经过滤尘器过滤，收集在集尘器中。

DSP处理芯片选用TI公司的TMS320C6414芯片，该芯片主频为600MHz，数据处理能力峰值可达4800MIPS(每秒48亿条指令)，由8个相互独立的功能单元构成，包含两组通用寄存器组，每组含有32个32位寄存器，片内采用2级存储器结构。它对接收到的图像数据做进一步处理，对图像中物体进行特征提取，然后进行定性和定量分析，最终判断出图像中的纸屑，灰尘等杂物的量，经过多幅图片对比分析后，如果得知正前方待清扫面上的杂物量比当前清扫面上多，DSP处理芯片产生相应的PWM波作用于驱动电路対吸尘器中电机的转速进行控制，达到增大功率的自适应效果，如果得知正前方待清扫面上的杂物量比当前清扫面上少，则做相反操作。

当电源开关闭合后，吸尘器工作在默认功率模式，这个功率值的大小可由厂家在生产时自己设置，模式选择开关与DSP处理芯片的I/O口直接相连，其可对吸尘器的工作模式进行设定，按下奇数次为自适应模式，按下偶数次为默认功率模式。

Claims

1.基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征是系统由图像采集模块、DSP处理芯片、模式选择开关、驱动电路和吸尘器构成图像采集模块与DSP处理芯片相连，DSP处理芯片与驱动电路和模式选择开关都相连，驱动电路又与吸尘器相连。

2.根据权利要求1所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：所述的图像采集模块由CCD图像传感器、滤波电路、A/D转换电路、FPGA EP2C5T144和SRAM组成，CCD图像传感器与滤波电路和FPGA EP2C5T144相连，滤波电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路与FPGA EP2C5T144相连，FPGA EP2C5T144与SRAM和DSP处理芯片相连。

3.根据权利要求1所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：所述DSP处理芯片采用TMS320C6414芯片。

4.根据权利要求1所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：驱动电路在DSP处理芯片控制下工作，并能改变电机的转速，从而改变吸尘器功率，电机采用三相步进电机。

5.根据权利要求1所述的基于DSP的功率自适应吸尘器，其特征在于：模式选择开关按下奇数次为自适应模式，按下偶数次为默认功率模式。