具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统及方法
技术领域
本发明属于信号采集及控制技术领域,具体涉及一种具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统及方法。
背景技术
窗帘是日常生活中所必需的一部分。随着社会信息化的不断加快,人们的生活观念和工作习惯也有了很大的改变,所以对传统的住宅有了新的需求。在欧美等发达国家,手势遥控窗帘已被广泛应用,以美国洛杉矶为例,85%的高档小区都装有手势识别系统。而行业龙头企业PointGrab公司发布的最新一代手势识别技术可以帮助消费者更容易的通过手势来控制操作家中的电子设备以及家用电器。基本上来说此技术是在用户面前产生一个“全透明的空间”,能让使用者在不接触电器的情景下从远处直接进行操控。
这种系统称为PointSwitch家庭环境解决系统。各种智能家居的操作只需使用者在远处划划手势便可。想象一下,在这种环境中我们没必要再拿起遥控器,控制窗帘的打开与关闭、调节灯光的明暗成度、以及空调的温度用手挥一挥就能轻松实现。在完全黑暗的环境下PointSwitc系统可以完全正常运行,和白天使用准确度无异,且拥有极大的识别角度,且可以穿过墙壁。普通消费者的家中也完全适合PointSwitch系统的使用,改造及其方便,成本也在消费者可以接受的范围内。
PointGrab公司已经与许多笔记本厂商及家电厂商进行合作,在产品中集成了手势控制功能。当然很多其他科技巨头也加入此领域。微软、谷歌等世界科技巨头在手势识别家居领域的各自先进技术,预言智能家居将是21世纪全球科技的主战场。
在10年前,智能系统就已经进入我国,但由于使用价格高,人们的思维和观念比较落后,一直没有得到大的推广。这两年,随着电子技术的不断提高及价格的不断下降,以手势自动遥控为主的智能窗帘控制器又开始在我国市场迅猛发展。据了解,全国共有170多种智能窗帘控制器获得了国家专利。手势遥控自动窗市系统在国内是一个新兴的行业,然而,它正以锐不可挡之势飞速崛起。手势遥控自动窗帘系统走进中国以来,手势遥控自动窗帘系统生产商由最初的几家企业增加到如今的百余家的规模,其行业发展的速度在所有行业中也是首屈一指的。目前,我国手势遥控自动窗帘的生产厂商、销售商、装饰公司已形成完整的产业链,很多国内著名企业纷纷踏入遥控自动窗帘系统行业。
TCL集团已经研发出一种基于闪联标准的手势遥控人机交互系统。该系统基于手势识别与行为理解等先进技术,使用户用简单的手势就能代替鼠标完成一系列复杂的操作,通过手势控制电视的换台、开关、声音控制和图像控制等。随着智能家居在世界范围内的蓬勃发展,中国电子技术的创新进步、人们生活水平的提高以及智能电子技术在生活中的普及,手势自动遥控窗帘已经成为未来家居行业发展的最新方向,在不久的将来,没有手势自动遥控窗帘的住宅肯定不合这个时代潮流。在之后的10年里,手势自动遥控窗帘行业会成为中国的主流行业之一,其市场的发展前景是非常广阔的。
现有技术中多使用视觉手势识别控制窗帘的开和关,整个系统包括图像采集、预处理、特征提取和选择、分类器的设计以及手势识别等等,需要对图像进行采集、处理等,过程较复杂,手势动作不宜过快,图像效果对结果影响很大。此外,补光装置也在很多实际系统中有一定的应用,但是未见将补光装置应用到窗帘的智能控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其结构简单紧凑,体积小,携带方便,性价比高,操作灵活,能够在0°~90°内任意遥控百叶窗叶片的开度,还能够实现节能灯补光,实用性强,便于推广使用。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:包括百叶窗窗帘主体、窗帘动力机构和手势遥控窗帘电路,所述窗帘动力机构包括用于带动百叶窗窗帘主体的叶片打开或关闭的第一电机和用于带动百叶窗窗帘主体上升或落下的第二电机,所述第一电机的输出轴上固定连接有第一滚筒,所述第一滚筒上缠绕有与百叶窗窗帘主体左右两侧的叶片穿联的拉绳,所述第二电机的输出轴上固定连接有第二滚筒,所述第二滚筒上缠绕有与百叶窗窗帘主体中间的叶片穿联的拉绳;所述手势遥控窗帘电路包括LED补光节能灯组、微控制器模块和电源模块,所述微控制器模块的输入端接有手势信号采集模块和光照采集模块,所述微控制器模块的输出端接有电机驱动电路、显示模块、报警模块和补光灯驱动电路,所述第一电机和第二电机均与电机驱动电路的输出端连接,所述LED补光节能灯组与补光灯驱动电路的输出端连接,所述第一电机、第二电机、微控制器模块、电源模块、电机驱动电路、显示模块、报警模块、补光灯驱动电路和LED补光节能灯组均设置在百叶窗窗帘主体顶部,所述手势信号采集模块和光照采集模块分别装于百叶窗窗帘主体左侧和右侧,所述LED补光节能灯组包括三个补光节能灯。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述微控制器模块包括单片机STC89C52RC以及复位电路和晶振电路,所述复位电路包括极性电容C5、电阻R14和复位按键S1,所述极性电容C5的正极和复位按键S1的一端均与电源模块的+5V电压输出端相接,所述极性电容C5的负极、电阻R14的一端和复位按键S1的另一端均与单片机STC89C52RC的第9引脚相接,所述电阻R14的另一端接地;所述晶振电路包括晶振XTAL以及非极性电容C6和非极性电容C7,所述晶振XTAL的一端和非极性电容C6的一端均与单片机STC89C52RC的第18引脚相接,所述晶振XTAL的另一端和非极性电容C7的一端均与单片机STC89C52RC的第19引脚相接,所述非极性电容C6的另一端和非极性电容C7的另一端均接地。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述手势信号采集模块包括上手势信号采集模块U1和下手势信号采集模块U2,所述上手势信号采集模块U1包括型号为LM393的电压比较器U7、型号为4N25的光电耦合器U8、滑动变阻器VR1、发光二极管D0和发光二极管D1,所述电压比较器U7的第2引脚与滑动变阻器VR1的滑动端相接,所述滑动变阻器VR1的一个固定端与电源模块的+5V电压输出端相接,所述滑动变阻器VR1的另一个固定端接地,所述电压比较器U7的第3引脚和光电耦合器U8的第1引脚均通过电阻R3与电源模块的+5V电压输出端相接,且均通过非极性电容C1接地,所述光电耦合器U8的第4引脚通过电阻R4与电源模块的+5V电压输出端相接,所述光电耦合器U8的第2引脚和第3引脚均接地,所述电压比较器U7的第1引脚与单片机STC89C52RC的第36引脚相接,且通过电阻R1与电源模块的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D0的阳极与电源模块的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D0的阴极通过电阻R2与单片机STC89C52RC的第36引脚相接,所述发光二极管D1的阳极与电源模块的+5V电压输出端相接,且通过非极性电容C2接地,所述发光二极管D1的阴极通过电阻R5接地;所述下手势信号采集模块U2包括型号为LM393的电压比较器U9、型号为4N25的光电耦合器U10、滑动变阻器VR2、发光二极管D2和发光二极管D3,所述电压比较器U9的第2引脚与滑动变阻器VR2的滑动端相接,所述滑动变阻器VR2的一个固定端与电源模块的+5V电压输出端相接,所述滑动变阻器VR2的另一个固定端接地,所述电压比较器U9的第3引脚和光电耦合器U10的第1引脚均通过电阻R8与电源模块的+5V电压输出端相接,且均通过非极性电容C4接地,所述光电耦合器U10的第4引脚通过电阻R7与电源模块的+5V电压输出端相接,所述光电耦合器U10的第2引脚和第3引脚均接地,所述电压比较器U9的第1引脚与单片机STC89C52RC的第37引脚相接,且通过电阻R9与电源模块的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D3的阳极与电源模块的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D3的阴极通过电阻R10与单片机STC89C52RC的第37引脚相接,所述发光二极管D2的阳极与电源模块的+5V电压输出端相接,且通过非极性电容C3接地,所述发光二极管D2的阴极通过电阻R6接地。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述光照采集模块包括光照传感器GY-30,所述光照传感器GY-30的第1引脚与电源模块的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第2引脚与单片机STC89C52RC的第3引脚相接,且通过电阻R11与电源模块的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第3引脚与单片机STC89C52RC的第4引脚相接,且通过电阻R12与电源模块的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第4引脚和第5引脚均接地。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述电机驱动电路包括电机驱动芯片L298N、开关二极管D4、开关二极管D5、开关二极管D6、开关二极管D7、开关二极管D8、开关二极管D9、开关二极管D10和开关二极管D11,所述电机驱动芯片L298N的第5引脚、第7引脚、第10引脚和第12引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第1引脚、第2引脚、第39引脚和第38引脚相接,所述电机驱动芯片L298N的第9引脚与电源模块的+5V电压输出端相接,所述电机驱动芯片L298N的第4引脚、开关二极管D4的阴极、开关二极管D5的阴极、开关二极管D8的阴极和开关二极管D9的阴极均与电源模块的+12V电压输出端相接,所述第一电机的一端、开关二极管D4的阳极和开关二极管D6的阴极均与电机驱动芯片L298N的第2引脚相接,所述第一电机的另一端、开关二极管D5的阳极和开关二极管D7的阴极均与电机驱动芯片L298N的第3引脚相接,所述第二电机的一端、开关二极管D8的阳极和开关二极管D10的阴极均与电机驱动芯片L298N的第13引脚相接,所述第二电机的另一端、开关二极管D9的阳极和开关二极管D11的阴极均与电机驱动芯片L298N的第14引脚相接,所述电机驱动芯片L298N的第1引脚、第8引脚和第15引脚以及开关二极管D6的阳极、开关二极管D7的阳极、开关二极管D10的阳极和开关二极管D11的阳极均接地。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述报警模块包括反相器74LS04、三极管Q1和蜂鸣器Bell,所述反相器74LS04的第1引脚与单片机STC89C52RC的第35引脚相接,所述三极管Q1的基极通过电阻R13与反相器74LS04的第2引脚相接,所述三极管Q1的集电极与电源模块的+5V电压输出端相接,所述蜂鸣器Bell的正极与三极管Q1的发射级相接,所述蜂鸣器Bell的负极接地。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述显示模块包括液晶显示屏LCD1602,所述液晶显示屏LCD1602的第2引脚和第15引脚均与电源模块的+5V电压输出端相接,所述液晶显示屏LCD1602的第1引脚、第3引脚和第16引脚均接地,所述液晶显示屏LCD1602的第4~6引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第5~7引脚相接,所述液晶显示屏LCD1602的第7~14引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第21~28引脚相接。
上述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:三个所述补光节能灯分别为补光节能灯LED0、补光节能灯LED1和补光节能灯LED2,所述补光灯驱动电路包括用于驱动补光节能灯LED0的补光灯驱动继电器J1、用于驱动补光节能灯LED1的补光灯驱动继电器J2和用于驱动补光节能灯LED2的补光灯驱动继电器J3,所述补光灯驱动继电器J1的线圈的一端、补光灯驱动继电器J2的线圈的一端和补光灯驱动继电器J3的线圈的一端均与电源模块的+5V电压输出端相接,所述补光灯驱动继电器J1的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第8引脚相接,所述补光灯驱动继电器J2的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第14引脚相接,所述补光灯驱动继电器J3的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第15引脚相接,所述补光灯驱动继电器J1的常开触点串联在补光节能灯LED0的供电回路中,所述补光灯驱动继电器J2的常开触点串联在补光节能灯LED1的供电回路中,所述补光灯驱动继电器J3的常开触点串联在补光节能灯LED2的供电回路中。
本发明还提供了一种方法步骤简单、实现方便且实时性高、能够保护使用者的视力的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘方法,其特征在于该方法包括以下步骤:
步骤一、模糊控制器结构设计:设计模糊控制器为二维控制器,所述二维控制器的两个输入对应的模糊论域分别为光照强度LS和窗帘状态CS,其中,光照强度LS的模糊论域表示为LS={S1,M1,B1},模糊变量S1表示光照强度LS为160Lx、模糊变量M1表示光照强度LS为180Lx、模糊变量B1表示光照强度LS为200Lx;窗帘状态CS的模糊论域表示为CS={S2、M2、B2},模糊变量S2表示打开百叶窗窗帘主体的叶片,模糊变量M2表示百叶窗窗帘主体全部升起,模糊变量B2表示关闭百叶窗窗帘主体的叶片,所述二维控制器的输出为LED补光节能灯组的补光状态,表示为{D0、D1、D2、D3},D0表示控制3个补光节能灯为全灭,D1表示控制1个补光节能灯为亮和另2个补光节能灯为灭、D2表示控制2个补光节能灯为亮和另1个补光节能灯为灭、D3表示控制3个补光节能灯为全亮;
步骤二、信号采集及传输:手势信号采集模块将其采集到的手势信号输出给微控制器模块,同时,光照采集模块将其采集到的光照强度信号输出给微控制器模块;
步骤三、信号分析处理及对百叶窗窗帘主体的控制,具体过程为:
步骤301、窗帘状态的控制:
设定百叶窗窗帘主体的初始状态为百叶窗窗帘主体落下,百叶窗窗帘主体的叶片关闭;
当微控制器模块分析处理得到手势信号采集模块采集到的手势信号为手从手势信号采集模块前方从下到上移动时,微控制器模块通过电机驱动电路驱动第一电机正转,第一电机带动百叶窗窗帘主体的叶片打开,微控制器模块记录百叶窗窗帘主体的叶片打开的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片打开时,当微控制器模块分析处理得到手势信号采集模块采集到的手势信号为在百叶窗窗帘主体的叶片打开后1s~3s内,手从手势信号采集模块前方从下到上移动时,微控制器模块通过电机驱动电路驱动第二电机正转,第二电机带动百叶窗窗帘主体升起,微控制器模块记录百叶窗窗帘主体升起的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片打开时,当微控制器模块分析处理得到手势信号采集模块采集到的手势信号为在百叶窗窗帘主体的叶片打开后3s后手从手势信号采集模块前方从下到上移动时,微控制器模块判断为误操作并控制报警模块发出声音报警信号;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体升起时,当微控制器模块分析处理得到手势信号采集模块采集到的手势信号为手从手势信号采集模块前方从上到下移动时,微控制器模块通过电机驱动电路驱动第二电机反转,第二电机带动百叶窗窗帘主体落下,微控制器模块记录百叶窗窗帘主体落下的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片打开时,当微控制器模块分析处理得到手势信号采集模块采集到的手势信号为手从手势信号采集模块前方从上到下移动时,微控制器模块通过电机驱动电路驱动第一电机反转,第一电机带动百叶窗窗帘主体的叶片关闭,微控制器模块记录百叶窗窗帘主体的叶片关闭的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片关闭时,当微控制器模块分析处理得到手势信号采集模块采集到的手势信号为手从手势信号采集模块前方从上到下移动时,微控制器模块判断为误操作并控制报警模块发出声音报警信号;
步骤302、补光控制:
微控制器模块调用步骤一中设计的模糊控制器对LED补光节能灯组进行控制,具体为:
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片打开,并且光照强度大于160Lx且小于等于180Lx时,模糊控制器的输出为D2,控制2个补光节能灯为亮,另1个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片打开,并且光照强度大于180Lx且小于等于200Lx时,模糊控制器的输出为D1,控制1个补光节能灯为亮,另2个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体的叶片打开,并且光照强度小于等于160Lx时,模糊控制器的输出为D3,控制3个补光节能灯为全亮;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体升起,并且光照强度小于等于160Lx时,模糊控制器的输出为D2,控制2个补光节能灯为亮,另1个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体升起,并且光照强度大于160Lx且小于等于180Lx时,模糊控制器的输出为D1,控制1个补光节能灯为亮,另2个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体升起,并且光照强度大于180Lx且小于等于200Lx时,模糊控制器的输出为D0,控制3个补光节能灯为全灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体落下时,模糊控制器的输出为D0,控制3个补光节能灯为全灭。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统的结构简单紧凑,体积小,携带方便,具体实施时,能将手势信号采集模块和光照采集模块放置在室内任何地方使用,操作方便。
2、本发明使用了多种标准电路模块来提高控制准确度,如光照传感器GY-30、电机驱动芯片L298N、第一电机、第二电机等零件的使用,提高了控制精度的同时降低了生产的成本。
3、本发明采用了模块化的设计,根据功能不同进行模块划分,布局合理,层次分明,便于组装、电路连接以及故障排查,且可扩展性强。
4、本发明微控制器模块采用了单片机STC89C52RC,具有成本低、可扩展性强、执行效率高和高性能等优点,方便且成本低。
5、本发明的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘方法的方法步骤简单、实现方便且实时性高,光照补偿设计可以保护使用者的视力。
6、本发明能够适用于各种室内环境,第一电机和第二电机可随窗帘的大小不同更换,能够控制市场上绝大部分百叶窗窗帘产品,对人们的生产生活智能化有着非常重要的意义,实用性强,便于推广使用。
综上所述,本发明的实现方便,使用操作方便,性价比高,操作灵活,能够在0°~90°内任意遥控百叶窗叶片的开度,还能够实现节能灯补光,百叶窗窗帘的尺寸能够根据需求任意定制,实用性强,便于推广使用。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统的结构示意图。
图2为本发明手势遥控窗帘电路的电路原理框图。
图3为本发明上手势信号采集模块的电路原理图。
图4为本发明下手势信号采集模块的电路原理图。
图5为本发明光照采集模块的电路原理图。
图6为本发明微控制器模块与电机驱动电路、显示模块和报警模块的电路连接图。
图7为本发明补光灯驱动电路与LED补光节能灯组的电路连接图。
附图标记说明:
1—百叶窗窗帘主体; 2—微控制器模块; 3—显示模块;
4—报警模块; 5-1—第一电机; 5-2—第二电机;
6—手势信号采集模块; 7—光照采集模块; 8-1—补光灯驱动电路;
8-2—LED补光节能灯组; 9—电源模块;
10—电机驱动电路; 11—第一滚筒; 12—第二滚筒。
具体实施方式
如图1和图2所示,本发明的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,包括百叶窗窗帘主体1、窗帘动力机构和手势遥控窗帘电路,所述窗帘动力机构包括用于带动百叶窗窗帘主体1的叶片打开或关闭的第一电机5-1和用于带动百叶窗窗帘主体1上升或落下的第二电机5-2,所述第一电机5-1的输出轴上固定连接有第一滚筒11,所述第一滚筒11上缠绕有与百叶窗窗帘主体1左右两侧的叶片穿联的拉绳,所述第二电机5-2的输出轴上固定连接有第二滚筒12,所述第二滚筒12上缠绕有与百叶窗窗帘主体1中间的叶片穿联的拉绳;所述手势遥控窗帘电路包括LED补光节能灯组8-2、微控制器模块2和电源模块9,所述微控制器模块2的输入端接有手势信号采集模块6和光照采集模块7,所述微控制器模块2的输出端接有电机驱动电路10、显示模块3、报警模块4和补光灯驱动电路8-1,所述第一电机5-1和第二电机5-2均与电机驱动电路10的输出端连接,所述LED补光节能灯组8-2与补光灯驱动电路8-1的输出端连接,所述第一电机5-1、第二电机5-2、微控制器模块2、电源模块9、电机驱动电路10、显示模块3、报警模块4、补光灯驱动电路8-1和LED补光节能灯组8-2均设置在百叶窗窗帘主体1顶部,所述手势信号采集模块6和光照采集模块7分别装于百叶窗窗帘主体1左侧和右侧,所述LED补光节能灯组8-2包括三个补光节能灯。
如图6所示,本实施例中,所述微控制器模块2包括单片机STC89C52RC以及复位电路和晶振电路,所述复位电路包括极性电容C5、电阻R14和复位按键S1,所述极性电容C5的正极和复位按键S1的一端均与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述极性电容C5的负极、电阻R14的一端和复位按键S1的另一端均与单片机STC89C52RC的第9引脚相接,所述电阻R14的另一端接地;所述晶振电路包括晶振XTAL以及非极性电容C6和非极性电容C7,所述晶振XTAL的一端和非极性电容C6的一端均与单片机STC89C52RC的第18引脚相接,所述晶振XTAL的另一端和非极性电容C7的一端均与单片机STC89C52RC的第19引脚相接,所述非极性电容C6的另一端和非极性电容C7的另一端均接地。
本实施例中,如图3所示,所述手势信号采集模块6包括上手势信号采集模块U1和下手势信号采集模块U2,所述上手势信号采集模块U1包括型号为LM393的电压比较器U7、型号为4N25的光电耦合器U8、滑动变阻器VR1、发光二极管D0和发光二极管D1,所述电压比较器U7的第2引脚与滑动变阻器VR1的滑动端相接,所述滑动变阻器VR1的一个固定端与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述滑动变阻器VR1的另一个固定端接地,所述电压比较器U7的第3引脚和光电耦合器U8的第1引脚均通过电阻R3与电源模块9的+5V电压输出端相接,且均通过非极性电容C1接地,所述光电耦合器U8的第4引脚通过电阻R4与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述光电耦合器U8的第2引脚和第3引脚均接地,所述电压比较器U7的第1引脚与单片机STC89C52RC的第36引脚相接,且通过电阻R1与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D0的阳极与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D0的阴极通过电阻R2与单片机STC89C52RC的第36引脚相接,所述发光二极管D1的阳极与电源模块9的+5V电压输出端相接,且通过非极性电容C2接地,所述发光二极管D1的阴极通过电阻R5接地;如图4所示,所述下手势信号采集模块U2包括型号为LM393的电压比较器U9、型号为4N25的光电耦合器U10、滑动变阻器VR2、发光二极管D2和发光二极管D3,所述电压比较器U9的第2引脚与滑动变阻器VR2的滑动端相接,所述滑动变阻器VR2的一个固定端与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述滑动变阻器VR2的另一个固定端接地,所述电压比较器U9的第3引脚和光电耦合器U10的第1引脚均通过电阻R8与电源模块9的+5V电压输出端相接,且均通过非极性电容C4接地,所述光电耦合器U10的第4引脚通过电阻R7与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述光电耦合器U10的第2引脚和第3引脚均接地,所述电压比较器U9的第1引脚与单片机STC89C52RC的第37引脚相接,且通过电阻R9与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D3的阳极与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D3的阴极通过电阻R10与单片机STC89C52RC的第37引脚相接,所述发光二极管D2的阳极与电源模块9的+5V电压输出端相接,且通过非极性电容C3接地,所述发光二极管D2的阴极通过电阻R6接地。所述上手势信号采集模块U1的工作原理为:光电耦合器U8中的发光二极管接高电平电压,处于接通状态,不断向外发射信号,当有手势发生时,光电耦合器U8中的发光二极管所发射的信号被发射回来被晶体管接收,由截止状态变为导通状态,使得光电耦合器U8的第1引脚和第2引脚均为低电平,此时,电压比较器U7的第3引脚也接入低电平信号,电压比较器U7的第3引脚的模拟量低电压信号小于第2引脚的参考固定电压,电压比较器U7输出高电平信号传送给单片机STC89C52RC的第36引脚;所述下手势信号采集模块U2的工作原理为:光电耦合器U10中的发光二极管接高电平电压,处于接通状态,不断向外发射信号,当有手势发生时,光电耦合器U10中的发光二极管所发射的信号被发射回来被晶体管接收,由截止状态变为导通状态,使得光电耦合器U10的第1引脚和第2引脚均为低电平,此时,电压比较器U9的第3引脚也接入低电平信号,电压比较器U9的第3引脚的模拟量低电压信号小于第2引脚的参考固定电压,电压比较器U9输出高电平信号传送给单片机STC89C52RC的第37引脚。使用时,单片机STC89C52RC根据所接收到的上手势信号采集模块U1和下手势信号采集模块U2的高电平信号的顺序控制窗帘状态。
如图5所示,本实施例中,所述光照采集模块7包括光照传感器GY-30,所述光照传感器GY-30的第1引脚与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第2引脚与单片机STC89C52RC的第3引脚相接,且通过电阻R11与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第3引脚与单片机STC89C52RC的第4引脚相接,且通过电阻R12与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第4引脚和第5引脚均接地。
如图6所示,本实施例中,所述电机驱动电路10包括电机驱动芯片L298N、开关二极管D4、开关二极管D5、开关二极管D6、开关二极管D7、开关二极管D8、开关二极管D9、开关二极管D10和开关二极管D11,所述电机驱动芯片L298N的第5引脚、第7引脚、第10引脚和第12引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第1引脚、第2引脚、第39引脚和第38引脚相接,所述电机驱动芯片L298N的第9引脚与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述电机驱动芯片L298N的第4引脚、开关二极管D4的阴极、开关二极管D5的阴极、开关二极管D8的阴极和开关二极管D9的阴极均与电源模块9的+12V电压输出端相接,所述第一电机5-1的一端、开关二极管D4的阳极和开关二极管D6的阴极均与电机驱动芯片L298N的第2引脚相接,所述第一电机5-1的另一端、开关二极管D5的阳极和开关二极管D7的阴极均与电机驱动芯片L298N的第3引脚相接,所述第二电机5-2的一端、开关二极管D8的阳极和开关二极管D10的阴极均与电机驱动芯片L298N的第13引脚相接,所述第二电机5-2的另一端、开关二极管D9的阳极和开关二极管D11的阴极均与电机驱动芯片L298N的第14引脚相接,所述电机驱动芯片L298N的第1引脚、第8引脚和第15引脚以及开关二极管D6的阳极、开关二极管D7的阳极、开关二极管D10的阳极和开关二极管D11的阳极均接地。
如图6所示,本实施例中,所述报警模块4包括反相器74LS04、三极管Q1和蜂鸣器Bell,所述反相器74LS04的第1引脚与单片机STC89C52RC的第35引脚相接,所述三极管Q1的基极通过电阻R13与反相器74LS04的第2引脚相接,所述三极管Q1的集电极与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述蜂鸣器Bell的正极与三极管Q1的发射级相接,所述蜂鸣器Bell的负极接地。
如图6所示,本实施例中,所述显示模块3包括液晶显示屏LCD1602,所述液晶显示屏LCD1602的第2引脚和第15引脚均与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述液晶显示屏LCD1602的第1引脚、第3引脚和第16引脚均接地,所述液晶显示屏LCD1602的第4~6引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第5~7引脚相接,所述液晶显示屏LCD1602的第7~14引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第21~28引脚相接。
如图7所示,本实施例中,三个所述补光节能灯分别为补光节能灯LED0、补光节能灯LED1和补光节能灯LED2,所述补光灯驱动电路8-1包括用于驱动补光节能灯LED0的补光灯驱动继电器J1、用于驱动补光节能灯LED1的补光灯驱动继电器J2和用于驱动补光节能灯LED2的补光灯驱动继电器J3,所述补光灯驱动继电器J1的线圈的一端、补光灯驱动继电器J2的线圈的一端和补光灯驱动继电器J3的线圈的一端均与电源模块9的+5V电压输出端相接,所述补光灯驱动继电器J1的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第8引脚相接,所述补光灯驱动继电器J2的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第14引脚相接,所述补光灯驱动继电器J3的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第15引脚相接,所述补光灯驱动继电器J1的常开触点串联在补光节能灯LED0的供电回路中,所述补光灯驱动继电器J2的常开触点串联在补光节能灯LED1的供电回路中,所述补光灯驱动继电器J3的常开触点串联在补光节能灯LED2的供电回路中。
本发明的利用具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统对窗帘进行控制的方法,包括以下步骤:
步骤一、模糊控制器结构设计:设计模糊控制器为二维控制器,所述二维控制器的两个输入对应的模糊论域分别为光照强度LS(Light Strength)和窗帘状态CS(CurtainState),其中,光照强度LS的模糊论域表示为LS={S1,M1,B1},模糊变量S1表示光照强度LS为160Lx、模糊变量M1表示光照强度LS为180Lx、模糊变量B1表示光照强度LS为200Lx;窗帘状态CS的模糊论域表示为CS={S2、M2、B2},模糊变量S2表示打开百叶窗窗帘主体1的叶片,模糊变量M2表示百叶窗窗帘主体1全部升起,模糊变量B2表示关闭百叶窗窗帘主体1的叶片,所述二维控制器的输出为LED补光节能灯组8-2的补光状态,表示为{D0、D1、D2、D3},D0表示控制3个补光节能灯为全灭,D1表示控制1个补光节能灯为亮和另2个补光节能灯为灭、D2表示控制2个补光节能灯为亮和另1个补光节能灯为灭、D3表示控制3个补光节能灯为全亮;使用时,当单片机STC89C52RC的第8引脚输出低电平时,补光节能灯LED0点亮;当单片机STC89C52RC的第14引脚输出低电平时,补光节能灯LED1点亮;当单片机STC89C52RC的第15引脚输出低电平时,补光节能灯LED2点亮;
步骤二、信号采集及传输:手势信号采集模块6将其采集到的手势信号输出给微控制器模块2,同时,光照采集模块7将其采集到的光照强度信号输出给微控制器模块2;
步骤三、信号分析处理及对百叶窗窗帘主体1的控制,具体过程为:
步骤301、窗帘状态的控制:
设定百叶窗窗帘主体1的初始状态为百叶窗窗帘主体1落下,百叶窗窗帘主体1的叶片关闭;
当微控制器模块2分析处理得到手势信号采集模块6采集到的手势信号为手从手势信号采集模块6前方从下到上移动时,下手势信号采集模块U2先输出高电平给微控制器模块2中的单片机STC89C52RC,上手势信号采集模块U1再输出高电平给微控制器模块2中的单片机STC89C52RC,微控制器模块2通过电机驱动电路10驱动第一电机5-1正转,第一电机5-1带动百叶窗窗帘主体1的叶片打开,微控制器模块2记录百叶窗窗帘主体1的叶片打开的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片打开时,当微控制器模块2分析处理得到手势信号采集模块6采集到的手势信号为在百叶窗窗帘主体1的叶片打开后1s~3s内,手从手势信号采集模块6前方从下到上移动时,微控制器模块2通过电机驱动电路10驱动第二电机5-2正转,第二电机5-2带动百叶窗窗帘主体1升起,微控制器模块2记录百叶窗窗帘主体1升起的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片打开时,当微控制器模块2分析处理得到手势信号采集模块6采集到的手势信号为在百叶窗窗帘主体1的叶片打开后3s后手从手势信号采集模块6前方从下到上移动时,微控制器模块2判断为误操作并控制报警模块4发出声音报警信号;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体1升起时,当微控制器模块2分析处理得到手势信号采集模块6采集到的手势信号为手从手势信号采集模块6前方从上到下移动时,上手势信号采集模块U1先输出高电平给微控制器模块2中的单片机STC89C52RC,下手势信号采集模块U2再输出高电平给微控制器模块2中的单片机STC89C52RC,微控制器模块2通过电机驱动电路10驱动第二电机5-2反转,第二电机5-2带动百叶窗窗帘主体1落下,微控制器模块2记录百叶窗窗帘主体1落下的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片打开时,当微控制器模块2分析处理得到手势信号采集模块6采集到的手势信号为手从手势信号采集模块6前方从上到下移动时,微控制器模块2通过电机驱动电路10驱动第一电机5-1反转,第一电机5-1带动百叶窗窗帘主体1的叶片关闭,微控制器模块2记录百叶窗窗帘主体1的叶片关闭的窗帘状态;
在窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片关闭时,当微控制器模块2分析处理得到手势信号采集模块6采集到的手势信号为手从手势信号采集模块6前方从上到下移动时,微控制器模块2判断为误操作并控制报警模块4发出声音报警信号;
步骤302、补光控制:
微控制器模块2调用步骤一中设计的模糊控制器对LED补光节能灯组8-2进行控制,具体为:
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片打开,并且光照强度大于160Lx且小于等于180Lx时,模糊控制器的输出为D2,控制2个补光节能灯为亮,另1个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片打开,并且光照强度大于180Lx且小于等于200Lx时,模糊控制器的输出为D1,控制1个补光节能灯为亮,另2个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1的叶片打开,并且光照强度小于等于160Lx时,模糊控制器的输出为D3,控制3个补光节能灯为全亮;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1升起,并且光照强度小于等于160Lx时,模糊控制器的输出为D2,控制2个补光节能灯为亮,另1个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1升起,并且光照强度大于160Lx且小于等于180Lx时,模糊控制器的输出为D1,控制1个补光节能灯为亮,另2个补光节能灯为灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1升起,并且光照强度大于180Lx且小于等于200Lx时,模糊控制器的输出为D0,控制3个补光节能灯为全灭;
当窗帘状态为百叶窗窗帘主体1落下时,模糊控制器的输出为D0,控制3个补光节能灯为全灭。
综上所述,本发明不仅能够实现百叶窗窗帘主体的升起和落下以及百叶窗窗帘主体的叶片打开和关闭的控制,还能够实现补光节能灯的补光控制,操作方便,能够保护使用者的视力。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。