CN107340737A - 一种用于互动装置广告的通用控制器 - Google Patents

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翁昊明
迟冬祥
吴限
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Abstract

本发明提供了一种用于互动装置广告的通用控制器，包括PCB电路板，Arduino Uno主控板、传感器模块、继电器模块均设于PCB电路板上，传感器模块、继电器模块均与Arduino Uno主控板连接；PCB电路板上留有Arduino Uno主控板的装配口，PCB电路板上根据Arduino Uno主控板的引脚设计了至少4组4Pin传感器接口、至少4组3Pin数字信号输入接口以及至少4组3Pin模拟信号输入接口；PCB电路板设有两个继电器模块，还留有至少两组备用继电器安装位置。本发明实现了通用的理念，兼容各种传感器；内部装置简单，稳定性高，执行效率高；体积小，成本低，能够批量生产；且可拓展性强。

Description

一种用于互动装置广告的通用控制器
技术领域
本发明涉及一种通用控制器，尤其涉及一种用于互动装置广告的通用控制器。
背景技术
互动广告最关键的点在于“互动”，与传统户外广告受众只能被动接受信息不同，它更加注重消费者的心理需求，注重和消费者的互动交流。简而言之，互动广告更注重于受众体验，旨在让受众有种身临其境的代入感，这种艺术与技术结合的形式给人以焕然一新的感觉，因此互动广告的市场前景很大。目前，互动广告使用的都是专用控制器，不同的互动广告必须研发和制造不同的控制器，成本较大。如何研发一种适用于多个互动广告的通用控制器，是本领域技术人员致力于解决的难题。
目前，国内比较流行的通用控制器技术主要有：基于单片机的，用于教学研究的，以及用于医疗领域的。专利CN85200022提供了一种利用TP-801A单板机实现信号控制以及信号检测的方法，并运用在科研、教育方面，可以达到缩短科研工作周期的作用；专利CN91201140.8公开了一种利用单片机为核心，采用矩阵联结式输入光电隔离电路作为输入光电隔离电路的通用控制器；专利CN201310180836.X公开了一种用于医学以及分子生物学等领域，且基于恒温扩增技术的通用控制器；专利CN201520834169.7介绍了一种嵌入式通用控制器。
上述现有的通用控制器并没有用于互动装置广告方向的。而且现有的通用控制器使用的开发板大都为51单片机，成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种能实现互动装置广告功能的，且成本较低的通用控制器。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：包括PCB电路板，Arduino Uno主控板、传感器模块、继电器模块均设于PCB电路板上，传感器模块、继电器模块均与Arduino Uno主控板连接；
PCB电路板上留有Arduino Uno主控板的装配口，PCB电路板上根据Arduino Uno主控板的引脚设计了至少4组4Pin传感器接口、至少4组3Pin数字信号输入接口以及至少4组3Pin模拟信号输入接口；PCB电路板设有两个继电器模块，还留有至少两组备用继电器安装位置。
优选地，所述PCB电路板上，Arduino Uno主控板装配口的每个信号引脚都有对应Arduino Uno主控板引脚的编号。
优选地，所述4Pin传感器接口、3Pin数字信号输入接口以及3Pin模拟信号输入接口均配备有电源引脚以及接地引脚。
优选地，所述传感器模块为红外线测距传感器、超声波测距传感器、热释电传感器、触摸传感器、碰撞传感器或模拟角度传感器。
优选地，还包括调试助手软件模块，调试助手软件模块中存有多种继电器的使用示例代码，使用示例代码里具有调整继电器的闭合延时时间的功能模块。
优选地，所述继电器模块用于与互动装置广告的执行机构连接，控制互动装置广告的执行机构是否工作。
优选地，所述传感器模块设于互动装置广告周围的隐蔽或易于接触墙面的位置，用于时刻检测互动装置广告的外界环境，判断是否有人在互动装置广告前。
优选地，当传感器模块检测到有人在互动装置广告前时，给Arduino Uno主控板发送接近信号，Arduino Uno主控板发出命令控制相应的继电器模块闭合，从而驱动与该继电器模块连接的互动装置广告的执行机构工作，实现互动装置广告的功能；当传感器模块检测到人离开了互动装置广告时，给Arduino Uno主控板发送离开信号，Arduino Uno主控板控制相应的继电器模块断开，从而驱动与该继电器模块连接的互动装置广告的执行机构停止工作。
优选地，通过调整继电器模块闭合延时时长，调整互动装置广告的执行机构的工作时间。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明实现了通用的理念，兼容各种传感器；
(2)本发明内部装置简单，稳定性高，执行效率高；
(3)本发明有配套的通用控制器调试助手，方便用户进行开发，可以迅速缩短工作周期。
(4)本发明体积小，成本低，能够批量生产。
(5)本发明可拓展性强：可以增加传感器个数、种类，达到不同的互动触发方式；亦可在继电器上接入各种大功率电机，达到更有新意的互动效果；亦可拓展功能，面向教育、科研方面，供学者研究学习；亦可安装在家具上，实现智能家居的功能。
附图说明
图1为用于互动装置广告的通用控制器结构框图；
图2为用于互动装置广告的通用控制器工作原理图；
图3为PCB电路板示意图；
图4为调试助手软件模块示意图；
图5为用于互动装置广告的通用控制器工作流程图。
请将图3中所有的线条文字都改为黑色(白底黑字，不能为彩色)，可用不同线型以示区分。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为用于互动装置广告的通用控制器结构框图，所述的用于互动装置广告的通用控制器主要由PCB电路板、Arduino Uno主控板、传感器模块、继电器模块、调试助手软件模块等组成。Arduino Uno主控板、传感器模块、继电器模块均插在PCB电路板上，在电气上，传感器模块、继电器模块均与Arduino Uno主控板连接。
结合图2，继电器模块用于与互动装置广告的执行机构(如：电机、鼓风机、电灯等)连接，控制互动装置广告的执行机构是否工作。传感器模块一般安装在互动装置广告周围的隐蔽或墙面易于接触的位置，用于时刻检测互动装置广告的外界环境，判断是否有人在互动装置广告前。当传感器模块检测到有人在互动装置广告前，就给Arduino Uno主控板发送信号，Arduino Uno主控板发出命令控制相应的继电器模块闭合，从而驱动与该继电器模块连接的执行机构工作，实现互动装置广告的功能。当传感器模块检测到人离开了互动装置广告时，Arduino Uno主控板控制相应的继电器模块断开，执行机构停止工作。
如图3所示，通用控制器基于Arduino平台，设计了一块PCB电路板，上面留有Arduino主控板的装配口，在PCB电路板上每个信号引脚都有对应Arduino Uno主控板引脚的编号，并根据Arduino Uno的引脚，在PCB电路板上设计了4组4Pin传感器接口，4组3Pin数字信号输入接口以及4组3Pin模拟信号输入接口，每组接口都配备有电源引脚以及接地引脚，方便用户选择不同的传感器使用。此外，PCB电路板配备了两个继电器，另留有两组继电器安装位置，作为备用。
传感器模块有7种，包括：
红外线测距传感器模块：采用SHARP GP2Y0A41SKOF红外距离传感器。
超声波测距传感器模块：采用URM37 V4.0超声波测距模块。
热释电传感器模块：采用数字一体化集成人体热释电红外探头AM412，热释电红外运动传感器。
触摸传感器：采用基于电容感应的触摸开关模块，一般为三引脚的信号结构。
碰撞传感器：优选地采用微型快动电子开关，一般为三引脚的信号结构。
模拟角度传感器：采用多圈高精度模拟角度传感器，一般为三引脚的信号结构。
按钮传感器：采用按压式的开关数字输入模块，一般为三引脚的信号结构。
使用者可以根据不同需要，挑选使用适当的传感器，插入PCB电路板上，迅速组成一款自己的控制器。
结合图4，在配套的调试助手软件模块中，存有上述7种继电器的使用示例代码，供用户选用。用户上传示例代码后，可以通过调试助手软件模块调整继电器的闭合延时时间，使得控制器的使用更加便捷，更具人性化。利用定时器中断的方法，能使传感器模块时刻检测外界环境，判断是否有人在互动装置广告前，还能有效降低能耗。同时，也可以根据不同的工况进行继电器闭合延时时长的调整，更具人性化。
结合图5，用于互动装置广告的通用控制器使用流程主要为：获取传感器数据、判断上位机通讯串口是否打开、判断是否有中断、继电器控制。实现本系统功能的工作过程大致分为三步：
第一步，先对本模块进行串口通讯初始化设置。通常串口的传输速率可选用9600bps。
第二步，通过分析传感器数据，判断是否有人在装之前，最终控制继电器闭合实现互动效果。该部分为重点。
第三步，判断串口状态，调整继电器闭合延时时长。
本发明提供的用于互动装置广告的通用控制器的具体使用方法，包括如下步骤：
步骤1，传感器模块连接到PCB板。具体地，将红外测距传感器根据引脚顺序插入PCB板上的3Pin数字信号引脚接口，红外传感器粘贴在墙体上用于检测装置前方物体距离，连接到Arduino主控板需要电源线、地线和信号线。
步骤2，从控制器调试助手软件模块选择传感器代码。具体地，打开红外测距传感器示例代码，上传至Arduino主控板。
步骤3，Arduino主控板检测传感器信号。具体地，首先设置中断函数，利用定时器中断每50毫秒触发中断，从Arduino主控板处理数字I/O口接收转换后的数字信号，通过算法换算成实际距离。
步骤4，调整延时时长。具体地，首先判断通讯串口是否开启。若串口开启，则接受上位机传输的ASCII值，并通过算法换算成实际数值，此数值为继电器闭合延时时长，范围在0-2秒。若通讯串口为关闭状态，则跳过此步骤。继电器初始闭合延时时长为0秒。
步骤5，判断是否有人在互动装置广告前。具体地，若测量所得距离小于50cm，则认为有人在互动装置广告之前。若得到的距离大于50cm，则返回步骤3。
步骤6，根据步骤5判断的结果，进行互动效果。具体地，在继电器中接入鼓风机，若步骤5判断有人在互动装置广告前，则继电器闭合，执行机构开始工作。
本发明提供的通用控制器能实现互动装置广告的功能，可将通用控制器安置在人流量大的街道或者地铁车站，供路人互动，能很好的满足商家推广商品的需要。同时此通用控制器开发方便，在通用控制器调试助手软件模块中保存有现成的传感器使用代码，使用者可根据不同的需要，迅速打造一款自己的控制装置，缩短了技术改造周期，尽早获得收益。也可用于教育、科研方面，缩短科研周期，尽快获得科研成果。
本发明结构简单，设计合理，所有的元件都集成在电路板上，兼容各种传感器，达到了通用的功能。装配了继电器，可以实现对220V强电设备控制。通过传感器模块控制继电器的闭合，继而控制执行机构的通断，实现了对外的互动功能。

Claims (9)

1.一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：包括PCB电路板，Arduino Uno主控板、传感器模块、继电器模块均设于PCB电路板上，传感器模块、继电器模块均与ArduinoUno主控板连接；
PCB电路板上留有Arduino Uno主控板的装配口，PCB电路板上根据Arduino Uno主控板的引脚设计了至少4组4Pin传感器接口、至少4组3Pin数字信号输入接口以及至少4组3Pin模拟信号输入接口；PCB电路板设有两个继电器模块，还留有至少两组备用继电器安装位置。
2.如权利要求1所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：所述PCB电路板上，Arduino Uno主控板装配口的每个信号引脚都有对应Arduino Uno主控板引脚的编号。
3.如权利要求1所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：所述4Pin传感器接口、3Pin数字信号输入接口以及3Pin模拟信号输入接口均配备有电源引脚以及接地引脚。
4.如权利要求1所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：所述传感器模块为红外线测距传感器、超声波测距传感器、热释电传感器、触摸传感器、碰撞传感器或模拟角度传感器。
5.如权利要求1或4所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：还包括调试助手软件模块，调试助手软件模块中存有多种继电器的使用示例代码，使用示例代码里具有调整继电器的闭合延时时间的功能模块。
6.如权利要求1所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：所述继电器模块用于与互动装置广告的执行机构连接，控制互动装置广告的执行机构是否工作。
7.如权利要求1所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：所述传感器模块设于互动装置广告周围的隐蔽或易于接触墙面的位置，用于时刻检测互动装置广告的外界环境，判断是否有人在互动装置广告前。
8.如权利要求1所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：当传感器模块检测到有人在互动装置广告前时，给Arduino Uno主控板发送接近信号，Arduino Uno主控板发出命令控制相应的继电器模块闭合，从而驱动与该继电器模块连接的互动装置广告的执行机构工作，实现互动装置广告的功能；当传感器模块检测到人离开了互动装置广告时，给Arduino Uno主控板发送离开信号，Arduino Uno主控板控制相应的继电器模块断开，从而驱动与该继电器模块连接的互动装置广告的执行机构停止工作。
9.如权利要求8所述的一种用于互动装置广告的通用控制器，其特征在于：通过调整继电器模块闭合延时时长，调整互动装置广告的执行机构的工作时间。
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