CN108442087A - 一种基于单片机的多功能晒被机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于单片机的多功能晒被机，包括底座、连杆、支撑板和设于支撑板上的支架，连杆上固设有旋转轮，支撑板上装有两个光照传感器和湿度传感器，支架上设有横置的旋转螺杆，旋转螺杆上设有晒被板，固定夹子、加热元件和震动块设置在晒被板上，底座上盖面设有显示器，底座内设有单片机、电池、电机组件、GSM模块和定时器模块，所述电机组件分别与旋转螺杆、旋转轮相连，所述支架上设有连接块，位于晒被板上方的透明防水罩固接在连接块上。本发明的晒被机具有调节晒被装置受光照的角度，充分吸收太阳光照，增加玻璃罩进行防雨，及时提醒用户回收被子，实时监控等功能，经济实用，方便快捷，绿色环保。
Description
技术领域
本发明涉及智能家居领域，具体的说是一种基于单片机的多功能晒被机。
背景技术
随着科技的飞速发展，人类生活水平的不断提高，传统晒被方式多受天气影响，上午晴天下午变天，众多上班族学生党时间紧促，无法及时回家收拾被子导致被子被雨水淋湿等。这些问题深深困扰着广大人民群众，目前市场上还未出现基于单片机的多功能晒被机。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于单片机的多功能晒被机，具有调节晒被装置受光照的角度，充分吸收太阳光照，增加玻璃罩进行防雨，及时提醒用户回收被子，实时监控等功能，经济实用，方便快捷，绿色环保。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种基于单片机的多功能晒被机，包括底座、设于底座上的连杆、与连杆上部相连且横向设置的支撑板和设于支撑板上的支架，所述连杆上固设有旋转轮，支撑板一端的两侧分别安装有一个光照传感器，支撑板上还安装有湿度传感器，支架上设有横置的旋转螺杆，旋转螺杆上设有矩形的晒被板，所述晒被板上设置有固定夹子、加热元件和震动块，其中所述固定夹子为4个分别固定在所述晒被板的四个角上，底座上盖面设有显示器，底座上设有电源模块，底座内设有单片机、电机组件、GSM模块和定时器模块，所述单片机分别与光照传感器、湿度传感器、加热元件、电机组件、GSM模块、显示器、电源模块、震动块和定时器模块相连，电机组件分别与旋转螺杆、旋转轮相连，所述支架上设有连接块，位于晒被板上方的透明防水罩固接在连接块上。
进一步地，所述电机组件包括均设于底座内的第一电机和第二电机，第一电机与旋转轮相连，第二电机与旋转螺杆相连。
进一步地，所述电源模块包括设于底座内的锂电池和设于底座上盖面的太阳能电池板，锂电池和太阳能电池板均与单片机相连。
进一步地，单片机为STM32单片机。
进一步地，所述晒被板为透明防水的聚氯乙烯材质；所述连接块与透明防水罩通过强力防水胶粘接，所述震动块为9A-12v的按摩椅专用震动块；所述旋转螺杆为实心圆柱状合金材料；所述旋转轮为柱状套筒型钢铁合金材料；所述透明防水罩采用透明防水吸光的氯乙烯材料；所述固定夹子为夹口宽度102mm的强力不锈钢夹子，所述电机为ECMA-C10604RS型号、电压380V的伺服电机；所述湿度传感器为DHT11电阻式传感器，所述光照传感器为GY-30光照传感器，加热元件优选加热片，加热片采用的为串联谐振加热电路，所述GSM模块采用的是西门子公司的MC55模块，所述定时器模块为555定时器。
进一步地，所述震动块为9A-12v的按摩椅专用震动块，通过震动块的震动使被子更加松软，富有弹性。
进一步地，所述锂离子电池可以给晒被机充电续航，太阳能电池板也可将电能储存到锂离子电池中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的一种基于单片机的多功能晒被机设置了旋转轮和旋转螺杆，改变了传统晒被放置不动的方式，充分吸收太阳光照；本发明的基于单片机的多功能晒被机设置了光照传感器检测太阳光照并通过旋转轮对晒被板进行角度调节，使其达到最佳晒被角度；本发明的基于单片机的多功能晒被机设置了玻璃罩，该玻璃罩可以实现防雨防湿功能；本发明的基于单片机的多功能晒被机设置了加热片，对被子进行简单的加热烘干处理；本发明基于单片机的多功能晒被机设置了GSM模块，与用户手机关联，提醒用户及时收回被子。本发明的基于单片机的多功能晒被机操作简单，智能化程度高，整体设计合理，适合家庭和集体公寓所使用。
附图说明
图1是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的外部结构示意图。
图2是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的内部结构示意图。
图3是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的模块连接示意图。
图4是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的STM32单片机最小系统图。
图5是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的调试电路原理图。
图6是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的电机驱动原理图。
图7是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的湿度传感器电路原理图。
图8是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的太阳能电池板电路原理图。
图9是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的液晶显示器电路原理图。
图10是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的GSM模块电路原理图。
图11是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的定时器模块电路原理图。
图12是本发明的一种基于单片机的多功能晒被机的光照传感器电路原理图。
图13是本发明一种基于单片机的多功能晒被机的加热片电路原理图。
图中：1-单片机、2-第一电机、3-第二电机、4-GSM模块、5-锂电池、6-太阳能电池板、7-定时器模块、8-显示器、9-连杆、10-旋转轮、11-支架、12-旋转螺杆、13-晒被板、14-震动块、15-固定夹子、16-加热元件、17-透明防水罩、18-连接块、19-湿度传感器、20-光照传感器、21-支撑板、22-底座。
具体实施方式
下面将结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明。
如图1-3所示，一种基于单片机的多功能晒被机，包括底座22、设于底座22上的连杆9、与连杆9上部相连且横向设置的支撑板21和设于支撑板21上的支架11，所述连杆9上固设有旋转轮10，支撑板21一端的两侧分别安装有一个光照传感器20，支撑板21上还安装有湿度传感器19，支架11上设有横置的旋转螺杆12，旋转螺杆12上设有矩形的晒被板13，所述晒被板13上设置有固定夹子15、加热元件16和震动块14，其中所述固定夹子15为4个分别固定在所述晒被板13的四个角上，底座22上盖面设有显示器8，底座22上设有电源模块，底座22内设有单片机1、电机组件、GSM模块4和定时器模块7，所述单片机1分别与光照传感器20、湿度传感器19、加热元件16、电机组件、GSM模块4、显示器8、电源模块、震动块14和定时器模块7相连，电机组件分别与旋转螺杆12、旋转轮10相连，所述支架11上设有连接块18，位于晒被板13上方的透明防水罩固接在连接块18上。其中，加热元件优选为加热片，透明防水罩优选为玻璃罩，显示器优选为液晶显示器。
进一步地，所述电机组件包括均设于底座22内的第一电机2和第二电机3，第一电机2与旋转轮10相连，第二电机3与旋转螺杆12相连。
进一步地，所述电源模块包括设于底座22内的锂电池5和设于底座22上盖面的太阳能电池板6，锂电池5和太阳能电池板6均与单片机1相连。
进一步地，所述单片机为STM32单片机。
进一步地，所述晒被板13为透明防水的聚氯乙烯材质。
进一步地，所述旋转轮10为柱状套筒型钢铁材料。
进一步地，所述连接块与透明防水罩通过强力防水胶粘接，所述震动块为9A-12v的按摩椅专用震动块；所述旋转螺杆为实心圆柱状合金材料；所述旋转轮为柱状套筒型钢铁合金材料；所述固定夹子为夹口宽度102mm的强力不锈钢夹子，所述电机为ECMA-C10604RS型号、电压380V的伺服电机；所述湿度传感器为DHT11电阻式传感器，所述光照传感器为GY-30光照传感器，加热片采用的为串联谐振加热电路，所述GSM模块采用的是西门子公司的MC55模块，所述定时器模块为555定时器。
进一步地，所述湿度传感器19、光照传感器20、的I/O引脚分别接STM单片机1的PC8、PC9引脚，并且通过PB2接5.1KΩ的上拉电阻，保证数据传输的准确性；所述定时器模块7、震动块14、锂离子电池5分别接STM单片机1的PC6、PC7、PC10引脚，RST脚接PB4；所述第一电机2、第二电机3、GSM模块4的I/O接口分别与STM单片机1的PC11、PC12、PB5引脚相接；所述太阳能电池板6的I/O接STM单片机1的PB6引脚，所述加热片20、显示器8、的I/O引脚分别接STM单片机1的PB8、PB9引脚。
结合附图4，该STM32单片机的最小系统图包括电源、单片机、时钟电路、复位电路；对于一个完整的设计来说，需要电源供电，电源模块的可靠是系统平稳运行的基础和前提。单片机系统都有晶振，全名叫做晶体振荡器，它结合单片机的内部电路产生单片机所需的时钟频率，单片机晶振提供的时钟频率越高，单片机运行的速度就越快，单片机接的一切指令的执行都是建立在单片机晶振提供的时钟频率上。复位电路有按键复位和上电复位两部分组成，[1]按键复位：按键复位就是在复位电容(C1)上并联一个开关，当开关按下时电容(C1)被放电，RST也被拉到低电平，由于电容(C1)充电，会保持一定的低电平来使单片机复位。[2]上电复位：ATmega128单片机为低电平复位，通常在复位引脚RST上接一个电容(C1)到GND，在连接一个电阻(R1)到VCC,由此形成一个RC充放电回路，保证单片机在上电时RST脚上有足够的低电平进行复位，随后回归到高电平进行正常的工作。
结合附图5，串口只能下载代码，并不能实时跟踪调试，因而要利用调试工具，比如ULINK、JLINK、STLINK等就可以实时跟踪程序，从而找到你程序中的错误，STM32单片机支持JTAG和SWD，所以我们有两种调试方法，此处采用JTAG调试。
结合附图6，所示为功率驱动管与驱动芯片IR2112电机驱动电路，IR2112是高电压、高放大率MOSFET(MOS场效应管)和带独立的推挽放大器，为自举工作方式，门驱动供电范围10-20V.IR2112采用HVIC和抗干扰CMOS制造工艺，双列直插14脚封装，具有独立的低端和高端输入通道；悬浮电源采用自举电路，器高端工作电压可达500V，dv/dt＝±50V/ns，15V下静态功耗仅116mW,输出电源端(脚3，即功率器件的栅极驱动电压)电压范围为10-20V；逻辑电源电压范围为5-15V，可方便与TTL、CMOS电平相匹配，而且逻辑电源地和功率地之间允许有±5V的偏移量；工作频率高，可达500KHZ，开通、关断延迟小，分别为120ns和94ns,图腾柱输出峰值电流为2A。
结合附图7，DHT11是数字型湿度传感器，可直接以数字方式传输所采集的当前环境温湿度，DHT11采用的是单总线通信，因此只需将单片机的一个I/O端口与DHT11的通信接口连接就可以实现数据的采集和传送，相对于其他电路来说比较简单。
结合附图8，太阳能电池板提供6V的电压，LT1073经由13Ω的电阻检测充电电流，在镍镉电池中维持16mA的固定充电电流。LT1073内的低电压测定器在太阳能电池电池板的输出电压降到4V时，LT1073将关断充电电路，而当电压升到5V又可对电池充电。
结合附图9，液晶显示屏驱动信号接口电路原理图，该电路的主要功能是接收由数字图像处理电路送来的R、G、B图像数据信号，经其内部处理后，输出液晶板驱动信号(LVDS)和LVDS时钟信号，并经液晶显示屏驱动信号输出插座送给液晶显示屏。
结合附图10，该电路是系统通信的核心，采用的是西门子公司的MC55模块，电路主要考虑电源处理、SIM卡的连接、数据收发电路的处理等。
结合附图11，如图为555定时器电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路；它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，内部电压标准使用了三个5K电阻；外接电源VCC，双极型时基电路VCC的范围是4.5-16V，CMOS型时基电路VCC的范围为3-18V，一般用5V；直接清零端RST，当此端接低电平时，则时基电路不工作。
结合附图12，所述光照传感器为GY-30，SCL为总线时钟引脚，SDA为总线数据引脚，采用ROHM原装BH1750FVI芯片，供电电源为3-5V，内置16bitAD转换器，直接数字输出，省略复杂计算，省略标定，不区分环境光源，接近于视觉灵敏度的分光特性。
结合附图13，为加热片的加热电路原理图，C1、C2、C3、L1以及T1的次级(左侧)共同构成了一个串联谐振回路，因为变压器次级存在漏感，回路的走线也存在分布电感，所以实际谐振频率要比单纯用C1-C3容量与L1电感量计算谐振频率略低。如图参数谐振频率为56.5KHZ，该加热电路可以具有良好的绝缘性能，用户可以安全使用晒被机。
工作原理：电源模块为晒被机供电；通过4个固定夹子15将被子的四个角固定于晒被板13上(优选地，晒被板13为矩形结构，晒被板13的长为200cm,宽为100cm，厚度为5cm，矩形晒被板13中心正对旋转螺杆12中心固定连接，旋转螺杆12贯穿晒被板13，旋转螺杆12的直径为4.5cm，长度为220cm)；将基于单片机的多功能晒被机正对太阳光照，位于支撑板21一端两侧的光照传感器20检测太阳光照，当2个传感器20测值不同时，将结果反馈给单片机1，单片机1控制第一电机2，驱动旋转轮10的旋转带动支撑板21调整左右方向，同时单片机1控制第二电机3，驱动旋转螺杆12旋转，旋转角度小于90°，带动晒被板13调整上下方向，使晒被板正对于太阳光照；通过定时器模块7设置定时时间，定时器模块7设置时间到达时，反馈给单片机1，单片机1控制第二电机3，驱动旋转螺杆12旋转，由于旋转螺杆12的旋转，与之固定的晒被板13也随之旋转，最终晒被13板翻转180°从而实现把被子翻转过来，太阳光可通过透明吸光的晒被板照射到被子的另一面，实现正反面均匀受热，同时震动块14开始震动，使被子更加松软；当空气湿度过高时(下雨或阴天)，湿度传感器19将信号反馈给单片机1，单片机1控制加热元件16，进行加热，对被子进行烘干，同时GSM模块4连接到用户手机，提醒其及时将被子收回；当太阳能电池板6供电不足时，电池5进行供电；显示器8可以对机器工作进行实时监控。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，包括底座(22)、设于底座(22)上的连杆(9)、与连杆(9)上部相连且横向设置的支撑板(21)和设于支撑板(21)上的支架(11)，所述连杆(9)上固设有旋转轮(10)，支撑板(21)一端的两侧分别安装有一个光照传感器(20)，支撑板(21)上还安装有湿度传感器(19)，支架(11)上设有横置的旋转螺杆(12)，旋转螺杆(12)上设有矩形的晒被板(13)，所述晒被板(13)上设置有固定夹子(15)、加热元件(16)和震动块(14)，其中所述固定夹子(15)为4个分别固定在所述晒被板(13)的四个角上，底座(22)上盖面设有显示器(8)，底座(22)上设有电源模块，底座(22)内设有单片机(1)、电机组件、GSM模块(4)和定时器模块(7)，所述单片机(1)分别与光照传感器(20)、湿度传感器(19)、加热元件(16)、电机组件、GSM模块(4)、显示器(8)、电源模块、震动块(14)和定时器模块(7)相连，电机组件分别与旋转螺杆(12)、旋转轮(10)相连，所述支架(11)上设有连接块(18)，位于晒被板(13)上方的透明防水罩固接在连接块(18)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述电机组件包括均设于底座(22)内的第一电机(2)和第二电机(3)，第一电机(2)与旋转轮(10)相连，第二电机(3)与旋转螺杆(12)相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述电源模块包括设于底座(22)内的锂电池(5)和设于底座(22)上盖面的太阳能电池板(6)，锂电池(5)和太阳能电池板(6)均与单片机(1)相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述单片机为STM32单片机。
5.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述晒被板(13)为透明防水的聚氯乙烯材质。
6.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述旋转螺杆(12)为实心圆柱状合金材料。
7.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述旋转轮(10)为柱状套筒型钢铁材料。
8.根据权利要求1所述的一种基于单片机的多功能晒被机，其特征在于，所述透明防水罩的形状为圆槽型。
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- 2018-06-08 CN CN201810587628.4A patent/CN108442087A/zh active Pending
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