CN108525328A - 一种基于单片机的智能玩具 - Google Patents

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王国栋
缪润璇
柴长坤
倪瑛
陶瑞莲
唐乃乔
章瑶
谭祖万
石浩延
陶泽仁
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Nanjing Institute of Industry Technology
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    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63H—TOYS, e.g. TOPS, DOLLS, HOOPS OR BUILDING BLOCKS
    • A63H33/00—Other toys
    • A63H33/26—Magnetic or electric toys
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
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    • G09B—EDUCATIONAL OR DEMONSTRATION APPLIANCES; APPLIANCES FOR TEACHING, OR COMMUNICATING WITH, THE BLIND, DEAF OR MUTE; MODELS; PLANETARIA; GLOBES; MAPS; DIAGRAMS
    • G09B5/00—Electrically-operated educational appliances
    • G09B5/04—Electrically-operated educational appliances with audible presentation of the material to be studied

Abstract

本发明涉及一种基于单片机的智能玩具，包括：壳体；壳体底部具有滚轮，壳体内具有驱动滚轮的电机；壳体内布置有单片机、无线模块、语音识别模块、蓝牙模块；壳体外表面布置有光线传感器、红外传感器、温度传感器和触控感应模块；电机由单片机控制；壳体内还具有电池，壳体上还具有为电池充电的接口；壳体内还具由单片机控制的加热片，壳体外表面还具有由单片机控制的LED灯。本发明操作简单，智能化程度高，属于益智类玩具，具有人机性，互动性，趣味性和益智性，有利于孩子的各项成长能力，思考能力，互动能力，动手能力等等，对孩子的成长有着不可或缺的作用，同时整体设计合理，适合使用推广。

Description

一种基于单片机的智能玩具
技术领域
本发明涉及一种基于单片机的智能玩具，属于智能玩具技术领域。
背景技术
随着科技的飞速发展，人民生活水平的不断提高，传统玩具功能单一，结构复杂，不够智能化，不能满足人们对智能化玩具的需求，新型智能玩具的推出将适应市场的需求。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题提出的技术方案是：提出一种具有语音控制、温度调节、无线互联等功能的智能玩具。
为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是：一种基于单片机的智能玩具，包括：壳体；所述壳体底部具有滚轮，所述壳体内具有驱动所述滚轮的电机；所述壳体内布置有单片机、无线模块、语音识别模块、蓝牙模块、音响设备；所述壳体外表面布置有光线传感器、红外传感器、温度传感器和触控感应模块；所述无线模块、语音识别模块、蓝牙模块、音响设备、光线传感器、红外传感器、温度传感器和触控感应模块分别连接所述单片机；所述电机由所述单片机控制；所述壳体内还具有电池，壳体上还具有为所述电池充电的接口；所述壳体内还具由所述单片机控制的加热片，所述壳体外表面还具有由所述单片机控制的LED灯。
上述方案进一步的改进在于：所述单片机为STM32单片机。
上述方案进一步的改进在于：所述壳体呈蛋形。
上述方案进一步的改进在于：所述单片机通过第一继电器控制所述加热片。
上述方案进一步的改进在于：所述单片机通过第二继电器控制所述LED灯。
上述方案进一步的改进在于：所述壳体由聚氯乙烯材料制成。
上述方案进一步的改进在于：所述壳体内还具有由所述单片机控制的负离子发生器。
上述方案进一步的改进在于：所述负离子发生器优选为HY-011。
上述方案进一步的改进在于：所述LED灯优选为全彩、中功率、防水型。
上述方案进一步的改进在于：所述加热片优选为电容式电加热片，绝缘性好，寿命长。
上述方案进一步的改进在于：所述无线模块优选为凌晨新公司生产的超低耗2.4G的无线模块，使用SPI总线和单片机通信，视距15KM，城市环境3KM，穿透力很强。
上述方案进一步的改进在于：所述蓝牙模块优选为HC-06型。
上述方案进一步的改进在于：所述语音识别模块优选为语音识别模块为ICRoute公司生产的LD3320。
上述方案进一步的改进在于：所述音响设备优选为A2pro无线蓝牙小音响。
上述方案进一步的改进在于：所述光线传感器优选为AMIS-7480X环境光线传感器，AMIS-7480X环境光线传感器是由两个组件即投光器及受光器所组成，利用投光器将光线由透镜将之聚焦，经传输而至受光器之透镜，再至接收感应器，接收感应器将收到之光线讯号转变成电信号，此电信讯号更可进一步作各种不同的开关及控制动作，其基本原理即对投光器受光器间之光线做遮蔽之动作所获得的信号加以运用以完成各种自动化控制。
上述方案进一步的改进在于：所述红外传感器优选为HC-SR501。
上述方案进一步的改进在于：所述触控感应模块优选为电容式人体触控感应模块。
上述方案进一步的改进在于：所述温度传感器优选为DHT11型数字温湿度传感器。
上述方案进一步的改进在于：所述电机优选为dkm微型电机。
上述方案进一步的改进在于：所述滚轮优选为尼龙带刹车万向轮。
上述方案进一步的改进在于：所述智能玩具的尺寸设计为长20cm，宽10cm，厚度3cm。
本发明提供的基于单片机的智能玩具，可以进行语音识别；与互联网连接方便，能够使用app软件控制玩具；还能够通过蓝牙模块连接音响设备，实现音乐播放与手机等相应智能设备关联，实现远程控制；通过设红外传感器可有效的让玩具在运动状态下有效避免障碍物，能够通过蛋壳外表触控感应模块可以进行触控感应；通过负离子发生器可以实现净化室内空气，除尘，除臭。本发明操作简单，智能化程度高，属于益智类玩具，具有人机性，互动性，趣味性和益智性，有利于孩子的各项成长能力，思考能力，互动能力，动手能力等等，对孩子的成长有着不可或缺的作用，同时整体设计合理，适合使用推广。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明一个优选的实施例的结构示意图。
图2是本发明一个优选的实施例的模块连接示意图。
图3是本发明一个优选的实施例的STM32单片机的最小系统原理图。
图4是本发明一个优选的实施例的调试电路原理图。
图5是本发明一个优选的实施例的电机驱动电路原理图。
图6是本发明一个优选的实施例的无线模块电路原理图
图7是本发明一个优选的实施例的蓝牙模块电路原理图
图8是本发明一个优选的实施例的传感器电路原理图
图9是本发明一个优选的实施例的加热电路原理图
具体实施方式
实施例
本实施例提供的基于单片机的智能玩具，如图1-2，包括：壳体1；壳体1底部具有滚轮17，壳体1内具有驱动滚轮17的电机16；壳体1内布置有单片机21、无线模块18、语音识别模块6、蓝牙模块7和音响设备8；壳体1外表面布置有光线传感器3、红外传感器4、温度传感器5和触控感应模块2；无线模块18、语音识别模块16、蓝牙模块7、音响设备8、光线传感器3、红外传感器4、温度传感器5和触控感应模块2分别连接单片机21；电机16由单片机21控制；壳体1内还具有电池15，壳体1上还具有为电池15充电的接口19；壳体1内还具由单片机21控制的加热片14，壳体1外表面还具有由单片机21控制的LED灯13。
壳体1由半透明的聚氯乙烯材料制成，整体呈蛋形，能够由长轴方向分开,入图1，即为打开状态。
单片机21为STM32单片机21。光线传感器3为AMIS-7480X环境光线传感器；温度传感器5为DHT11电阻式传感器。为防止电流不足，单片机21通过继电器组12分别控制加热片14和LED灯13。壳体1内还具有由单片机控制的负离子发生器20。
进一步地，所述光线传感器3、红外传感器4、温度传感器5和触控感应模块2的I/O引脚分别接STM32单片机21的PB4、PB5、PB6、PB7引脚，并且通过PB8接5.1KΩ的上拉电阻，保证数据传输的准确性；所述无线模块18、蓝牙模块7、的I/O脚接STM32单片机21的通信端PB10、PB11引脚；所述语音识别模块6、负离子发生器20、音响设备8、电机16的I/O引脚分别和STM32单片机21的PC6、PC7、PC8、PC11引脚相连；所述LED灯13和加热片14通过继电器与STM32单片机21的PC9、PC10引脚相连。
结合附图3，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(C22)上并联一个开关，当开关按下时电容(C22)被放电，RST也被拉到低电平，由于电容(C22)充电，会保持一定的低电平来使单片机复位。[2]上电复位：STM32单片机为低电平复位，通常在复位引脚RST上接一个电容(C22)到GND，在连接一个电阻(R22)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4，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bug，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5，结合附图6，该电路为电机驱动电路，该电路通过隔离开关电源，将220V的交流电转化为24V的直流电，再经过肖特基二极管(D1)，通过三端集成电路IC芯片(LM7812)转化成12V的电压，PWM的信号为STM32单片机的输出信号，故电压幅值只有3.3V,通过上拉电阻(R4)接入到NPN型三极管(Q4)，经过NPN型三极管(Q2)和PNP型三极管(Q5)推挽输出，驱动N-MOS管(Q3),同时在电动机一侧并联一个肖特基二极管(D2)为续流二极管，它以并联的方式接到感应电动势的元件两端，与其形成闭合回路，从而起到保护电路元器件不被损坏的作用。
结合附图6，该电路为无线模块电路图，图中RST脚为无线模块的复位脚，低电平有效，高电平运行，需要注意的是RST管脚一般在初始化的时候进行操作，初始化结束后禁止使用此管脚，此无线模块有6个普通的GPIO，我们的设计不需要使用，所以不需要连接，ANT管脚适用于连接外置天线，一般使用弹簧天线，可伸缩，体积小，安装简单。
结合附图7，蓝牙模块采用HC-06，该模块采用CSR蓝牙芯片，遵循V2.0协议标准，模块尺寸为3.57×1.52cm，串口TXD、RXD与单片机的引脚直接连接。
结合附图8，所述传感器电路包括恒流源电路和PT1000桥式电路，在图8中仅示意恒流源电路，同时R11选用为高精度电阻，使R58两端有较为精确的压差，减少部分检测误差；传感器采集到的模拟值传输给单片机进行处理。
结合附图9，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，用户可以安全使用玩具。
工作原理：电机16驱动滚轮17，使外壳1前进与后退，温度传感器5检测周围环境温度，当外界温度较低，单片机21控制电器组12对加热片14进行通电，使得外壳1温度升高，实现人捂手取暖，光线传感器3检测光照强度，在光线较弱或者晚上时，单片机21控制电器组2对LED灯13通电，实现照亮；通过语音识别模块6进行语音识别，语音识别模块还连接有依次串联的有信号转换芯片9、声驱动器10和声卡11，这样，语音识别后通过信号转换芯片9的转换，再经过声驱动器10来驱动声卡11，从而实现声控；通过蓝牙模块7,单片机21能够控制音响8，实现音乐播放；通过无线模块18与手机APP连接，通过手机APP控制玩具，通过红外传感器4可实现自主避障，单片机21控制负离子发生器20，实现净化空气，除尘除臭。
本发明不局限于上述实施例的具体技术方案，除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (7)

1.一种基于单片机的智能玩具，其特征在于，包括：壳体；所述壳体底部具有滚轮，所述壳体内具有驱动所述滚轮的电机；所述壳体内布置有单片机、无线模块、语音识别模块、蓝牙模块、音响设备；所述壳体外表面布置有光线传感器、红外传感器、温度传感器和触控感应模块；所述无线模块、语音识别模块、蓝牙模块、音响设备、光线传感器、红外传感器、温度传感器和触控感应模块分别连接所述单片机；所述电机由所述单片机控制；所述壳体内还具有电池，壳体上还具有为所述电池充电的接口；所述壳体内还具由所述单片机控制的加热片，所述壳体外表面还具有由所述单片机控制的LED灯。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的智能玩具，其特征在于：所述单片机为STM32单片机。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的智能玩具，其特征在于：所述壳体呈蛋形。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的智能玩具，其特征在于：所述单片机通过第一继电器控制所述加热片。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的智能玩具，其特征在于：所述单片机通过第二继电器控制所述LED灯。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的智能玩具，其特征在于：所述壳体由聚氯乙烯材料制成。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的智能玩具，其特征在于：所述壳体内还具有由所述单片机控制的负离子发生器。
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