CN206096862U

CN206096862U - 智能多用书桌

Info

Publication number: CN206096862U
Application number: CN201621143579.8U
Authority: CN
Inventors: 罗昊; 万在红; 杨词慧; 全聪
Original assignee: Nanchang Hangkong University
Current assignee: Nanchang Hangkong University
Priority date: 2016-10-21
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2026-10-21

Abstract

本实用新型涉及一种智能多用书桌，主控模块与人体感应模块、超声波测距模块、温湿度检测模块和时钟模块相连接，OLED显示屏和语音播报模块分别与主控模块相连接，同时主控模块中的MCU与自动控制台灯、步进电机和高度控制座椅相连接，语音播报模块连接有备忘记录装置。本实用新型具有自动开关台灯及亮度调节、合理调整座椅高度、备忘事项提醒和智能化语音提示等多种智能化功能，能够满足人们对功能多样化的需求，以及适用人群广泛，普及度较高，同时其节能环保的特性亦有利于全球生态的健康发展。

Description

智能多用书桌

技术领域

本实用新型涉及信号和信息处理、自动控制领域，尤其涉及一种智能多用书桌。

背景技术

近年来，随着智能家居行业的飞速发展，吸引了越来越多的人关注智能家居对家庭带来的种种裨益，其中就包括了人们每天工作、学习都要用到的书桌。目前市场上的智能书桌大多都是面向儿童进行设计，适用人群较为狭窄，而且价格昂贵，普及度较低，同时智能书桌的功能也较为简单，难以满足人们对功能多样化的需求。与此同时，高昂的制作成本往往意味着产品对水、电等自然资源的浪费，不符合其节能环保的特性，亦不利于全球生态环境的健康发展。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种智能多用书桌，包括环境光强检测、MCU信号处理与执行、备忘事项提示、时钟配置和语音提醒等诸多功能，不但能为多个年龄段的人群提供多样化的功能需求，而且价格便宜易普及，具有节能环保的特性，利于生态环境健康发展。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的。智能多用书桌，包括信息采集部分、单片机信号处理部分、信息显示部分、语音播报部分和自动控制部分，信息采集部分包括人体感应模块、超声波测距模块、温湿度检测模块、超声波测高模块和时钟模块；单片机信号处理部分包括主控模块；信息显示部分包括OLED显示屏；语音播报部分包括语音播报模块；自动控制部分包括自动控制台灯、步进电机、座椅高度控制装置和备忘记录装置；其中，主控模块与人体感应模块、超声波测距模块、温湿度检测模块和时钟模块相连接，用于书桌周围相关信息的采集；OLED显示屏和语音播报模块分别与主控模块相连接，用于采集信息的显示和定时的语音提醒；同时主控模块中的MCU与自动控制台灯、步进电机和座椅高度控制装置相连接，用于控制自动控制台灯的开关及亮度和座椅的高度；语音播报模块连接有备忘记录装置，用于备忘事项提醒。

本实用新型的优点是：具有自动开关台灯及亮度调节、合理调整座椅高度、备忘事项提醒和智能化语音提示等多种智能化功能，能够满足人们对功能多样化的需求，以及适用人群广泛，普及度较高，同时其节能环保的特性亦有利于全球生态环境的健康发展。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构框架图；

图2为本实用新型的实施例中主控STM32F103ZET6的硬件原理图；

图3为本实用新型的实施例中0.96寸OLED显示屏的接口原理图。

图1中：1-信息采集部分，11-人体感应模块，12-超声波测距模块，13-温湿度检测模块，14-超声波测高模块，15-时钟模块；2-单片机信号处理部分，21-主控模块；3-信息显示部分，31-OLED显示屏；4-语音播报部分，41-语音播报模块； 5-自动控制部分，51-自动控制台灯，52-步进电机，53-座椅高度控制装置，54-备忘记录装置。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型进一步的说明。参见图1，智能多用书桌，包括信息采集部分1、单片机信号处理部分2、信息显示部分3、语音播报部分4以及自动控制部分5；信息采集部分1包括人体感应模块11、超声波测距模块12、温湿度检测模块13、超声波测高模块14和时钟模块15；单片机信号处理部分2包括主控模块（STM32/MCU）21；信息显示部分3包括OLED显示屏31；语音播报部分4包括语音播报模块41；自动控制部分5包括自动控制台灯51、步进电机52、座椅高度控制装置53和备忘记录装置54；其中，主控模块（21）与人体感应模块11、超声波测距模块12、温湿度检测模块13、超声波测高模块14和时钟模块15相连接，用于书桌周围相关信息的采集；OLED显示屏31和语音播报模块41分别与主控模块21相连接，用于采集信息的显示和定时的语音提醒；同时主控模块21中的MCU与自动控制台灯51、步进电机52和座椅高度控制装置53相连接，用于控制自动控制台灯的开关及亮度和高度控制座椅的高度；语音播报模块41连接有备忘记录装置54，用于备忘事项提醒。

人体感应模块11采用的是HC-SR501人体感应模块，采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，同时采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，以增加感应角度范围。

超声波测距模块12采用的是HC-SR04超声波模块，采用IO触发测距，给其至少10us的高电平信号，模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回，当有信号返回时，通过IO输出一高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*声速（340m/s))/2,能有效测量人体离书桌的距离及人体高度。

温湿度检测模块13采用的是DHT11温湿度模块，其以3线制数字输出为主，且温度测量误差为±2°、温度测量误差为±5%，用OLED显示屏31和语音播报模块41向使用者提醒当前周围环境的温度和空气湿度，最大可能的为使用者提供良好的工作和学习环境。

时钟模块15采用的是YYD-1触发-循环-定时-延时开关 MOS管控制板代替继电器模块，可实现电路高频快速频繁通断且通断过程不会产生噪音、电火花和电磁干扰。P1-1～P1-4工作模式选择，为MCU控制多个设备提供了便利。

单片机信号处理部分2是由主控模块STM32/MCU及其外围电路组成，开发环境采用Keil uVision4.70版本，该系统接收信号采集部分的触发信号进行OLED显示屏的信息显示、台灯开关及亮度控制、座椅高度控制和语音信息播报，控制整个系统的正常工作。

信息显示部分3采用的是OLED显示屏31，其采用4线串行SPI接口，分别为SIN、SOUT、PCS、CLK,通用性强，易和主控STM32F103ZET6连接进行串口通信，且分辨率高，用于显示当前书桌所处环境的温度、湿度。

语音播报部分4采用的是语音播报模块41，带有9个触发端口和3W功放，且声音可调，支持最大内存16G和MP3、WAV播放格式，为使用者定时播报语音信息。

本实用新型通过人体感应模块11来控制自动控制台灯51的开关及亮度，同时温湿度传感器通过检测周围环境的温度、湿度并以显示屏的形式呈现给使用者，来调节使用者的状态以尽快进入工作和学习，而超声波模块的测距功能将为人体提供合适的阅读距离和座椅高度，为较大程度地减少对手机的依赖，时钟模块和语音播报模块41将提供定时的语音提醒，而语音识别模块41则更好地实现使用者对此智能书桌的合理控制，实现真正的节能环保多功能。

本实用新型的原理是：在智能书桌工作过程中，通过人体红外感应模块11实时监测其感应范围内有无人的出现来控制台灯的开关以及通过光敏电阻控制其亮度，同时通过上下缓慢滑动的超声波测距模块12测量变化的距离，并通过主控模块(STM32/MCU)21对信息的处理和分析，来调节座椅的高度以适应人体，在工作、学习的过程中，通过距离反馈和语音提示不断调节使用者眼与书的距离，同时启动时钟模块以防使用者长时间阅读，借此来保护使用者的眼睛，为人体健康、舒适和便捷提供合理的保障，同时实践了节能环保的健康理念，有利于生态环境的健康发展。

详细的方案设计：

一、信息采集部分1：

1、人体感应模块11：

采用双元探头，探头的窗口为长方形，双元（A元B元）位于较长方向的两端，当人体从左到右或从右到左走过时,红外光谱到达双元的时间、距离有差值，差值越大，感应越灵敏，同时采用圆形透镜，也使得探头四面都感应，以增加感应角度范围。当有人进入其感应范围则输出高电平，单片机发送命令，打开自动控制台灯51，同时设置光敏电阻进行双重控制，根据周围环境改变自动控制台灯51亮度；当使用者离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平，关闭自动控制台灯51。

2、超声波测距模块12：

采用IO触发测距，给至少10us的高电平信号；模块自动发送8个40khz的方波，自动检测是否有信号返回。当有信号返回时，通过IO输出一高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间，测试距离=（高电平时间*声速（340m/s))/2,，即为使用者的大致身高，以此来调节座椅高度控制装置53的高度，并通过OLED显示屏31直观形象地将数据显示出来。

3、温湿度检测模块13：

在正常工作的情况下，以数字输出的形式显示在OLED显示屏31上来供使用者参考，确保使用者以一个良好稳定的情绪进入工作、学习的状态。

4、时钟模块15：

可实现电路高频快速频繁通断且通断过程不会产生噪音、电火花和电磁干扰。P1-1～P1-4工作模式选择，为MCU控制多个设备提供了便利。同时一方面通过定时控制语音播报模块41，设定时间来提醒使用者具体时间要做的事情，而另一方面当使用者短暂离开时，确保自动控制台灯51不会立即熄灭，而是一段时间后经检测确定无人时再关掉所有设备。

二、单片机信号处理部分2：

本实用新型选择STM32F103ZET6作为主控模块21芯片（如图2所示）,STM32F103系列微处理器是首款基于ARM Cortex-M3体系结构的32位标准RISC(精简指令集)处理器，在通常8位和16位系统的存储空间上发挥了ARM内核的高性能。该系列微处理器工作频率为72MHz，内置高达512K字节的Flash存储器和64K字节的SRAM，也具有丰富的通用I/O端口，同时含有丰富的通信接口:五个USART异步串行通信接口、两个I2C接口、三个SPI接口、一个CAN接口和一个USB接口。

三、信息显示部分3：

OLED显示屏31采用4线串行SPI接口（如图3所示），分别为SIN、SOUT、PCS、CLK,通用性强，易和主控模块（STM32F103ZET6）21连接进行串口通信，且分辨率高，用于显示当前书桌所处环境的温度、湿度。

四、语音播报部分4：

采用语音播报模块41 MP3 提示器，通过超声波模块来测量人的眼睛离文件的距离，当低于一定距离时，主控模块21芯片通过给语音播报模块41 A1-A9端口低位来播放装在SD卡里的人性化语音提示，让使用者有一个合理的工作状态，有利于保护使用者的眼睛，同时OLED显示屏31显示具体的距离。

五、自动控制部分5：

主控模块21中MCU通过人体感应模块11来调节自动控制台灯51的开关及亮度，以达到节约能源的目的，同时，由超声波测距模块12反馈回来的数据根据合理的协议自动调节座椅高度控制装置53，来适应使用者的身高。

Claims

1.智能多用书桌，包括信息采集部分、单片机信号处理部分、信息显示部分、语音播报部分和自动控制部分，其特征在于，信息采集部分包括人体感应模块、超声波测距模块、温湿度检测模块、超声波测高模块和时钟模块；单片机信号处理部分包括主控模块；信息显示部分包括OLED显示屏；语音播报部分包括语音播报模块；自动控制部分包括自动控制台灯、步进电机、座椅高度控制装置和备忘记录装置；其中，主控模块与人体感应模块、超声波测距模块、温湿度检测模块和时钟模块相连接，用于书桌周围相关信息的采集；OLED显示屏和语音播报模块分别与主控模块相连接，用于采集信息的显示和定时的语音提醒；同时主控模块中的MCU与自动控制台灯、步进电机和座椅高度控制装置相连接，用于控制自动控制台灯的开关及亮度和座椅的高度；语音播报模块连接有备忘记录装置，用于备忘事项提醒。