CN214415063U

CN214415063U - 具有多功能组合按键的电动轮椅

Info

Publication number: CN214415063U
Application number: CN202022751613.2U
Authority: CN
Inventors: 蒋东方
Original assignee: Yanteng Mechanical And Electrical Technology Shanghai Co ltd
Current assignee: Yanteng Mechanical And Electrical Technology Shanghai Co ltd
Priority date: 2020-11-24
Filing date: 2020-11-24
Publication date: 2021-10-19
Anticipated expiration: 2030-11-24

Abstract

本实用新型提供一种具有多功能组合按键的电动轮椅，涉及电动轮椅技术领域，其智能控制器包括壳体、操作杆、操作面板和控制板，操作杆和控制面板均设置在壳体上，控制板设置在壳体内部；控制板包括控制单元MCU、多功能按键电路、电量指示电路、速度指示电路和声音提示电路，控制单元MCU采用具有ADC功能引脚的单片机；多功能按键电路包括多个按键，且多个按键通过单片机的ADC功能引脚进行控制实现独立按键和组合按键功能，减少了对单片机引脚的占用，在单片机引脚相同的情况下可以增加更多的按键输入，采用多按键组合电路，在不同按键动作的时候，产生不同的模拟电压，实现不同的控制，以来节省硬件成本。

Description

具有多功能组合按键的电动轮椅

技术领域

本实用新型涉及电动轮椅技术领域，特别是涉及一种具有多功能组合按键的电动轮椅。

背景技术

轮椅作为辅助行动障碍人士及残疾人移动的设备，是残障人士的必备交通工具，其适用范围很广泛，在医院、家庭皆可使用。随着技术的发展和使用的需求，在传统手动轮椅的基础上，叠加高性能动力驱动装置、智能操纵装置、电池等部件，改造升级而成电动轮椅。电动轮椅具备人工操纵智能控制器，能驱动轮椅完成前进、后退、转向、站立、平躺、等多种功能，功能越多需要配合操作的按键数量也就会越多。

电动轮椅的智能控制器多采用嵌入式系统，而在用于电动轮椅的嵌入式系统中，主控单元的引脚数量是有限的，如果为了实现各种功能采用的按键数量过多，往往会遇到引脚紧张的情况，硬件方案成本过高，或者是系统硬件升级改造困难等问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中单一功能按键数量过多带来的主控单元引脚紧张，硬件方案成本过高，或者系统硬件升级改造困难等问题，本实用新型提供一种具有多功能组合按键的电动轮椅。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种具有多功能组合按键的电动轮椅，包括用于控制轮椅行走的智能控制器，所述智能控制器包括壳体、操作杆、操作面板和控制板，所述操作杆和控制面板均设置在壳体上，所述控制板设置在壳体内部用于接收按键的操作信号；其中，所述控制板包括控制单元MCU，以及与控制单元MCU之间线路连接的多功能按键电路、电量指示电路、速度指示电路和声音提示电路，所述控制单元MCU采用具有ADC功能引脚的单片机；多功能按键电路包括多个按键，且多个按键通过单片机的ADC功能引脚进行控制实现独立按键和组合按键功能。通过采用一个ADC功能接口实现多个独立按键及组合按键的功能，减少了对单片机引脚的占用。

具体的，所述多功能按键电路包括按键K1、K2、K3和K4，三极管Q12、Q13和Q14，电阻R17、R18、R19、R31、R32、R40、R61和R62，以及电容C9，其中，电阻R17和电阻R40串联后连接在电源VCC和单片机的一个ADC功能引脚之间，且电阻R40和ADC功能引脚的公共端经电容C9后接地GND；三极管Q12的基极串接按键K3后连接至电源VCC，三极管Q12的发射极接地GND，三极管Q12的集电极串联电阻R61后连接至电阻R17和电阻R40的公共端；三极管Q13的基极串接按键K4后连接至电源VCC，三极管Q13的发射极接地GND，三极管Q13的集电极依次串联电阻R60和R18后连接至电阻R17和电阻R40的公共端；三极管Q14的基极串接按键K2后连接至电源VCC，三极管Q14的发射极接地GND，三极管Q14的集电极串联电阻R19后连接至电阻R18和电阻R60的公共端；电阻R31、按键K1和电阻R32依次串联在电源VCC和地GND之间，且按键K1和电阻R32的公共端引出检测信号端。

进一步，为了实现对电源电量的监控，所述电量指示电路包括与不同电源电量匹配的多组指示电路，每组指示电路包括一驱动三极管、一发光二极管和一限流电阻，驱动三极管的基极连接至单片机的一个I/O引脚，驱动三极管的发射极接地GND，驱动三极管的集电极依次串联光二极管和限流电阻后连接至电源VCC。

进一步，为了实现对电动轮椅速度的指示，所述速度指示电路包括与速度档位匹配的多组指示电路，每组指示电路包括一驱动三极管、一发光二极管和一限流电阻，驱动三极管的基极连接至单片机的一个I/O引脚，驱动三极管的发射极接地GND，驱动三极管的集电极依次串联发光二极管和限流电阻后连接至电源VCC。

进一步，为了实现提示作用，所述声音提示电路包括蜂鸣器SP1、三极管Q1、电阻R10、二极管D7、电容C7和C8，三极管Q1的基极串接电阻R10后连接至单片机的一个I/O引脚，三极管Q1的发射极接地GND，三极管Q1的集电极接二极管D7的阳极，二极管D7的阴极接电源VCC，蜂鸣器SP1的两引脚并联在二极管D7的两端，电容C7和C8并联后的电路串联在电源VCC和地GND之间。蜂鸣器可以用于倒车提示，也可以作为用户使用的喇叭。

进一步，为了实现程序调试和与外部其他控制单元的通讯，还包括与控制单元MCU之间线路连接的调试接口CN1和通讯接口JP1，其中，调试接口CN1用于程序下载调试；通讯接口JP1用于与外部其他主控单片机进行通信。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种具有多功能组合按键的电动轮椅，通过采用一个ADC功能接口实现多个独立按键及组合按键的功能，减少了对单片机引脚的占用，在单片机引脚相同的情况下可以增加更多的按键输入，采用多按键组合电路，在不同按键动作的时候，产生不同的模拟电压，实现不同的控制，以来节省硬件成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型多按键组合电路的原理框图。

图2是本实用新型控制单元MCU的电路原理图。

图3是本实用新型多功能按键电路原理图。

图4是本实用新型电量指示电路原理图。

图5是本实用新型速度指示电路原理图。

图6是本实用新型声音提示电路原理图。

图7是本实用新型调试接口原理图。

图8是本实用新型通讯接口原理图。

具体实施方式

现在结合附图对本实用新型作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实用新型的一种具有多功能组合按键的电动轮椅，包括用于控制轮椅行走的智能控制器，所述智能控制器包括壳体、操作杆、操作面板和控制板，所述操作杆和控制面板均设置在壳体上，所述控制板设置在壳体内部用于接收按键的操作信号；其中，所述控制板包括控制单元MCU，以及与控制单元MCU之间线路连接的多功能按键电路、电量指示电路、速度指示电路、声音提示电路、调试接口CN1和通讯接口JP1，其中，控制单元MCU采用具有ADC功能引脚的单片机；多功能按键电路包括设置在控制面板上的多个按键，且多个按键通过单片机的ADC功能引脚进行控制实现独立按键和组合按键功能。通过采用一个ADC功能接口实现多个独立按键及组合按键的功能，减少了对单片机引脚的占用，其中ADC功能接口输出信号相关的计算机程序是现有技术可以实现的。

如图2所示，本实施例中控制单元MCU采用型号为STM8S003F3单片机，该单片机具有10-bit ADC，也可以采用其他具有ADC功能引脚的单片机，该单片机的引脚20提供按键控制信号Key，引脚1、5、6、18和19提供速度指示电路的五路档位指示的驱动信号D_SpeedStep3、D_SpeedStep1、D_SpeedStep2、D_SpeedStep4、D_SpeedStep5，其中，引脚18为ST_link_Swin信号和D_SpeedStep5信号复用引脚；引脚10、13、16、15和17提供电量指示电路不同电量的状态驱动信号D_Power_Show1、D_Power_Show2、D_Power_Show3、D_Power_Show4、D_Power_Show5；引脚2和3作为外部接口的串行通讯端。

如图3所示，多功能按键电路包括按键K1、K2、K3和K4，三极管Q12、Q13和Q14，电阻R17、R18、R19、R31、R32、R40、R61和R62，以及电容C9，其中，电阻R17和电阻R40串联后连接在电源VCC和单片机的一个ADC功能引脚之间，且电阻R40和ADC功能引脚的公共端经电容C9后接地GND；三极管Q12的基极串接按键K3后连接至电源VCC，三极管Q12的发射极接地GND，三极管Q12的集电极串联电阻R61后连接至电阻R17和电阻R40的公共端；三极管Q13的基极串接按键K4后连接至电源VCC，三极管Q13的发射极接地GND，三极管Q13的集电极依次串联电阻R60和R18后连接至电阻R17和电阻R40的公共端；三极管Q14的基极串接按键K2后连接至电源VCC，三极管Q14的发射极接地GND，三极管Q14的集电极串联电阻R19后连接至电阻R18和电阻R60的公共端；电阻R31、按键K1和电阻R32依次串联在电源VCC和地GND之间，且按键K1和电阻R32的公共端引出检测信号端Power_ON_key。

其中，按键K1作为电源输入信号Power用于开机关机，每轻按一次完成一次开机/关机操作，独立式按键，并引出的检测信号端Power_ON_key连接至单片机对开关机进行检测；按键K4（S-L）表示速度减，按键K2（S-H）表示速度加，每轻触一次，完成一次速度加或减，由速度指示灯(D2-D6)指示，共5个档位；按键K3（Laba）表示喇叭，当按下此按键时蜂鸣器SP1发出声音，用于倒车提示音或故障报警提示。

如图4所示，本实施例中电源电量指示以五个指示灯为例进行电路结构的说明，用以指示电量的百分比，包括驱动三极管Q7、Q8、Q9、Q10和Q11，发光二极管D8、D9、D10、D11和D12，限流电阻R11、R12、R13、R14和R15，三极管Q7、Q8、Q9、Q10和Q11的基极分别连接至单片机的驱动信号D_Power_Show1、D_Power_Show2、D_Power_Show3、D_Power_Show4、D_Power_Show5输出引脚，三极管Q7、Q8、Q9、Q10和Q11的发射极接地GND，三极管Q7的集电极依次串联发光二极管D12和限流电阻R15后连接至电源VCC，三极管Q8的集电极依次串联发光二极管D11和限流电阻R14后连接至电源VCC，三极管Q9的集电极依次串联发光二极管D10和限流电阻R13后连接至电源VCC，三极管Q10的集电极依次串联发光二极管D9和限流电阻R12后连接至电源VCC，三极管Q11的集电极依次串联发光二极管D8和限流电阻R11后连接至电源VCC。其中，三极管的型号包括但不限于DTC143，发光二极管D8和D9为绿色，发光二极管D10和D11为黄色，发光二极管D12为红色，不同的发光二极管点亮表示不同的电量。

如图5所示，本实施例中速度档位以五个档位为例进行电路结构的说明，包括驱动三极管Q2、Q3、Q4、Q5和Q6，发光二极管D2、D3、D4、D5和D6，限流电阻R4、R5、R6、R7和R8，三极管Q2、Q3、Q4、Q5和Q6的基极分别连接至单片机的驱动信号D_SpeedStep3、D_SpeedStep1、D_SpeedStep2、D_SpeedStep4、D_SpeedStep5输出引脚，三极管Q2、Q3、Q4、Q5和Q6的发射极接地GND，三极管Q2的集电极依次串联发光二极管D2和限流电阻R4后连接至电源VCC，三极管Q3的集电极依次串联发光二极管D3和限流电阻R5后连接至电源VCC，三极管Q4的集电极依次串联发光二极管D4和限流电阻R6后连接至电源VCC，三极管Q5的集电极依次串联发光二极管D5和限流电阻R7后连接至电源VCC，三极管Q6的基极和发射极之间还并联一个电阻R9，三极管Q6的集电极依次串联发光二极管D6和限流电阻R8后连接至电源VCC。

速度指示电路和电量指示电路中，由于单片机引脚直接输出信号的灌电流能力不够，因此无法直接驱动二极管，采用一个数字三极管作为扩流，满足二极管的驱动要求，当单片机引脚输出为高电平时，其对应引脚上的二极管点亮。

如图6所示，为了实现提示作用，所述声音提示电路包括蜂鸣器SP1、三极管Q1、电阻R10、二极管D7、电容C7和C8，三极管Q1的基极串接电阻R10后连接至单片机的一个I/O引脚，本实施例中连接至单片机的14引脚输出Speeker_Ctrl信号，该引脚高电平有效，以PWM方式控制蜂鸣器SP1的声响和音调，三极管Q1的发射极接地GND，三极管Q1的集电极接二极管D7的阳极，二极管D7的阴极接电源VCC，蜂鸣器SP1的两引脚并联在二极管D7的两端，电容C7和C8并联后的电路串联在电源VCC和地GND之间。蜂鸣器可以用于倒车提示，也可以作为用户使用的喇叭。本实施例中三极管Q1的型号包括但不限于MMBT5551，二极管D7的型号包括但不限于IN4148。

如图7和图8所示，为了实现程序调试和与外部其他控制单元的通讯，调试接口CN1和通讯接口JP1与控制单元MCU之间线路连接的，其中，调试接口CN1用于程序下载调试，包括电源VCC、地GND、ICPDA、ST_link_Swin以及Rest_Stm8五个信号端；通讯接口JP1用于与外部其他主控单片机进行通信，包括用于串行通讯的USART_TX和USART_RX两个信号端，Power_ON_key信号端、FeedDog信号端、RestWatch信号端，其中，Power_ON_key信号端接到外部主控制单片机，作周期性检测用，用于按键K1开关机，每轻按一次，开关机一次；FeedDog信号端用于电路中单片机的硬件逻辑复位，通过电阻R1、电容C1和二极管D13组成的电路接到单片机的复位引脚4上。RestWatch信号端用于外部主控制单片机对本电动轮椅单片机监控，防止程序跑飞掉。

上述方案中单片机对各个信号的读取以及信号的输出涉及到的计算机程序是现有技术可以实现的，不属于本实用新型的创新点。

以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本实用新型的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种具有多功能组合按键的电动轮椅，其特征在于：包括用于控制轮椅行走的智能控制器，所述智能控制器包括壳体、操作杆、操作面板和控制板，所述操作杆和控制面板均设置在壳体上，所述控制板设置在壳体内部用于接收按键的操作信号；其中，所述控制板包括控制单元MCU，以及与控制单元MCU之间线路连接的多功能按键电路、电量指示电路、速度指示电路和声音提示电路，所述控制单元MCU采用具有ADC功能引脚的单片机；多功能按键电路包括多个按键，且多个按键通过单片机的ADC功能引脚进行控制实现独立按键和组合按键功能。

2.如权利要求1所述的具有多功能组合按键的电动轮椅，其特征在于：所述多功能按键电路包括按键K1、K2、K3和K4，三极管Q12、Q13和Q14，电阻R17、R18、R19、R31、R32、R40、R61和R62，以及电容C9，其中，电阻R17和电阻R40串联后连接在电源VCC和单片机的一个ADC功能引脚之间，且电阻R40和ADC功能引脚的公共端经电容C9后接地GND；三极管Q12的基极串接按键K3后连接至电源VCC，三极管Q12的发射极接地GND，三极管Q12的集电极串联电阻R61后连接至电阻R17和电阻R40的公共端；三极管Q13的基极串接按键K4后连接至电源VCC，三极管Q13的发射极接地GND，三极管Q13的集电极依次串联电阻R60和R18后连接至电阻R17和电阻R40的公共端；三极管Q14的基极串接按键K2后连接至电源VCC，三极管Q14的发射极接地GND，三极管Q14的集电极串联电阻R19后连接至电阻R18和电阻R60的公共端；电阻R31、按键K1和电阻R32依次串联在电源VCC和地GND之间，且按键K1和电阻R32的公共端引出检测信号端。

3.如权利要求1所述的具有多功能组合按键的电动轮椅，其特征在于：所述电量指示电路包括与不同电源电量匹配的多组指示电路，每组指示电路包括一驱动三极管、一发光二极管和一限流电阻，驱动三极管的基极连接至单片机的一个I/O引脚，驱动三极管的发射极接地GND，驱动三极管的集电极依次串联光二极管和限流电阻后连接至电源VCC。

4.如权利要求1所述的具有多功能组合按键的电动轮椅，其特征在于：所述速度指示电路包括与速度档位匹配的多组指示电路，每组指示电路包括一驱动三极管、一发光二极管和一限流电阻，驱动三极管的基极连接至单片机的一个I/O引脚，驱动三极管的发射极接地GND，驱动三极管的集电极依次串联发光二极管和限流电阻后连接至电源VCC。

5.如权利要求1所述的具有多功能组合按键的电动轮椅，其特征在于：所述声音提示电路包括蜂鸣器SP1、三极管Q1、电阻R10、二极管D7、电容C7和C8，三极管Q1的基极串接电阻R10后连接至单片机的一个I/O引脚，三极管Q1的发射极接地GND，三极管Q1的集电极接二极管D7的阳极，二极管D7的阴极接电源VCC，蜂鸣器SP1的两引脚并联在二极管D7的两端，电容C7和C8并联后的电路串联在电源VCC和地GND之间。

6.如权利要求1-5任一项所述的具有多功能组合按键的电动轮椅，其特征在于：还包括与控制单元MCU之间线路连接的调试接口CN1和通讯接口JP1，其中，调试接口CN1用于程序下载调试；通讯接口JP1用于与外部其他主控单片机进行通信。