CN214851929U - 一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路 - Google Patents

Abstract

一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，包括安装在台灯上的微处理器，微处理器连接有超声波测距电路、人体姿态感应电路、语音电路、WIFI电路和预警电路；所述超声波测距电路和语音控制电路通过单线与微处理器的I/O端连接；人体姿态感应电路通过USB与转换接口连接再通过单总线与微处理器的I/O端连接，将人体姿态感应电路中的图像信息由单总线传输至微处理器；所述的WIFI电路与通过单总线与微处理器串行通信，并通过无线网络与手机APP对接通信，使得微处理器和手机APP进行信息交互；手机APP将控制指令发送给微处理器，微处理器根据接受到的指令进行开关、亮度调节以及语音播报。本实用新型实现台灯自动矫正坐姿，提升儿童的坐姿习惯，有利于他们成长。

Description

一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路

技术领域

本实用新型涉及台灯技术领域，具体涉及一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路。

背景技术

台灯作为工作、生活必备的常用电器，多被放置在桌面如办公桌、书桌使用，便于阅读、学习，能有效节省能源。现有技术的台灯，品种繁多，为人们的生活和工作带来了很多的便利，例如LED灯具，因其节能环保而得到越来越多的广泛使用。而现有市面灯具对于远程控制管理工作状态仍无法满足人们需求。

如现在社会上有很多年轻的父母都处于事业上升期，工作比较繁忙；时常会出现加班或出差的现象。但是，父母在加班或出差的时候，也想了解孩子在家做作业时，其坐姿是否准确，无法及时提醒孩子的坐姿；同时，也无法为孩子调整台灯的亮度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路；能有效的解决上述技术问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，包括安装在台灯上的微处理器，所述的微处理器连接有超声波测距电路、人体姿态感应电路、语音电路、WIFI电路和预警电路；所述超声波测距电路的数据传输通过单线与微处理器的I/O端连接；所述的人体姿态感应电路通过USB与转换接口连接再通过单总线与微处理器的I/O端连接，将人体姿态感应电路中的图像信息由单总线传输至微处理器；所述的语音控制电路通过单总线与微处理器的I/O端连接；所述的WIFI电路与通过单总线与微处理器串行通信，并通过无线网络与手机APP对接通信，使得微处理器和手机APP进行信息交互；手机APP将控制指令发送给微处理器，微处理器根据接受到的指令进行开关、亮度调节以及语音播报。

进一步的，所述超声波测距电路中设置有超声波测距芯片，所述的超声波测距芯片设置有数据传输引脚TRING、ECHO；所述超声波测距芯片通过引脚TRING、ECHO与微处理器的I/O端连接。

进一步的，所述超声波测距电路的数据输出端通过数据传输引脚TRING、ECHO与微处理器的I/O端PA7、PA6连接。

进一步的，所述的人体感应电路中设置有KINCECT摄像机，KINCECT摄像机采用的转换接口为USB转换口。

进一步的，所述的语音电路中设置有语音芯片，所述的语音芯片内置５V转3.3V，3.3V转1.2V的电压转换电路，32bit RISC内核，运行频率为240M。

进一步的，所述的语音电路中设置有语音芯片，所述的语音芯片上的B6引脚与微处理器的PA４引脚相连。

进一步的，所述的WIFI电路中设置有WIFI控制芯片，WIFI控制芯片中CPU的时钟速度最高达160MHz，支持实时操作系统RTOS 和Wi-Fi协议栈，可将高达 80% 的处理能力留给应用编程和开发。

进一步的，所述微处理器为STM32F103C8T66芯片；所述超声波测距电路中设置有超声波芯片，超声波测距芯片为ESP8266；所述人体感应电路中设置KINECT摄像头；所述语音电路中设置有语音芯片，所述语音芯片为HLK-V20。

有益效果

本实用新型提出的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，与传统的现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）本技术方案中的微处理器同时连接超声波测距电路、人体姿态感应电路、语音电路和WIFI电路，具有对人体姿势做出感应通过WIFI电路发送给手机用户，同时，手机用户可通过WIFI电路做出语音播报指令和对光源调节的的相关指令，实现远程对孩子做作业时坐姿的监测及提醒，和对台灯光照亮度的远程智能控制。微处理器通过人体姿态感应电路采集的信号，通过微处理器内部的软件可以识别否为错误坐姿，从而通过语音播报电路提醒使用者，达到矫正坐姿的效果。微处理器根据光感电路接收到的参数制定所在光照环境下所需的照明强度，避免在过暗的环境下强光对人眼造成损伤，在光照适宜的环境下适当增加光强，实现对特定区域的照明效果。微处理器通过与WIFI电路的连接，进行信息交互，实现远程控制的效果，扩大操作使用范围，让使用者不再局限于近距离的控制方式。

（2）本技术方案中的人体姿态识别电路中通过KINECT摄像头与微处理器的连接，数字视频摄像头能成功识别人的脸部细节变化，而在识别人体动作的时候，精度可以达到4厘米。KINECT骨架追踪处理流程的核心是一个无论周围环境的光照条件如何，都可以让KINECT感知世界的CMOS红外传感器。该传感器通过黑白光谱的方式来感知环境：纯黑代表无穷远，纯白代表无穷近。黑白间的灰色地带对应物体到传感器的物理距离。它收集视野范围内的每一点，并形成一幅代表周围环境的景深图像。传感器以每秒30帧的速度生成景深图像流，实时3D地再现周围环境。当使用者姿态有所改变时，KINECT能够瞬间捕捉并且反馈到微控制器，坐姿报警电路开始运转，发出语音提醒，达到矫正坐姿的功能。同时，还将坐姿不正确的信息通过WIFI电路发送给手机用户，手机用户可以在APP上发出语音提醒指令给微处理器；起到远程监督孩子在做作业时的效果。

（3）本技术方案设置的超声波电路中的主控芯片通过I/O口发送信号，通过总线发送到两个发生电路中，控制着两个超声波的发射，然后再由两个信号接收电路对接收超声波信号进行放大，最后通过总线传送到主控芯片的输入端口，然后根据发射接收时间差T，计算出传感器与障碍物之间的距离。接收信号整流滤波电路，可把接收的40k赫兹反射波交流信号转换为直流信号。故当人体靠近时智能台灯能够灵敏反应，自主亮灯，人体逐渐远离时自主关闭，实现“人来灯亮，人走灯灭”。

（4）本技术方案中语音电路设置的HLK-V20芯片，具有容错性高、灵敏识别、通用串口协议可以实现中英文双语识别的特点。以其为基础实现的语音播报能够自定义口令以及应答语，通过播报错误坐姿提示，有效帮助使用者养成良好习惯。这是一个纯离线控制场景语音识别模块，可广泛且快速的应用于智能家居，降低了成本的同时。

（5）本技术方案是一种融合了电子集成技术、串口通信和人体姿态识别等领域最新技术的实时监测设备，采用无线通信方式，具有成本低、自动化、智能化程度高的优点，很大程度上能够满足人们对于智能光照的功能需求，对于提升智能控制光源、节约电力和资金具有明显的效果，具有较高的物联网家居应用价值和市场推广价值，有十分广阔的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的整体框图。

图2是本实用超声波测距电路的电路连接示意图。

图3是本实用人体姿态检测电路的电路连接示意图。

图4是本实用WIFI电路的电路连接示意图。

图5是本实用语音电路连接示意图。

图6是新型中微控制器的电路连接示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1所示，一种矫正坐姿的智能台灯,包括数据处理电路,所述的数据处理电路中设置有微处理器；所述的微处理器连接有超声波测距电路、人体姿态感应电路、语音电路和WIFI电路；所述的超声波测距电路通过单线与微处理器的I/O端连接；所述的人体姿态感应电路通过USB与转换接口连接再通过单总线与微处理器的I/O端连接，图像信息由单总线传输至微处理器；所述的WIFI电路与设置手机APP对接通信，并通过单总线与微处理器串行通信，将远程开关发送给微处理器，微处理器根据接受到的指令进行开关以及亮度调节。所述的语音电路通过单线与微处理器的I/O端连接。述微处理器为STM32F103C8T66芯片；所述超声波测距电路中设置有超声波芯片，超声波测距芯片为ESP8266；所述人体感应电路中设置KINECT；所述语音电路中设置有语音芯片，所述语音芯片为HLK-V20。

如图2所示，超声波测距芯片采用型号为ESP8662超声波测距芯片，数据传输引脚TRINFG、ECHO，电源脚VCC，接地脚GND。

超声波测距芯片的TRING引脚与微处理器17引脚PA7相连，超声波测距芯片的ECHO引脚与微处理器16引脚PA6相连，超声波测距芯片的1引脚VCC接电源，5引脚GND接地。

如图3所示，人体姿态检测电路采用了KINECT，它为USB接口，设有转换接口与它相连。转换接口USB端的接口由引脚3、4与转换芯片CH340H/T端的VD－与VD＋相连，USB端的接口1接电源并与芯片CH340H/T端的VCC和R232相连，转换接口的输出端为9个引脚，其中5引脚接地，2引脚与3引脚接转换芯片CH340H/T的RXD与TXD端，其余的引脚与微处理器的PB1－PB7引脚相连。

如图4所示，WIFI电路中采用型号为ESP8266芯片，ESP8266的工作温度范围大，且能够保持稳定的性能，能适应各种操作环境，集成了32位 TENSILICA处理器、标准数字外设接口、天线开关、射频 balun、功率放大器、低噪放大器、过滤器和电源管理模块等，仅需很少的外围电路，可将所占PCB空间降低。

ESP8266芯片的１脚接3.3V电源，3脚CH－PD通过上拉一个1K电阻接3.3V电源，8脚VCC接3.3V电源。ESP8266芯片是22脚TXD接TTL串列的RXD脚，ESP8266芯片的21脚RXD接TTL串列的TXD脚，ESP8266芯片的18脚接烧录模式选择的GPIO０脚，ESP8266芯片的16脚GPIO15通过上拉一个1K的电阻与地相连。

ESP8266芯片的RXD与微处理器的12脚PA2连接，ESP8266芯片的TXD与微处理器的13脚TXD连接。接地脚接地，VCC脚接3.3V。

如图５所示，语音电路中设置有采用HLK－V20芯片，HLK－V20芯片基于32bit RISC架构，支持DSP指令集以及FPU浮点运算单元，支持FFT加速，内置RAM和ROM，最多支持13个GPIO。

HLK－V20芯片的3脚B6与微处理器的14脚PA4相连，HLK－V20芯片的6脚SPK+与喇叭LS1的上引脚相连，HLK－V20芯片的7脚SPK-与喇叭LS1的下引脚相连，HLK－V20芯片的14脚MIC+与麦头MK1的上引脚想连，HLK－V20芯片的13脚MIC-与麦头MK1的下引脚相连。

如图6所示，数据处理电路中采用的核心芯片是STM32F103C8T6， 数据处理电路连接有一个用于计时的晶振电路，和一个用于电源稳压的稳压滤波电路。STM32F103C8T6核心芯片是基于高性能的ARM Cortex-M3（32位的RISC内核），内置512KB FLASH和10KB SRAM、64个增强IO接口，2个USART。

工作原理：数据处理电路中的微处理器同时连接人体姿态识别电路、WIFI电路、语音播报电路、超声波电路；人体姿态识别电路中图像采集芯片对使用者图像采集，并分析坐姿数据是否和预设参数相近；将坐姿分析的信息由SCCB总线传输至微处理器。微处理器通过人体姿态感应电路电路分析的坐姿数据，再通过微处理器内部的软件判定是否需要提醒。再将指令发给语音电路，若需要纠正，则通过语音控制电路发出预警提示。WIFI电路通过与使用者的手机App建立连接实现无线对接通信，再通过SPI总线与微处理器的SPI接口串行通信，将使用者所发出的开关灯或者调节光强信号发送给微处理器，微处理器根据参数调动光照控制电路。

Claims (7)

1.一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，包括安装在台灯上的微处理器，其特征在于：所述的微处理器连接有超声波测距电路、人体姿态感应电路、语音电路、WIFI电路和预警电路；所述超声波测距电路的数据传输通过单线与微处理器的I/O端连接；所述的人体姿态感应电路通过USB与转换接口连接再通过单总线与微处理器的I/O端连接，将人体姿态感应电路中的图像信息由单总线传输至微处理器；所述的语音电路通过单总线与微处理器的I/O端连接；所述的WIFI电路与通过单总线与微处理器串行通信，并通过无线网络与手机APP对接通信，使得微处理器和手机APP进行信息交互；手机APP将控制指令发送给微处理器，微处理器根据接受到的指令进行开关、亮度调节以及语音播报。

2.根据权利要求1所述的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，其特征在于：所述超声波测距电路中设置有超声波测距芯片，所述的超声波测距芯片设置有数据传输引脚TRING、ECHO；所述超声波测距芯片通过引脚TRING、ECHO与微处理器的I/O端连接。

3.根据权利要求2所述的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，其特征在于：所述超声波测距电路的数据输出端通过数据传输引脚TRING、ECHO与微处理器的I/O端PA7、PA6连接。

4.根据权利要求1所述的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，其特征在于：所述的人体姿态感应电路中设置有KINCECT摄像机，KINCECT摄像机采用的转换接口为USB转换口。

5.根据权利要求1所述的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，其特征在于：所述的语音电路中设置有语音芯片，所述的语音芯片内置５V转3.3V，3.3V转1.2V的电压转换电路，32bit RISC内核，运行频率为240M。

6.根据权利要求1所述的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路,其特征在于：所述的语音电路中设置有语音芯片，所述的语音芯片上的B6引脚与微处理器的PA４引脚相连。

7.根据权利要求1所述的一种应用于矫正坐姿的智能台灯控制电路，其特征在于：所述的WIFI电路中设置有WIFI控制芯片，WIFI控制芯片中CPU的时钟速度最高达160MHz，支持实时操作系统RTOS 和Wi-Fi协议栈，可将高达 80% 的处理能力留给应用编程和开发。

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