CN219225336U - 基于stm32的智能轮椅控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉一种基于STM32的智能轮椅控制电路，属于嵌入式开发领域，由电源模块、语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块构成：电源模块安装于主板上，将输入电压进行降压并分成为语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块提供电压的多个子电源；所述语音模块通过继电器与所述电机模块连接，所述语音模块的串口与继电器的输入端连接，所述继电器的输出端与所述电机模块连接；所述单片机的串口与所述按键模块连接，本实用新型通过软件编程来给控制单片机控制按键的每个串口定义它的功能，以及给语音模块控制继电器的串口定义它的功能，方便用户来使用它控制轮椅的前进与后退。

Description

基于STM32的智能轮椅控制电路

技术领域

本实用新型涉及嵌入式开发领域，尤其涉及一种基于STM32的智能轮椅控制电路。

背景技术

现有技术中的智能轮控制电路多采用单一的驱动方式，如手动控制或者按键控制，例如专利号：CN201320633105.1，专利名称：一种多功能智能轮椅控制系统，采用按键方式进行驱动。虽然这种驱动方式可以满足大部分使用人士的需求，但是对于一些手脚不方便的人士，操作起来还是较为困难。

此外现有技术中的智能轮椅控制电路多采用可编程控制器（PLC）控制方法，其所需成本更高，且需要更多的电力供应。此外，现有技术大多采用DC调速的方式改变驱动电机的输出转速，而dc模式下由于是通过电压来实现的转速调节，当电压低于额定值时便会停转，导致调速范围不佳，容易在某个速度区间产生拖拽感和顿挫感。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种基于STM32的智能轮椅控制电路，解决克服上述提到的技术背景的不足而提供即可按键控制又可语音控制轮椅移动的代步工具。

技术方案：基于STM32的智能轮椅控制电路，所述控制电路由电源模块、语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块构成：

电源模块安装于主板上，将输入电压进行降压并分成为语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块提供电压的多个子电源；

所述语音模块通过继电器与所述电机模块连接，所述语音模块的串口与继电器的输入端连接，所述继电器的输出端与所述电机模块连接；

所述单片机的串口与所述按键模块连接。

在进一步的实施例中，所述电源模块包括第一降压电路和第二降压电路；所述第一降压电路的输出端输出5V电压、输入端输入电源电压；所述第二降压电路的输入端连接第一降压电路输入5V电压、输出端输出3.3V电压。

在进一步的实施例中，所述电机模块包括：全桥驱动电路、线性稳压电路、电平转换电路、开关、端子接口和电机；

所述线性稳压电路将输入电动机电压转换为3.3V电压，所述电平转换电路将所述单片机进行高低电平的转换，所述开关和电机与所述全桥驱动电路通过端子接口连接。

在进一步的实施例中，所述第一降压电路包括：开关S1、电容C4、电容C2、电容C1、电容C3、电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管LED1、电感L1、降压集成电路U1；

所述开关S1的2号引脚输入电压且与电容C4的正极连接，所述开关S1的1号引脚与电容C1的一端、电阻R3的一端和降压集成电路U1的5号引脚连接，所述降压集成电路U1的4号引脚与电阻R3的另一端连接，所述降压集成电路U1的6号引脚与电容C6的一端连接，所述降压集成电路U1的1号引脚与电容C6的另一端和电感L1的一端连接，所述降压集成电路U1的3号引脚同时与电阻R1的一端、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电感L1的另一端同时与电阻R1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的正极和电容C5的一端连接且输出5V电压，电阻R4的一端与电容C3的负极和电容C5的另一端连接，所述LED等D1的正极与电阻R4的另一端连接，所述降压集成电路U1的2号引脚同时与极性电容C4的负极、电容C1的另一端、电阻R2的另一端和二极管LED1的负极连接且接地。

在进一步的实施例中，所述第二降压电路包括：稳压管D1、电容C21、电容C22、电阻R10、二极管LED3、稳压器U6；

所述稳压管D1的正极输入5V电压、负极同时与稳压器U6的1、3号引脚和电容C21的一端连接，所述稳压器U6的2号引脚与电容C21的另一端连接且接地，所述稳压器U6的5号引脚同时与电容C22的一端和电阻R10的一端连接且输出3.3V电压，电阻R10的另一端与二极管LED3的正极连接，所述电容C22的另一端和二极管LED3的负极均接地。

在进一步的实施例中，所述单片机模块根据所述语音模块和所述按键模块信号，对电机模块输入执行信号；所述电机模块中根据信号，由全桥驱动电路对电机进行驱动。

有益效果：本实用新型相较于现有技术，具有以下优点：

1.通过24v锂电池发电，带动电机转动，驱使轮椅的轮子转动，完全替代人力手推前进，解决了轮椅无法自动移动的问题，达到了高效的目的；

2.通过语音控制模块，实现智能化方式驱动轮椅，也可以语音告诉它用户所需，如走得慢一点等，解决了弱势群体无法操控按键的问题，使他们在没有他人的帮助下也能独立出行；

3.用电机驱动板来实现，电机驱动板的作用是驱动电机，还有接入单片机给的PWM进行调速控制。

附图说明

图1是本实用新型的第二降压电路示意图。

图2是本实用新型的第一降压电路示意图。

图3是本实用新型的语音模块电路图。

图4是本实用新型的按键模块电路图。

图5是本实用新型的继电器连接图。

图6是本实用新型的单片机模块连接图。

图7是本实用新型的一组全桥驱动电路示意图。

图8是本实用新型的另一组全桥驱动电路示意图。

图9是本实用新型的线性稳压电路示意图。

图10是本实用新型的电平转换电路示意图。

图11是本实用新型的端子接口示意图。

图12是本实用新型的端子接口示意图。

图13是本实用新型的拨动开关示意图。

图14是本实用新型的电机示意图。

图15是本实用新型的按键模块与单片机的连接示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

基于STM32的智能轮椅控制电路，包括：电源模块、语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块。

在一个实施例中，电源模块安装于主板上，将输入电压进行降压并分成为语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块提供电压的多个子电源；

所述语音模块通过继电器与所述电机模块连接，所述语音模块的串口与继电器的输入端连接，所述继电器的输出端与所述电机模块连接；

所述单片机的串口与所述按键模块连接。

在一个实施例中，所述电源模块包括第一降压电路和第二降压电路；所述第一降压电路的输出端输出5V电压、输入端输入电源电压；所述第二降压电路的输入端连接第一降压电路输入5V电压、输出端输出3.3V电压。

在一个实施例中，所述电机模块包括：全桥驱动电路、线性稳压电路、电平转换电路、开关、端子接口和电机；

所述线性稳压电路将输入电动机电压转换为3.3V电压，所述电平转换电路将所述单片机进行高低电平的转换，所述开关和电机与所述全桥驱动电路通过端子接口连接。

在一个实施例中，所述单片机模块根据所述语音模块和所述按键模块信号，对电机模块输入执行信号；所述电机模块中根据信号，由全桥驱动电路对电机进行驱动。

在本申请中，设计了一个主板，可以将24V的电源，通过降压，分成多个电源，分别给语音模块，按键模块，51单片机，电机等供电，如上图所示，好处是不需要好几块电源分别供电，提高了用户的使用感，不再是使用一次，需要打开很多开关，而是打开一个就可以开始全部模块使用，方便快捷。

在本申请中语音模块与继电器的连接方式是将语音模块的串口与继电器的输入端连在一起，继电器的输出端与电机连在一起，麦克风用于接收用户发出的指令，通过它来控制继电器的闭合来控制电机。也可以对它说“走慢点”，我们也可以通过语音模块给继电器一个PWM信号，通过控制信号高低电平的占比来调速，从而控制电机转速。

如图15所示，是本申请按键模块与单片的连接方式，让单片机的串口与按键模块相连，通过软件编程来给每个脚定义不同的功能，例如按钮向前就代表着向前走等。

本申请这辆语音控制的智能轮椅是用STC89C52RC来作为我们的核心板，通过软件编程来给控制单片机控制按键的每个串口定义它的功能，以及给语音模块控制继电器的串口定义它的功能。

本申请语音控制的智能轮椅，把电源以及主板等都放在轮椅背后的箱内，将按键放在把手，方便用户来使用它控制轮椅的前进与后退。

下文结合附图，具体阐述本申请的具体控制电路：

实施例1：

电源模块包括第一降压电路和第二降压电路，如图1和图2所示：

所述第一降压电路包括：开关S1、电容C4、电容C2、电容C1、电容C3、电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管LED1、电感L1、降压集成电路U1；

所述开关S1的2号引脚输入电压且与电容C4的正极连接，所述开关S1的1号引脚与电容C1的一端、电阻R3的一端和降压集成电路U1的5号引脚连接，所述降压集成电路U1的4号引脚与电阻R3的另一端连接，所述降压集成电路U1的6号引脚与电容C6的一端连接，所述降压集成电路U1的1号引脚与电容C6的另一端和电感L1的一端连接，所述降压集成电路U1的3号引脚同时与电阻R1的一端、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电感L1的另一端同时与电阻R1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的正极和电容C5的一端连接且输出5V电压，电阻R4的一端与电容C3的负极和电容C5的另一端连接，所述LED等D1的正极与电阻R4的另一端连接，所述降压集成电路U1的2号引脚同时与极性电容C4的负极、电容C1的另一端、电阻R2的另一端和二极管LED1的负极连接且接地。

所述第二降压电路包括：稳压管D1、电容C21、电容C22、电阻R10、二极管LED3、稳压器U6；

所述稳压管D1的正极输入5V电压、负极同时与稳压器U6的1、3号引脚和电容C21的一端连接，所述稳压器U6的2号引脚与电容C21的另一端连接且接地，所述稳压器U6的5号引脚同时与电容C22的一端和电阻R10的一端连接且输出3.3V电压，电阻R10的另一端与二极管LED3的正极连接，所述电容C22的另一端和二极管LED3的负极均接地。

实施例2：

如图6、图5和图3所示，所述语音模块通过继电器与单片机模块连接，所述语音模块包括：控制器U8、音频器U7、麦克风、下载接口排针排母；音频器U7的1号引脚输入5V电压、2号引脚接地、10和11号引脚连接麦克风、8号和9号引脚与控制器U8连接控制输入音量大小、13号和14号引脚连接下载接口排针排母的2号和3号引脚，所述下载接口排针排母的4号引脚输入5V电压、1号引脚接地，所述音频器U7的15号至18号引脚和4号引脚至7号引脚与所述继电器的1号至8号引脚连接（如图所示连接），所述继电器的1号至8号引脚与单片机模块的1号至8号引脚连接。

实施例3：

如图4和图6所示，所述按键模块与单片机模块连接，所述按键模块包括：排母U9，所述排母U9的8号引脚输入5V电压、1号至7号引脚与单片机模块的33号至39号引脚连接（如图所示连接）。

实施例4：

如和图6所示，单片机模块由单片机STC1构成，与上述模块连接，且单片机STC1的40号引脚输入5V电压，20号引脚接地，所述单片机STC1的25号引脚至28号引脚输出前进、后退和转向信号至电机模块。

实施例5：

如图7至图14所示，所述电机模块进行接收单片机模块的输出控制指令，并根据指令进行控制电机工作；所述电机模块包括：全桥驱动电路、线性稳压电路、电平转换电路、开关、端子接口和电机；

如图7所示，全桥驱动电路设置有两组，每组通过端子接口（图11所示）控制两个电机（图14所示），两组全桥驱动电路结构相同，这里只做一变阐述，所述全桥驱动电路（如图7所示）包括：全桥栅极驱动器U1、电容C1、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C14、稳压管D2、场效应管Q1和场效应管Q2；

所述全桥栅极驱动器U1的13号引脚输入开关信号（由图13开关输入）、14和15号引脚输入控制信号，所述全桥栅极驱动器U1的 5、6、12号引脚与电容C7的一端连接，所述全桥栅极驱动器U1的5号引脚同时与电容C14的一端、电容C7的另一端连接且接地，所述全桥栅极驱动器U1的3、4号引脚与电容C6的两端连接，所述全桥栅极驱动器U1的2号引脚与电容C5的一端连接，所述全桥栅极驱动器U1的1号引脚同时与电容C1的一端、电容C5的另一端、电容C4的一端和稳压管D2的负极连接，稳压管D2的正极输入电动机电源，电容C1的另一端和电容C4的另一端连接且接地，所述全桥栅极驱动器U1的16、20、21、25号引脚接地，所述全桥栅极驱动器U1的17、18和19号引脚分别与场效应管Q2的3、4和5号引脚依次连接，所述全桥栅极驱动器U1的22、23和24号引脚分别与场效应管Q1的3、4和5号引脚依次连接，所述场效应管Q1的1和2号引脚与所述场效应管Q2的1和2号引脚连接，所述场效应管Q1的6、7和8号引脚与（如图11所示）接线端子U7的1号引脚连接，所述场效应管Q1的6、7和8号引脚与接线端子U7的2号引脚连接。

如图8所示，为另一组全桥栅极驱动电路，连接方式与上述相同，场效应管的输出引脚与接线端子U1连接。

如图9所示，所述线性稳压电路包括：线性稳压器U5、电容C21、电容C22、电阻R6、电容C23、电容C24、二极管LED0和电阻R7，所述线性稳压器U5的1和2号引脚同时与电容C21和电容C22的一端连接且接地，所述线性稳压器U5的3和4号引脚同时与电容C21和电容C22的另一端连接且输入电动机电源VM，所述线性稳压器U5的2和6号引脚同时与电容C23和电容C24的一端、电阻R6的一端和电阻R7的一端连接且输出3.3V电压，电容C23和电容C24的另一端连接且接地，所述线性稳压器U5的8号引脚与电阻R6的另一端连接，电阻R7的另一端与二极管LED0的正极连接，二极管LED0的负极接地。

如图10所示，所述电平转换电路包括：电平转换器U6、电阻R8、电阻R9、电容C25、电阻R10和电阻R11；所述电平转换器U6的20号引脚输入3.3V电压且与电容C25的一端连接，所述电平转换器U6的19号引脚与电容C25的另一端连接且接地，所述电平转换器U6的1号引脚接地，所述电平转换器U6的6至10号引脚接地，所述电平转换器U6的2至5号引脚输入控制信号，所述电平转换器U6的19至15号引脚依次与电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11的一端连接且连接（图12所示）XH2.54-5P 直插U8，所述电平转换器U6的11至14号引脚接地且同时与电阻R8、电阻R9、电阻R10和电阻R11的另一端连接。

如图11、12和图14所示，为电机模块的端子接口与电机模块连接示意图，图12中接口为电机提供电动机电源VM。

如图13所示，用于控制全桥驱动电路的开关，包括：拨动开关SW2、电阻R12和二极管D6；所述拨动开关SW2输出控制信号且与电阻R12的一端连接，所述电阻R12的另一端与二极管D6的正极连接，所述二极管D6的负极接地，当拨动开关时，二极管D6进行亮起。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (2)

1.基于STM32的智能轮椅控制电路，其特征在于，所述控制电路由电源模块、语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块构成：

电源模块安装于主板上，将输入电压进行降压并分成为语音模块、按键模块、单片机模块和电机模块提供电压的多个子电源；所述电源模块包括第一降压电路和第二降压电路；所述第一降压电路的输出端输出5V电压、输入端输入电源电压；所述第二降压电路的输入端连接第一降压电路输入5V电压、输出端输出3.3V电压；

所述语音模块通过继电器与所述电机模块连接，所述语音模块的串口与继电器的输入端连接，所述继电器的输出端与所述电机模块连接；

通过语音模块给继电器一个PWM信号，通过控制信号高低电平的占比来调速，从而控制电机转速；

所述单片机的串口与所述按键模块连接；

所述电机模块包括：全桥驱动电路、线性稳压电路、电平转换电路、开关、端子接口和电机；

所述线性稳压电路将输入电动机电压转换为3.3V电压，所述电平转换电路将所述单片机进行高低电平的转换，所述开关和电机与所述全桥驱动电路通过端子接口连接；

所述第一降压电路包括：开关S1、电容C4、电容C2、电容C1、电容C3、电容C5、电容C6、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管LED1、电感L1、降压集成电路U1；

所述开关S1的2号引脚输入电压且与电容C4的正极连接，所述开关S1的1号引脚与电容C1的一端、电阻R3的一端和降压集成电路U1的5号引脚连接，所述降压集成电路U1的4号引脚与电阻R3的另一端连接，所述降压集成电路U1的6号引脚与电容C6的一端连接，所述降压集成电路U1的1号引脚与电容C6的另一端和电感L1的一端连接，所述降压集成电路U1的3号引脚同时与电阻R1的一端、电阻R2的一端和电容C2的一端连接，所述电感L1的另一端同时与电阻R1的另一端、电容C2的另一端、电容C3的正极和电容C5的一端连接且输出5V电压，电阻R4的一端与电容C3的负极和电容C5的另一端连接，所述LED D1的正极与电阻R4的另一端连接，所述降压集成电路U1的2号引脚同时与极性电容C4的负极、电容C1的另一端、电阻R2的另一端和二极管LED1的负极连接且接地；

所述第二降压电路包括：稳压管D1、电容C21、电容C22、电阻R10、二极管LED3、稳压器U6；

所述稳压管D1的正极输入5V电压、负极同时与稳压器U6的1、3号引脚和电容C21的一端连接，所述稳压器U6的2号引脚与电容C21的另一端连接且接地，所述稳压器U6的5号引脚同时与电容C22的一端和电阻R10的一端连接且输出3.3V电压，电阻R10的另一端与二极管LED3的正极连接，所述电容C22的另一端和二极管LED3的负极均接地。

2.根据权利要求1所述基于STM32的智能轮椅控制电路，其特征在于，所述单片机模块根据所述语音模块和所述按键模块信号，对电机模块输入执行信号；所述电机模块中根据信号，由全桥驱动电路对电机进行驱动。

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