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专利号: 201510809147X
申请人: 西安科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:无效专利
更新日期:2024-11-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:包括百叶窗窗帘主体(1)、窗帘动力机构和手势遥控窗帘电路,所述窗帘动力机构包括用于带动百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开或关闭的第一电机(5-1)和用于带动百叶窗窗帘主体(1)上升或落下的第二电机(5-2),所述第一电机(5-1)的输出轴上固定连接有第一滚筒(11),所述第一滚筒(11)上缠绕有与百叶窗窗帘主体(1)左右两侧的叶片穿联的拉绳,所述第二电机(5-2)的输出轴上固定连接有第二滚筒(12),所述第二滚筒(12)上缠绕有与百叶窗窗帘主体(1)中间的叶片穿联的拉绳;所述手势遥控窗帘电路包括LED补光节能灯组(8-2)、微控制器模块(2)和电源模块(9),所述微控制器模块(2)的输入端接有手势信号采集模块(6)和光照采集模块(7),所述微控制器模块(2)的输出端接有电机驱动电路(10)、显示模块(3)、报警模块(4)和补光灯驱动电路(8-1),所述第一电机(5-1)和第二电机(5-2)均与电机驱动电路(10)的输出端连接,所述LED补光节能灯组(8-2)与补光灯驱动电路(8-1)的输出端连接,所述第一电机(5-1)、第二电机(5-2)、微控制器模块(2)、电源模块(9)、电机驱动电路(10)、显示模块(3)、报警模块(4)、补光灯驱动电路(8-1)和LED补光节能灯组(8-2)均设置在百叶窗窗帘主体(1)顶部,所述手势信号采集模块(6)和光照采集模块(7)分别装于百叶窗窗帘主体(1)左侧和右侧,所述LED补光节能灯组(8-2)包括三个补光节能灯。

2.按照权利要求1所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述微控制器模块(2)包括单片机STC89C52RC以及复位电路和晶振电路,所述复位电路包括极性电容C5、电阻R14和复位按键S1,所述极性电容C5的正极和复位按键S1的一端均与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述极性电容C5的负极、电阻R14的一端和复位按键S1的另一端均与单片机STC89C52RC的第9引脚相接,所述电阻R14的另一端接地;所述晶振电路包括晶振XTAL以及非极性电容C6和非极性电容C7,所述晶振XTAL的一端和非极性电容C6的一端均与单片机STC89C52RC的第18引脚相接,所述晶振XTAL的另一端和非极性电容C7的一端均与单片机STC89C52RC的第19引脚相接,所述非极性电容C6的另一端和非极性电容C7的另一端均接地。

3.按照权利要求2所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述手势信号采集模块(6)包括上手势信号采集模块U1和下手势信号采集模块U2,所述上手势信号采集模块U1包括型号为LM393的电压比较器U7、型号为4N25的光电耦合器U8、滑动变阻器VR1、发光二极管D0和发光二极管D1,所述电压比较器U7的第2引脚与滑动变阻器VR1的滑动端相接,所述滑动变阻器VR1的一个固定端与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述滑动变阻器VR1的另一个固定端接地,所述电压比较器U7的第3引脚和光电耦合器U8的第1引脚均通过电阻R3与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,且均通过非极性电容C1接地,所述光电耦合器U8的第4引脚通过电阻R4与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述光电耦合器U8的第2引脚和第3引脚均接地,所述电压比较器U7的第1引脚与单片机STC89C52RC的第36引脚相接,且通过电阻R1与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D0的阳极与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D0的阴极通过电阻R2与单片机STC89C52RC的第36引脚相接,所述发光二极管D1的阳极与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,且通过非极性电容C2接地,所述发光二极管D1的阴极通过电阻R5接地;所述下手势信号采集模块U2包括型号为LM393的电压比较器U9、型号为4N25的光电耦合器U10、滑动变阻器VR2、发光二极管D2和发光二极管D3,所述电压比较器U9的第2引脚与滑动变阻器VR2的滑动端相接,所述滑动变阻器VR2的一个固定端与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述滑动变阻器VR2的另一个固定端接地,所述电压比较器U9的第3引脚和光电耦合器U10的第1引脚均通过电阻R8与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,且均通过非极性电容C4接地,所述光电耦合器U10的第4引脚通过电阻R7与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述光电耦合器U10的第2引脚和第3引脚均接地,所述电压比较器U9的第1引脚与单片机STC89C52RC的第37引脚相接,且通过电阻R9与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D3的阳极与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述发光二极管D3的阴极通过电阻R10与单片机STC89C52RC的第37引脚相接,所述发光二极管D2的阳极与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,且通过非极性电容C3接地,所述发光二极管D2的阴极通过电阻R6接地。

4.按照权利要求2所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述光照采集模块(7)包括光照传感器GY-30,所述光照传感器GY-30的第1引脚与电源模块(9)的+

5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第2引脚与单片机STC89C52RC的第3引脚相接,且通过电阻R11与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第3引脚与单片机STC89C52RC的第4引脚相接,且通过电阻R12与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述光照传感器GY-30的第4引脚和第5引脚均接地。

5.按照权利要求2所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述电机驱动电路(10)包括电机驱动芯片L298N、开关二极管D4、开关二极管D5、开关二极管D6、开关二极管D7、开关二极管D8、开关二极管D9、开关二极管D10和开关二极管D11,所述电机驱动芯片L298N的第6引脚、第7引脚、第10引脚和第12引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第

1引脚、第2引脚、第39引脚和第38引脚相接,所述电机驱动芯片L298N的第9引脚与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述电机驱动芯片L298N的第4引脚、开关二极管D4的阴极、开关二极管D5的阴极、开关二极管D8的阴极和开关二极管D9的阴极均与电源模块(9)的+12V电压输出端相接,所述第一电机(5-1)的一端、开关二极管D4的阳极和开关二极管D6的阴极均与电机驱动芯片L298N的第2引脚相接,所述第一电机(5-1)的另一端、开关二极管D5的阳极和开关二极管D7的阴极均与电机驱动芯片L298N的第3引脚相接,所述第二电机(5-2)的一端、开关二极管D8的阳极和开关二极管D10的阴极均与电机驱动芯片L298N的第13引脚相接,所述第二电机(5-2)的另一端、开关二极管D9的阳极和开关二极管D11的阴极均与电机驱动芯片L298N的第14引脚相接,所述电机驱动芯片L298N的第1引脚、第8引脚和第15引脚以及开关二极管D6的阳极、开关二极管D7的阳极、开关二极管D10的阳极和开关二极管D11的阳极均接地。

6.按照权利要求2所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述报警模块(4)包括反相器74LS04、三极管Q1和蜂鸣器Bell,所述反相器74LS04的第1引脚与单片机STC89C52RC的第35引脚相接,所述三极管Q1的基极通过电阻R13与反相器74LS04的第2引脚相接,所述三极管Q1的集电极与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述蜂鸣器Bell的正极与三极管Q1的发射级相接,所述蜂鸣器Bell的负极接地。

7.按照权利要求2所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:所述显示模块(3)包括液晶显示屏LCD1602,所述液晶显示屏LCD1602的第2引脚和第15引脚均与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述液晶显示屏LCD1602的第1引脚、第3引脚和第16引脚均接地,所述液晶显示屏LCD1602的第4~6引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第5~7引脚相接,所述液晶显示屏LCD1602的第7~14引脚依次对应与单片机STC89C52RC的第21~28引脚相接。

8.按照权利要求2所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统,其特征在于:三个所述补光节能灯分别为补光节能灯LED0、补光节能灯LED1和补光节能灯LED2,所述补光灯驱动电路(8-1)包括用于驱动补光节能灯LED0的补光灯驱动继电器J1、用于驱动补光节能灯LED1的补光灯驱动继电器J2和用于驱动补光节能灯LED2的补光灯驱动继电器J3,所述补光灯驱动继电器J1的线圈的一端、补光灯驱动继电器J2的线圈的一端和补光灯驱动继电器J3的线圈的一端均与电源模块(9)的+5V电压输出端相接,所述补光灯驱动继电器J1的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第8引脚相接,所述补光灯驱动继电器J2的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第14引脚相接,所述补光灯驱动继电器J3的线圈的另一端与单片机STC89C52RC的第15引脚相接,所述补光灯驱动继电器J1的常开触点串联在补光节能灯LED0的供电回路中,所述补光灯驱动继电器J2的常开触点串联在补光节能灯LED1的供电回路中,所述补光灯驱动继电器J3的常开触点串联在补光节能灯LED2的供电回路中。

9.一种利用如权利要求1所述的具有模糊补光功能的手势遥控窗帘系统对窗帘进行控制的方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

步骤一、模糊控制器结构设计:设计模糊控制器为二维控制器,所述二维控制器的两个输入对应的模糊论域分别为光照强度LS和窗帘状态CS,其中,光照强度LS的模糊论域表示为LS={S1,M1,B1},模糊变量S1表示光照强度LS为160Lx、模糊变量M1表示光照强度LS为

180Lx、模糊变量B1表示光照强度LS为200Lx;窗帘状态CS的模糊论域表示为CS={S2、M2、B2},模糊变量S2表示打开百叶窗窗帘主体(1)的叶片,模糊变量M2表示百叶窗窗帘主体(1)全部升起,模糊变量B2表示关闭百叶窗窗帘主体(1)的叶片,所述二维控制器的输出为LED补光节能灯组(8-2)的补光状态,表示为{D0、D1、D2、D3},D0表示控制3个补光节能灯为全灭,D1表示控制1个补光节能灯为亮和另2个补光节能灯为灭、D2表示控制2个补光节能灯为亮和另1个补光节能灯为灭、D3表示控制3个补光节能灯为全亮;

步骤二、信号采集及传输:手势信号采集模块(6)将其采集到的手势信号输出给微控制器模块(2),同时,光照采集模块(7)将其采集到的光照强度信号输出给微控制器模块(2);

步骤三、信号分析处理及对百叶窗窗帘主体(1)的控制,具体过程为:

步骤301、窗帘状态的控制:

设定百叶窗窗帘主体(1)的初始状态为百叶窗窗帘主体(1)落下,百叶窗窗帘主体(1)的叶片关闭;

当微控制器模块(2)分析处理得到手势信号采集模块(6)采集到的手势信号为手从手势信号采集模块(6)前方从下到上移动时,微控制器模块(2)通过电机驱动电路(10)驱动第一电机(5-1)正转,第一电机(5-1)带动百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开,微控制器模块(2)记录百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开的窗帘状态;

在窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开时,当微控制器模块(2)分析处理得到手势信号采集模块(6)采集到的手势信号为在百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开后1s~3s内,手从手势信号采集模块(6)前方从下到上移动时,微控制器模块(2)通过电机驱动电路(10)驱动第二电机(5-2)正转,第二电机(5-2)带动百叶窗窗帘主体(1)升起,微控制器模块(2)记录百叶窗窗帘主体(1)升起的窗帘状态;

在窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开时,当微控制器模块(2)分析处理得到手势信号采集模块(6)采集到的手势信号为在百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开后3s后手从手势信号采集模块(6)前方从下到上移动时,微控制器模块(2)判断为误操作并控制报警模块(4)发出声音报警信号;

在窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)升起时,当微控制器模块(2)分析处理得到手势信号采集模块(6)采集到的手势信号为手从手势信号采集模块(6)前方从上到下移动时,微控制器模块(2)通过电机驱动电路(10)驱动第二电机(5-2)反转,第二电机(5-2)带动百叶窗窗帘主体(1)落下,微控制器模块(2)记录百叶窗窗帘主体(1)落下的窗帘状态;

在窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开时,当微控制器模块(2)分析处理得到手势信号采集模块(6)采集到的手势信号为手从手势信号采集模块(6)前方从上到下移动时,微控制器模块(2)通过电机驱动电路(10)驱动第一电机(5-1)反转,第一电机(5-1)带动百叶窗窗帘主体(1)的叶片关闭,微控制器模块(2)记录百叶窗窗帘主体(1)的叶片关闭的窗帘状态;

在窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片关闭时,当微控制器模块(2)分析处理得到手势信号采集模块(6)采集到的手势信号为手从手势信号采集模块(6)前方从上到下移动时,微控制器模块(2)判断为误操作并控制报警模块(4)发出声音报警信号;

步骤302、补光控制:

微控制器模块(2)调用步骤一中设计的模糊控制器对LED补光节能灯组(8-2)进行控制,具体为:

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开,并且光照强度大于160Lx且小于等于

180Lx时,模糊控制器的输出为D2,控制2个补光节能灯为亮,另1个补光节能灯为灭;

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开,并且光照强度大于180Lx且小于等于

200Lx时,模糊控制器的输出为D1,控制1个补光节能灯为亮,另2个补光节能灯为灭;

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)的叶片打开,并且光照强度小于等于160Lx时,模糊控制器的输出为D3,控制3个补光节能灯为全亮;

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)升起,并且光照强度小于等于160Lx时,模糊控制器的输出为D2,控制2个补光节能灯为亮,另1个补光节能灯为灭;

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)升起,并且光照强度大于160Lx且小于等于180Lx时,模糊控制器的输出为D1,控制1个补光节能灯为亮,另2个补光节能灯为灭;

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)升起,并且光照强度大于180Lx且小于等于200Lx时,模糊控制器的输出为D0,控制3个补光节能灯为全灭;

当窗帘状态为百叶窗窗帘主体(1)落下时,模糊控制器的输出为D0,控制3个补光节能灯为全灭。