Разработка и дизайн умного массажного кресла с сенсорным экраном

2020-10-13 18:55:23 fandoukeji

С постоянным повышением уровня жизни люди все больше и больше обращают внимание на собственное здоровье, все большую популярность приобретают массажные кресла как основное оборудование семейного здравоохранения. Массажное кресло - это типичный мехатронный продукт, развивающийся в сторону интеллекта. Когда люди пользуются массажными креслами, они также предъявляют более высокие требования к своему интеллекту и многофункциональности.


Нацеленная на недостатки традиционных массажных кресел с точки зрения интерфейса взаимодействия человека с компьютером, интеллектуальных и развлекательных функций в сочетании с фактическими потребностями в фитнесе, в этой статье применяется встроенная технология в систему управления массажным креслом для реализации интеллектуальной цифровой системы управления массажным креслом. И красивый и человечный интерфейс взаимодействия человека и компьютера.


1. Интеллектуальная система управления массажным креслом

Интеллектуальная система управления массажным креслом имеет два режима работы: ручной и автоматический.Ручное управление может управлять скоростью и режимом массажного кресла, а автоматическое управление может реализовывать различные режимы упражнений с программным управлением для разных групп людей. Система взаимодействия человек-компьютер имеет два типа: управление с помощью сенсорного экрана и управление через инфракрасный порт.Когда реализовано сенсорное управление, оно сопровождается голосовыми подсказками, которые позволяют отслеживать состояние работы массажного кресла в режиме реального времени. Система также может реализовать функцию воспроизведения MP3.


Система управления выбирает STM32 в качестве микропроцессора. В контроллер встроено множество периферийных функциональных модулей. Учитывая скорость вычислений, стабильность и экономичность, он выбран в качестве контроллера системы, но не имеет дружественного взаимодействия человека с компьютером. Он имеет множество параметров управления, Его неудобно использовать, когда требуется взаимодействие человека с компьютером. В этом случае хорошим выбором будет сенсорный экран. Для обеспечения безопасности массажного кресла выходной сигнал датчика отправляется на контроллер для настройки и управления.


2. Аппаратный дизайн умного массажного кресла.

Аппаратная архитектура интеллектуальной системы управления массажным креслом показана на рисунке 1. Основная система взаимодействия человека с компьютером, нижняя компьютерная система управления, система обнаружения, система моторного привода, система исполнения и питания и т. Д. Эти аппаратные структуры обладают преимуществами высокой интеграции, сильной независимости и хорошей масштабируемости.

图 1 按摩椅控制系统的硬件结构框图

2.1 Система взаимодействия человека с компьютером


(1) Управление сенсорным экраном: сенсорный экран управляет различными действиями массажного кресла через стандартный интерфейс связи RS232, реализует настройку параметров, модификацию, отображение и другие функции, а также может более удобно и интуитивно понимать этапы системы управления массажным креслом. Установите соединение через последовательный порт между сенсорным экраном и нижней компьютерной системой управления массажным креслом. Нижний компьютер интеллектуального массажного кресла получает инструкции и данные с сенсорного экрана и управляет двигателем режима привода системы привода и двигателем скорости для выполнения соответствующих действий. Сенсорный экран, голосовой чип STM32 и ISD1760 представляют собой модуль голосовых подсказок.Установив параметры массажного кресла на сенсорном экране, можно отслеживать рабочее состояние массажного кресла в режиме реального времени.При достижении верхнего и нижнего предельных положений будет выдан сигнал тревоги для обеспечения безопасности массажного кресла. запустить.


(2) Инфракрасное управление: Инфракрасная связь предназначена для модуляции и демодуляции двоичных чисел и использования инфракрасного канала для передачи, а его интерфейс представляет собой модем для инфракрасного канала. Инфракрасный приемный датчик HS0038, выбранный этой системой, в котором REMOTE_IN подключен ко второму контакту P2, но не подключен напрямую к порту ввода-вывода MCU, чтобы предотвратить помехи для порта ввода-вывода инфракрасными сигналами при использовании других функций .


Передающая часть этой системы использует таймер STM32, несущая частота составляет 38 кГц, битовое время составляет 1,125 мс, а тактовая частота установлена на 11,0592 МГц. Перед инфракрасной связью стороны связи должны сначала сформулировать определенный протокол в соответствии с требованиями системных функций, а затем написать программу. Одним из средств инфракрасной связи в этой системе является инфракрасный пульт дистанционного управления, а другим - микропроцессор STM32. Место массажа, время массажа и скорость массажа можно изменить с помощью компьютерной программы, чтобы пользователи могли регулировать массажное кресло в соответствии со своими условиями.


2.2 Нижняя компьютерная система управления


Система управления нижнего компьютера в основном состоит из встроенной микропроцессорной платы, которая выполняет в реальном времени работу по расчету работы системы управления. В основной управляющей микросхеме платы обработки используется серия STM32 STM32F103RBT6 на базе ядра ARM Cortex-M3, которая очень подходит для приложений в области управления. Плата микропроцессора имеет: 3 последовательных порта, интерфейс последовательного периферийного устройства может использоваться для модуля управления с сенсорным экраном, модуля инфракрасного управления; 2 SPI, связь SPI может использоваться для модуля голосовых подсказок и модуля MP3-плеера; 7 TIM, может генерировать до 28 Точный сигнал PWM, который удобен для управления шаговым двигателем и несущей частотой, отправляемой в инфракрасном управлении; 2 12-битных АЦП (16 каналов), которые могут использоваться для сбора выходных аналоговых сигналов датчика давления и датчика частоты сердечных сокращений для обеспечения сигнала Точность сбора данных в реальном времени; 51 доступный контакт ввода / вывода, микропроцессор оснащен богатыми периферийными функциональными модулями, по сравнению с другими микросхемами серии ARM, микросхема STM32 работает быстрее и имеет более низкую цену.


Кроме того, нижний компьютер выполняет обратную связь по скорости на основе устройства определения положения. Компьютер нижнего уровня также имеет модуль MP3-плеера, который формирует MP3 с сенсорной функцией через сенсорный экран, модули STM32 и MP3, которые можно использовать для выбора следующей песни и предыдущей песни, а также можно использовать для паузы / воспроизведения. Чтобы во время массажа люди могли слушать музыку и наслаждаться телом и разумом.


2.3 Датчик давления


В датчике давления используется датчик силы малого радиуса действия, эластичный корпус представляет собой трехкомпонентную балку и композитную консольную конструкцию, в основном с учетом срока службы. Поскольку выходное расстояние относительно невелико, выходной сигнал выбирается как сигнал напряжения, чтобы облегчить последующую обработку. Эта конструкция использует принцип измерения полного моста, чтобы система давала меньшие ошибки и более точные выходные данные. Схема операционного усилителя усиливает слабый аналоговый сигнал, выводимый датчиком, на определенное число, чтобы удовлетворить требованиям аналого-цифрового преобразователя для различной обработки преобразования уровня входного сигнала. STM32 имеет два АЦП со временем преобразования 1 мкс. Значение выходного напряжения дискретизируется каналом 0 ADC1 модуля STM32, и дискретизированное значение считывается через EFPROM и возвращается в STM32. Если шаговый двигатель достигает верхнего и нижнего предельных положений, массажное кресло автоматически Отрегулируйте его положение, чтобы обеспечить безопасность и нормальную работу массажного кресла. Блок-схема системы управления датчиком давления массажного кресла представлена на рисунке 2.

图 2 压力传感器控制系统框图

2.4 Модуль мониторинга сердечного ритма


Датчик частоты сердечных сокращений обнаруживает сигнал электрокардиограммы, генерируемый сердцебиением, используя биоэлектрическое обнаружение поверхности человеческого тела, и выводит импульсный сигнал, синхронизированный с сердцебиением, через схему преобразования сигнала, аналого-цифровую обработку, цифровую обработку сигнала и схему сравнения, что эффективно решает динамическую ситуацию. Проверьте правильность и точность измерения пульса. Кроме того, добавлен сигнал обнаружения рукопожатия. Он определяет, держит ли рука электрод при выводе импульсного сигнала, синхронизированного с сердцебиением. Высокий и низкий уровни выходного сигнала указывают на то, что он удерживался или нет, и он определяет частоту сердечных сокращений пользователя во время массажа. . Система управления автоматически выдаст научный план упражнений, основанный на частоте сердечных сокращений пользователя. Блок-схема системы контроля пульса массажного кресла представлена на рисунке 3.

图3

Три, дизайн программы управления массажным креслом

Система управления нижнего компьютера, разработанная интеллектуальной системой управления массажным креслом, использует объектно-ориентированный метод для разработки программного обеспечения. Голосовые подсказки, связь, обнаружение датчиков и воспроизведение MP3 спроектированы в отдельные независимые программные модули, и каждый модуль независимо написан в виде функций. И инкапсуляция, взаимодействие между модулями реализуется через стандарты ввода и вывода между каждым модулем, а программа управления микропроцессором используется для управления и упорядочивания вызовов каждого подмодуля. После принятия модульной конструкции последующие разработчики могут выполнять последующие работы по разработке любого модуля, чтобы обеспечить читаемость, масштабируемость и ремонтопригодность программного обеспечения для непрерывной разработки. Нижний компьютерный программный модуль управления показан на рис.4.

图 4 按摩椅下位机控制程序模块

подводить итоги


Эта статья применяет встроенные технологии к цифровой системе управления оборудованием для фитнеса и обогащает интеллект, безопасность и развлечения массажного кресла за счет управления скоростью и положением приводного двигателя, красивым и удобным интерфейсом связи и применением различных интеллектуальных датчиков. Это выгодно для позиционирования массажного кресла по отношению к высококачественным продуктам, уменьшения относительной независимости массажного кресла, скучного рабочего процесса, отсутствия взаимодействия и других недостатков, а также предоставления пользователю нового опыта массажа.