基于STC单片机的多气囊气压控制器设计

TaylorA

摘要:智能家居产品正快速地进入普通百姓家庭,对提高人们生活质量起到至关重要的作用。本文叙述了一款按摩气床电控
# X, D) U# c* D  ^& m部分的软硬件设计过程,着重介绍了控制器的组成结构、气压数据采集、闭环控制和数据处理算法等部分。
2 d6 U. ~' ^$ Y: F6 s& o关键词:智能家居;单片机;压力传感器;数据采集, ~/ y% z6 E1 j+ T, v. L8 Q" }' a
$ G! W/ f( L* V0 W" t3 G引言
随着经济的发展和社会的进步,功能简单、技术含量低的
5 Q! l4 t! t! @$ i9 v% M, U传统家居产品已不能满足人们日益增长的物质文化的需要.取
而代之的是功能更完善、可操作性好.更加人性化的智能家居
产品。例如,可调温可定时空调、全自动洗衣机、制冷制热饮水! J) T4 T2 a% F3 q- e7 m
机、按摩气床、电磁炉等。这些现代化的智能家居产品与传统的
" |  D& i+ n, L* @& y相比,它们给用户提供了更加友好的操作界面.更加完善的功! ?6 n  v  H$ \8 _
能，更重要的是能够在用户不干预的情况下完成某些动作,给3 t. H- h! `' z! ~. W
4 a5 W1 _( L  w' o4 f- h0 d; U用户带来方便舒适的感觉,提高生活质量,节省时间,因而市) Q5 r- U7 N8 P* Q2 X& s
$ r- h2 `/ W  V  F  N2 C1 G场潜力巨大。, J9 `; h4 g3 s+ d) o
* {5 k5 [: I4 h( {- {控制器的核心STC12C5410AD单片机作为一-种增强型的4 D) j' p: A/ u. q, Z9 d4 ]; g
0 M* Q6 ^: S4 g  [. O( S51单片机,它具有以下优点:速度更快,可达1个时钟/机器周, O* r$ q& ?2 ?9 B' O
( `5 _; F2 h2 n" W1 B: k3 Z: q期;工作频率更高，最高可达35MHz，相当于普通8051的" s! U! h, j" W* K% o1 r$ ]* N
' m7 J0 A7 j$ w; u! N# b" y7 E420MH2;ISP/AP功能,无需编程器/仿真器;功能更完善,片内! i- _$ @" |8 E
( C* e; n- d7 y* {3 u7 g& S# t集成度更高,提供10位ADC .PWMPCA/CCU SPI等功能模块;
( x: R7 z7 j& G; D* ]7 ]' X- f小体积.低成本、低功耗、抗干扰及保密性好。基于以上优点，; u8 Y: k  D- f! ~/ }  X. j8 t9 G
! b" A& e/ j; @' E: c. V# f2 \  m6 pSTC系列单片机在工业控制、智能家电及手持通信产品等领域( d9 U$ q! n; ]! `- W
得到了广泛的应用。
1按摩气床的功能定义
按摩气床,即在普通床结构的基础上.根据用户需求,安装
# c0 g3 [# @, v1 b3 t- N7 c一些体积.耐乐度合适的气囊,用户可以通过配套的手持控制! X; P$ c' q) y+ S. R  K0 v* l
器来控制气囊充放气,以达到按摩的功能。用户在不需要按摩
的时候,可以通过控制器的精确控制功能,将气囊气压调整到
" r* [; S( u3 O/ E5 x0 {用户感觉最舒适的位置这时气床就跟普通床-样。另外,当用/ }; v9 D& A( P! d* U8 ~+ y9 w
户因为疲劳而不愿意手动控制气囊动作的时候.还可以使用控- C5 p+ Z2 d9 D+ U
( c+ d, n8 I3 E3 c- Q! s制器预设的多种工作模式,享受不同强度、不同频度和身体不% h1 Y+ H% ?6 ^' n$ G$ G6 w
  l0 F7 Q% S: b0 l+ h0 C同部位的按摩功能。: R7 ?9 f1 U" ~# D6 l" \0 i
2控制器硬件设计" A1 N. {% F5 l) {1 y
0 q1 N1 H" {- l该控制器由手持端和隐藏在床体内的执行端两个部分组( q: y  I# n3 r: t3 s' S7 u

成,分别称为，上位机和下位机。上位机和下位机通过TTL电平6 T( q4 C8 g  d) t5 }5 d; d* `
: i4 H8 Y& T6 S: ^) @: A的串口进行通信,当波特率为2400bps时,有效通信距离可达6 i, E$ }; L& u: A( q; `, C. b
! \$ {4 ?! |' \$ @2.5米。这里主要介绍负责检测气压及控制气阀气泵工作的下
% O( p& p+ H+ b7 q$ F+ r位机电路的设计,下位机主要分为气压检测信号放大.气阀控
5 e7 J% w) h% k$ U制、气泵控制、串行通信接口. 单片机六个功能模块,上位机主
4 X! \1 V" `0 j" J. N# N* o% Q" ~$ M要分为数码管显示电路、矩阵键盘接口电路和单片机电路3个0 O# Z7 |  f) Q3 v4 t9 |2 U
部分,其组成框图如图-1所示。- H& p+ a& d% _- y8 w7 B
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用户在不需要按摩的时候,可以通过控制器的精确控制功能,将气囊气压调整到用户感觉最舒适的位置这时气床就跟普通床一样

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