多感官温度感知系统的制作方法

本实用新型涉及康复训练技术领域，特别涉及一种多感官温度感知系统。

背景技术：

对于一些残障人士或者是存在特殊功能障碍的人，为了锻炼他们对外界事物的感知能力，主要是通过听觉、视觉、触觉、嗅觉来锻炼他们对事物的感知力。目前，常用的多感官训练系统有音乐、颜色、身体平衡等系统，但是由于缺乏感知温度的训练系统，许多神经感受有障碍的人常常因为无法准确判断事物的温度而被烫伤，以及一些有视觉障碍的人因为无法看到周围的事物，不能通过视觉判断四周是否有高温物体。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种多感官温度感知系统，其能通过声音播报和彩色led显示两种方式，展现采集到的物体温度值，从触觉、视觉、听觉三方面实现人体对温度的多感官认知，帮助特殊功能障碍人群对温度认知的康复训练。

本实用新型的技术方案是：一种多感官温度感知系统，包括微处理器、保护滤波电路、稳压电路、温度放大电路、声控电路、彩色led显示电路，所述保护滤波电路的输入端连接输入电源，保护滤波电路的输出为稳压电路、温度放大电路、声控电路、彩色led显示电路提供电源；稳压电路的输出电压为微处理器提供电源，所述温度放大电路包括温度传感器，温度放大电路通过温度传感器对物体的温度进行测量并形成电压信号输出，所述温度放大电路的输出端与微处理器连接，所述微处理器连接声控电路的声音存储器，将温度信号发送给声音存储器，所述声音存储器通过喇叭对接收的温度信号进行语音播报，所述彩色led显示电路与微处理器连接，微处理器向彩色led显示电路发送温度信号，并通过彩色led显示电路显示温度值。

所述温度放大电路还包括精密稳压源，所述精密稳压源的输入端连接5v电压，精密稳压源的接地端接地，精密稳压源的输出端连接一桥式电路，所述桥式电路包括第十一电阻、第三电阻、第四电阻、及温度传感器，所述第十一电阻的一端连接精密稳压源的输出端，第十一电阻的另一端连接第三电阻的一端，所述温度传感器的一端连接精密稳压源的输出端，温度传感器的另一端连接第四电阻的一端，所述第三电阻和第四电阻的另一端均接地，所述温度传感器与第四电阻之间的结点连接第十二电阻的一端，所述第十二电阻的另一端连接第一运算放大器的反相输入端，所述第十一电阻与第三电阻之间的结点连接第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接第一运算放大器的同相输入端，所述第一运算放大器的输出端经第十九电阻连接微处理器，第一运算放大器的同相输入端还经第十四电阻连接一电位器的滑动端，所述电位器的一固定端经第十八电阻连接精密稳压源的输出端，另一固定端接地，所述第一运算放大器的电源端连接5v电源，第一运算放大器的接地端接地。

所述精密稳压源的输入端还连接第二十六电容的一端，精密稳压源的输出端分别连接第二十七电容和第二十八电容的一端，所述温度传感器与第十二电阻之间的结点连接第八电容的一端，所述第三电阻与第十三电阻之间的结点连接第九电容的一端，所述第十九电阻与输出端之间连接第二十九电容的一端，所述第八电容、第九电容、第二十六电容、第二十七电容、第二十八电容和第二十九电容的另一端均接地。

所述彩色led显示电路包括多个彩色led驱动控制器，其中第一彩色led驱动控制器的数据输入端经第三十七电阻连接微处理器，所述第三十七电阻与第一彩色led驱动控制器之间的结点连接第二压敏电阻的一端，第二压敏电阻的另一端接地，第一彩色led驱动控制器的模式端和电源端均连接电源，所述第一彩色led驱动控制器的数据输出端经第二十九电阻连接第二彩色led驱动控制器的数据输入端，直至所有彩色led驱动控制器均通过数据输入端和数据输出端串联，使微处理器与彩色led显示电路实现串行通信，每个彩色led驱动控制器的三组共九个颜色控制输出端分别经电阻连接一彩色led，每个彩色led驱动控制器的接地端均接地。

所述声音存储器的信号输入端连接微处理器，声音存储器的pwm1输出端和pwm2输出端连接喇叭，声音存储器的电源端连接5v电源，声音存储器的接地端接地。

所述声音存储器的pwm1输出端经d/a转换电路连接一功率放大器，所述d/a转换电路包括第一电阻、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第二运算放大器，所述声音存储器的pwm1输出端经第一电阻、第二电阻、第五电阻、第六电阻连接第二运算放大器的同相输入端，所述第二运算放大器的输出端与反相输入端连接功率放大器，所述第一电阻、第二电阻、第五电阻、第六电阻、第二运算放大器的同相输入端与声音存储器的接地端之间并联第一电容、第二电容、第三电容、第十电容，所述第五电阻和第六电阻之间的结点与第二运算放大器的输出端之间连接第四电容。

所述温度传感器采用铂温电阻pt100。

所述微处理器连接两个按键进行音量调节。

采用上述技术方案：通过本系统可以采集人体、自然环境中的物体或其它被测物体的温度，并将采集到的温度值以及温度变化情况通过彩色led光刻度的变化、语音播报的方式展现给人们，甚至还可以事先在本系统中设置警戒温度值，一旦采集到物体的温度超过警戒温度值就通过语音的方式或灯光颜色的变化提醒人们小心高温烫伤。使用本系统，可以使人们从触觉、视觉、听觉三个方面实现人们对温度的感知，特别是有助于对特殊功能障碍人群在温度认知方面的康复训练，特殊功能障碍人群通过多感官认识温度，使他们对温度的认知更加立体，还可以在温度变化时，使本系统的色彩显示、背景音乐随之发生变化，提升认知训练的趣味性，增加特殊功能障碍人群的学习兴趣。

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为温度放大电路的电路原理图；

图3为彩色led显示电路的电路原理图；

图4为声控电路的电路原理图；

图5为保护滤波电路及稳压电路的电路原理图；

图6为微处理器的电路连接图。

具体实施方式

参见图1至图6，一种多感官温度感知系统，包括微处理器u3、保护滤波电路5及稳压电路1、温度放大电路2、声控电路3、彩色led显示电路4。所述保护滤波电路包括二极管d1、第二磁珠l2、第二十一电容c21、第五电容c5，电源输入6连接二极管d1的正极，所述二极管d1的负极连接第二磁珠l2的一端，所述第二磁珠l2的另一端连接第二十一电容c21、第五电容c5输出5v电压为稳压电路1、温度放大电路2、声控电路3提供电源，二极管d1可以防止电源输入6的正负极反接，起到保护作用，第二磁珠l2可以起到抗高频电磁干扰的作用，第二十一电容c21、第五电容c5可以对5v输出电压起到滤波作用。5v输出电压并联第三磁珠l3、第四磁珠l4、第一压敏电阻e1，所述第三磁珠l3、第四磁珠l4的输出电压为彩色led显示电路提供电源，且第三磁珠l3和第四磁珠l4之间的结点与第一压敏电阻之间并联多个用于滤波的电容，对彩色led显示电路起到保护作用。所述稳压电路1的输入端连接保护滤波电路的输出，稳压电路1通过电源芯片u5为微处理器u3提供输入电源，本实施例中微处理器u3采用stm32f103c8的型号。所述温度放大电路2包括温度传感器pt100，温度放大电路2通过温度传感器pt100采集物体的温度并形成电压信号输出，所述温度放大电路2的输出端与微处理器u3连接，所述微处理器u3连接声控电路3的声音存储器u1，将温度信号发送给声音存储器u1，所述声音存储器u1通过喇叭j1对接收的温度信号进行语音播报，所述彩色led显示电路4与微处理器u3连接，微处理器u3向彩色led显示电路4发送温度信号，并通过彩色led显示电路4显示温度值，此外，还可以采用显示屏的方式对温度值进行展现。

所述温度放大电路2还包括精密稳压源d2，所述精密稳压源d2的输入端vin连接保护滤波电路的5v输出电压，精密稳压源d2的接地端接地，精密稳压源d2的输出端vo连接一桥式电路。所述桥式电路包括第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第三电阻r3、第四电阻r4、及温度传感器rpt，所述第十一电阻r11的一端连接精密稳压源d2的输出端vo，第十一电阻r11的另一端连接第三电阻r3的一端，所述温度传感器rpt的一端连接精密稳压源d2的输出端，温度传感器rpt的另一端连接第四电阻r4的一端，所述第三电阻r3和第四电阻r4的另一端均接地，所述温度传感器rpt和第四电阻r4之间的结点连接第十二电阻r12的一端，第十二电阻r12的另一端连接第一运算放大器u2a的反相输入端，所述第十一电阻r11和第三电阻r3之间的结点连接第十三电阻r13的一端，第十三电阻r13的另一端连接第一运算放大器u2a的同相输入端，所述第一运算放大器u2a的输出端经第十九电阻r19连接微处理器u3，所述第一运算放大器u2a的电源端连接5v电源，第一运算放大器u2a的接地端接地。通过5v电压对精密稳压源d2供电，使精密稳压源d2为桥式电路提供4.096v的基准电压，本实施例中精密稳压源d2采用mcp1541的型号，也可以采用其它具有相同效果的精密稳压源。通过第一运算放大器u2a可以放大温度传感器rpt上的电压信号，并将放大后的电压信号发送给微处理器u3。本实施例中温度传感器rpt采用铂温电阻pt100，当铂温电阻在0摄氏度的时候阻值为100ω，且阻值随着温度的上升而逐渐增加，当微处理器u3接收到温度放大电路2输出的电压信号后，就可以根据该电压信号计算出被测物当前的温度值。第一运算放大器u2a的同相输入端还经第十四电阻r14连接一电位器rp3的滑动端，所述电位器rp3的一固定端经第十八电阻r18连接温度传感器rpt，另一固定端接地，通过微调电位器rp2，可以在温度传感器rpt采集到0摄氏度时，起到调零的作用，保证温度放大电路2的稳定运行。

所述精密稳压源d2的输入端还连接第二十六电容c26的一端，精密稳压源d2的输出端vo分别连接第二十七电容c27和第二十八电容c28的一端，所述温度传感器pt100与第十二电阻r12之间的结点连接第八电容c8的一端，所述第三电阻r3与第十三电阻r13之间的结点连接第九电容c9的一端，所述第十九电阻r19与输出端之间连接第二十九电容c29的一端，所述第八电容c8、第九电容c9、第二十六电容c26、第二十七电容c27、第二十八电容c28和第二十九电容c29的另一端均接地。第二十六电容c26对精密稳压源d2的输入电压起到滤波作用，第二十七电容c27和第二十八电容c28对精密稳压源d2的输出电压起到滤波作用，使精密稳压源d2的输出电压更平滑，保证温度放大电路2中电压的稳定性，第八电容c8和第九电容c9对第一运算放大器u2a的两个输入电压起到滤波作用，第二十九电容c29对温度放大电路2的输出电压起到滤波作用，使输出电压更平滑。

所述彩色led显示电路4包括多个彩色led驱动控制器，本实施例中彩色led驱动控制器采用tm1809的型号，其中第一彩色led驱动控制器u7的数据输入端din经第三十七电阻r37连接微处理器u3，第三十七电阻r37与第一彩色led驱动控制器u7之间的结点连接第二压敏电阻e2的一端，第二压敏电阻e2的另一端接地，第一彩色led驱动控制器u7的模式端set和电源端vled连接保护滤波电路的5v电压。所述第一彩色led驱动控制器u7的数据输出端do经第二十九电阻连接第二彩色led驱动控制器的数据输入端，第二彩色led驱动控制器的数据输出端连接第三彩色led驱动控制器的数据输入端，依次类推，直至所有彩色led驱动控制器均通过数据输入端和数据输出端串联，使微处理器u3与彩色led显示电路4实现串行通信。每个彩色led驱动控制器的三组共九个r\g\b颜色控制输出端分别经电阻连接一个彩色led，每组颜色控制输出端分别连接三个彩色led对应的r\g\b脚，所述每个彩色led驱动控制器的接地端均接地。本实施例采用串联30个彩色led驱动控制器，控制90个彩色led，使彩色led显示电路4的温度显示范围为0~45摄氏度，微处理器u3将识别到的温度值通过单线通信方式写入彩色led显示电路4，电路中的led分别通过不同颜色显示不同的温度，且由柱状进行温度显示。

所述声音存储器u1的声音输入端tx-vol连接微处理器u3，声音存储器u1的pwm1输出端和pwm2输出端连接喇叭j1，声音存储器u1的电源端vdd连接保护滤波电路的5v输出电压，声音存储器u1的接地端接地，本实施例中声音存储器u1采用dh8058的型号，可以提前在该声音存储器u1中设置不同的背景音乐或者是警示音乐，微处理器u3将识别的温度值发送给声音存储器u1，声音存储器u1将温度值以及设定的音乐通过喇叭j1进行语音播报。所述微处理器连接两个按键k1、k2调节语音播报的音量大小。

所述声音存储器u1经d/a转换电路连接一功率放大器u4，所述d/a转换电路包括第一电阻r1、第二电阻r2、第五电阻r5、第六电阻r6、第二运算放大器u2b，所述声音存储器u1的pwm1输出端经第一电阻r1、第二电阻r2、第五电阻r5、第六电阻r6连接第二运算放大器u2b的同相输入端，所述第二运算放大器u2b的输出端与反相输入端连接功率放大器u4，所述第一电阻r1、第二电阻r2、第五电阻r5、第六电阻r6、第二运算放大器u2b的同相输入端与声音存储器u4的接地端之间并联第一电容c1、第二电容c2、第三电容c3、第十电容c10，所述第五电阻r5与第六电阻r6之间的结点与第二运算放大器u2b的输出端之间连接第四电容c4。通过d/a转换电路可以将声音存储器u1输出的数字信号转换为模拟语音信号，并通过第二运算放大器u2b把模拟信号进行放大，再通过功率放大器u4进行语音播报，本实施例中功率放大器u4采用lm4863的型号，可以实现立体声的语音播报。

使用本系统时，被测物接触到温度传感器rpt时，通过温度传感器rpt进行温度变化采集，并通过本系统的温度放大电路2，将温度放大电路2的输出电压信号发送给微处理器u3，此时微处理器u3的a/d通道进行模数转换，通过接收的电压信号识别当前的温度值；然后微处理器u3根据识别到的温度值进行数据计算得到led显示电路4的参数和声控电路3的参数，并将其分别发送给彩色led显示电路4和声控电路3；彩色led显示电路4进行温度显示的同时，声控电路3播放当前温度的语音提示，语音提示完成后，自根据设定的背景音乐进行播放。

通过本系统可以采集人体、自然环境中的物体或其它被测物体的温度，并将采集到的温度值以及温度变化情况通过led光刻度的变化、语音播报的方式展现给人们，甚至还可以事先在本系统中设置警戒温度值，一旦采集到物体的温度超过警戒温度值就通过语音的方式或灯光颜色的变化提醒人们小心高温烫伤。使用本系统，可以使人们从触觉、视觉、听觉三个方面实现人们对温度的感知，特别是有助于对特殊功能障碍人群在温度认知方面的康复训练，特殊功能障碍人群通过多感官认识温度，使他们对温度的认知更加立体，还可以在温度变化时，使本系统的色彩显示、背景音乐随之发生变化，提升认知训练的趣味性，增加特殊功能障碍人群的学习兴趣。