一种智能梳妆镜电路及控制方法与流程

本发明涉及一种电路及控制方法，更具体说，它涉及一种智能梳妆镜电路及控制方法。

背景技术：

随着“互联网+”概念的提出，智能家具系统逐步受到认可和重视。目前国内的智能家具系统主要研究重点在灯光控制、家用电器、视频监控等领域，在梳妆镜等生活必需品上涉足较少。因此目前国内大部分梳妆镜仍然只采用传统的光学平面成像方法，由于该方案无法使梳妆镜接入网络，不能实现数字化、多功能化，故其具有产品结构单一、无法定制个性化数据分析等诸多缺点。

部分企业已经认识到了传统梳妆镜的不足，着手研发了数字化梳妆镜，并得到了一定的社会认可。但他们研发的梳妆镜主要用于大型购物市场、品牌门店的使用，具有价格昂贵、人机交互不便、便携式能力不足等缺点。因此，开发一款数字化、家用化、交互能力强的智能梳妆镜势在必行。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，本发明提供了一种结构合理、电路可靠、运行效率较高的智能梳妆镜电路及控制方法。

智能梳妆镜电路，包括单片机控制模块、串口模块、sd卡模块、摄像头模块、显示模块、按键模块、供电模块和串口服务器；

所述单片机控制模块包括：stm32f103vct6单片机、8m晶振、复位按键、lt1117-3.3v芯片、电阻及电容；单片机、晶振和复位按键共同构成了单片机最小系统；lt1117-3.3v芯片及电容实现了5v转3.3v的电平转换，从而为单片机进行供电；

所述串口模块包括：max3232芯片、rs232接口及电容，单片机串口连接至max3232芯片的11、12脚，max3232的14脚、13脚分别接至rs232的2脚、3脚，从而保证接口和电平的统一；

所述sd卡模块包括：sd卡卡槽及上拉电阻，单片机sdio端口直接与sd卡卡槽端口连接，同时该端口通过上拉电阻接至3.3v电源；

所述摄像头模块包括：ov7670摄像头、fifo芯片al422b及电容电阻；ov7670摄像头连接至fifo芯片将数据存储至缓冲区中，单片机与fifo芯片相连从缓冲区中读取数据，完成图像采集功能；

所述显示模块包括：一块使用ssd1963作为驱动芯片的4.3寸液晶屏，引脚直接与单片机连接，通过fsmc接口完成对液晶屏的操作；

所述按键模块包括：一块型号为mt008-a的五向开关，3个按键及部分上拉、限流电阻；单片机引脚直接通过上拉、限流电阻后与按键连接；

所述电源模块包括：lm2596芯片、33uh电感、二极管、电位器及电容；输入电压为12v，通过dc-dc电压稳压后，输出电压为5v。

这种智能梳妆镜电路的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，系统初始化，即单片机系统时钟、lcd、rtc、串口、摄像头等模块初始化，为后续功能的正常工作提供基础；

步骤二，依据自定义的协议发送指定命令，并接收服务器数据；

步骤三，在lcd上显示基础界面，并根据接收到的服务器数据更新数据；

步骤四，循环扫描标志位、端口电平，监测是否有新的摄像头数据、时间数据、按键请求等，如果有则根据请求做出相应的响应。

作为优选：步骤二中，上位机与下位机通信的自定义协议如下：

第一，当下位机发送“temp”时，上位机返回天气数据；当下位机发送“time”时，上位机返回时间数据；当下位机发送“numb”时，上位机返回服务器中的图片总数；当下位机发送“file,*.txt”(“*”为阿拉伯数字)时，上位机返回第*张图片的图片数据；

第二，当上位机返回数据时，数据格式为：串口数据发送开始字符axff，数据含义指示符bx0*(“*”为阿拉伯数字)，具体数据0x**，串口数据发送结束字符ax00。其中，每一个字段以逗号作为分隔符。

作为优选：步骤四中，摄像头每一次场中断都会触发一次中断，在中断服务函数中将相关标志位置位，以保证主函数中对新照片数据进行读取和处理。

作为优选：步骤四中，每秒会触发一次rtc中断，在中断服务函数中更新时间，并将标志位置位。

本发明的有益效果是:本发明在硬件上利用stm32单片机作为核心，融合了串口、sd卡、摄像头、液晶屏、按键模块，通过串口服务器，将数据通过tcp/ip协议发送至服务器；同理，服务器返回的报文利用串口服务器解析后发还至单片机，从而完成下位机与上位机的通讯。此外，本发明利用按键和液晶屏与用户进行交互操作，实现了集多种功能于一身，操作简单便捷，便于商家推广产品，数据管理方便，设计成本低，用户体验好，具有较好的应用价值。

附图说明

图1为各模块关系图；

图2为单片机控制模块电路图；

图3为串口模块电路图；

图4为sd卡模块电路图；

图5为摄像头模块电路图；

图6为显示模块电路图；

图7为按键模块电路图；

图8为电源模块电路图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

如图1所示，所述智能梳妆镜上位机是指在服务器中运行的一个进程及存储介质，用于存储相关图片，可为下位机提供更新时间、天气、图片等服务；所述单片机控制模块采用stm32f103单片机作为智能梳妆镜下位机的核心，用于处理相关数据及交互信息；所述串口模块采用rs232接口与串口服务器相连接，用于向服务器发送串口指令以及接收从服务器上下载的数据，为单片机控制模块提供数据支持；所述sd卡模块用于存储相关图片；所述摄像头模块采用ov7670摄像头采集照片；所述显示模块用于显示摄像头采集的照片以及从服务器上下载的图片，同时显示梳妆镜当前的状态及模式；所述按键模块用于实现选择、控制梳妆镜的模式；所述供电模块用于为串口服务器、单片机供电；所述串口服务器是是连接单片机和服务器的媒介，用于将下位机的串口数据采用tcp/ip协议发送至上位机，将上位机发回的报文解析后通过串口发回下位机。

智能梳妆镜上位机即为服务器，智能梳妆镜下位机包含单片机控制模块、串口模块、sd卡模块、摄像头模块、显示模块、按键模块、供电模块和串口服务器。串口服务器作为中介，通过tcp/ip协议与上位机通信，通过串口与下位机通信。用户可通过按键模块、显示模块、摄像头模块与系统进行交互，即摄像头采集用户图像，并在显示模块显示，用户通过按键对梳妆镜的模式、状态进行控制。

如图2所示，单片机控制模块主要由单片机最小系统及单片机供电模块组成。单片机采用stm32f103vct6，该单片机flash大小为256kb，ram大小为48kb；晶振采用8m晶振，通过电容连接在单片机osc_in和osc_out两个引脚和地之间；复位模块通过按键、电阻和电容连接在单片机reset引脚上，实现单片机复位功能；由于单片机供电电压为3.3v，而供电模块为单片机供电电压为5v，因此需要采用1117-3.3芯片作为稳压管提供3.3v的供电电压，输入输出分别接电容滤波；为了保证单片机的正常工作，在电路板布局时，采用大量的电容连接在单片机的四边，起到滤波稳压的作用。

如图3所示，单片机pa9、pa10分别为串口1的txd和rxd，这两个引脚直接连接max3232的11脚和12脚，11脚对应的输出脚为14脚，直接连接rs232的2脚，12脚对应的输入脚为13脚，直接连接rs232的3脚，从而实现接口和电平的统一，方便外接外部设备。

如图4所示，由于单片机自带硬件sdio接口，因此，sd卡dat0端口连接单片机sdio_d0端口(pc8)，sd卡dat1端口连接单片机sdio_d1端口(pc9)，sd卡dat2端口连接单片机sdio_d2端口(pc10)，dat3端口连接单片机sdio_d3端口(pc11)，sd卡clk端口连接单片机sdio_clk端口(pc12)，sd卡cmd端口连接单片机sdio_cmd端口(pd2)，sd卡cd端口连接单片机pg8，sd卡供电电压为3.3v。除cd端口、供电端口、地以外，每个引脚都需要接上拉电阻。

如图5所示，摄像头模块由ov7670、al422b组成，摄像头数据端口db0-db7接至缓冲器1-4、11-14引脚；摄像头pclk引脚接至缓冲器9脚上；缓冲器24脚接至单片机b8引脚；缓冲器21脚接至单片机b9引脚；缓冲器20引脚接至单片机b10引脚；缓冲器8脚接至单片机b11引脚；单片机引脚b14与行中断href通过与非门接入缓冲器5脚。摄像头时钟信号xclk引脚连接至单片机a8引脚；摄像头场中断vsync直接接至单片机b15引脚；缓冲器输出数据d0-d7分别接入单片机c0-c7引脚。从而单片机只需读取缓冲区中的数据即可。

如图6所示，由于单片机自带硬件fsmc接口，因此，液晶屏数据端口d0-d15分别接至fsmc_d0-fsmc_d15端口，rs接至单片机f0引脚，wr接至单片机d5引脚，rd接至单片机d4引脚，液晶屏供电采用5v供电。从而单片机通过控制rs、wr、rd端口电平选择命令，通过fsmc接口传输数据，完成对液晶屏的控制操作。

如图7所示，五向开关的上、下、左、右、确认分别接至单片机g11、g15、g13、g14、f11引脚，并通过上拉电阻接入vcc；s2按键接入单片机c13引脚；s1按键接入单片机a0引脚；s4按键接入单片机d3引脚。当按键按下时，对应端口为低电平，当按键释放时，对应端口为高电平。

如图8所示，开关电源lm2596实现12v转5v的稳压功能。其主要工作原理为：将基准电压连接比较器的负端，分压电阻网络连接其正端。将输出电压的分压电阻网络的输出同内部基准稳压值进行比较，若检测到电压有差值，则通过放大器调节去芯片内部振荡器的输出占空比，从而稳定输出电压。

这种智能梳妆镜电路的控制方法，包括如下步骤：

步骤一，rcc初始化、lcd初始化、按键初始化、sd卡初始化、摄像头初始化、设置图片格式、rtc初始化、串口初始化，为后续功能的正常工作提供基础，同时在液晶屏上显示初始化是否成功。

步骤二，依据自定义的协议发送指定命令，分别向服务器发送“numb”、“time”、“temp”和“file,*.txt”(“*”为阿拉伯数字)，接收服务器数据并将数据结果在液晶屏上进行显示。每当接收到一个字节时，都会进入串口中断中，以逗号作为字段分隔符，每接收完成一个字段，就判断字段的内容，如果为数据含义指示符，则将标志位置位，如果为具体数据，则根据标志位将数据存入相应的变量中。

步骤三，在lcd上显示logo图标、标题、状态栏装饰及题首、显示边框等基础界面，根据之前接收的数据更新系统数据，并将最新数据显示在液晶屏上，以保证与用户的交互实时性。

步骤四，循环扫描标志位、端口电平，及时对新的摄像头数据、时间数据、按键请求做出相应的响应。当s2按键按下，单片机监测到低电平，则切换显示模式；当s1按键按下，单片机进入外部中断，将标志位置位，在主函数中切换图片；当s4按键按下，单片机监测到低电平，保存照片；当移动五向开关时，单片机监测到低电平，则触发移动图片功能。由于五向开关采用监测电平模式，因此可以一次按键多次触发；由于切换显示模式功能、保存图片功能对下一帧照片有影响，且对实时性要求不高，故也采用监测电平模式；由于切换图片功能仅对显示的图片有影响，且需要一次按键一次触发，因此采用中断模式。摄像头每一次场中断都会触发一次中断，在中断服务函数中将相关标志位置位，以保证主函数中对新照片数据进行读取和处理。系统每秒会触发一次rtc中断，在中断服务函数中更新时间，并将标志位置位，以保证在主函数中对新的时间进行显示。此外，系统每间隔1个小时向服务器请求一次最新数据，以保证数据的实时性。