基于单片机控制的全自动雨伞的制作方法
【专利摘要】基于单片机控制的全自动雨伞，包括中空管状伞柄、套接于伞柄外部并沿伞柄滑动的滑块、伞架、伞面，所述的伞柄和所述的把手之间的空腔连通，所述的空腔内安装所述的控制装置，所述的控制装置包括螺杆、步进电机、单片机开发板、电源，所述的螺杆包括上螺纹安装端、下螺纹安装端和中间的螺纹段，所述的步进电机与所述的单片机开发板导线连接，所述单片机开发板上集成单片机、晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及安装在把手上的矩阵键盘；所述电源分别为所述单片机开发板中的单片机供电和步进电机驱动电路芯片供电。本发明的有益效果是：一只手就可张开及收合雨伞，伞面能固定保持在一定的张开角度下，张开及收合雨伞的速度可调节。
【专利说明】基于单片机控制的全自动雨伞
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种基于单片机控制的全自动雨伞。
【背景技术】
[0002]目前，市面上的自动雨伞在打开时靠一只手就可完成，但在收合时，必须借助另一只手或借助其它物体帮忙，才能完成。这就给一些特殊人士带来了不便。市面上雨伞的伞面在一般情况下并不能固定保持在一定的张开角度下，只能完全张开或完全收合，另外张开及收合雨伞的速度不可调节，也不能自动调节雨具的大小，因而在某些特殊情况下有所不便。
【发明内容】
[0003]本发明针对目前的雨伞只能处于完全张开或完全收合的状态、并且张开或收合的速度以及伞面的大小无法调整、伞柄有效长度固定、需要双手操作的问题，提出了一种张开角度可随时调整、张开速度可控、伞柄有效长度大、只需单手即可控制的基于单片机控制的全自动雨伞。
[0004]本发明所述的基于单片机控制的全自动雨伞，包括中空管状伞柄、套接于伞柄外部并沿伞柄滑动的滑块、伞架、伞面，所述的伞柄末端安装把手，所述的伞架包括多条伞骨和与之相应的伞辐，所述的伞骨上端铰接在伞顶螺母外缘，所述的伞辐的一端铰接在滑块的外周、另一端分别铰接相应的伞骨上；所述的伞面固定在所述的伞骨的表面，其特征在于:所述的伞柄和所述的把手之间的空腔连通，所述的空腔内安装所述的控制装置，所述的控制装置包括螺杆、步进电机、单片机开发板、电源，所述的螺杆包括上螺纹安装端、下螺纹安装端和中间的螺纹段，所述的螺杆的两端分别通过上轴承和下轴承架于伞柄内部；所述的螺杆下螺纹安装端通过联轴器与所述的步进电机的输出轴相连、上螺纹安装端伸出伞柄的部分啮合伞顶螺母，所述的螺杆的螺纹段螺接伞柄螺母，所述的伞柄螺母通过伞柄上的窗口与所述的滑块固定；所述的步进电机与所述的单片机开发板导线连接；
[0005]所述单片机开发板上集成单片机、晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及安装在把手上的矩阵键盘；所述的晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及矩阵键盘均与所述的单片机信号连接；所述电源分别为所述单片机开发板中的单片机供电和步进电机驱动电路芯片供电；所述的单片机采用自带的定时/计数器，定时/计数器设置工作在定时模式，给定时器赋一个初始值可使其定时一定的时间后触发中断程序；在主程序中初始化定时器及启动定时器计时，在中断程序中对定时器重新赋初始值，并重新启动定时器，在中断程序中设置一个变量用于记录中断达到的次数，当中断次数达到预置的值时，该变量被清零用于重新计数，此时根据键盘扫描程序得到的矩阵键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平；当计数变量再一次达到预置的值时，根据此时键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平，以此循环输出相应的电平序列来控制电机的转动。[0006]所述的螺杆与所述的伞柄同轴。
[0007]所述的螺杆的上螺纹安装端与所述的下螺纹安装端的外径均小于所述的螺纹段的外径，并且设置在上螺纹安装端和下螺纹安装端的螺纹螺距小于所述的螺纹段的螺纹螺距。
[0008]所述的伞顶螺母从上螺纹安装端的最底端螺纹运动到最上端螺纹的时间与所述的伞柄螺母从螺纹段的最底端螺纹运动到最上端螺纹的时间相等。
[0009]位于所述的上轴承正上方的上端安装端配有用于限制上轴承轴向位移的轴承端
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[0010]所述的伞柄与所述的把手螺接。
[0011]所述的单片机开发板以及所述的电源置于所述的把手内，所述的步进电机、螺杆以及固定螺杆的上轴承、下轴承和伞柄螺母均置于伞柄内部。
[0012]所述的单片机开发板采用STC系列单片机89C52RC ;所述的电源采用+5V电源供电；所述的步进电机驱动电路芯片采用外部电源供电的反相驱动芯片ULN2003 ;所述的矩阵键盘为2X2矩阵键盘，共设有4个按键，分别为正转键、反转键、加速键及减速键。
[0013]本发明的工作原理是:单片机采用自带的定时/计数器，定时/计数器设置工作在定时模式，给定时器赋一个初始值可使其定时一定的时间后触发中断程序。在主程序中初始化定时器及启动定时器计时，在中断程序中对定时器重新赋初始值，并重新启动定时器，在中断程序中设置一个变量用于记录中断达到的次数，当中断次数达到预置的值时，该变量被清零用于重新计数，此时根据键盘扫描程序得到的矩阵键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平。当计数变量再一次达到预置的值时，根据此时键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平，以此循环输出相应的电平序列来控制电机的转动；当按下正转键时，单片机输出端口输出相应电平序列控制步进电机正向转动，带动螺杆转动，伞柄螺母在螺杆上往伞顶的方向移动，带动滑块同向移动，推动伞骨撑开伞面。同时，螺杆的转动也带动伞顶螺母同伞柄螺母往同一方向移动，由于伞顶螺母处的螺纹的螺距相对伞柄螺母处的小，因而伞顶螺母移动的距离小于伞柄螺母移动的距离。当伞柄螺母移动到螺杆的螺纹顶端时，伞顶螺母也移动到最大距离处，此时伞骨完全张开，伞顶螺母的移动使得伞柄的有效长度增加，伞具可遮挡的空间增大。
[0014]当按下反转键时，步进电机反转，带动螺杆反向转动，伞柄螺母带动滑块在伞柄上反向移动，收缩伞骨及伞面。螺杆的转动同时带动伞顶螺母同伞柄螺母往同一方向移动。当伞柄螺母移动到螺杆的螺纹尾端时，伞顶螺母也移动到最大距离处，此时伞骨完全收缩，伞顶螺母的移动使得伞柄的有效长度减小，伞具收缩后的大小在一定程度上有所减小。
[0015]当在螺杆转动的某一时刻松开按键，步进电机停止转动，螺杆停止转动，此时由于伞柄螺母、伞顶螺母与螺杆螺纹的自锁作用，伞柄螺母、伞顶螺母都不移动，此时伞面便固定保持在一定的张开或收缩状态下。
[0016]在中断程序中设置了计数变量的预置值，该值的大小决定了单片机端口每隔多少时间输出电平序列，改变该值的大小可改变端口输出电平序列的频率，从而改变步进电机的转速。当按下加速键时，程序就减小该计数变量的值，当按下减速键时，程序就增大该计数变量的值，松开按键时，计数变量的值保持不变。通过加速键及减速键就可调节张开及收合雨伞的速度。[0017]本发明的有益效果是:一只手就可张开及收合雨伞，伞面能固定保持在一定的张开角度下，张开及收合雨伞的速度可调节，适应一些特殊的情况，具有较好的市场前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明结构示意图。
[0019]图2是本发明正视图。
[0020]图3是本发明A-A剖视图。
[0021]图4是本发明单片机开发板电路原理图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图进一步说明本发明
[0023]参照附图:
[0024]实施例1本发明所述的基于单片机控制的全自动雨伞，包括中空管状伞柄1、套接于伞柄外部并沿伞柄滑动的滑块2、伞架3、伞面4，所述的伞柄I末端安装把手11，所述的伞架3包括多条伞骨31和与之相应的伞辐32，所述的伞骨31上端铰接在伞顶螺母5外缘，所述的伞辐32的一端铰接在滑块2的外周、另一端分别铰接相应的伞骨31 ;所述的伞面4固定在所述的伞骨31的表面，所述的伞柄I和所述的把手11之间的空腔连通，所述的空腔内安装所述的控制装置6，所述的控制装置6包括螺杆61、步进电机62、单片机开发板63、电源64，所述的螺杆61包括上螺纹安装端611、下螺纹安装端612和中间的螺纹段613，所述的螺杆61的两端分别通过上轴承614和下轴承615架于伞柄I内部；所述的下螺纹安装端612通过联轴器616与所述的步进电机62的输出轴相连、上螺纹安装端611伸出伞柄I的部分啮合伞顶螺母5，所述的螺杆61的螺纹段613螺接伞柄螺母617，所述的伞柄螺母617通过伞柄I上的窗口 12与所述的滑块2固定；所述的步进电机62与所述的单片机开发板63导线连接；
[0025]所述单片机开发板63上集成单片机、晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及安装在把手上的矩阵键盘；所述的晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及矩阵键盘均与所述的单片机信号连接；所述电源分别为所述单片机开发板63中的单片机供电和步进电机驱动电路芯片供电；所述的单片机采用自带的定时/计数器，定时/计数器设置工作在定时模式，给定时器赋一个初始值可使其定时一定的时间后触发中断程序；在主程序中初始化定时器及启动定时器计时，在中断程序中对定时器重新赋初始值，并重新启动定时器，在中断程序中设置一个变量用于记录中断达到的次数，当中断次数达到预置的值时，该变量被清零用于重新计数，此时根据键盘扫描程序得到的矩阵键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平；当计数变量再一次达到预置的值时，根据此时键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平，以此循环输出相应的电平序列来控制电机的转动。
[0026]所述的螺杆61与所述的伞柄同轴。
[0027]所述的螺杆61的上螺纹安装端611与所述的下螺纹安装端612的外径均小于所述的螺纹段613的外径，并且设置在上螺纹安装端611和下螺纹安装端612的螺纹螺距小于所述的螺纹段613的螺纹螺距。[0028]所述的伞顶螺母5从上螺纹安装端611的最底端螺纹运动到最上端螺纹的时间与所述的伞柄螺母617从螺纹段613的最底端螺纹运动到最上端螺纹的时间相等。
[0029]位于所述的上轴承614正上方的上端安装端611配有用于限制上轴承轴向位移的轴承端盖618。
[0030]所述的伞柄I与所述的把手11螺接。
[0031]所述的单片机开发板63以及所述的电源64置于所述的把手11内，所述的步进电机62、螺杆61以及固定螺杆的上轴承614、下轴承615和伞柄螺母617均置于伞柄I内部。
[0032]所述的单片机开发板63采用STC系列单片机89C52RC ;所述的电源64采用+5V电源供电；所述的步进电机驱动电路芯片采用外部电源供电的反相驱动芯片ULN2003 ;所述的矩阵键盘为2X2矩阵键盘，共设有4个按键，分别为正转键、反转键、加速键及减速键。
[0033]实施例2单片机开发程序及注释如下所示:
[0034]
#include <reg51.H〉
[0035]
【权利要求】
1.基于单片机控制的全自动雨伞，包括中空管状伞柄、套接于伞柄外部并沿伞柄滑动的滑块、伞架、伞面，所述的伞柄末端安装把手，所述的伞架包括多条伞骨和与之相应的伞辐，所述的伞骨上端铰接在伞顶螺母外缘，所述的伞辐的一端铰接在滑块的外周、另一端分别铰接相应的伞骨上；所述的伞面固定在所述的伞骨的表面，其特征在于:所述的伞柄和所述的把手之间的空腔连通，所述的空腔内安装所述的控制装置，所述的控制装置包括螺杆、步进电机、单片机开发板、电源，所述的螺杆包括上螺纹安装端、下螺纹安装端和中间的螺纹段，所述的螺杆的两端分别通过上轴承和下轴承架于伞柄内部；所述的螺杆下螺纹安装端通过联轴器与所述的步进电机的输出轴相连、上螺纹安装端伸出伞柄的部分啮合伞顶螺母，所述的螺杆的螺纹段螺接伞柄螺母，所述的伞柄螺母通过伞柄上的窗口与所述的滑块固定；所述的步进电机与所述的单片机开发板导线连接，所述单片机开发板上集成单片机、晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及安装在把手上的矩阵键盘；所述的晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及矩阵键盘均与所述的单片机信号连接；所述电源分别为所述单片机开发板中的单片机供电和步进电机驱动电路芯片供电； 所述单片机开发板上集成单片机、晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及安装在把手上的矩阵键盘；所述的晶振电路、复位电路、步进电机驱动电路芯片及矩阵键盘均与所述的单片机信号连接；所述电源分别为所述单片机开发板中的单片机供电和步进电机驱动电路芯片供电；所述的单片机采用自带的定时/计数器，定时/计数器设置工作在定时模式，给定时器赋一个初始值可使其定时一定的时间后触发中断程序；在主程序中初始化定时器及启动定时器计时，在中断程序中对定时器重新赋初始值，并重新启动定时器，在中断程序中设置一个变量用于记录中断达到的次数，当中断次数达到预置的值时，该变量被清零用于重新计数，此时根据键盘扫描程序得到的矩阵键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平；当计数变量再一次达到预置的值时，根据此时键盘的按键情况，相应的输出端口的各引脚输出相应的电平，以此循环输出相应的电平序列来控制电机的转动。
2.如权利要求1所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:所述的螺杆与所述的伞柄同轴。
3.如权利要求2所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:所述的螺杆的上螺纹安装端与所述的下螺纹安装端的外径均小于所述的螺纹段的外径，并且设置在上螺纹安装端和下螺纹安装端的螺纹螺距小于所述的螺纹段的螺纹螺距。
4.如权利要求1所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:所述的伞顶螺母从上螺纹安装端的最底端螺纹运动到最上端螺纹的时间与所述的伞柄螺母从螺纹段的最底端螺纹运动到最上端螺纹的时间相等。
5.如权利要求1所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:位于所述的上轴承正上方的上端安装端配有用于限制上轴承轴向位移的轴承端盖。
6.如权利要求1所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:所述的伞柄与所述的把手螺接。
7.如权利要求5所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:所述的单片机开发板以及所述的电源置于所述的把手内，所述的步进电机、螺杆以及固定螺杆的上轴承、下轴承和伞柄螺母均置于伞柄内部。
8.如权利要求7所述的基于单片机控制的全自动雨伞，其特征在于:所述的单片机开发板采用STC系列单片机89C52RC ;所述的电源采用+5V电源供电；所述的步进电机驱动电路芯片采用外部电源供电的反相驱动芯片ULN2003 ;所述的矩阵键盘为2X2矩阵键盘，共设有4个按键， 分别为正转键、反转键、加速键及减速键。
【文档编号】A45B25/14GK103622232SQ201310632428
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2013年11月29日
【发明者】傅倩蓉, 金皖东, 朱贺嘉, 何奔 申请人:浙江工业大学