一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的制作方法

本实用新型主要涉及生活领域，更具体地说，涉及一种智能防丢保暖鞋垫控制系统。

背景技术：

随着社会的快速发展，人们对生活质量的追求也越来越高，科技的不断发展使得人们的生活进入智能化，在物质生活越来越丰富的今天，人们开始注重身体健康，只有身体健康安全才能更好的享受生活。鞋子是人们生活中的必备品，无论大人、小孩、老人都离不开鞋子，而且在人体的脚底有多个穴位，通过穴位按摩可以是身体更健康，因此，提供一种智能防丢保暖鞋垫，对易走失人群进行实时定位，防止走丢，对不耐寒的人群的脚底提供温度，防止着凉，并且具有足底按摩功能，使身体更健康。

技术实现要素：

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种智能防丢保暖鞋垫控制系统，对易走失人群进行实时定位，防止走丢，对不耐寒的人群的脚底提供温度，防止着凉，并且具有足底按摩和提醒用户健身的功能，帮助人们健康生活。

为解决上述技术问题，本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统包括主控模块、无线模块、智能终端、定位模块、计步模块、压力检测模块、加热模块、温度检测模块、驱动模块、震动电机、USB接口、供电模块、电量检测模块，对易走失人群进行实时定位，防止走丢，对不耐寒的人群的脚底提供温度，防止着凉，并且具有足底按摩和提醒用户健身的功能，帮助人们健康生活。

其中，所述智能终端通过无线模块连接着主控模块；所述定位模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述计步模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述压力检测模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述主控模块的输出端连接着加热模块的输入端；所述温度检测模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述主控模块的输出端连接着驱动模块的输入端；所述驱动模块的输出端连接着震动电机的输入端；所述USB接口的输出端连接着供电模块的输入端；所述供电模块的输出端连接着主控模块的输入端；所述供电模块的输出端连接着电量检测模块的输入端；所述电量检测模块的输出端连接着主控模块的输入端。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统所述主控模块采用STC89C52单片机。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统所述计步模块采用ADXL345三轴加速度计。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统所述电量检测模块采用BQ2040芯片。

作为本实用新型的进一步优化，本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统所述无线模块采用GPRS模块。

控制效果：本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统，对易走失人群进行实时定位，防止走丢，对不耐寒的人群的脚底提供温度，防止着凉，并且具有足底按摩和提醒用户健身的功能，帮助人们健康生活。

附图说明

下面结合附图和具体实施方法对本实用新型做进一步详细的说明。

图1为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的硬件结构图。

图2为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的主控模块的电路图。

图3为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的无线模块的电路图。

图4为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的定位模块的电路图。

图5为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的计步模块的电路图。

图6为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的压力检测模块的电路图。

图7为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的加热模块的电路图。

图8为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的温度检测模块的电路图。

图9为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的驱动模块、震动电机的电路图。

图10为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的USB接口的电路图。

图11为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的供电模块的电路图。

图12为本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的电量检测模块的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，本实施方式所述一种智能防丢保暖鞋垫控制系统包括主控模块、无线模块、智能终端、定位模块、计步模块、压力检测模块、加热模块、温度检测模块、驱动模块、震动电机、USB接口、供电模块、电量检测模块，对易走失人群进行实时定位，防止走丢，对不耐寒的人群的脚底提供温度，防止着凉，并且具有足底按摩和提醒用户健身的功能，帮助人们健康生活。

其中，所述智能终端通过无线模块连接着主控模块，无线模块采用GPRS模块，GPRS模块采用MC55模块，MC55模块除了具有CSM模块原有的功能外还支持分组业务功能，内嵌了TCP/IP协议，可以直接与Internet互通；它的数据输入、输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合RS232接口标准，且有固定的参数，8位数据位和1位停止位，无校验位，它与主控模块协同工作，共同完成数据的远程传输；终端通过无线模块接收主控模块传送的数据信息，主控模块的P3.7引脚与无线模块的IGT端相连接，用于启动MC55模块；主控模块的P3.4、P3.5引脚分别与无线模块的RXD0、TXD0端相连接，进行数据的输入输出；主控模块的P3.6引脚与无线模块的RINGO端相连接，作为数据传输的中断信号。智能终端为智能手机或者平板电脑。

所述定位模块的输出端连接着主控模块的输入端，定位模块采用GR-87模块，GR-87是一个高效能、低耗电的智慧型卫星接收模块组称作卫星接收引擎，采用美国瑟孚SIRF star III公司设计的第三代卫星定位接收晶片，是一个完整的卫星定位接收器，具备全方位功能，只有四个端口与主控模块连接，其中VCC、GND为供电部分，分别与主控模块的VCC、VSS端相连接，TXD1、RXD1为串行通信部分，分别与主控模块的P3.0、P3.1引脚相连接。

所述计步模块的输出端连接着主控模块的输入端，计步模块采用ADXL345三轴加速度传感器，用于采集鞋垫的运动信号，信号通过低通滤波器滤波，经内部A/D转换后，输入主控模块，在X、Y、Z三个相互正交的方向上的加速度由ADXL345内部的G-Cell传感器感知，经过容压变换器、增益放大、滤波器和温度补偿后以电压信号输出，所谓的G-Cell传感器是由半导体材料(多晶硅)经半导体工艺加工得到，其结构可简化为三块电容极板，两端的极板圈定，中间的极板在加速度的作用下，偏离无加速度的位置，这样它到两端极板的距离发生变化，造成电容值的变化.这个变化值经容压变换、增益放大、滤波等后体现在最后的电压输出值上，从而完成对加速度的测量。计步模块的SCL、SDA、SDO端分别与主控模块的P1.5、P1.6、P1.7引脚相连接。根据计步模块检测当前人体运动状态，经过主控模块将检测数据通过无线模块传送给智能终端，通过智能终端的运算处理后得到用户的步数。

所述压力检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，压力检测模块均采用CSY-3000型传感器，CSY-3000型传感器采集鞋垫上的压力信号，将压力信号的变化转换为电阻变化，CSY-3000型传感器将电阻变化转换为模拟电压信号，并将模拟电压信号传送给放大电路的A1的反相输入端和A2的同相输入端，进行信号放大，放大电路采用三个OP07和电阻组成的差动放大电路，放大电路将通过A1的反相输入端和A2的同相输入端接收到的模拟电压信号进行放大处理，通过调节R7的大小从而调整差动放大电路的放大倍数，并将放大后的电压信号由A3的VOUT输出端传送给AD转换电路的AIN0端，AD转换电路用于将模拟电压信号转换为数字电压信号，AD转换电路采用TLC2543转换芯片，AD转换电路的EOC1、CLK1、DIN1、DOUT1、CS1端分别连接至主控模块的P1.3、P1.0、P1.2、P1.1、P1.4引脚，AD转换电路用于将模拟信号转换为数字信号，并传送给主控模块进行处理分析。

所述主控模块的输出端连接着加热模块的输入端，加热模块的OUT_H端与主控模块的P2.0引脚相连接，当温度检测模块检测的温度低于设定温度时，主控模块的P2.0引脚输出高电平，三极管Q2导通，使光耦隔离U1导通，继电器K1闭合，电阻丝R9、R10、R11、R12发热，给鞋垫加热。

所述温度检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，温度检测模块采用DS18B20温度传感器，DS18B20温度传感器采用单总线的数据读/写端口CW与主控模块的P2.1引脚相连接，I/O端口需要接电阻R15拉高，保证在没有数据传输时，该端口始终为高电平，电容C15接在电源处，是为DS18B20温度传感器芯片滤波。

所述主控模块的输出端连接着驱动模块的输入端，驱动模块采用L298N驱动芯片，L298N内部包含4通道逻辑驱动电路，即将逻辑控制电平进行功率放大，变为可以用于功率驱动的电压，具有工作电压高、输出电流大，产生的输出电压稳定、抗干扰能力强等特点，LN298N的输入端用TL2521光耦进行输入、输出信号的隔离，L298N驱动芯片的IN1和IN2端分别通过光耦U6、U5进行输入信号的隔离，IN1_M端和IN2_M端分别连接到主控模块的P0.1引脚和P0.2引脚，用于控制震动电机的正反转，L298N驱动芯片的ENA_M与主控模块的P0.3引脚相连接，用于控制震动电机的启停，L298N驱动芯片的OUT1端和OUT2端与震动电机相连接，当用户长时间走路导致脚底疲累时，可以通过智能终端向主控模块发送控制指令，主控模块控制驱动模块驱动震动电机工作，通过鞋垫内的震动电机震动来缓解脚底疲劳。

所述驱动模块的输出端连接着震动电机的输入端，震动电机采用57电机，驱动模块采用L298N驱动芯片，L298N驱动芯片的OUT1端和OUT2端与震动电机相连接，当用户长时间走路导致脚底疲累时，可以通过智能终端向主控模块发送控制指令，主控模块控制驱动模块驱动震动电机工作，通过鞋垫内的震动电机震动来缓解脚底疲劳。

所述USB接口的输出端连接着供电模块的输入端，USB接口的VCC端连接至LTC4053充电芯片的VCC端，经过LTC4053充电芯片对供电模块中的电池进行充电，充电电流大小是由LTC4053的PROG引脚上的电阻R6来设定，充电时间由TIMER引脚上的电容C79来设定，当LTC4053无电压输入时，电路能自动截止，反向漏电流小于5uA，无需外加二极管来防止电池漏电，避免了电池的损耗。

所述供电模块的输出端连接着主控模块的输入端，供电模块采用MC34063芯片，MC34063芯片由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，R-S触发器和大电流输出开关电路等组成，用于将5V锂电池的+5V电压转换为+12V电压。

所述供电模块的输出端连接着电量检测模块的输入端，电量检测模块采用BQ2040芯片，BQ2040芯片内置了温度传感器，它通过内置的温度传感器和内部计数器来估算被测锂离子电池的放电程度，放电的同时还可以根据温度需要进行温度补偿，并且能够通过锂离子电池的放电周期，校准锂离子电池的实际容量，负责控制电池的管理工作，电量检测模块的BAT+、BAT-端分别与供电模块中的电池的正极和负极相连接，对电池的电量进行检测，并通过HDQ端传送给主控模块的P2.2引脚进行处理。

所述电量检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，电量检测模块采用BQ2040芯片，电量检测模块的HDQ端与主控模块的P2.2引脚相连接，BQ2040芯片内置了温度传感器，它通过内置的温度传感器和内部计数器来估算被测锂离子电池的放电程度，放电的同时还可以根据温度需要进行温度补偿，并且能够通过锂离子电池的放电周期，校准锂离子电池的实际容量，负责控制电池的管理工作，电量检测模块的BAT+、BAT-端分别与供电模块中的电池组的正极和负极相连接，对电池组的电量进行检测，并通过HDQ端传送给主控模块进行处理，主控模块将鞋垫的电量情况通过无线模块传送给智能终端，用户通过智能终端就能了解到鞋垫的电量情况。

具体实施方式二：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述主控模块采用STC89C52单片机。所述STC89C52是STC公司生产的一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有8K字节系统可编程Flash存储器。STC89C52使用经典的MCS-51内核，但做了很多的改进使得芯片具有传统51单片机不具备的功能。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，具有以下标准功能：8k字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置4KB EEPROM，MAX810复位电路，3个16位定时器/计数器，4个外部中断，一个7向量4级中断结构(兼容传统51的5向量2级中断结构)，全双工串行口。另外STC89C52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。最高运作频率35MHz，6T/12T可选。

具体实施方式三：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述计步模块采用ADXL345三轴加速度计。所述ADXL345是ADI公司的一款输出数字信号的三轴加速度传感器。ADXL345是一款小而薄的超低功耗3轴加速度计，分辨率高(13位)，测量范围达±16g。数字输出数据为16位二进制补码格式，可通过SPI(3线或4线)或I2C数字接口访问。ADXL345非常适合移动设备应用。它可以在倾斜检测应用中测量静态重力加速度，还可以测量运动或冲击导致的动态加速度。其高分辨率(3.9mg/LSB)，能够测量不到1.0°的倾斜角度变化。

具体实施方式四：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述温度检测模块采用DS18B20温度传感器。所述DS18B20的读写时序和测温原理与DS1820相同，只是得到的温度值的位数因分辨率不同而不同，且温度转换时的延时时间由2s减为750ms。低温度系数晶振的振荡频率受温度影响很小，用于产生固定频率的脉冲信号送给计数器1。高温度系数晶振随温度变化其振荡率明显改变，所产生的信号作为计数器2的脉冲输入。计数器1和温度寄存器被预置在-55℃所对应的一个基数值。计数器1对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行减法计数，当计数器1的预置值减到0时，温度寄存器的值将加1，计数器1的预置将重新被装入，计数器1重新开始对低温度系数晶振产生的脉冲信号进行计数，如此循环直到计数器2计数到0时，停止温度寄存器值的累加，此时温度寄存器中的数值即为所测温度。斜率累加器用于补偿和修正测温过程中的非线性，其输出用于修正计数器1的预置值。

具体实施方式五：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述电量检测模块采用BQ2040芯片。所述BQ2040芯片内置了温度传感器，它通过内置的温度传感器和内部计数器来估算被测锂离子电池的放电程度，放电的同时还可以根据温度需要进行温度补偿，并且能够通过锂离子电池的放电周期，校准锂离子电池的实际容量，外接内部写有初始化程序的EEPROM，负责控制电池的管理工作，串口和外部EEPROM可以用来编程。

具体实施方式六：

结合图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12说明本实施方式，所述无线模块采用GPRS模块。所述GPRS模块采用MC55模块，MC55模块除了具有CSM模块原有的功能外还支持分组业务功能，内嵌了TCP/IP协议，可以直接与Internet互通；它的数据输入、输出接口实际上是一个串行异步收发器，符合RS232接口标准，且有固定的参数，8位数据位和1位停止位，无校验位，它与主控模块协同工作，共同完成数据的远程传输；终端通过无线模块接收主控模块传送的数据信息，主控模块的P3.7引脚与无线模块的IGT端相连接，用于启动MC55模块；主控模块的P3.4、P3.5引脚分别与无线模块的RXD0、TXD0端相连接，进行数据的输入输出；主控模块的P3.6引脚与无线模块的RINGO端相连接，作为数据传输的中断信号。

本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统的工作原理为：本实用新型一种智能防丢保暖鞋垫控制系统，通过USB接口进行充电，供电模块将电压转换为合适的电压，保证系统的正常工作，电量检测模块用于检测电池的电量情况，并将检测的电量情况传送给主控模块，主控模块将电量情况通过无线模块传送给智能终端进行监控，定位模块用于实时定位用户的位置，计步模块用于计算用户一天的走步数，当走步数小于智能终端设定的步数时，智能终端提醒用户及时进行锻炼，压力检测模块用于检测鞋垫上的压力信号，从而判断鞋垫是否处于使用中，当压力检测模块检测到压力信号时，主控模块才能够驱动加热模块进行加热，若没有检测到压力信号，则不能进行加热，这样来实现节电的功能，温度检测模块用于检测鞋垫的温度，当温度低于设定温度时主控模块驱动加热模块进行加热。当用户长时间走路导致脚底疲累时，可以通过智能终端向主控模块发送控制指令，主控模块控制驱动模块驱动震动电机工作，通过鞋垫内的震动电机震动来缓解脚底疲劳。

虽然本实用新型已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本实用新型，任何熟悉此技术的人，在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本实用新型的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。