一种应用于旋转木马的控制系统的制作方法

本实用新型涉及单片机技术领域，尤其涉及一种应用于旋转木马的控制系统。

背景技术：

现有的旋转木马功能单一，并且在有人触碰时，不具有安全保护机制，不能对旋转木马起到有效控制。因此有必要提供新的旋转木马控制系统。通过对拼装玩具赋予新的功能以实现对拼装玩具价值的进一步挖掘，新增加的功能既提高了玩具的趣味性，又具有一定的益智性。用户可以在手机端对玩具进行控制，可以通过控制核心对电机、LED、音乐模块控制以实现一定的功能。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的缺陷，本实用新型提出了一种应用于旋转木马的控制系统，其能够有效控制旋转木马，以增强其安全性、便利性和趣味性。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种应用于旋转木马的控制系统，包括单片机最小系统、供电系统模块、USB在线烧录模块、蓝牙通信模块、电机驱动模块、显示模块、湿度检测模块和温度检测模块；所述USB在线烧录模块、蓝牙通信模块、电机驱动模块、显示模块、湿度检测模块和所述温度检测模块分别与所述单片机最小系统电连接；所述蓝牙通信模块与移动设备无线连接；所述湿度检测模块和所述温度检测模块均安装于旋转木马顶部的屋檐处；所述电机驱动模块安装于旋转木马支柱的中部，用于通过电机驱动旋转木马转动。

较佳的，所述供电系统模块包括DC-5-36直流电压源、肖特基二极管、7805稳压器和AMS1117稳压芯片；所述肖特基二极管的阳极连接所述DC-5-36直流电压源，阴极连接所述7805稳压器的输入端；所述7805稳压器的输出端连接所述AMS1117稳压芯片的输入端；所述7805稳压器的输入端和输出端均设有接地的滤波电容。

较佳的，所述供电系统模块包括LM358运算放大器和NMOS管；所述NMOS管的源极连接USBVCC电源端口，漏极连接一单刀双掷开关，栅极连接所述LM358运算放大器的输出端；所述LM358运算放大器的正相输入端分别连接RN1a电阻的一端和RN1b电阻的一端，负相输入端接3.3V电压；所述RN1a电阻的另一端连接所述7805稳压器的输入端，所述RN1b电阻的另一端接地；所述单刀双掷开关连接1号脚或者3号脚，其中所述1号脚悬空，所述3号脚连接VCC电源。

较佳的，包括红外对管；所述红外对管安装于旋转木马支柱的中部，用于检测是否有人触碰运动中的旋转木马，并在触碰前通过所述电机驱动模块控制电机停止工作。

较佳的，所述USB在线烧录模块包括发光二极管和LM358运算放大器；所述发光二极管的阴极接地，阳极连接一电阻的一端，该电阻的另一端分别连接所述LM358运算放大器的负相输入端和输出端；所述LM358运算放大器的正相输入端连接所述单片机最小系统的一输出端口；当单片机烧录测试程序后，若电路正常工作，则所述发光二极管不断闪烁发光。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型可以通过蓝牙技术无线控制旋转木马转动，使其实施起到更加方便；显示模块可以用来显示温度、湿度以及旋转木马的运行状态等；电源输入支持5V到36V宽压输入，内部提供5V、3.3V电源输出，可以兼容更多传感器，内部有电源自动切换电路，可以从USB接口和直流电源接口智能取电；本实用新型还设有安全保护机制，防止旋转木马运动时外部有人触碰。

当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的一种应用于旋转木马的控制系统的结构框图；

图2为本实用新型一实施例的单片机最小系统的电路图；

图3为本实用新型一实施例的供电系统模块的电路图；

图4为本实用新型一实施例的电源切换电路的示意图；

图5为本实用新型一实施例的USB在线烧录模块的电路图；

图6为本实用新型一实施例的电机驱动模块的电路图；

图7为本实用新型一实施例的蓝牙通信模块的电路图；

图8为本实用新型一实施例的安全保护电路的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。

如图1所示，一种应用于旋转木马的控制系统，包括单片机最小系统、供电系统模块、USB在线烧录模块、蓝牙通信模块、电机驱动模块、显示模块、湿度检测模块和温度检测模块；USB在线烧录模块、蓝牙通信模块、电机驱动模块、显示模块、湿度检测模块和温度检测模块分别与单片机最小系统电连接；蓝牙通信模块与移动设备无线连接；湿度检测模块和温度检测模块均安装于旋转木马顶部的屋檐处；电机驱动模块安装于旋转木马支柱的中部，用于通过电机驱动旋转木马转动。其中，单片机最小系统负责数据的运算处理，使用开源的arduino开发板最小系统，具有程序运行稳定可靠，体积小的特点；USB在线烧录模块采用Micro-USB接口，节省板面空间，采用ATMEGA16U2-MU单片机作为烧录器，具有非常高的兼容性，同时有效节约板面面积；供电系统模块的电源输入支持5V到36V宽压输入，内部提供5V、3.3V电源输出，可以兼容更多传感器，内部有电源自动切换电路，可以从USB接口和直流电源接口智能取电；显示模块采用OLED显示屏，与传统LCD液晶显示屏相比，拥有多项不可比拟的优势，比如节省端口、显示多样化以及操作性强等；电机驱动模块能够控制电机正转、反转、加速、减速以及停转一系列操作；蓝牙通信模块作为一个数据传输通道，将MCU的串口信号转换成无线蓝牙信号，进而与移动终端(即用户端)进行数据的交互，从而实现主控板与手机信息同步。

如图2所示，单片机最小系统主要由晶振电路、复位电路、上拉电阻、电源、bootloader固件烧录接口及ATMEGA328P-AU单片机芯片组成。其中，晶振X1的频率为16MHz。

如图3所示，供电系统模块主要由DC-5-36直流电压源、M7肖特基二极管D1、7805稳压器、滤波电容及AMS1117稳压芯片组成。7805稳压器的电源电压由外部输入电源提供，并输出稳定的5V电压，AMS1117稳压芯片(即LD1117S50)的电源电压由7805稳压器提供，并输出稳定的3.3V电压。

如图4所示，电源切换电路属于供电系统模块的一部分，主要负责对输入电源进行智能切换，实现供电电源的无缝切换，从而保护电脑USB接口的安全性。电源切换电路主要由LM358和PDN340P场效应管组成。当电源从CON1或者USBVCC输入主控板都可获得正常供电。通过LM358对CON1输入的电源进行比较，当CON1处电源电压大于6.6V时通过控制场效应管切换USB的电源输入，从而完全切换到CON1电源输入并保护USB电源不会因电流反灌而导致电脑损坏。当开关S1拨到1脚时(1脚悬空)，对主控板进行断电，主控板将没有电源供给；当开关S1拨到3脚时，主控板接通电源，3脚获得电源。

如图5所示，USB在线烧录模块主要由USB接口母座、bootloader固件烧录接口、滤波电路、指示灯TX、RX USB转串口芯片ATMEGA16U2-MU(R)组成。USB-5P为MicroUSB型母座，连入USB数据线，可以将编译好的HEX文件通过芯片ATMEGA16U2-MU(R)烧录到单片机。指示灯RX、TX在芯片正常工作时闪烁，反之则不发光。其中，USB在线烧录模块还包括发光二极管和LM358，见图4，发光二极管发黄光，作为电路测试灯，LM358的正相输入端连接单片机的D13端口，当单片机烧录测试程序后，发光二极管会亮一秒灭一秒地循环闪烁。

如图6所示，电机驱动模块采用L293DD集成电路，L293DD是一款单片集成的高电压、高电流、4通道电机驱动，设计用于连接标准DTL或EEL逻辑电平。为了简化为双桥应用，L293DD的每个通道都配备了一个使能输入端。L293DD逻辑电路具有独立的供电输入，可在更低的电压下工作，此外，L293DD还内置了箝位二极管。其中JP5和JP6为电机接口。

如图7所示，蓝牙通信模块采用HC-05模块，HC-05模块是一款高性能的蓝牙串口模块，可用于各种带蓝牙功能的电脑、蓝牙主机、手机、PDA、PSP等职能终端配对。其波特率范围为4800～1382400，并且模块兼容单片机系统。当主从模式两个蓝牙模块配对成功后，可以简单地更改为无线的蓝牙，可以很容易地使用提供的蓝牙手机软件。

如图8所示，安全保护电路与电机驱动模块集成，将红外对管安装于旋转木马支柱的中部，人若去触碰运动中的旋转木马，则红外对管将检测到该动作并使电机停止工作。LED10和LED11是红外发射管，J1和J2是红外接收管，通过J1和J2接收的红外线强度来判别是否有物体进入旋转木马，通过ENA和ENB来使电机驱动模块控制电机停止工作，从而达到停止旋转木马旋转的目的。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。