一种基于单片机的可穿戴智能温控发热装置的制作方法

本实用新型涉及电加热可穿戴设备技术领域，特别涉及一种基于单片机的可穿戴智能温控发热装置。

背景技术：

随着人类社会科技的进步，人们对于服饰保暖性的要求越来越高。由于人体自身能产出的热量是很有限的，在寒冷的温度之下，仅靠人体肌肉、血管的收缩来调节体温，很难保证人体热量平衡，特别是在长时间处于饥寒交迫的情况下，人体很难维持基本体温所以，研制出可以主动提供热源内置在服装中的发热元件是非常有意义的。

基于单片机的可穿戴智能温控发热装置，目前已经有相关的技术，例如公开号为

CN204808061U的中国实用新型专利公开了一种可穿戴设备，包括发热主体；温度传感器，与所述发热主体相贴合；加热片，与所述温度传感器电连接；主芯片，与所述温度传感器和所述加热片电连接。该设备可以通过温度传感器精确地获取到发热主体的当前温度，从而可以经控制加热片对发热主体的加热时间及加热温度，避免由于发热主体的温度过高烫伤用户或者发热主体由于温度过高引起的爆炸，确保用户的人身安全。该设备具有一定程度的智能化，能都解决温度智能控制的问题，但该设备在不需要加热时，需要人工干预才能进入省电模式或者切断电源供电，在减少无用功耗方面还不够智能化。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种基于单片机的可穿戴智能温控发热装置，该装置通过采用三轴加速度传感器来获取装置的姿态数据，通过姿态数据判断装置是否进入加热工作状态，能够自动化降低装置的功耗。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种基于单片机的可穿戴智能温控发热装置，包括控制器、三轴加速度传感器模块、温度采集模块、发热片驱动模块、发热片、状态指示灯模块、可充电电源模块、稳压模块和充电接口；

所述装置外壁设有充电接口，所述可充电电源模块与所述充电接口连接，所述发热片附着在可穿戴智能温控发热装置的表面；所述可充电电源模块与所述装置的各部分连接用于为各部分供电；

所述三轴加速度传感器模块、温度采集模块、发热片驱动模块、状态指示灯模块、可充电电源模块与所述控制器分别连接；所述温度采集模块与所述发热片贴合；所述发热片与所述发热片驱动模块电连接，所述稳压模块与所述可充电电源模块连接。

进一步地，所述装置还包括装有APP的手机，所述手机通过蓝牙通信模块与所述控制器通信，所述手机上的APP具有温度显示功能模块、电量显示功能模块、发送加热指令模块。

进一步地，所述装置还包括电量采集模块，所述电量采集模块与所述可充电电源、控制器分别连接。

进一步地，所述控制器采用STM8系列单片机为主控芯片，芯片内部含SPI、I2C通信模块、看门狗定时器、32个中断的嵌套中断控制器。

进一步地，所述发热片采用碳纤维材料。

进一步地，所述三轴加速度传感器模块以三轴加速度传感器芯片为核心，芯片包含了三轴加速度计及三轴陀螺仪。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型的装置可以通过温度采集模块传感器精确地获取到发热片的当前温度，从而可以控制发热片的加热温度，避免由于该可穿戴装置的温度过高烫伤用户或者由于温度过高引起的爆炸，确保用户的人身安全。

2、本实用新型中控制器模块采用STM8芯片为控制核心，该芯片控制与逻辑功能强大，扩展能力很强，程序修改方便，易于采用不同的控制算法而满足不同的性能要求。系统发热材料选用碳纤维材料，可实现对温度的精细化控制，满足各种环境所需温度的要求。

3、本实用新型通过采用三轴加速度传感器来获取装置的姿态数据，控制器接收来自三轴加速度传感器模块采集到三轴加速度的数值，判断当前值是否小于设定值，小于设定值则认为设备处于静止或者待机状态，当采集到的三轴加速度的值持续低于门限值一定的时间后，系统将关掉所有工作，进入睡眠状态，能够自动化地降低装置的功耗，以达到省电和延长电池使用寿命的目的。外界若有移动设备，三轴传感器将立即唤醒设备继续工作，从而使设备的控制更加自动化。

【附图说明】

图1是本实用新型一种基于单片机的可穿戴智能温控发热装置的系统结构示意图。

图2是本实用新型的用户APP功能图。

【具体实施方式】

为了更清楚地表达本实用新型，以下通过具体实施方式并结合附图作进一步详细说明。

参见图1，为本实用新型一种基于单片机的可穿戴智能温控发热装置的控制系统结构示意图，该装置包括控制器、三轴加速度传感器模块、温度采集模块、发热片驱动模块、发热片、状态指示灯模块、可充电电源模块、稳压模块和充电接口；

在装置外壁设有充电接口，可充电电源模块与充电接口连接用于充电。发热片附着在可穿戴智能温控发热装置的表面，用于向外界提供热量；可充电电源模块与装置的各部分，包括控制器、三轴加速度传感器模块、温度采集模块、发热片驱动模块、发热片、状态指示灯模块连接用于为上述各部分供电。

所述三轴加速度传感器模块、温度采集模块、发热片驱动模块、状态指示灯模块、可充电电源模块与所述控制器分别连接；所述温度采集模块与所述发热片贴合；所述发热片与所述发热片驱动模块电连接，所述稳压模块与所述可充电电源模块连接。

在本实用新型一些优选的方案中，该装置还包括装有APP的手机，所述手机通过蓝牙通信模块与控制器通信，如图2所示，手机上的APP具有温度显示功能模块、电量显示功能模块、发送加热指令模块。通过该设置，用户可以通过手机方便地查看装置的电量和温度，使用户可以及时给装置充电。用户还能通过手机发送加热的指令给装置，使操作更方便。

在本实用新型一些优选的方案中，所述装置还包括电量采集模块，所述电量采集模块与所述控制器和可充电电源模块连接。电量采集模块将采集到的电量信息发送给控制器，控制器通过蓝牙通信模块将电量信息发送给手机，用户可以方便地通过手机查看装置的电量信息，不需要将装置从身上取下来。

本实用新型中，MCU模块包括端口1、端口14、端口15、端口16、端口19、端口20、端口21、端口23、端口24、端口25、端口26、端口27、端口28、端口29、端口30、端口31、端口32；所述三轴加速度传感器模块2包括端口2、端口5、端口10；所述蓝牙通信模块3包括端口1、端口2、端口11、端口23、端口25、端口28；所述发热片驱动模块4包括端口3；所述温度采集模块5包括端口2；所述状态指示灯模块6包括端口2、端口3、端口4；所述电量采集&复位模块7包括端口ADC、端口NRST、端口SWIN；三轴加速度传感器模块2的端口10、端口2、端口5，分别与MCU模块1的端口19、端口20、端口21连接；蓝牙通信模块3的端口1、端口2、端口11、端口23、端口25、端口28分别与MCU模块1的端口31、端口30、端口23、端口24、端口32、端口25连接；发热片驱动模块4的端口3与MCU模块1的端口14连接；温度采集模块5的端口2与MCU模块1的端口15连接；状态指示灯模块6的端口2、端口3、端口4分别与MCU模块1的端口27、端口28、端口29连接；电量采集&复位模块7的端口ADC、端口NRST、端口SWIN分别与MCU模块1的端口16、端口1、端口26连接。

本实用新型中，所述控制器MCU模块以STM8系列单片机为主控芯片，芯片内部含SPI、I2C通信模块、看门狗定时器、32个中断的嵌套中断控制器。所述三轴加速度传感器模块以三轴加速度传感器芯片为核心，芯片包含了三轴加速度计及三轴陀螺仪。所述蓝牙通信模块以蓝牙芯片为核心，采用最新蓝牙4.0通信协议。所述发热片驱动模块以MOS管为核心，对所需温度实现精细化加热控制。所述温度采集模块以温度传感器为核心，对温度进行实时监测并上报用户APP。所述状态指示灯模块以RGB彩灯为核心，通过控制R、G、B三原色的LED的占空比实现颜色的混合，指示灯用于指示装置的各种状态，例如：绿色代表正在工作，红色代表装置电量不足。所述稳压模块带有充电管理，具有使系统电压稳定的功能。

本装置上电启动并初始化后，三轴加速度传感器负责采集三轴加速度的实时值，控制器MCU经数据线接收来自三轴加速度传感器模块采集到三轴加速度的数值，判断当前值是否小于设定值，小于设定值则认为设备处于静止或者待机状态，当采集到的三轴加速度的值持续低于门限值一定的时间后，控制器将关掉所有工作，进入睡眠状态，能够自动化地降低装置的功耗，以达到省电和延长电池使用寿命的目的。在设备睡眠中，外界若有移动设备，三轴传感器将立即唤醒装置继续工作，MCU控制器使电量采集模块开始工作，如果电量不足，则通过指示灯和手机显示电量不足的信号，提示用户为装置充电，在充电过程中，稳压模块带有充电管理，具有使系统电压稳定的功能。如果电量充足，则温度采集模块开始工作，控制器根据采集到的温度值，判断是否需要启动发热片开始加热。如果温度低于设定值下限时，则控制器发送加热指令至加热驱动模块，加热驱动模块使加热片开始工作，同时温度采集模块持续测试加热片温度，当温度达到设定值上限时，则控制器发送加热停止指令至加热驱动模块，加热驱动模块使加热片停止加热，通过这一循环，使装置发热片温度维持在一定温度范围内，从而对用户进行保暖，在加热过程中，控制器同时控制指示灯指示不同的工作状态。

用户如果想通过手机APP了解该装置的工作情况，打开APP，可以接受控制器通过蓝牙功能模块发送的电量信息值以及加热片的当前温度值。如在装置仍处于睡眠状态时，需要强制启动加热装置，则通过发送加热指令模块将加热的指令发送给控制器，使加热片开始加热。

上述说明是针对本实用新型较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本实用新型的专利申请范围，凡本实用新型所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本实用新型所涵盖专利范围。