智能加热座椅系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种智能加热座椅系统。本发明的智能加热座椅系统包括单片机系统，温度感应模块，坐垫压力感应模块，座椅温度控制模块，LED显示模块，按键模块，报警模块，电源模块。本发明的优点是在寒冷的冬天或者当温度低于人们所习惯的舒适温度时，一旦座椅检测到有人坐下就能够自动加热并保持恒温，提高办公或居家环境的舒适性；当人长时间离开座椅系统就会自动停止加热，或者当加热温度到达设定的警戒值时，系统也会自动报警并停止加热，提高了智能加热座椅的安全性。
【专利说明】
智能加热座椅系统
技术领域
[0001]本发明涉及智能家居产品领域，具体涉及一种应用传感器和单片机的智能加热座椅系统及其使用方法。
【背景技术】
[0002]随着科技的发展，人们生活质量的不断提高，人们对于现代生活舒适性的要求越来越高，为人们提供舒适、安全，提高人们生活质量的智能家居产品已经成为越来越多智能生活科技企业追求的目标，而智能自动加热座椅可以使人们在寒冷的冬天享受到智能科技给人们生活带来的温暖，成为人们在寒冷冬天必不可少的生活电器。
[0003]家庭智能自动加热座椅在国外已经有四十多年的发展历史，起初的技术沿用于汽车座椅加热领域，传统的汽车座椅为手动按钮式加热，不能满足智能家居生活中的自动加热功能的实现。加热座椅正常使用4-5分钟就可以使用户感受到温暖。长时间使用座椅，也不会像空调用久了以后产生干燥感。“安全、舒适、低功耗、低成本、无污染”的要求，已经成为现代智能居家产品的趋势。
[0004]国内外智能生活家电工业的发展，促进了我国智能家居市场产品的层出不穷，市场潜力巨大。虽然智能家居生活电器领域在国内刚刚起步，但是伴随着现代科技在智能家居领域的不断进步，越来越多的先进微型处理器、核心控制器、智能感应模块等微电子科技都将在智能生活家电领域得到广泛运用。针对智能座椅加热领域，现在市面上面常规的座椅加热有2种方式，一种是人为的手动控制加热开关按钮实现加热，另外一种是通过红外遥控电路实现对加热模块的控制。由于这两种方式都不能实现当下智能领域中自动加热的功能，而且红外发射遥控对于距离、环境磁场干扰等因素都对结果造成影响，目前在这一领域的技术应用还存在一定的空缺，具有良好的发展前景。
【发明内容】
[0005]为提高居家和办公座椅的舒适性和安全性，本发明提供一种智能、简单、便捷、人性化的智能加热座椅系统及其使用方法。
[0006]本发明是通过以下技术方案来实现:一种智能加热座椅系统，其特征包括:其组成包括单片机系统，温度感应模块，坐垫压力触发模块，温度控制模块，LED显示模块，按键模块，报警模块，电源模块;所述温度感应模块采集环境温度信息并转化为电信号，所述坐垫压力触发模块采集座椅压力信息并转化为电信号，连接所述单片机系统;所述按键模块连接单片机系统的串口实现温度、时间信息的设定;所述电源模块给单片机系统提供电能;所述单片机系统的输出通过座椅温度控制模块实现继电器通断，进而控制座椅电热丝工作；所述单片机系统的输出同时连接点阵LED显示模块和报警模块进行温度监控。
[0007]所述温度感应模块的特征是采用温度传感器DS18B20进行温度检测采集，采用外部电源独立供电的供电方式，与单片机系统的P2.7引脚相连接。
[0008]所述坐垫压力触发模块的特征是将磁铁两端固定在人所坐座椅区域的下方，同时在两端固定一定拉力的弹簧，当有人坐在座椅上时，由于人自身的重力及压力使得座椅内的磁铁下压，当磁铁靠近下方的磁性开关，磁性开关受磁性的影响自动吸附接通磁性电路，磁性电路连接单片机系统的Pl.4引脚。
[0009]所述按键模块的特征是一共外接2个矩阵式按键盘，2个矩阵式按键盘的一端与地相连接，另外一端的两个接口分别连接单片机系统的P2.3引脚和P2.4引脚。
[0010]所述座椅温度控制模块的特征是将温度感应模块中DS18B20采集到的温度数值与键盘模块用户设定的加热温度进行比较，并将比较结果输出控制继电器的通断进而控制座椅电热丝加热，与单片机系统的P2.0引脚相连接。
[0011]所述LED显示模块的特征是采用四个七段共阴极的LED数码管，采用动态扫描的数码管显示方式，由于动态扫描涉及到段选控制，所以将单片机系统的P0.0到P0.3引脚作为LED显示模块的段选控制接口与限流电阻相连接，P0.4引脚到P0.7引脚与⑶4511译码器的基极通过电阻相连接。
[0012]所述报警模块的特征是将报警蜂鸣器的正极与外接的+5V电源VCC相连接，蜂鸣器的负极与三极管的发射极相连接，单片机系统的引脚P2.2经过Rl限流电阻后与三极管的基极相连接。
[0013]所示电源模块的特征是将220V的家用电压通过整流电路确保输出的工作电压稳定在5V，最大电流为1A，确保单片机系统的正常工作电压需要。
[0014]所述单片机系统，采用AT89C51单片机，其电路晶振连接连个对地电容C2、C3与单片机XTAL2、XTAL1脚相连，形成振荡电路；电容Cl通过对地电阻R3连接单片机的REST脚，形成复位电路。
[0015]本发明的有益效果是:
[0016]1.所述一种智能加热座椅系统，系统通过坐垫压力传感器和温度传感器检测，一旦检测到座椅有人坐下就能够自动加热并保持恒温，从而提高了办公或居家环境的舒适性，智能化程度高，无需人为控制。
[0017]2.所述一种智能加热座椅系统，当人长时间离开座椅系统就会自动停止加热，或者当加热温度到达设定的警戒值时，系统也会自动报警并停止加热，确保了座椅的使用安全性。
【附图说明】
[0018]图1为智能加热座椅系统整体结构框图
[0019]图2为单片机最小系统原理图
[0020]图3为DS18B20温度感应模块原理图
[0021]图4为坐垫压力触发模块原理图
[0022]图5为座椅温度控制模块原理图
[0023]图6为LED显示模块原理图
[0024]图7为按键模块原理图
[0025]图8为报警模块原理图
[0026]图9为电源模块原理图
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步说明。
[0028]如图1所示，本发明所述电路包括:单片机系统，温度感应模块，坐垫压力触发模块，座椅温度控制模块，LED显示模块，按键模块，报警模块，电源模块。如图2所示，主板包括单片机最小系统，电源稳压电路。单片机最小系统中单片机为AT89C51。单片机的XTALl和XTAL2脚接有振荡电路，其中晶振频率为11.0592MHz。当给单片机加上工作所需直流电源时，振荡器就开始振荡起来。振荡电路的目的是为单片机工作提供所需的时钟脉冲信号，其中XTALl和XTAL2脚分别对地接了一个47pF的电容，目的是防止单片机自激。同时在REST端外接了一个复位电路，目的是使单片机上电开始工作时，内部电路从初始状态开始工作。
[0029]如图3所示，温度感应模块采用温度传感器DS18B20进行温度检测采集，同时与系统核心控制单元AT89C51单片机进行单总线数据连接，采用外部电源独立供电的供电方式，与单片机系统的P2.7引脚相连接。在DS18B20接入系统之前，分别从激光ROM中读取每一个传感器所对应的编号，同时在系统程序中对每一个编号进行赋值，当超过用户键盘设定的温度上限时系统自动报警，并用七段LED数码管显示DS18B20测量温度数值。为保证温度感应模块在工作的时候能够获得稳定的工作电流，采用电阻R2连接AT89C51单片机的P2.7端口实现工作电压的恒定上提。
[0030]如图4所示，坐垫压力触发模块将磁铁两端固定在人所坐区域的下方，可以增加磁铁及磁性开关的数量来提高座椅压力感应的灵敏度，同时在两端固定一定拉力的弹簧。当有人坐在座椅上时，由于人自身的重力及压力使得座椅内的磁铁下压，当磁铁靠近下方的磁性开关时，磁性开关受磁性的影响自动吸附接通电路，从而使得AT89C51单片机Pl.4为高电平。当单片机系统接收到高电平时，自动设定P2.0为高电平，启动电磁继电器使得加热电路工作。当人离开时，依靠磁铁两端弹簧的弹力使得磁铁离开磁性开关，从而使得Pl.4为低电平。
[0031]如图5所示为座椅温度控制模块，单片机系统将DS18B20温度感应模块采集到的温度数值与外接键盘用户所要求的加热温度进行比较，并将比较结果输出控制继电器的通断进而控制电热丝加热。单片机系统对时钟振荡产生的频率次数进行统计，当系统设定的等待延时的时间停止之后，或测量温度低于设定值时，P2.0端输出高电平使三极管导通，继电器RWLAY_SPST通电工作从而产生磁性吸合开关Jl，这个时候接有加热电阻丝的电路被接通并开始工作。加热的同时，单片机系统对加热的时间进行自动统计，当加热时间超过单片机内部设定的加热时间时，就会自动停止加热，这个时候P2.0就会变成低电平，使得继电器所控制的负载电路被断开，从而实现停止加热降温的目的，单片机的脉冲也将自动复位，进入下一个周期统计。在加热过程中若温度高于设定值时单片机系统发出指令使P2.0端变为低电平，电阻丝也将停止加热。如此周而复始，使负载按设定的时间间歇地通电工作确保座椅保持恒温。
[0032]如图6所示，LED显示模块采用四个7段共阴极数码管组成，通过按键设置实现同时显示温度和时间信息，同时借助CD4511译码器对对应的数值码进行译码，即单片机系统的P0.0引脚到P0.3引脚分别连接译码器对应的ABCED引脚，P0.4引脚到P0.7引脚与译码器的基极通过电阻相连接。每当PO 口发送某一个单元存储的代码，就会显示与其对应的BCD代码，通过与数码管相连接的引脚送出代码来进行点亮LED操作，实现将温度感应模块检测到的温度数值及系统时间显示在LED显示模块中。
[0033]如图7所示，按键模块一共外接2个矩阵式按键盘，2个矩阵式按键盘的一端与地相连接，另外一端的两个接口分别连接单片机系统的P2.3引脚和P2.4引脚。只要按下与单片机中断口相连接的那个按键，就表示要对温度进行设定，如果两个按键同时按下，就代表要更改时间。在系统工作过程中，用户可以利用两个按键实现对温度、时间信息的查看与设定。
[0034]如图8所示，报警模块通过单片机系统控制晶体管实现蜂鸣器发声。蜂鸣器当其内部的电磁线圈有电流通过时会产生空间磁场，继而使得蜂鸣器外部的膜产生振动而发出声音。但是因为单片机引脚只能输出TTL电平，不能满足蜂鸣器工作电流的要求，因此将蜂鸣器的正极与外接的VCC相连接，蜂鸣器的负极与三极管的发射极相连接，单片机的控制引脚P2.2经过R9限流电阻以后与三极管的基极相连接，当引脚P2.2输出电平I时，三极管两端没有压差，则蜂鸣器内部没有电路通过而不发声；当P2.2输出电平为O时，三极管内部被接通，蜂鸣器的电磁线圈内部形成电流回路继而发声。
[0035]如图9所示，电源模块通过外接220V的家用交流电，设计整流电路确保输出工作电压稳定在5V，最大电流为1A。在与变压器连接的外部输入电源上加入熔断器电路保护措施，在短路等电路情况发生时，熔断器内部的保险丝就会因为温度过高而断开，从而起到保护电路的作用。系统的桥式整流电路有四个二极管组成并连接在变压器之后，由于在整流以后所输出的直流电源电压波动较大，需要对其进行滤波操作以去除干扰，系统通过连接集成好的三端稳压器来实现对变压输出后的电压进行电容过滤以去除干扰。三端稳压器会根据负载电流的变化而实时的调整其内部的电阻大小，从而来保证变压器输出的电压的恒定。
[0036]上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的实施举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。
【主权项】
1.一种智能加热座椅系统，其特征包括:其组成包括单片机系统，温度感应模块，坐垫压力触发模块，温度控制模块，LED显示模块，按键模块，报警模块，电源模块;所述温度感应模块采集环境温度信息并转化为电信号，所述坐垫压力触发模块采集座椅压力信息并转化为电信号，连接所述单片机系统;所述按键模块连接单片机系统的串口实现温度、时间信息的设定;所述电源模块给单片机系统提供电能;所述单片机系统的输出通过座椅温度控制模块实现继电器通断，进而控制座椅电热丝工作;所述单片机系统的输出同时连接点阵LED显示模块和报警模块进行温度监控； 1)所述温度感应模块的特征是采用温度传感器DS18B20进行温度检测采集，采用外部电源独立供电的供电方式，与单片机系统的P2.7引脚相连接； 2)所述坐垫压力触发模块的特征是将磁铁两端固定在人所坐座椅区域的下方，同时在两端固定一定拉力的弹簧，当有人坐在座椅上时，由于人自身的重力及压力使得座椅内的磁铁下压，当磁铁靠近下方的磁性开关，磁性开关受磁性的影响自动吸附接通磁性电路，磁性电路连接单片机系统的Pl.4引脚； 3)所述按键模块的特征是一共外接2个矩阵式按键盘，2个矩阵式按键盘的一端与地相连接，另外一端的两个接口分别连接单片机系统的P2.3引脚和P2.4引脚； 4)所述座椅温度控制模块的特征是将温度感应模块中DS18B20采集到的温度数值与键盘模块用户设定的加热温度进行比较，并将比较结果输出控制继电器的通断进而控制座椅电热丝加热，与单片机系统的P2.0引脚相连接； 5)所述LED显示模块的特征是采用四个七段共阴极的LED数码管，采用动态扫描的数码管显示方式，由于动态扫描涉及到段选控制，所以将单片机系统的P0.0到P0.3引脚作为LED显示模块的段选控制接口与限流电阻相连接，P0.4引脚到P0.7引脚与CD4511译码器的基极通过电阻相连接； 6)所述报警模块的特征是将报警蜂鸣器的正极与外接的+5V电源VCC相连接，蜂鸣器的负极与三极管的发射极相连接，单片机系统的引脚P2.2经过Rl限流电阻后与三极管的基极相连接； 7)所示电源模块的特征是将220V的家用电压通过整流电路确保输出的工作电压稳定在5V，最大电流为1A，确保单片机系统的正常工作电压需要； 8)所述单片机系统，采用AT89C51单片机，其电路晶振连接连个对地电容C2、C3与单片机的XTAL2、XTAL1脚相连，形成振荡电路；电容Cl通过对地电阻R3连接单片机REST脚，形成复位电路。
【文档编号】G05B19/042GK105867261SQ201610420912
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年6月14日
【发明人】陶洪峰, 张彬
【申请人】江南大学