一种手势控制风扇电路的制作方法

1.本实用新型涉及电风扇技术领域，具体涉及一种手势控制风扇电路。


背景技术：

2.风扇指热天借以生风取凉的用具电扇，是用电驱动产生气流的装置，内配 置的扇子通电后来进行转动化成自然风来达到乘凉的效果。
3.现有的风扇一般通过设置在风扇上的控制键进行控制，用户要对风扇进行 控制时，必须走到风扇旁边，特别是用户躺在床上或沙发上看电视的时候，如果想对风扇进行控制，必须从床上或沙发上起来走到风扇旁边进行操作，非常不方便。
4.针对上述情况，市场上出现了一些通过遥控器进行控制的风扇，这些风扇虽然能够实现远距离控制风扇，但是该设计增加了家庭中的遥控器的数量，使用遥控器时必须将遥控器放在身边，以便能够随时使用，使用不方便。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种手势控制风扇电路；能有效的解决上述技术问题。
6.本实用新型通过以下技术方案实现：
7.一种手势控制风扇电路，包括手势采集电路和手势识别电路，手势采集电路中设置有图像采集芯片，手势识别电路中设置有微处理器；所述的手势采集电路和手势识别电路之间连接有手势暂存电路，所述手势暂存电路的输入端与图像采集芯片的输出端连接，所述手势暂存电路的输出端与微处理器的输入端连接；微处理器的输出端连接有存储电路和舵机、电机控制电路。
8.进一步的，所述的图像采集芯片设置有像素时钟引脚pclk，并通过该引脚与微处理器连接；所述的图像采集芯片设置有系统时针输入引脚xlck，并通过该引脚与晶振电路连接；所述图像采集芯片通过数据位引脚d0～d7和行同步引脚href与手势暂存电路连接；图像采集芯片通过sccb数据口引脚siod、sccb时钟口引脚sioc和帧同步引脚vsync与微处理器连接。
9.进一步的，所述的手势暂存电路中包括帧缓存器、与非门芯片和d锁存器；所述的帧缓存器分别与与非门芯片连接，用于满足帧缓存器要求的时序，所述的帧缓存器与d锁存器连接，用于满足帧缓存器与微处理器供电电压不同的需求。
10.进一步的，所述d锁存器设置有数据输入端、数据输出端和laen为锁存允许段；d锁存器的数据输入端与微控制器连接，d锁存器的数据输出端与帧缓存器连接。
11.进一步的，所述的与非门芯片设置有数据输入端和数据输出端，与非门芯片的数据输入端与图像采集芯片连接，与非门芯片的数据输出端与帧缓存器连接。
12.进一步的，所述手势识别电路的微处理器内部集成dsp和fpu指令，具备高性能的信号处理和浮点运算能力，同时带一个8～14位并行照相机接口。
13.进一步的，所述手势识别电路的微处理器，其主频为168 mhz，在此工作频率下其处理性能可达210 mips，且电流消耗仅为38.6 ma；支持多种低功耗工作模式。
14.进一步的，所述手势识别电路的微处理器内置集成1 mb的flash和196 kb的sram。
15.进一步的，所述的存储电路包括与微处理器连接的sd卡；所述的sd卡采用spi模式，用于存储手势采集电路收集到的图像数据。
16.进一步的，所述的舵机、电机控制电路包括舵机控制电路和电机控制电路；所述的舵机控制电路直接与微处理器连接，所述的电机控制电路在电机与微处理器之间连接有电流放大器，微处理器通过电流放大器后与电机连接。
17.有益效果
18.本实用新型提出的一种手势控制风扇电路，与传统的现有技术相比较，其具有以下有益效果：
19.（1）本技术方案通过手势采集电路、手势暂存电路、手势识别电路、存储电路以及舵机和电机控制电路的相互配合，融合了图像采集功能、电子集成电路、存储电路、数据读写等领域的技术，已达到通过手势控制风扇，对风扇进行遥控；具有成本低、运用范围广的优点。同时，本技术方案提供的电路还非常适用于智能家居方面，对于非接触式人机交互具有极高的利用价值，给用户提供巨大的便捷，提高智能化进入大众生活具有明显的效果，同时具备作为技术上较高的工程利用价值和市场效果，有很好的市场和前景。
20.（2）本技术方案中手势采集电路的图像收集芯片通过与图像暂存电路中的帧缓存器以及与非门芯片连接，从而通过这种连接方式来配置摄像头的图像数据输出格式、实现分辨率调整、亮度饱和度以及对比度的调节等功能。微处理器的通用io接口与图像采集芯片的输出端通过sccb总线连接，进行协议交换。
21.（3）本技术方案中手势暂存电路的帧缓存器将图片采集芯片收集的图片数据缓存后再发送给微处理器。为了实现图片采集芯片的图像信号能存入帧缓存器，使用与非门芯片达到帧缓存器要求的时序；同时帧缓存器（3.3v）与微处理器（3v）供电电压的不同，使用 d锁存器，以达到不同芯片供电电压高低不同的要求。
22.（4）本技术方案中手势识别电路的微处理器同时连接到图像采集芯片、帧缓存器、电机控制电路、舵机控制电路和存储电路。具有对手势图像的数据分析以及对风扇电机以及舵机的直接控制的功能，从而达到手势控制风扇的功能。微处理器通过帧缓存器直接对图像采集芯片所采集的手势图像进行分析，同时连接到sd卡，将图像采集芯片采集的图片数据存储到sd卡，微处理器通过对图片轮廓的模糊识别，分析是否为正确手势，产生相应的指令，最终发送到风扇电机以及舵机，达到手势控制风扇的开启以及旋转方向的功能。
23.（5）本技术方案中存储电路的sd卡，其引脚cd/dat3（cs）接微处理器， sd卡的引脚cmd接微处理器spi13_mosi，sd卡引脚clk接接微处理器spi13_sck， sd卡的7引脚dat0接微处理器spi13_miso；在sd卡收到复位命令时，若cs为有效电平则启动spi模式，sd卡在spi3_sck的控制下通过data0完成数据的读写。
24.（6）本技术方案中的舵机控制电路和电机控制电路中，舵机控制电路直接由微处理器控制；电机控制电路含一个电流放大器连接电机然后直接由微处理器控制。
附图说明
25.图1是本实用新型的整体电路示意框图。
26.图2是本实用新型中手势采集电路连接示意图。
27.图3是本实用新型中手势暂存电路连接示意图。
28.图4是本实用新型中手势识别电路连接示意图。
29.图5是本实用新型中存储电路连接示意图。
30.图6是本实用新型中舵机、电机控制电路连接示意图。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
32.如图1所示，一种手势控制风扇电路，包括手势采集电路和手势识别电路，手势采集电路中设置有图像采集芯片，手势识别电路中设置有微处理器；所述的手势采集电路和手势识别电路之间连接有手势暂存电路，所述手势暂存电路的输入端与图像采集芯片的输出端连接，所述手势暂存电路的输出端与微处理器的输入端连接；微处理器的输出端连接有存储电路和舵机、电机控制电路。
33.在本实施例中，所述手势采集电路中设置有图像采集芯片，图像采集芯片为ov7670芯片；所述手势暂存电路中设置有帧缓存器，帧缓存器为al422b、与非门芯片，与非门芯片为74hc00、 d锁存器，d锁存器为74ls373；所述手势识别电路中设置有微处理器，所述的微处理器为stm32f417；所述存储电路中设置有sd卡，sd卡为sd_card；所述舵机和电机控制电路中设置有舵机、电机和电流放大器，电流放大器为uln2003d。
34.如图2所示，手势采集电路采用型号为ov7670的图像采集芯片和一个24mhz的晶振。ov7670的图像采集芯片有数据位引脚d0～d7、sccb数据口引脚siod、sccb时钟口引脚sioc、系统时针输入引脚xlck、帧同步引脚vsync、行同步引脚href、像素时钟引脚pclk。
35.图像采集芯片的siod和sioc引脚分别接入手势识别电路中的stm32f417芯片的第31和32引脚，实现了微处理器的通用io口的模拟sccb总线协议，并可以通过stm32f417芯片完成对图像采集芯片的初始化；图像采集芯片的e3引脚接到24mhz晶振的3引脚，24mhz晶振4引脚接电源d3.3v，2引脚接dgnd，图像采集芯片有了稳定的系统时钟；图像采集芯片的d1引脚与stm32f417芯片的69引脚，通过stm32f417芯片检测图像识别芯片是否输出一帧完整的图像。
36.图像采集芯片的数据输出端d0～d7与手势缓存电路中的al422b芯片的d10～d17连接。图像采集芯片的第b4、a4、b5、a5、f5、e5、f4、e4引脚分别与al422b芯片的第1
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4、11
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14引脚连接，很好的解决微处理器与图像采集芯片之间数据传输速率不一致的问题；图像采集芯片的e1引脚接到al422b芯片的9引脚，d2引脚接到手势缓存电路中的74hc00芯片的2号引脚，以此产生符合al422b芯片的时序。
37.图像采集芯片的电源输入端连接有模拟电源和数字电源；图像采集芯片a1引脚avdd接电容c4的一端、电源d3.3v的一端，电容c4的另一端接dgnd；图像采集芯片f2引脚reset接r1的一端，r1的另一端接d3.3v；图像采集芯片的b3引脚agnd和b1引脚pwdn接到同
一dgnd。
38.如图3所示，手势暂存电路采用型号为al422b的帧缓存器、型号为74hc00的与非门芯片以及型号为74ls373的d锁存器。al422b的帧缓存器具有存储体为384k
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8bits fifo、独立的读/写操作（可接受不同的i/o数据率）、高速异步串行存取、读写时钟周期为20ns、存取时间为15ns、输出使能控制等特点；可以很好的满足对于图像采集芯片的图像数据一帧的缓存。
39.al422b的帧缓存器将图片采集芯片收集的图片数据缓存后再发送给微处理器。为了实现图片采集芯片的图像信号能存入al422b芯片， 使用型号为74hc00的与非门芯片达到al422b要求的时序；同时al422b芯片（3.3v）与微处理器（3v）供电电压的不同，使用 74ls373的d锁存器，以达到不同芯片供电电压高低不同的要求。
40.al422b芯片8引脚接到74ls373的2引脚q0、al422b芯片20引脚rclk接到74ls373的5引脚q1、al422b芯片21引脚接到74ls373的9引脚q3、al422b芯片22和24引脚同时接到74ls373的12引脚q4，al422b芯片5引脚接到74hc00芯片的3引脚1y，得到74hc00芯片产生符合al422b芯片的时序。
41.al422b芯片的输入端连接有模拟电源和数字电源；al422b芯片的6引脚gnd和7引脚tst同时连接到dgnd，al422b芯片的10引脚vdd接电容c3的一端、接电源d3.3v，电容c3的另一端接dgnd；al422b芯片的19引脚接电容c2的一端、接电源d3.3v，电容c2的另一端接dgnd；al422b芯片的23引脚gnd接dgnd。
42.al422b芯片的do0～do7输出口与stm32f417芯片的pc0～pc7相连接。al422b芯片的15～18、25～28引脚接stm32f417芯片的15～18、33～34、63～64引脚，从而将图像采集芯片收集的图像数据缓存后在发送给stm32f417进行处理。
43.74ls373锁存器的3引脚d0、4引脚d1、7引脚d2、8引脚d3、13引脚d4分别与stm32f417芯片的98引脚pe1、97引脚pe0、96引脚pb9、93引脚pb7、95引脚pb8连接，stm32f417通过pe0、pe1、pb7、pb8可以控制到al422b芯片的复位功能、读取功能和时钟信号；74ls373锁存器的6引脚q2接74hc00芯片的1引脚1a。
44.74ls373锁存器的1引脚out接gnd、10引脚gnd接gnd、14引脚d5和17引脚d6以及18引脚d7接同一gnd，74ls373锁存器的11引脚laen接电源d3.3v。74hc00锁存器的14引脚vcc接电容c1的一端、接电源d3.3v，电容c1的另一端接dgnd。
45.如图4所示，手势识别电路采用型号为stm32f417的芯片，stm32f417芯片是基于arm cortex
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m4内核的32位闪存微控制器。其主频为168 mhz，在此工作频率下其处理性能可达210 mips，且电流消耗仅为38.6 ma；支持多种低功耗工作模式；内部集成dsp和fpu指令，具备高性能的信号处理和浮点运算能力；同时带一个8～14位并行照相机接口。此外，stm32f417片上集成1 mb的flash和196 kb的sram。
46.stm32f417芯片8引脚pc14接晶振y1的2引脚、接电容c6的一端，stm32f417芯片9引脚pc15接晶振y1的1引脚、接电容c7的一端，电容c6和电容c7的另一端接同一dgnd；stm32f417芯片的12引脚ph接25mhz晶振的3引脚output，25mhz晶振1引脚stand by和4引脚vdd接同一电源dvdd2v2，2引脚gnd接dgnd。
47.电容c10一端接dvdd2v2另一端接dgnd。
48.stm32f417芯片的10引脚vss、27引脚vss、74引脚vss、99引脚vss分别接到dgnd；
stm32f417芯片的11引脚vdd、28引脚vdd、50引脚vdd、75引脚vdd、100引脚vdd分别接到dvdd2v2；stm32f417芯片的20引脚vssa接avdd，21引脚vref 和22引脚vdda接到同一avdd2v2；stm32f417芯片的49引脚vcap_1接电容c8的一端，电容c8的另一端接dgnd，stm32f417芯片的73引脚vcap_2接电容c9的一端，电容c8的另一端接dgnd。
49.如图5所示，存储电路使用sd卡直接进行存储，sd卡采用spi模式，然后sd卡存储手势采集电路收集到的图像数据。
50.sd卡的1引脚cd/dat3（cs）接电阻r5一端、接stm32f417的77引脚pa15，电阻r5另一端接电源vdd3.3v；sd卡的2引脚cmd接电阻r4一端、接stm32f417的80引脚pc12（spi13_mosi引脚），电阻r4另一端接电源vdd3.3v；sd卡的5引脚clk接电阻r3一端、接stm32f417的79引脚pc11（spi13_sck引脚），电阻r3另一端接电源vdd3.3v；sd卡的7引脚dat0接电阻r2一端、接stm32f417的78引脚pc10（spi13_miso引脚），电阻r2另一端接电源vdd3.3v；在sd卡收到复位命令时，若cs为有效电平则启动spi模式，sd卡在spi3_sck的控制下通过data0完成数据的读写。
51.sd卡的3引脚vss1与6引脚vss2接同一gnd；sd卡的12引脚pad1、13引脚pad2、14引脚pad3、15引脚pad4接到同一gnd。
52.如图6所示电机控制电路采用了型号为uln2003d的电流放大器。uln2003d的2～5引脚接stm32f417芯片的51～54引脚，uln2003d的in2、in3、in4、in5分别接stm32f417芯片的pb12、pb13、pb14、pb15；电机的2、3、4、5引脚分别接在uln2003d的15引脚out2、14引脚out3、13引脚out4、12引脚out5，电机的1引脚接vcc；uln2003d电流放大器与电机以及stm32f417芯片的连接，从而让stm32f417芯片分析手势信号后达到控制风扇电机启动的功能。
53.如图六所示舵机控制电路，舵机2引脚接电容c5一端、接vcc，电容c5另一端与舵机1引脚接同一gnd，舵机3引脚接电阻r6一端、接stm32f417芯片67引脚pa8，电阻r6另一端接电源3.3v；舵机通过直接与stm32f417芯片的连接，可以让stm32f417芯片通过手势识别的结果对风扇舵机方向有直接的控制。