1、1体感手势控制智能垃圾桶电源及驱动电路的设计摘 要：随着科学技术的不断进步，人们的生活水平不断提高，人们对科学带来的智能体验更加期待。通过遥控器可以智能遥控机器作业是科技赠予工业的礼物，科学技术在渐渐改变人们的工作和生活，我们希望不再仅仅依赖遥控器，而是通过机器感知人的动作，机器根据人的意愿就能完成相应的任务。让智能机器慢慢贴近人们的生活，改善和丰富人们的生活。开发体感手势控制垃圾桶，实现人与智能垃圾桶的互动，让人机交互发生一次革命化的改变。本文讲解了该智能垃圾桶硬件电路的设计。 关键词：智能；控制；电路；电压 1 智能垃圾桶硬件电路框架 智能垃圾桶硬件电路框架如图 1 所示，Zigbee 无
2、线接收控制命令，CC2530 控制电机、吸尘器、垃圾桶开关盖。超声波传感器检测前方障碍物、下方悬崖，智能躲避，异味传感器检测垃圾桶内有害气体，如果有异味报警提醒。考虑到节约电能和传感器及电机等用电设备不一样，电源也分为 LDO、开关电源两种，LDO 电源负责传感器、报警提示供电，开关电源给 MCU、电机等其他设备供电。 2 智能垃圾桶硬件电路的设计 2.1 CC2530 最小系统及 Zigbee 无线通讯 CC2530 集成了 51 单片机内核，网络节点最多可以连接 255 个，每个2的通信距离在 60-100 米左右。Zigbee 协调器通过 USB 接口连接电脑，电脑发送控制命令控制网络里
3、的节点工作。CC2530 既是单片机也是 Zigbee无线通讯芯片。如图 2 CC2530 是有俩个晶振为它提供时钟信号，CC2530的系统时钟 system clock 可选择外部 32MHz crystal oscillator，或者内部自带的 16MHz RC oscillator，但是 RF 工作时必须选择 32MHz crystal oscillator。如图 3 所示 CC2530 的复位只需把 RESET 接负极。 2.2 电源电路 智能垃圾桶用电情况如下：MCU 功率：1W，俩台电机功率：12W，垃圾桶盖功率：2W，吸尘器功率：5W，异味传感器功率：1W，超声波传感器功率：1W
4、，总功率：22W。 根据以上计算智能垃圾桶平台需要 12V、5000mAh 锂电池供电，为合理配置用电，电源分为 LDO 电源和开关电源两部分供电。LDO 电源电路如图 4 所示，负责给报警提醒、异味传感器、超声波传感器供电。开关电源本文不作详细介绍，开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制 IC 和 MOSFET 构成。 2.3 电机驱动电路 电机为可调速直流减速电机，电机驱动使用 BTS7960B，BTS7960 是NovalithIC 家族三个独立的芯片的一部分：一是 p 型通道的高电位场效应晶体
5、管，二是一个 n 型通道的低电位场效应晶体管，结合一个驱动晶片，形成一个完全整合的高电流半桥。如图 5 所示。 BTS7960B 参数：输入电压：7.2V-20V，输出电流：0-68A。 32.4 垃圾桶盖开关驱动电路 电机为直流减速电机，电机驱动使用 LM298，L298 是 SGS 公司的产品，比较常见的是 15 脚 Multiwatt 封装的 L298N，内部同样包含 4 通道逻辑驱动电路。可以方便的驱动两个直流电机，或一个两相步进电机。如图 6 所示。 LM298 参数：输入电压：5V-35V，输出电流：2A（MAX 单桥） ，最大功率：25W。 2.5 吸尘器开关驱动电路 吸尘器是高
6、速旋转电动机，MCU 控制达林顿驱动继电器，实现吸尘器电源的通断。如图 7 所示。 继电器参数：驱动电压：5V，导通电压：220V（交流） 。 3 体感手势控制平台技术展望 体感手势控制智能应用平台是一开放性的巨大平台，上述开发的“智能垃圾桶”可通过人的手势姿态控制其作业，在清洁工作时给人愉悦的智能体验，此则改变人们对家居清洁的方式。 基于上述“体感手势控制智能移动平台” ，将可以开发出更多的智能应用。例如：基于体感手势控制的智能医疗平台、基于体感手势控制的智能交通平台、基于体感手势控制的军事应用平台等。智能机器慢慢贴近人们的生活，改善和丰富人们的生活不再是遥不可及的海市蜃楼。未来，人们将用最自然的方式，自然的动作与机器对话。 参考文献 1陈一明，张云华.基于手势识别的机器人人机交互技术研究J.4机器人.2009.31（4）：341-356. 2刘军，田国会.智能空间下基于手势识别的人机交互J.北京联合大学学报 2010 年 6 月. 3刘进，张天序.图像不变矩的推广J.计算机学报.2004.27（5）：668-674.
