[发明专利]一种用于家用型防近视学习桌椅组合的控制系统

权利要求书

1.一种用于家用型防近视学习桌椅组合的控制系统，其特征在于： 包括主控制器、电源模块、语音识别模块、四路电机驱动模块、身体前倾检测模块、遥控器，其中：

语音识别模块接入主控制器的数据端口，由主控制器向语音识别模块发送控制指令，语音识别模块接收主控制器的控制指令后发出语音信号；同时由语音识别模块接收使用者的语音信号，并对语音信号识别处理后得到相应的数据传送至主控制器；

身体前倾检测模块设置在家用型防近视学习桌椅组合中座椅靠背面上，且身体前倾检测模块接入主控制器的信号端口，由身体前倾检测模块检测使用者后背与座椅靠背面之间距离，并将得到的信号发送至主控制器；

四路电机驱动模块的输入端分别接入主控制器的信号端口，四路电机驱动模块的输出端分别与家用型防近视学习桌椅组合中驱动学习桌桌面升降的桌面升降电机控制端、驱动学习桌小桌板转动的角度调节电机控制端、驱动学习椅座椅移动的桌椅距离电机控制端、驱动学习椅防近视保护卡扣转动的保护卡扣电机控制端一一对应连接，由四路电机驱动模块分别接收主控制器输出的电机控制信号，并根据电机控制信号分别控制各自对应连接的电机工作；

电源模块通过适配器连接市电，并将市电转换成相应的电压信号后分别供电至主控制器、语音识别模块；

遥控器与主控制器无线通讯连接；

整个系统上电后，使用者首先使用遥控器将复位信号发送至主控制器，主控制器在接收到复位信号后，通过四路电机驱动模块对应控制桌面升降电机、角度调节电机、桌椅距离电机、保护卡扣电机复位至初始状态；

接着初次使用时，使用者根据自身身高、胖瘦，使用遥控器向主控制器发送控制信号，主控制器接收控制信号后，通过四路电机驱动模块对应控制桌面升降电机、小桌板角度调节电机、桌椅距离电机、保护卡扣电机工作，使桌面升降到合适高度、小桌板调制合适角度、防近视保护卡扣调制肩部2cm位置、座椅移动至与学习桌之间相距合适距离，同时主控制器记录桌面升降到合适高度时桌面升降电机的工作参数、小桌板转动至合适角度时角度调节电机的工作参数、座椅移动至与学习桌之间相距合适距离时桌椅距离电机的工作参数、防近视保护卡扣调制肩部2cm位置参数，并存储这些工作参数，下次使用时，当主控制器接收使用者通过遥控器发送的控制信号，主控制器根据这些工作参数控制桌面升降电机、角度调节电机、桌椅距离电机工作，使桌面自动调节至合适高度、小桌板自动调节至转动合适角度、座椅自动调节至与学习桌之间相距合适距离；

使用者在使用过程中，身体前倾检测模块检测使用者后背与靠背面之间距离，并将得到的信号发送至主控制器，主控制器中对身体前倾检测模块发送的信号进行处理，得到使用者后背与靠背面之间距离数据，并将使用者后背与靠背面之间距离数据与主控制器中预设的距离阈值进行比较，当使用者后背与靠背面之间距离大于距离阈值时，主控制器控制语音识别模块进行语音报警提醒，当报警提醒的次数大于主控制器中预设的提醒次数阈值时，主控制器控制防近视保护卡扣落下，扣住使用者的肩部，以防止使用者过于远离靠背面而过于接近桌面，进而达到纠正坐姿、防近视、防驼背的目的；

其中，主控制器采用CM2008型8位增强型单片机IC9，单片机IC9的引脚16连接时钟模块接口电路，单片机IC9的引脚6连接台灯接口电路，单片机IC9的引脚14、引脚24、引脚26、引脚27作为控制引脚连接电源模块，单片机IC9的引脚21连接有电阻R85、引脚22连接有电阻R101后再共接连接电源模块输出端，单片机IC9的引脚15连接电源模块输出端，单片机IC9的引脚15还通过电容C38接地，单片机IC9的引脚19、引脚20分别与一个四脚的连接器J16的引脚2、引脚3连接，该连接器J16的引脚1连接电源模块的输出端，连接器J16的引脚4接地，单片机IC9的引脚20分别连接有发光二极管LED1和开关S1后接地，单片机IC9的引脚21、引脚22、引脚23分别与语音识别模块连接，单片机IC9的引脚19、引脚28、引脚8、引脚9、引脚11、引脚12、引脚13分别与一个十二脚的按键接口连接器J17的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚6、引脚7、引脚9一一对应连接，按键接口连接器J17的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚6、引脚7、引脚9分别各自连接有电阻后再共接后与单片机IC9的引脚15连接，单片机IC9的引脚12接地；

语音识别模块包括语音识别芯片IC4 DSP241、FLASH存储器IC7 25P32、PWM型降压芯片IC6 LD6206、双运算放大器IC5A SG358和IC5B SG358，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚36、引脚37分别与单片机IC9的引脚21、引脚22对应连接，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚1接入3.3V电压，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚1和引脚2之间连接有电容C28，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚2还接地，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚3和引脚4共接后分成两路，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚3和引脚4共接后一路通过电容C30与语音识别芯片IC4DSP241的引脚6连接，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚3和引脚4共接后另一路依次通过电阻R58、电阻R59、电容C32与语音识别芯片IC4 DSP241的引脚7连接，语音识别芯片IC4DSP241的引脚20与引脚21共接后连接3.3V电压，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚22通过电阻R39连接3.3V电压，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚24和引脚25之间连接电容C13，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚23还接地，语音识别模块还包括二极管D21、电容C31、电阻R52、电阻R53，二极管D21的阳极通过电容C31接地，二极管D21的阴极与单片机IC9的引脚23连接，语音识别芯片IC4 DSP241的引脚26连接至二极管D21阳极与电容C31之间，电阻R52、电阻R53一端共接后连接3.3V电压，电阻R52、电阻R53各自另一端分别对应与语音识别芯片IC4 DSP241的引脚36、引脚37连接；FLASH存储器IC7 25P32的引脚1、引脚2分别对应与语音识别芯片IC4 DSP241的引脚41、引脚39连接，FLASH存储器IC7 25P32的4接地，FLASH存储器IC7 25P32的引脚5、引脚6分别对应与语音识别芯片IC4 DSP241的引脚40、引脚42连接，FLASH存储器IC7 25P32的引脚7、引脚8共接后再与FLASH存储器IC7 25P32的引脚3共接后分成两路，一路连接3.3V电压，另一路通过电容C17接地；PWM型降压芯片IC6 LD6206的引脚1接地，PWM型降压芯片IC6 LD6206的引脚2与一个二极管D18的阳极连接，二极管D18的阴极与PWM型降压芯片IC6 LD6206的引脚3连接，二极管D18的阳极还通过相互并联的电阻R42、电容C24接地，二极管D18的阳极还通过电阻R34与一个三极管Q17的发射极连接，电阻R34与二极管D18的阳极之间连接3.3V电压，PWM型降压芯片IC6 LD6206的引脚3通过电阻R35与电源模块输出端连接，PWM型降压芯片IC6 LD6206的引脚3还通过电容C20接地，所述三极管Q17的基极通过电阻R43与语音识别芯片IC4 DSP241的引脚27连接，三极管Q17的集电极与双运算放大器IC5A SG358连接，三极管Q1的集电极还通过电容C21接地；双运算放大器IC5ASG358的反相输入端通过依次电阻R40、电容C18连接扬声器的正电源端，双运算放大器IC5ASG358的反相输入端还通过相互并联的电阻R46、电容C25与自身输出端连接，双运算放大器IC5A SG358的负电源端接地，双运算放大器IC5A SG358的同相输入端与双运算放大器IC5BSG358的同相输入端连接，双运算放大器IC5A SG358的同相输入端还通过相互并联的电容C23、电阻R44接地，双运算放大器IC5A SG358的正电源端通过电容C15接地，双运算放大器IC5A SG358的正电源端还通过电阻R32与双运算放大器IC5A SG358的同相输入端连接，双运算放大器IC5A SG358的正电源端还与三极管Q17的集电极连接，双运算放大器IC5ASG358的正电源端还通过依次串联的电阻R33、电阻R38与扬声器的正电源端连接，电阻R33、电阻R38之间还通过电容C16接地，双运算放大器IC5B SG358的反相输入端通过依次串联的电阻R41、电容C19与双运算放大器IC5A SG358的输出端连接，双运算放大器IC5B SG358的反相输入端还通过相互并联的电容C26、电阻R45与双运算放大器IC5B SG358的输出端连接，双运算放大器IC5B SG358的输出端还与扬声器的声音输出端连接；

四路电机驱动模块结构相同，均为由四个MOS管、两个三极管构成的H桥驱动电路，其中角度调节电机驱动模块包括四个MOS管Q24、Q25、Q27、Q28，两个三极管Q29、Q30，MOS管Q24的源极和漏极之间连接有二极管D22，MOS管Q25的源极和漏极之间连接有二极管D23，MOS管Q27的源极和漏极之间连接有二极管D24，MOS管Q28的源极和漏极之间连接有二极管D25，MOS管Q27、Q28的源极共接后通过电阻R64接地，MOS管Q27的漏极与MOS管Q24的源极连接，MOS管Q28的漏极与MOS管Q25的源极连接，MOS管Q27的漏极与MOS管Q24的源极之间、MOS管Q28的漏极与MOS管Q25的源极还分别引出有导线与一个两脚的连接器J11的两个引脚对应连接，MOS管Q24、Q25的漏极共接后连接12V电压；三极管Q29的发射极接地，三极管Q29的基极通过电阻R99与三极管Q29的发射极连接，三极管Q29的基极还通过电阻R62与单片机IC9的引脚37连接，三极管Q29的集电极分别与MOS管Q27、Q24的栅极连接，MOS管Q24的栅极还通过电阻R56与MOS管Q24的漏极连接；三极管Q30的发射极接地，三极管Q30的基极通过电阻R100与三极管Q30的发射极连接，三极管Q30的基极还通过电阻R63与单片机IC9的引脚38连接，三极管Q30的集电极分别与MOS管Q28、Q25的栅极连接，MOS管Q25的栅极还通过电阻R57与MOS管Q25的漏极连接；

保护卡扣电机驱动模块包括四个MOS管Q18、Q19、Q20、Q21，两个三极管Q22、Q23，MOS管Q18的源极和漏极之间连接有二极管D16，MOS管Q19的源极和漏极之间连接有二极管D17，MOS管Q20的源极和漏极之间连接有二极管D19，MOS管Q21的源极和漏极之间连接有二极管D20，MOS管Q20、Q21的源极共接后通过电阻R51接地，MOS管Q20的漏极与MOS管Q18的源极连接，MOS管Q21的漏极与MOS管Q19的源极连接，MOS管Q20的漏极与MOS管Q18的源极之间、MOS管Q21的漏极与MOS管Q19的源极还分别引出有导线与一个两脚的连接器J9的两个引脚对应连接，MOS管Q18、Q19的漏极共接后连接12V电压；三极管Q22的发射极接地，三极管Q22的基极通过电阻R97与三极管Q22的发射极连接，三极管Q22的基极还通过电阻R47与单片机IC9的引脚40连接，三极管Q22的集电极分别与MOS管Q20、Q18的栅极连接，MOS管Q18的栅极还通过电阻R36与MOS管Q18的漏极连接；三极管Q23的发射极接地，三极管Q23的基极通过电阻R98与三极管Q23的发射极连接，三极管Q23的基极还通过电阻R48与单片机IC9的引脚39连接，三极管Q23的集电极分别与MOS管Q21、Q19的栅极连接，MOS管Q19的栅极还通过电阻R37与MOS管Q19的漏极连接；

桌面升降电机驱动模块包括四个MOS管Q11、Q12、Q13、Q14，两个三极管Q15、Q16，MOS管Q11的源极和漏极之间连接有二极管D12，MOS管Q12的源极和漏极之间连接有二极管D13，MOS管Q13的源极和漏极之间连接有二极管D14，MOS管Q14的源极和漏极之间连接有二极管D15，MOS管Q13、Q14的源极共接后通过电阻R29接地，MOS管Q13的漏极与MOS管Q11的源极连接，MOS管Q14的漏极与MOS管Q12的源极连接，MOS管Q13的漏极与MOS管Q11的源极之间、MOS管Q14的漏极与MOS管Q12的源极还分别引出有导线与一个两脚的连接器J7的两个引脚对应连接，MOS管Q11、Q12的漏极共接后连接12V电压；三极管Q15的发射极接地，三极管Q15的基极通过电阻R95与三极管Q15的发射极连接，三极管Q15的基极还通过电阻R27与单片机IC9的引脚35连接，三极管Q15的集电极分别与MOS管Q13、Q11的栅极连接，MOS管Q11的栅极还通过电阻R19与MOS管Q11的漏极连接；三极管Q16的发射极接地，三极管Q16的基极通过电阻R96与三极管Q16的发射极连接，三极管Q16的基极还通过电阻R28与单片机IC9的引脚36连接，三极管Q16的集电极分别与MOS管Q14、Q12的栅极连接，MOS管Q12的栅极还通过电阻R20与MOS管Q12的漏极连接；

桌椅距离电机驱动模块包括四个MOS管Q1、Q2、Q3、Q4，两个三极管Q9、Q10，MOS管Q1的源极和漏极之间连接有二极管D1，MOS管Q2的源极和漏极之间连接有二极管D2，MOS管Q3的源极和漏极之间连接有二极管D6，MOS管Q4的源极和漏极之间连接有二极管D7，MOS管Q3、Q4的源极共接后通过电阻R15接地，MOS管Q3的漏极与MOS管Q1的源极连接，MOS管Q4的漏极与MOS管Q2的源极连接，MOS管Q3的漏极与MOS管Q1的源极之间、MOS管Q4的漏极与MOS管Q2的源极还分别引出有导线与一个两脚的连接器J2的两个引脚对应连接，MOS管Q1、Q2的漏极共接后连接12V电压；三极管Q9的发射极接地，三极管Q9的基极通过电阻R93与三极管Q9的发射极连接，三极管Q9的基极还通过电阻R11与单片机IC9的引脚33连接，三极管Q9的集电极分别与MOS管Q3、Q1的栅极连接，MOS管Q1的栅极还通过电阻R3与MOS管Q1的漏极连接；三极管Q10的发射极接地，三极管Q10的基极通过电阻R94与三极管Q10的发射极连接，三极管Q10的基极还通过电阻R12与单片机IC9的引脚34连接，三极管Q10的集电极分别与MOS管Q4、Q2的栅极连接，MOS管Q2的栅极还通过电阻R4与MOS管Q2的漏极连接；

电源模块包括充电继电器控制电路、电源开关继电器控制电路、5V电源电路，充电继电器控制电路包括共模电感T1、三极管Q7、继电器K1、四脚的连接器J1，连接器J1的引脚1与蓄电池连接以引入12V电压，连接器J1的引脚1还与一个二极管D3的阳极连接，二极管D3的阴极与电源开关继电器控制电路连接，连接器J1的引脚2接地，连接器J1的引脚3与共模电感T1的引脚1连接，连接器J1的引脚4与共模电感T1的引脚2连接，共模电感T1的引脚1、引脚2之间连接有二极管D26，共模电感T1的引脚3接地，共模电感T1的引脚4与继电器K1的一个开关固定点连接，共模电感T1的引脚3、引脚4之间还连接有电容C7，三极管Q7的基极通过电阻R14与单片机IC9的引脚14连接，三极管Q7的发射极接地，三极管Q7的集电极与继电器K1线圈一端连接，三极管Q7的集电极还与一个二极管D8的阳极连接，二极管D8的阴极与继电器K1线圈另一端连接，继电器K1线圈另一端还与电源开关继电器控制电路连接，继电器K1的开关转动点与继电器K1的开关固定点之间连接有电阻R90，继电器K1的开关转动点还连接蓄电池；

电源开关继电器控制电路包括三极管Q5、三极管Q6、继电器K2，三极管Q5的基极连接有电阻R7后再与一个二极管D4的阴极连接，二极管D4的阳极与单片机IC9的引脚24连接，三极管Q5的发射极通过电阻R5与三极管Q5的基极连接，三极管Q5的发射极通过保险丝F1连接蓄电池，三极管Q5的发射极还与继电器K2的一个开关固定端连接，三极管Q5的发射极还通过电容C2接地，三极管Q5的集电极通过电阻R9接地，三极管Q5的集电极还通过电阻R13与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的基极还通过电阻R16与一个二极管D11的阴极连接，二极管D11的阳极与单片机IC9的引脚27连接，三极管Q6的发射极接地，三极管Q6的集电极与继电器K2线圈的一端连接，三极管Q6的集电极还与一个二极管D9的阳极连接，二极管D9的阴极与继电器K2线圈的另一端连接，继电器K2线圈的另一端还与继电器K1线圈的另一端连接，继电器K2的开关转动点接入12V电压；

5V电源电路包括线性电源降压芯片IC11 78L05、BUCK电源降压芯片IC1 DC1301、MOS管Q8，线性电源降压芯片IC11 78L05的引脚2接入12V电压，线性电源降压芯片IC11 78L05的引脚3接地，线性电源降压芯片IC11 78L05的引脚1分别与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接，线性电源降压芯片IC11 78L05的引脚1还通过电容C44接地，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚6依次通过电容C6、电阻R8接地，BUCK电源降压芯片IC1DC1301的引脚7通过电阻R1与BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚2共接后再接入12V电压，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚7通过电阻R1与BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚2共接后还分别通过电容C42、电容C41接地，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚8通过电容C9接地，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚4接地，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚1通过电容C4与，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚3共接后再与一个二极管D10的阴极连接，二极管D10的阳极接地，BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚3还与一个电感L1的一端连接，电感L1的另一端通过相互串联的电阻R6、电阻R10接地，电阻R6、电阻R10之间通过导线与BUCK电源降压芯片IC1 DC1301的引脚5连接，电感L1的另一端还通过电容C3接地，电感L1的另一端还通过电容C8接地，电容C8上并联有二极管D5，电感L1的另一端还与一个两脚的连接器J3的引脚2连接，连接器J3的引脚1接地，电感L1的另一端还依次通过电阻R2、电容C1接地，电阻R2、电容C1之间输出5V电压，MOS管Q8的栅极通过电阻R54与单片机IC9的引脚26连接，MOS管Q8的栅极还通过电阻R18与MOS管Q8的源极连接，MOS管Q8的源极接地，MOS管Q8的漏极与一个两脚的连接器J4的引脚1连接，连接器J4的引脚2与连接器J3的引脚2连接；

还包括由MOS管Q3、两脚的连接器J15构成的台灯接口电路，以及由MOS管Q32、四脚的连接器J14构成的时钟接口电路；台灯接口电路中MOS管Q3的栅极通过电阻R102与单片机IC9的引脚6连接，MOS管Q3的源极接地，MOS管Q3的源极还通过电阻R77与MOS管Q3的栅极连接，MOS管Q3的漏极与连接器J5的引脚2连接，连接器J5的引脚1接入12V电压；时钟接口电路中MOS管Q32的栅极通过电阻R103与单片机IC9的引脚16连接，MOS管Q32的源极接地，MOS管Q32的源极还通过电阻R78与MOS管Q32的栅极连接，MOS管Q32的漏极与连接器J14的引脚1连接，连接器J14的引脚4接入5V电压；

还包括马达限位开关接口电路，其由六位反相器IC3 74HC04、IC8 74HC04构成，六位反相器IC8 74HC04的引脚1通过电容C55、引脚3通过电容C54、引脚5通过电容C53分别接地，六位反相器IC8 74HC04的引脚7接地，六位反相器IC8 74HC04的引脚2与单片机IC9的引脚47连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚4与单片机IC9的引脚2连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚6与单片机IC9的引脚48连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚8与单片机IC9的引脚25连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚10与单片机IC9的引脚44连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚12与单片机IC9的引脚43连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚1还通过电阻R55、引脚3还通过电阻R61、引脚5还通过电阻R60分别与六位反相器IC8 74HC04的引脚14共接后再与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚1、引脚3、引脚5还一一对应与一个五脚的连接器J12的引脚2、引脚3、引脚4连接，连接器J12的引脚5接地，连接器J12的引脚1与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚14还通过电容C29接地，六位反相器IC8 74HC04的引脚11、引脚13一一对应与一个四脚的连接器J10的引脚3、引脚2连接，六位反相器IC8 74HC04的引脚11还通过电容C51接地，六位反相器IC8 74HC04的引脚13还通过电容C52接地，连接器J10的引脚4接地，六位反相器IC8 74HC04的引脚11还通过电阻R49、引脚13还通过电阻R50分别与连接器J10的引脚1共接后，再与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接；

六位反相器IC3 74HC04的引脚1通过电容C49、引脚3通过电容C50分别接地，六位反相器IC3 74HC04的引脚7接地，六位反相器IC3 74HC04的引脚2与单片机IC9的引脚3连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚4与单片机IC9的引脚4连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚10与单片机IC9的引脚46连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚12与单片机IC9的引脚45连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚1还通过电阻R31、引脚3还通过电阻R30分别与六位反相器IC3 74HC04的引脚14共接后再与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚1、引脚3还一一对应与一个四脚的连接器J8的引脚2、引脚3连接，连接器J8的引脚4接地，连接器J8的引脚1与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚14还通过电容C14接地，六位反相器IC374HC04的引脚11、引脚13一一对应与一个四脚的连接器J5的引脚3、引脚2连接，六位反相器IC3 74HC04的引脚11还通过电容C47接地，六位反相器IC3 74HC04的引脚13还通过电容C48接地，连接器J5的引脚4接地，六位反相器IC3 74HC04的引脚11还通过电阻R24、引脚13还通过电阻R23分别与连接器J5的引脚1共接后，再与单片机IC9的引脚15、电阻R85和电阻R101的共接端连接。