基于單片機控制的全自動雨傘的制作方法
【專利摘要】基于單片機控制的全自動雨傘，包括中空管狀傘柄、套接于傘柄外部并沿傘柄滑動的滑塊、傘架、傘面，所述的傘柄和所述的把手之間的空腔連通，所述的空腔內安裝所述的控制裝置，所述的控制裝置包括螺桿、步進電機、單片機開發板、電源，所述的螺桿包括上螺紋安裝端、下螺紋安裝端和中間的螺紋段，所述的步進電機與所述的單片機開發板導線連接，所述單片機開發板上集成單片機、晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及安裝在把手上的矩陣鍵盤；所述電源分別為所述單片機開發板中的單片機供電和步進電機驅動電路芯片供電。本發明的有益效果是：一只手就可張開及收合雨傘，傘面能固定保持在一定的張開角度下，張開及收合雨傘的速度可調節。
【專利說明】基于單片機控制的全自動雨傘
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種基于單片機控制的全自動雨傘。
【背景技術】
[0002]目前，市面上的自動雨傘在打開時靠一只手就可完成，但在收合時，必須借助另一只手或借助其它物體幫忙，才能完成。這就給一些特殊人士帶來了不便。市面上雨傘的傘面在一般情況下并不能固定保持在一定的張開角度下，只能完全張開或完全收合，另外張開及收合雨傘的速度不可調節，也不能自動調節雨具的大小，因而在某些特殊情況下有所不便。

【發明內容】

[0003]本發明針對目前的雨傘只能處于完全張開或完全收合的狀態、并且張開或收合的速度以及傘面的大小無法調整、傘柄有效長度固定、需要雙手操作的問題，提出了一種張開角度可隨時調整、張開速度可控、傘柄有效長度大、只需單手即可控制的基于單片機控制的全自動雨傘。
[0004]本發明所述的基于單片機控制的全自動雨傘，包括中空管狀傘柄、套接于傘柄外部并沿傘柄滑動的滑塊、傘架、傘面，所述的傘柄末端安裝把手，所述的傘架包括多條傘骨和與之相應的傘輻，所述的傘骨上端鉸接在傘頂螺母外緣，所述的傘輻的一端鉸接在滑塊的外周、另一端分別鉸接相應的傘骨上；所述的傘面固定在所述的傘骨的表面，其特征在于:所述的傘柄和所述的把手之間的空腔連通，所述的空腔內安裝所述的控制裝置，所述的控制裝置包括螺桿、步進電機、單片機開發板、電源，所述的螺桿包括上螺紋安裝端、下螺紋安裝端和中間的螺紋段，所述的螺桿的兩端分別通過上軸承和下軸承架于傘柄內部；所述的螺桿下螺紋安裝端通過聯軸器與所述的步進電機的輸出軸相連、上螺紋安裝端伸出傘柄的部分嚙合傘頂螺母，所述的螺桿的螺紋段螺接傘柄螺母，所述的傘柄螺母通過傘柄上的窗口與所述的滑塊固定；所述的步進電機與所述的單片機開發板導線連接；
[0005]所述單片機開發板上集成單片機、晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及安裝在把手上的矩陣鍵盤；所述的晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及矩陣鍵盤均與所述的單片機信號連接；所述電源分別為所述單片機開發板中的單片機供電和步進電機驅動電路芯片供電；所述的單片機采用自帶的定時/計數器，定時/計數器設置工作在定時模式，給定時器賦一個初始值可使其定時一定的時間后觸發中斷程序；在主程序中初始化定時器及啟動定時器計時，在中斷程序中對定時器重新賦初始值，并重新啟動定時器，在中斷程序中設置一個變量用于記錄中斷達到的次數，當中斷次數達到預置的值時，該變量被清零用于重新計數，此時根據鍵盤掃描程序得到的矩陣鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平；當計數變量再一次達到預置的值時，根據此時鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平，以此循環輸出相應的電平序列來控制電機的轉動。[0006]所述的螺桿與所述的傘柄同軸。
[0007]所述的螺桿的上螺紋安裝端與所述的下螺紋安裝端的外徑均小于所述的螺紋段的外徑，并且設置在上螺紋安裝端和下螺紋安裝端的螺紋螺距小于所述的螺紋段的螺紋螺距。
[0008]所述的傘頂螺母從上螺紋安裝端的最底端螺紋運動到最上端螺紋的時間與所述的傘柄螺母從螺紋段的最底端螺紋運動到最上端螺紋的時間相等。
[0009]位于所述的上軸承正上方的上端安裝端配有用于限制上軸承軸向位移的軸承端
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[0010]所述的傘柄與所述的把手螺接。
[0011]所述的單片機開發板以及所述的電源置于所述的把手內，所述的步進電機、螺桿以及固定螺桿的上軸承、下軸承和傘柄螺母均置于傘柄內部。
[0012]所述的單片機開發板采用STC系列單片機89C52RC ;所述的電源采用+5V電源供電；所述的步進電機驅動電路芯片采用外部電源供電的反相驅動芯片ULN2003 ;所述的矩陣鍵盤為2X2矩陣鍵盤，共設有4個按鍵，分別為正轉鍵、反轉鍵、加速鍵及減速鍵。
[0013]本發明的工作原理是:單片機采用自帶的定時/計數器，定時/計數器設置工作在定時模式，給定時器賦一個初始值可使其定時一定的時間后觸發中斷程序。在主程序中初始化定時器及啟動定時器計時，在中斷程序中對定時器重新賦初始值，并重新啟動定時器，在中斷程序中設置一個變量用于記錄中斷達到的次數，當中斷次數達到預置的值時，該變量被清零用于重新計數，此時根據鍵盤掃描程序得到的矩陣鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平。當計數變量再一次達到預置的值時，根據此時鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平，以此循環輸出相應的電平序列來控制電機的轉動；當按下正轉鍵時，單片機輸出端口輸出相應電平序列控制步進電機正向轉動，帶動螺桿轉動，傘柄螺母在螺桿上往傘頂的方向移動，帶動滑塊同向移動，推動傘骨撐開傘面。同時，螺桿的轉動也帶動傘頂螺母同傘柄螺母往同一方向移動，由于傘頂螺母處的螺紋的螺距相對傘柄螺母處的小，因而傘頂螺母移動的距離小于傘柄螺母移動的距離。當傘柄螺母移動到螺桿的螺紋頂端時，傘頂螺母也移動到最大距離處，此時傘骨完全張開，傘頂螺母的移動使得傘柄的有效長度增加，傘具可遮擋的空間增大。
[0014]當按下反轉鍵時，步進電機反轉，帶動螺桿反向轉動，傘柄螺母帶動滑塊在傘柄上反向移動，收縮傘骨及傘面。螺桿的轉動同時帶動傘頂螺母同傘柄螺母往同一方向移動。當傘柄螺母移動到螺桿的螺紋尾端時，傘頂螺母也移動到最大距離處，此時傘骨完全收縮，傘頂螺母的移動使得傘柄的有效長度減小，傘具收縮后的大小在一定程度上有所減小。
[0015]當在螺桿轉動的某一時刻松開按鍵，步進電機停止轉動，螺桿停止轉動，此時由于傘柄螺母、傘頂螺母與螺桿螺紋的自鎖作用，傘柄螺母、傘頂螺母都不移動，此時傘面便固定保持在一定的張開或收縮狀態下。
[0016]在中斷程序中設置了計數變量的預置值，該值的大小決定了單片機端口每隔多少時間輸出電平序列，改變該值的大小可改變端口輸出電平序列的頻率，從而改變步進電機的轉速。當按下加速鍵時，程序就減小該計數變量的值，當按下減速鍵時，程序就增大該計數變量的值，松開按鍵時，計數變量的值保持不變。通過加速鍵及減速鍵就可調節張開及收合雨傘的速度。[0017]本發明的有益效果是:一只手就可張開及收合雨傘，傘面能固定保持在一定的張開角度下，張開及收合雨傘的速度可調節，適應一些特殊的情況，具有較好的市場前景。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發明結構示意圖。
[0019]圖2是本發明正視圖。
[0020]圖3是本發明A-A剖視圖。
[0021]圖4是本發明單片機開發板電路原理圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖進一步說明本發明
[0023]參照附圖:
[0024]實施例1本發明所述的基于單片機控制的全自動雨傘，包括中空管狀傘柄1、套接于傘柄外部并沿傘柄滑動的滑塊2、傘架3、傘面4，所述的傘柄I末端安裝把手11，所述的傘架3包括多條傘骨31和與之相應的傘輻32，所述的傘骨31上端鉸接在傘頂螺母5外緣，所述的傘輻32的一端鉸接在滑塊2的外周、另一端分別鉸接相應的傘骨31 ;所述的傘面4固定在所述的傘骨31的表面，所述的傘柄I和所述的把手11之間的空腔連通，所述的空腔內安裝所述的控制裝置6，所述的控制裝置6包括螺桿61、步進電機62、單片機開發板63、電源64，所述的螺桿61包括上螺紋安裝端611、下螺紋安裝端612和中間的螺紋段613，所述的螺桿61的兩端分別通過上軸承614和下軸承615架于傘柄I內部；所述的下螺紋安裝端612通過聯軸器616與所述的步進電機62的輸出軸相連、上螺紋安裝端611伸出傘柄I的部分嚙合傘頂螺母5，所述的螺桿61的螺紋段613螺接傘柄螺母617，所述的傘柄螺母617通過傘柄I上的窗口 12與所述的滑塊2固定；所述的步進電機62與所述的單片機開發板63導線連接；
[0025]所述單片機開發板63上集成單片機、晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及安裝在把手上的矩陣鍵盤；所述的晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及矩陣鍵盤均與所述的單片機信號連接；所述電源分別為所述單片機開發板63中的單片機供電和步進電機驅動電路芯片供電；所述的單片機采用自帶的定時/計數器，定時/計數器設置工作在定時模式，給定時器賦一個初始值可使其定時一定的時間后觸發中斷程序；在主程序中初始化定時器及啟動定時器計時，在中斷程序中對定時器重新賦初始值，并重新啟動定時器，在中斷程序中設置一個變量用于記錄中斷達到的次數，當中斷次數達到預置的值時，該變量被清零用于重新計數，此時根據鍵盤掃描程序得到的矩陣鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平；當計數變量再一次達到預置的值時，根據此時鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平，以此循環輸出相應的電平序列來控制電機的轉動。
[0026]所述的螺桿61與所述的傘柄同軸。
[0027]所述的螺桿61的上螺紋安裝端611與所述的下螺紋安裝端612的外徑均小于所述的螺紋段613的外徑，并且設置在上螺紋安裝端611和下螺紋安裝端612的螺紋螺距小于所述的螺紋段613的螺紋螺距。[0028]所述的傘頂螺母5從上螺紋安裝端611的最底端螺紋運動到最上端螺紋的時間與所述的傘柄螺母617從螺紋段613的最底端螺紋運動到最上端螺紋的時間相等。
[0029]位于所述的上軸承614正上方的上端安裝端611配有用于限制上軸承軸向位移的軸承端蓋618。
[0030]所述的傘柄I與所述的把手11螺接。
[0031]所述的單片機開發板63以及所述的電源64置于所述的把手11內，所述的步進電機62、螺桿61以及固定螺桿的上軸承614、下軸承615和傘柄螺母617均置于傘柄I內部。
[0032]所述的單片機開發板63采用STC系列單片機89C52RC ;所述的電源64采用+5V電源供電；所述的步進電機驅動電路芯片采用外部電源供電的反相驅動芯片ULN2003 ;所述的矩陣鍵盤為2X2矩陣鍵盤，共設有4個按鍵，分別為正轉鍵、反轉鍵、加速鍵及減速鍵。
[0033]實施例2單片機開發程序及注釋如下所示:
[0034]
#include <reg51.H〉
[0035]
【權利要求】
1.基于單片機控制的全自動雨傘，包括中空管狀傘柄、套接于傘柄外部并沿傘柄滑動的滑塊、傘架、傘面，所述的傘柄末端安裝把手，所述的傘架包括多條傘骨和與之相應的傘輻，所述的傘骨上端鉸接在傘頂螺母外緣，所述的傘輻的一端鉸接在滑塊的外周、另一端分別鉸接相應的傘骨上；所述的傘面固定在所述的傘骨的表面，其特征在于:所述的傘柄和所述的把手之間的空腔連通，所述的空腔內安裝所述的控制裝置，所述的控制裝置包括螺桿、步進電機、單片機開發板、電源，所述的螺桿包括上螺紋安裝端、下螺紋安裝端和中間的螺紋段，所述的螺桿的兩端分別通過上軸承和下軸承架于傘柄內部；所述的螺桿下螺紋安裝端通過聯軸器與所述的步進電機的輸出軸相連、上螺紋安裝端伸出傘柄的部分嚙合傘頂螺母，所述的螺桿的螺紋段螺接傘柄螺母，所述的傘柄螺母通過傘柄上的窗口與所述的滑塊固定；所述的步進電機與所述的單片機開發板導線連接，所述單片機開發板上集成單片機、晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及安裝在把手上的矩陣鍵盤；所述的晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及矩陣鍵盤均與所述的單片機信號連接；所述電源分別為所述單片機開發板中的單片機供電和步進電機驅動電路芯片供電； 所述單片機開發板上集成單片機、晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及安裝在把手上的矩陣鍵盤；所述的晶振電路、復位電路、步進電機驅動電路芯片及矩陣鍵盤均與所述的單片機信號連接；所述電源分別為所述單片機開發板中的單片機供電和步進電機驅動電路芯片供電；所述的單片機采用自帶的定時/計數器，定時/計數器設置工作在定時模式，給定時器賦一個初始值可使其定時一定的時間后觸發中斷程序；在主程序中初始化定時器及啟動定時器計時，在中斷程序中對定時器重新賦初始值，并重新啟動定時器，在中斷程序中設置一個變量用于記錄中斷達到的次數，當中斷次數達到預置的值時，該變量被清零用于重新計數，此時根據鍵盤掃描程序得到的矩陣鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平；當計數變量再一次達到預置的值時，根據此時鍵盤的按鍵情況，相應的輸出端口的各引腳輸出相應的電平，以此循環輸出相應的電平序列來控制電機的轉動。
2.如權利要求1所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:所述的螺桿與所述的傘柄同軸。
3.如權利要求2所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:所述的螺桿的上螺紋安裝端與所述的下螺紋安裝端的外徑均小于所述的螺紋段的外徑，并且設置在上螺紋安裝端和下螺紋安裝端的螺紋螺距小于所述的螺紋段的螺紋螺距。
4.如權利要求1所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:所述的傘頂螺母從上螺紋安裝端的最底端螺紋運動到最上端螺紋的時間與所述的傘柄螺母從螺紋段的最底端螺紋運動到最上端螺紋的時間相等。
5.如權利要求1所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:位于所述的上軸承正上方的上端安裝端配有用于限制上軸承軸向位移的軸承端蓋。
6.如權利要求1所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:所述的傘柄與所述的把手螺接。
7.如權利要求5所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:所述的單片機開發板以及所述的電源置于所述的把手內，所述的步進電機、螺桿以及固定螺桿的上軸承、下軸承和傘柄螺母均置于傘柄內部。
8.如權利要求7所述的基于單片機控制的全自動雨傘，其特征在于:所述的單片機開發板采用STC系列單片機89C52RC ;所述的電源采用+5V電源供電；所述的步進電機驅動電路芯片采用外部電源供電的反相驅動芯片ULN2003 ;所述的矩陣鍵盤為2X2矩陣鍵盤，共設有4個按鍵， 分別為正轉鍵、反轉鍵、加速鍵及減速鍵。
【文檔編號】A45B25/14GK103622232SQ201310632428
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月29日 優先權日:2013年11月29日
【發明者】傅倩蓉, 金皖東, 朱賀嘉, 何奔 申請人:浙江工業大學