基于控制系统的智能花饰和服装

1.基于控制系统的智能花饰，其特征在于，所述智能花饰包括花瓣(31)、花托(32)和步进电机，所述控制系统包括微控制器(1)和环境参数感知单元(2)，所述环境参数感知单元(2)包括采用静止人体检测器的人体检测模块(21)、光照检测模块(22)和采用三轴加速度传感器的运动检测模块(23)，所述人体检测模块(21)与所述微控制器(1)连接，所述光照检测模块(22)与所述微控制器(1)连接，所述运动检测模块(23)与所述微控制器(1)连接，所述光照检测模块(22)包括光敏电阻、基准电阻和比较器，所述光敏电阻、所述基准电阻分别与所述比较器连接；所述步进电机上设有牵引线，所述牵引线依次穿过所述花托(32)和所述花瓣(31)，所述步进电机与所述微控制器(1)连接。
2.根据权利要求1所述的基于控制系统的智能花饰，其特征在于，所述牵引线穿过所述花托(32)套设在塑料管中，所述牵引线穿过所述塑料管与所述步进电机连接。
3.根据权利要求2所述的基于控制系统的智能花饰，其特征在于，所述步进电机与所述微控制器(1)通过驱动芯片(6)连接。
4.根据权利要求3所述的基于控制系统的智能花饰，其特征在于，所述步进电机上设有绕线匝，所述牵引线绕在所述绕线匝上。
5.包含有权利要求1所述基于控制系统的智能花饰的服装，其特征在于，包括衣裙本体，所述控制系统和所述智能花饰分开设置于所述衣裙本体上。

基于控制系统的智能花饰和服装\n技术领域\n[0001] 本发明属于服装领域，更具体涉及一种带智能装饰的服装。\n背景技术\n[0002] 目前大多数装饰性衣物，如时装，对款式的更新主要在于采用新的面料、辅料和制作工艺，对织物的结构、质地、色彩、花型等进行改进。而在动态效果方面的改进则很少。现有技术在服装动态效果方面的改进是在服装的某些位置加上动态装饰，但由于动态装饰较大会导致局部占用空间过大而破坏服饰的整体美观性。\n[0003] 在一些其他专利中也存在相应的智能花饰装置，比如盆栽仿真花，主要是利用偏心轮的旋转用铁丝拉动花朵上下移动，利用花托的聚拢及分散作用实现花朵的打开和闭合，这种实现花饰动态效果的方法较为简单，但不适合使用在服装上，首先因为偏心轮的安装需要很大的垂直空间，这在衣物上很难实现；其次，无法达到逐层打开的效果。\n发明内容\n[0004] 本发明提供一种控制系统及基于该控制系统的智能花饰和服装，控制花瓣闭合和打开的步进电机和控制系统与起装饰作用的花瓣和花托分开设置，且步进电机和控制系统的电路集成在电路板中，体积相对较小，在不影响美观的情况下，保证智能花饰的动态效果。\n[0005] 根据本发明的一个方面，提供一种控制系统，包括微控制器和环境参数感知单元，环境参数感知单元包括人体检测模块、光照检测模块和运动检测模块，人体检测模块与微控制器连接，光照检测模块与微控制器连接，运动检测模块与微控制器连接。\n[0006] 其有益效果为：应用该控制系统时，运动检测模块能够检测出加速度信号，并将检测出的加速度信号转换成电信号输送至微控制器中，微控制器通过预先输入的程序对接收到的电信号进行处理并发出新的指令；光照检测模块可以采集周围环境的光信号并将采集到的光信号转换成电信号输送至微控制器中，微控制器通过预先输入的程序对接收到的电信号进行处理并发出新的指令；人体检测模块能够在不接触人体的情况下检测到人体的温度信号，并将温度信号转化为电信号传输给微控制器，微控制器通过预先输入的程序对接收到的电信号进行处理并发出新的指令。控制系统通过一系列的信号转换及传输，最终控制基于该控制系统的智能花饰实现动态效果。\n[0007] 在一些实施方式中，人体检测模块采用静止人体检测器。\n[0008] 其有益效果为：静止人体检测器不仅可以检测到一定范围内正在运动的人，也可以检测到一定范围内静止不动的人。\n[0009] 在一些实施方式中，光照检测模块包括光敏电阻、基准电阻和比较器，光敏电阻和基准电阻分别和比较器连接。\n[0010] 其有益效果为：光敏电阻能够检测出光信号并将其转换成电信号，该电信号通过比较器与由基准电阻产生的基准电压进行比较得到电压信号，并传输到微控制器中，微控制器通过预先输入的程序对电压信号进行处理。\n[0011] 在一些实施方式中，运动检测模块采用三轴加速度传感器。其有益效果为：三轴加速度传感器可以在预先不知道物体运动方向的情况下检测出加速度信号，再将检测出的加速度信号转换成电信号。\n[0012] 基于上述控制系统的智能花饰，包括花瓣、花托和步进电机，步进电机上设有牵引线，牵引线依次穿过花托和花瓣上的通孔，步进电机与微控制器连接。\n[0013] 其有益效果为：微控制器通过预先输入的程序对电信号进行处理，进而带动步进电机的转动，使牵引线受力，当牵引线受力时将花瓣拉起闭合，当牵引线不受力时，花瓣在其本身的弹性作用下回复绽放状态。\n[0014] 在一些实施方式中，牵引线穿过花托套设在塑料管中，牵引线穿过塑料管与步进电机连接。\n[0015] 其有益效果为：在花托与步进电机之间的牵引线套设在塑料管中，可以保证牵引线的运行行程和与牵引线连接的花瓣的运行行程一致。\n[0016] 在一些实施方式中，步进电机与微控制器通过驱动芯片连接。\n[0017] 在一些实施方式中，步进电机上设有绕线匝，牵引线绕在绕线匝上。\n[0018] 其有益效果为：将牵引线绕在绕线匝上用于与连接花瓣和花托的牵引线相连接，并方便牵引线的收放，从而控制花瓣的闭合打开。\n[0019] 带智能花饰的服装，包括衣裙本体，智能花饰和控制系统分开设置于衣裙本体上。\n[0020] 其有益效果为：控制系统中的环境参数感知单元缝制在衣裙本体的表面，便于感应环境中的参数；环境参数感知单元与微控制器的连接线穿设在衣裙本体中；智能花饰中的步进电机和控制系统中的微控制器位于衣裙本体上比较隐蔽的位置；智能花饰的花瓣和花托缝制在衣裙本体上比较明显的位置。这样的设计可以保证服装的花饰在达到智能的动态效果情况下，保持服装整体的美观性能。\n附图说明\n[0021] 图1是本发明一实施方式的控制系统的原理框图；\n[0022] 图2是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的智能花饰的花瓣结构示意图；\n[0023] 图3是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的智能花饰的花托结构示意图；\n[0024] 图4是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的智能花饰的步进电机和电路板的结构示意图；\n[0025] 图5是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统智能花饰的花瓣与花托的结构示意图。\n[0026] 图6是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统智能花饰的结构示意图；\n[0027] 图7是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的微控制器的电路原理图；\n[0028] 图8是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的静止人体检测器的电路原理图；\n[0029] 图9是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的光敏电阻的电路原理图；\n[0030] 图10是本发明一实施方式的基于图1所示控制系统的运动检测模块的电路原理图；\n[0031] 图11是本发明一实施方式的用于驱动基于图1所示控制系统的智能花饰的步进电机的驱动芯片的电路原理图。\n具体实施方式\n[0032] 图1示意性地显示了本发明一实施方式的控制系统，包括微控制器1和环境参数感知单元2。环境参数感知单元2包括人体检测模块21、光照检测模块22和运动检测模块\n23。人体检测模块21与微控制器1连接，光照检测模块22与微控制器1连接，运动检测模块23与微控制器1连接。人体检测模块21采用静止人体检测器。光照检测模块22包括光敏电阻、基准电阻和比较器，光敏电阻和基准电阻分别和比较器连接。运动检测模块23采用三轴加速度传感器。在实际应用中，控制系统由锂电池73供电。\n[0033] 应用该控制系统时，在微控制器1中输入程序，微控制器1连接有驱动芯片6，微控制器1通过驱动芯片6驱动步进电机。运动检测模块23中的三轴加速度传感器可以在预先不知道物体运动方向的情况下检测出加速度信号，再将检测出的加速度信号转换成电信号，转换成的电信号被输送至微控制器1中，由微控制器1对接收的电信号进行处理并对驱动步进电机的驱动芯片6发出新的指令。光照检测模块22中光敏电阻将检测出的光信号转换成电信号，该电信号通过比较器与由基准电阻产生的基准电压进行比较得到电压信号，并将比较得到的电压信号传送到微控制器1，微控制器1对电压信号进行处理并对驱动步进电机的驱动芯片6发出新的指令。人体检测模块21中的静止人体检测器在不接触人体的情况下检测到人体的温度信号，再将温度信号转化为电信号并传输给微控制器1，微控制器1对接收到的电信号进行处理并对驱动步进电机的驱动芯片6发出新的指令。在本实施例中，人体检测模块21的静止人体检测器采用欧姆龙公司生产的型号为D6T-44L的产品。\n静止人体检测器不但可以检测一定范围内的正在运动的人，而且还可以检测一定范围内的静止不动的人。驱动芯片6接收微控制器1发出的指令后再驱动步进电机，进而控制花瓣\n31的闭合和打开。\n[0034] 图2-4分别示意性地显示了本发明一实施方式的智能花饰的花瓣、花托及步进电机的结构。\n[0035] 如图2-4所示，基于上述控制系统的智能花饰，包括花瓣31、花托32和步进电机，花瓣31粘结在花托32上，花托32位于花瓣31的底部。步进电机的轴上设有绕线匝，线匝上绕有牵引线，牵引线依次穿过花托32和花瓣31。牵引线穿过花托32套设在塑料管中，牵引线穿过塑料管与步进电机连接。在花托32与步进电机之间的牵引线套设在塑料管中，可以保证牵引线的运行行程和与牵引线连接的花瓣的运行行程一致。花瓣31采用弹性塑料如TPE、TPV等材料制成，塑料管的材质选用PP管材或PB管材等。在本实施例中，花瓣\n31采用TPE制成，牵引线采用透明尼龙线，塑料管为硬塑料管，塑料管的材质选用PB管材，花饰设有三层花瓣。三层花瓣通过粘结的方式相连接。三层花瓣包括位于最外层的第一花瓣311、位于中层的第二花瓣312和位于最内层的第三花瓣313。三层花瓣都各设有六朵。\n第一花瓣311的表面积大于第二花瓣312的表面积，第二花瓣312的表面积大于第三花瓣\n313的表面积。第一花瓣311通过第一牵引线41连接有第一步进电机51，第二花瓣312通过第二牵引线42连接有第二步进电机52，第三花瓣313通过第三牵引线43连接有第三步进电机53。第一步进电机51上设有第一绕线匝511，第二步进电机52上设有第二绕线匝\n521，第三步进电机53上设有第三绕线匝531。第一牵引线41连接在第一步进电机51的第一绕线匝511上，第二牵引线42连接在第二步进电机52的第二绕线匝521上，第三牵引线\n43连接在第三步进电机53的第三绕线匝531上。\n[0036] 第一花瓣311的两端设有第一通孔3111和第二通孔3112。花托32为圆盘状，花托32的中心位置设有一个中心孔321。花托32的端面上从外向内依次设有第三通孔322、第四通孔323和第一凹槽324。第三通孔322、第四通孔323、第一凹槽324和中心孔321位于一条直线上。花托32的端面上设有六组呈发散状的第三通孔322、第四通孔323和第一凹槽324。与六朵第一花瓣311一一对应。第一牵引线41依次穿过第一通孔3111、第二通孔3112、第三通孔322、第四通孔323、第一凹槽324和中心孔321从而将第一花瓣311与花托32连接起来。第一牵引线41依次穿过第一花瓣311上的第一通孔3111和第二通孔\n3112，然后再依次穿过花托32上的第三通孔322和第四通孔323，从而将第一花瓣311和花托32连接起来。第一牵引线41穿过第四通孔323后沿第一凹槽324被牵引至花托32的中心孔321，并穿进中心孔321中。从中心孔321中引出的第一牵引线41与第一步进电机\n51连接。当第一牵引线41受力时便可以将第一花瓣311拉起闭合，当第一牵引线41不受力时，第一花瓣311在自身弹力的作用下恢复绽放状态。\n[0037] 第二花瓣上312的两端设有第六通孔3121和第七通孔3122。圆盘状的花托32的端面上从外向内依次设有第八通孔325、第九通孔326和第二凹槽327。第八通孔325、第九通孔326、第二凹槽327和中心孔321位于一条直线上。花托32的端面上设有六组呈发散状的第八通孔325、第九通孔326和第二凹槽327。与六朵第二花瓣312一一对应。第一凹槽324和第二凹槽327间隔均匀排列。第二牵引线42依次穿过第六通孔3121、第七通孔3122、第八通孔325、第九通孔326、第二凹槽327和中心孔321，从而将第二花瓣312与花托32连接起来。第二牵引线42依次穿过第二花瓣312上的第六通孔3121和第七通孔\n3122，然后依次穿过花托32上的第八通孔325和第九通孔326。第二牵引线42穿过第九通孔326后沿第二凹槽327被牵引至花托32的中心孔321，并穿进中心孔321中。从中心孔321中引出的第二牵引线42与第二步进电机52连接。第二牵引线42受力时便可以将第二花瓣312拉起闭合，当第二牵引线42不受力时，第二花瓣312在自身弹力的作用下恢复绽放状态。\n[0038] 花托32上的第三通孔322、第四通孔323、第八通孔325、第九通孔326和中心孔\n321的孔壁上套设有金属环，防止尼龙线在其中穿过时会对各个孔造成磨损。第三通孔322与中心孔321之间的距离大于第八通孔325与中心孔之间的距离；第四通孔323与中心孔\n321之间的距离大于第九通孔326与中心孔321之间的距离。这样的设计保证第一牵引线\n41和第二牵引线42错开，不会发生缠绕。\n[0039] 第三花瓣313表面积较小，其上仅设有一个第五通孔3131，用于牵引第三花瓣313的第三牵引线43依次穿过第五通孔3131、第三通孔322、第四通孔323、凹槽324和中心孔\n321后，再与第三步进电机53连接。\n[0040] 第一步进电机51、第二步进电机52和第三步进电机53分别与微控制器1连接。\n控制系统中的微控制器1通过驱动芯片6控制第一步进电机51、第二步进电机52和第三步进电机53。\n[0041] 如图4、5所示，第一步进电机51、第二步进电机52和第三步进电机53放置于塑料盒7中。第一步进电机51上设有三个第一绕线匝511，每个第一绕线匝511上绕有一根第四牵引线44，一根第四牵引线44是由六根第一牵引线41合并而成，对应智能花饰的六朵第一花瓣311。则第一步进电机51上设有三根第四牵引线44，分别控制三朵智能花饰的外层第一花瓣311。同样，第二步进电机52控制三朵智能花饰的中层第二花瓣312，第三步进电机53控制三朵智能花饰的内层第三花瓣313。\n[0042] 塑料盒7的内部分为两层，上层用于放置第一步进电机51、第二步进电机52和第三步进电机53，下层用于放置电路板71和锂电池73。锂电池73除了给控制系统供电外，还为第一步进电机51、第二步进电机52和第三步进电机53供电。电路板71上设置有微控制器1和驱动芯片6，人体检测模块21、光照检测模块22和运动检测模块23连接在电路板\n71上，人体检测模块21、光照检测模块22和运动检测模块23通过电路板71与微控制器1进行信号的传送。塑料盒7的侧面设有一个通孔72，人体检测模块21、光照检测模块22和运动检测模块23与微控制器1的连接线穿过通孔72。\n[0043] 第一步进电机51上的第一绕线匝511可以对第一牵引线41进行收放，第一牵引线41穿过花托32控制第一花瓣311的闭合和打开。闭合第一花瓣311时，第一步进电机\n51带动第一绕线匝511转动收紧第一牵引线41,使第一花瓣311向中心靠拢，第一花瓣311完全闭合之后第一步进电机41停止转动；打开第一花瓣311时，第一步进电机41带动第一绕线匝411反向转动并缓慢地放线，第一花瓣311在其本身弹力的作用下渐渐回到原始的位置。第二花瓣312、第三花瓣313与第一花瓣311的闭合、打开过程相同。为了达到富有美感的动态效果，在实际操作中，可以在微控制器1中输入程序，控制第一花瓣311、第二花瓣312和第三花瓣313的闭合和打开的时间顺序，使得花瓣呈现逐渐开放和逐渐闭合的动态效果。\n[0044] 带有智能花饰的服装，包括衣裙本体、智能花饰和控制系统。智能花饰和控制系统连接。控制系统中的环境参数感知单元2即人体检测模块21、光照检测模块22和运动检测模块23缝制在衣裙本体的表面，便于感应环境中的参数。环境参数感知单元2与位于电路板71上的微控制器1的连接线通过塑料盒7上的通孔72穿设在衣裙本体中。智能花饰中的步进电机、安装有控制系统中的微控制器1的电路板71以及锂电池73位于塑料盒7中，缝制在衣裙本体上比较隐蔽的位置。智能花饰的花瓣31和花托32缝制在衣裙本体上比较明显的位置。运动检测模块23的作用是通过检测人的运动状态是处于运动还是静止来选择花朵闭合或打开；人体检测模块21的作用是通过检测周边是否有人接近来选择花朵打开或闭合；光照检测模块22的作用是通过检测外界光线的强弱来选择花朵打开或闭合。\n[0045] 这样的设计可以保证在达到服装上花饰的智能动态效果的情况下，保持服装整体的美观性能。\n[0046] 如图7所示，微控制器采用微芯公司的PIC系列单片机，型号为PIC18F25J11。该型号单片机具有两个独立的MSSP模块，由于本系统中有两个模块需要用到串行总线，使用\n2\n该型号单片机可以方便的将其中一个MSSP模块配置为IC模式，而另一个配置为SPI四线模式就可以完成系统的信号采集，而不需要考虑总线复用以及总线冲突等细节问题，简化了系统设计。\n[0047] 如图8所示，人体检测模块21的静止人体检测器采用欧姆龙公司生产的型号为D6T-44L的产品。欧姆龙公司的D6T-44L是一款非接触式温度传感器，主要的功能是通过检测物体表面红外辐射强度从而测量出物体的表面温度。目前感应人体的传感器绝大多数采用的是热释电原理，在理论上只能检测运动的人体而无法检测出静止的人体。而欧姆龙公司的该款传感器采用的是热感原理，因此可通过感应温度检测出运动或者静止的人。其内\n2\n部集成了信号处理微处理器和算法因此操作十分简单，使用IC串行接口进行数据传输，仅一条读写指令便可以返回所检测温度场内4×4方格共16个温度值。将检测到的温度与人体温度比较即可判断所测范围内是否有人存在。\n[0048] 如图9所示，光照检测模块22包括光敏电阻、基准电阻和比较器，光敏电阻和基准电阻分别和比较器连接。光照检测模块22中的光敏电阻的型号为GM5516，比较器采用LM393。光敏电阻在特定波长光的照射下其阻值会迅速减小，可以用它来检测光线的有无。\n基准电阻设定比较器的动作点，即设定使光照检测模块22动作的特定光照强度条件。其中，R1为可调电阻，R2为光敏电阻，R3、R4为基准电阻，提供参考电压。调节可调电阻R1，线性地改变使比较器动作时光敏电阻R2的阻值，而光敏电阻R2的阻值与光照强度相关，所以调节可调电阻R1便能够改变触发比较器动作的环境光照强度，从而可以在各种环境下判断是否有光线直射。R5为输出上拉电阻，这是由于比较器内部为开漏输出，需要上拉以给定输出时的高电平。\n[0049] 如图10所示，运动检测模块23采用数字式三轴加速度传感器ADXL345，可以通过SPI(3线或4线)或I2C数字接口访问。\n[0050] 如图11所示，步进电机选用三洋公司的两相小型步进电机SANMOTION F2，该电机可以由型号为MTD2001的驱动芯片驱动。\n[0051] 微控制器与驱动芯片的ENAA、IN1、IN2、ENAB、IN3、IN4端口相连，微控制器通过这些端口对驱动芯片发出控制信号。\n[0052] 驱动芯片的OUT1、OUT2、VmmA、OUT3、OUT4、VmmB端口分别与步进电机的对应端相连，以驱使步进电机的转动角度与转动方向。\n[0053] 上面结合附图对本发明的一些实施方式做了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。