寶鳳至， 都朋超， 馮 沖， 孫美玉， 劉宇婷， 施 展

(大連民族大學(xué) 信息與通信工程學(xué)院, 遼寧 大連 116600)

引言

擺臺(tái)作為一種室內(nèi)美工創(chuàng)意裝飾品，常常出現(xiàn)在書桌、茶幾、梳妝臺(tái)等位置[1-3]。照片是擺臺(tái)的主要內(nèi)容，附加美觀的外形設(shè)計(jì)，即能給家居生活帶來(lái)美的享受。并且隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，家居設(shè)施趨于智能化，智能化的擺臺(tái)可以為人們生活提供更多的便利[4-6]。此外，每個(gè)人的審美觀各有不同，現(xiàn)有擺臺(tái)產(chǎn)品具有大眾通用性，但卻無(wú)法滿足人們對(duì)各種型號(hào)擺臺(tái)的個(gè)性化需求。

本文擬將設(shè)計(jì)一種可定制的3D浮雕擺臺(tái)。在形式方面，該擺臺(tái)除了以電子相框的形式來(lái)展覽照片外，還利用3D技術(shù)制作照片浮雕，增強(qiáng)擺臺(tái)的藝術(shù)效果。在智能化方面，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將日歷、環(huán)境溫度、濕度數(shù)據(jù)顯示在擺臺(tái)上，為用戶選擇出行著裝提供智能參考依據(jù)。本文將對(duì)此內(nèi)容展開如下設(shè)計(jì)論述。

1 總體設(shè)計(jì)方案

本浮雕擺臺(tái)系統(tǒng)如圖1所示，其核心部分為STM32微控制器，溫濕度傳感器將采集數(shù)據(jù)傳送給STM32用于實(shí)時(shí)顯示，STM32通過(guò)繼電器控制浮雕背景燈調(diào)整其藝術(shù)效果，手機(jī)通過(guò)藍(lán)牙模塊與STM32通信發(fā)出浮雕背景燈的遙控指令，利用STM32內(nèi)部時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)日歷功能。

2 硬件部分

2.1 溫濕度監(jiān)測(cè)模塊

溫濕度模塊由DHT11控制，該傳感器包括一個(gè)電阻式測(cè)濕元件和一個(gè) NTC 測(cè)溫元件，并與一個(gè)微處理器相連接。通過(guò)涉及微控制器芯片等在內(nèi)的電路連接就能夠?qū)崟r(shí)地采集本地濕度和溫度。DHT11 與微處理器之間可利用單總線進(jìn)行通信，僅僅只需要一個(gè) I/O 口。傳感器內(nèi)部濕度和溫度數(shù)據(jù)一次性傳給微處理器，數(shù)據(jù)采用校驗(yàn)的方式進(jìn)行校驗(yàn)，有效地保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.2 實(shí)時(shí)顯示模塊

實(shí)時(shí)模塊采用精度較高的晶體振蕩器作為時(shí)鐘源，為分頻計(jì)數(shù)器提供低功耗的優(yōu)質(zhì)實(shí)基信號(hào)，變換可得精準(zhǔn)的實(shí)時(shí)時(shí)間，產(chǎn)生秒、分、時(shí)、日等信息。外加電池進(jìn)行供電，使其在主電源掉電時(shí)，還可以正常工作。

2.3 LCD顯示模塊

LCD液晶模塊設(shè)計(jì)連接如圖2所示。本款設(shè)計(jì)選用的是4.3寸的TFTLCD、即薄膜晶體管液晶顯示器,其工作電壓為3.3 V。該模塊有如下特點(diǎn):320×240的分辨率，16位真彩顯示。自帶觸摸屏，可以用來(lái)作為控制輸入。

圖2 LCD液晶模塊連接圖

2.4 藍(lán)牙無(wú)線傳輸模塊

ATK-HCO5 型藍(lán)牙模塊通信距離在15 m左右，工作溫度為-25℃～75℃。該模塊通過(guò)一個(gè)串口TTL接口，既可調(diào)用AT指令來(lái)設(shè)置和查詢相關(guān)參數(shù)，同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)透?jìng)?。因此該模塊設(shè)有2種模式：AT指令模式和串口透?jìng)魍ㄐ拍Ｊ健Ｋ{(lán)牙模塊與STM32開發(fā)板連接圖即如圖3所示。

圖3 模塊與STM32開發(fā)板連接圖

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及浮雕3D打印

3.1 溫濕度監(jiān)測(cè)模塊

如圖4所示，傳感器模塊測(cè)量當(dāng)前環(huán)境的溫度及濕度，STM32微控制器獲取整合采集到的數(shù)據(jù)并實(shí)時(shí)顯示在4.3寸顯示屏上。此功能設(shè)置得到的濕度與溫度的允許范圍為20%～90%RH和0 ℃～50 ℃。

圖4溫濕度功能流程圖

Fig.4Temperatureandhumidityfunctionflowchart

3.2 實(shí)時(shí)顯示模塊

在STM32中有5個(gè)時(shí)鐘源，實(shí)時(shí)時(shí)間可以利用內(nèi)部的時(shí)鐘源來(lái)研發(fā)設(shè)置[7-8]。由此達(dá)到了在4.3寸顯示屏上動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)日期與時(shí)間的功能效果。圖5即為時(shí)鐘顯示流程圖。

圖5 時(shí)鐘顯示流程圖

3.3 LCD顯示模塊

初始化液晶顯示屏，此后才可啟動(dòng)顯示時(shí)間及溫、濕度數(shù)據(jù)的運(yùn)行進(jìn)程，顯示設(shè)計(jì)流程如圖6所示。

圖6 LCD顯示流程圖

3.4 藍(lán)牙無(wú)線傳輸模塊

該模塊的主題功能是，連接成功后，利用手機(jī)App發(fā)出指令，通過(guò)藍(lán)牙將指令傳送至STM32核心板，并根據(jù)指令控制繼電器開關(guān)，從而遙控浮雕照片背景燈開啟組數(shù)，改變背景的亮度。該模塊設(shè)計(jì)流程如圖7所示。

圖7 藍(lán)牙無(wú)線傳輸流程圖

3.5 3D打印照片浮雕

3D打印照片的原理是打印圖案的厚度會(huì)導(dǎo)致透光不同，在背光的作用下顯示照片的圖案，本設(shè)計(jì)使用PLA材料并通過(guò)M200打印機(jī)專業(yè)加工，可得打印完成的照片浮雕如圖8(a)所示?；?D打印照片浮雕的智能擺臺(tái)系統(tǒng)如圖8(b)所示。

(a)照片浮雕 (b)浮雕擺臺(tái)系統(tǒng)

4 結(jié)束語(yǔ)

本設(shè)計(jì)是3D打印嵌入式浮雕擺臺(tái)，該擺臺(tái)具有3個(gè)特點(diǎn),可闡釋分述如下。

(1)利用溫濕度傳感器、STM32微處理器內(nèi)部時(shí)鐘源將環(huán)境信息、日歷信息綜合呈現(xiàn)給人們，為人們出行和日常著裝提供參考。

(2)利用手機(jī)App對(duì)浮雕擺臺(tái)照片的光亮程度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在調(diào)整擺臺(tái)觀賞效果的同時(shí)，構(gòu)成可調(diào)亮度的臺(tái)燈。

(3)利用3D打印技術(shù)制作照片，滿足人們的家居飾品定制化需求。