[发明专利]一种基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统

权利要求书

1.一种基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统，其特征在于：包括MCU控制模块及与该MCU控制模块连接的通信模块、RGB LED模块、显示模块、传感器模块，所述MCU控制模块包括相互连接的51单片机和STC15F104单片机，所述显示模块包括锁存电路、与锁存电路连接的晶体管显示模块，所述51单片机与所述锁存电路、通信模块连接，所述51单片机与传感器模块之间通过滤波电路连接，所述STC15F104单片机与所述RGB LED模块连接；还包括一位于所述传感器模块的MLX90393芯片正上方的磁体、及带动磁体旋转的旋钮，且该磁体与传感器模块的MLX90393芯片同轴放置；所述MLX90393芯片、RGB LED模块的灯珠均设置于一PCB板上，且RGB LED模块的灯珠沿一圆周等间距分布，MLX90393芯片位于RGB LED模块的灯珠中心；

所述基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统的实现方法如下，

以旋钮的中心为原点，构建坐标系XY；标定旋钮边缘上一点，旋钮转动一周，该点的运动轨迹为一个以原点为圆心的圆；设该点的起始位置为X轴正方向，旋钮旋转后该点和原点连线与X轴正方向的夹角为旋转角度θ；根据传感器模块返回的X和Y轴16位二进制数据，即可判定所处象限：

(1)旋钮处于第一象限时：

0x0000X≤X1

0x0000≤Y＜Y1

θ＝arctan(Y/X)

且0≤θ＜90；

(2)旋钮处于第二象限时：

X2＜X＜0xFFFF

0x0000Y≤Y1

且90≤θ＜180；

(3)旋钮处于第三象限时：

X2≤X＜0xFFFF

Y2＜Y≤0xFFFF

且180≤θ＜270；

(4)旋钮处于第四象限时：

0x0000＜X＜X1

Y2≤Y＜0xFFFF

且270≤θ＜360；

根据上述方式定位旋钮位置并确定θ后，根据RGB LED模块的灯珠总数量n，通过式子θ/(360/n)，即可判断需要点亮的RGB LED模块的灯珠数量；或亮起指定RGB LED模块的灯珠，定位旋钮转动位置；

还可根据Z轴方向的16位二进制数据换算得到磁体垂直方向上与芯片的距离；即测得旋钮不按下时，Z轴方向返回的数据为Z1，当旋钮按下时，该数据将为Z2，在Z1和Z2间设定阈值，当Z轴数据大于该阈值时，检测到旋钮按下，从而完成RGB LED模块的灯珠显示模式的切换；

该系统还可实现温度检测，并通过晶体管显示模块显示，实时温度可根据以下公式换算：

其中，T_digital为MLX90393返回的16位温度数据，TREF为0Xb668。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统，其特征在于：还包括从下而上依次设置的第一至第四方形亚克力板及一圆环垫圈，第一至第四方形亚克力板的中间均开设有圆孔，第一方形亚克力板、第二方形亚克力板的圆形开孔半径均为R1、第三方形亚克力板的圆形开孔半径为R2、第四方形亚克力板的圆形开孔半径为R3，R1＞R3＞R2，且R1大于RGB LED模块的灯珠所分布圆周半径，所述PCB板设于第一方形亚克力板、第二方形亚克力板之间，使得MLX90393芯片正好位于第一至第四方形亚克力板圆形开孔中心，所述圆环垫圈外径小于R3，内径大于R2，以使得圆环垫圈正好设置于第四方形亚克力板圆形开孔，且圆环垫圈中间的开孔不遮挡相对设置的MLX90393芯片、磁体。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统，其特征在于：所述MLX90393芯片、磁体之间的垂直距离为5～8mm。

4.根据权利要求1所述的一种基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统，其特征在于：所述晶体管显示模块由若干个八段数码管组成。

5.根据权利要求1所述的一种基于3D微功耗磁力计的智能旋钮系统，其特征在于：所述传感器模块采用MLX90393芯片，所述MLX90393芯片的INT、SCL/SCLK、SDA/MOSI、INT/TRIG引脚通过滤波电路与所述51单片机连接，MLX90393芯片的SENB/CS、VDD_IO、VDD引脚连接至3.3V电源，MLX90393芯片的VDD_IO还分别通过电阻R0、电阻R1、电容C1与MLX90393芯片的SDA/MOSI、SCL/SCLK、VSS引脚连接，MLX90393芯片的VDD引脚还通过电容C0与MLX90393芯片的VSS引脚连接，MLX90393芯片的VSS、A0、A1引脚相连接至GND端。