3D打印智能浮雕摆台

宝凤至， 都朋超， 冯 冲， 孙美玉， 刘宇婷， 施 展

(大连民族大学 信息与通信工程学院, 辽宁 大连 116600)

引言

摆台作为一种室内美工创意装饰品，常常出现在书桌、茶几、梳妆台等位置[1-3]。照片是摆台的主要内容，附加美观的外形设计，即能给家居生活带来美的享受。并且随着物联网技术的发展，家居设施趋于智能化，智能化的摆台可以为人们生活提供更多的便利[4-6]。此外，每个人的审美观各有不同，现有摆台产品具有大众通用性，但却无法满足人们对各种型号摆台的个性化需求。

本文拟将设计一种可定制的3D浮雕摆台。在形式方面，该摆台除了以电子相框的形式来展览照片外，还利用3D技术制作照片浮雕，增强摆台的艺术效果。在智能化方面，结合物联网技术，将日历、环境温度、湿度数据显示在摆台上，为用户选择出行着装提供智能参考依据。本文将对此内容展开如下设计论述。

1 总体设计方案

本浮雕摆台系统如图1所示，其核心部分为STM32微控制器，温湿度传感器将采集数据传送给STM32用于实时显示，STM32通过继电器控制浮雕背景灯调整其艺术效果，手机通过蓝牙模块与STM32通信发出浮雕背景灯的遥控指令，利用STM32内部时钟实现日历功能。

2 硬件部分

2.1 温湿度监测模块

温湿度模块由DHT11控制，该传感器包括一个电阻式测湿元件和一个 NTC 测温元件，并与一个微处理器相连接。通过涉及微控制器芯片等在内的电路连接就能够实时地采集本地湿度和温度。DHT11 与微处理器之间可利用单总线进行通信，仅仅只需要一个 I/O 口。传感器内部湿度和温度数据一次性传给微处理器，数据采用校验的方式进行校验，有效地保证数据传输的准确性。

图1 系统设计方案

2.2 实时显示模块

实时模块采用精度较高的晶体振荡器作为时钟源，为分频计数器提供低功耗的优质实基信号，变换可得精准的实时时间，产生秒、分、时、日等信息。外加电池进行供电，使其在主电源掉电时，还可以正常工作。

2.3 LCD显示模块

LCD液晶模块设计连接如图2所示。本款设计选用的是4.3寸的TFTLCD、即薄膜晶体管液晶显示器,其工作电压为3.3 V。该模块有如下特点:320×240的分辨率，16位真彩显示。自带触摸屏，可以用来作为控制输入。

图2 LCD液晶模块连接图

2.4 蓝牙无线传输模块

ATK-HCO5 型蓝牙模块通信距离在15 m左右，工作温度为-25℃～75℃。该模块通过一个串口TTL接口，既可调用AT指令来设置和查询相关参数，同时还能实现串口数据透传。因此该模块设有2种模式：AT指令模式和串口透传通信模式。蓝牙模块与STM32开发板连接图即如图3所示。

图3 模块与STM32开发板连接图

3 系统软件设计及浮雕3D打印

3.1 温湿度监测模块

如图4所示，传感器模块测量当前环境的温度及湿度，STM32微控制器获取整合采集到的数据并实时显示在4.3寸显示屏上。此功能设置得到的湿度与温度的允许范围为20%～90%RH和0 ℃～50 ℃。

图4温湿度功能流程图

Fig.4Temperatureandhumidityfunctionflowchart

3.2 实时显示模块

在STM32中有5个时钟源，实时时间可以利用内部的时钟源来研发设置[7-8]。由此达到了在4.3寸显示屏上动态呈现日期与时间的功能效果。图5即为时钟显示流程图。

图5 时钟显示流程图

3.3 LCD显示模块

初始化液晶显示屏，此后才可启动显示时间及温、湿度数据的运行进程，显示设计流程如图6所示。

图6 LCD显示流程图

3.4 蓝牙无线传输模块

该模块的主题功能是，连接成功后，利用手机App发出指令，通过蓝牙将指令传送至STM32核心板，并根据指令控制继电器开关，从而遥控浮雕照片背景灯开启组数，改变背景的亮度。该模块设计流程如图7所示。

图7 蓝牙无线传输流程图

3.5 3D打印照片浮雕

3D打印照片的原理是打印图案的厚度会导致透光不同，在背光的作用下显示照片的图案，本设计使用PLA材料并通过M200打印机专业加工，可得打印完成的照片浮雕如图8(a)所示。基于3D打印照片浮雕的智能摆台系统如图8(b)所示。

(a)照片浮雕 (b)浮雕摆台系统

4 结束语

本设计是3D打印嵌入式浮雕摆台，该摆台具有3个特点,可阐释分述如下。

(1)利用温湿度传感器、STM32微处理器内部时钟源将环境信息、日历信息综合呈现给人们，为人们出行和日常着装提供参考。

(2)利用手机App对浮雕摆台照片的光亮程度进行调节，在调整摆台观赏效果的同时，构成可调亮度的台灯。

(3)利用3D打印技术制作照片，满足人们的家居饰品定制化需求。