一種嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置制造方法
【專利摘要】一種嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置，包括用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，所述傳感器與微控制器連接，所述微控制器設有用于與上位機通訊的通訊接口，所述裝置還包括用于將當前檢測環(huán)境數(shù)據(jù)與預設閾值比較后選擇性地向報警器發(fā)出告警指令的超限報警模塊，所述微控制器的數(shù)據(jù)接口與所述超限報警模塊連接，所述超限報警模塊與報警器連接。本實用新型提供一種功能豐富、兼有超限報警功能的嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置。
【專利說明】一種嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種環(huán)境傳感器裝置。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的環(huán)境傳感器裝置，通常包括用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器(例如溫度、濕度等信號)，僅能實現(xiàn)單一的檢測功能；無法對環(huán)境參數(shù)進行超限報警等功能。另外，隨著傳感器技術、計算機技術、通訊網(wǎng)絡技術和智能控制技術的迅猛發(fā)展，環(huán)境監(jiān)控技術也得到了迅速發(fā)展。目前環(huán)境傳感器很多，但是普遍存在傳感器信號類型單一，如果多個傳感器集成則造成多個芯片和模塊重復，造成成本成倍上升，且裝置體積較大等缺點。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]為了克服已有環(huán)境傳感器的功能單一、無報警功能的不足，本實用新型提供一種功能豐富、兼有超限報警功能的嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置。
[0004]本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是:
[0005]一種嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置，包括用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，所述傳感器與微控制器連接，所述微控制器設有用于與上位機通訊的通訊接口，所述裝置還包括用于將當前檢測環(huán)境數(shù)據(jù)與預設閾值比較后選擇性地向報警器發(fā)出告警指令的超限報警模塊，所述微控制器的數(shù)據(jù)接口與所述超限報警模塊連接，所述超限報警模塊與報警器連接。
[0006]作為優(yōu)選的一種方案:所述裝置還包括人機對話界面模塊，所述人機對話界面模塊包括鍵盤和顯示屏，所述鍵盤與所述微控制器的鍵盤接口連接，所述顯示屏與所述微控制器的顯示接口連接。
[0007]進一步，所述微控制器還包括A/D擴展接口和CAN擴展接口。
[0008]所述傳感器包括溫濕度傳感器和CO2濃度傳感器，所述裝置還包括微型氣泵，溫濕度傳感器的探頭、CO2濃度傳感器的探頭位于所述微型氣泵的出氣口處。
[0009]本實用新型的有益效果主要表現(xiàn)在:1、功能豐富、兼有超限報警功能；2、人機交互方便；3、在傳感器探頭處增加微型氣泵，根據(jù)微型氣泵工作頻率的有效控制，提高傳感器探頭與環(huán)境空氣的有效接觸面積，以此提高傳感器采集數(shù)據(jù)的準確度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1是嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置的示意圖。
[0011]圖2是嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖對本實用新型作進一步描述。
[0013]參照圖1和圖2，一種嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置，包括用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，所述傳感器與微控制器連接，所述微控制器設有用于與上位機通訊的通訊接口，所述裝置還包括用于將當前檢測環(huán)境數(shù)據(jù)與預設閾值比較后選擇性地向報警器發(fā)出告警指令的超限報警模塊，所述微控制器的數(shù)據(jù)接口與所述超限報警模塊連接，所述超限報警模塊與報警器連接。
[0014]作為優(yōu)選的一種方案:所述裝置還包括人機對話界面模塊，所述人機對話界面模塊包括鍵盤和顯示屏，所述鍵盤與所述微控制器的鍵盤接口連接，所述顯示屏與所述微控制器的顯示接口連接。
[0015]進一步，所述微控制器還包括A/D擴展接口和CAN擴展接口。
[0016]所述傳感器包括溫濕度傳感器和CO2濃度傳感器，所述裝置還包括微型氣泵，溫濕度傳感器的探頭、CO2濃度傳感器的探頭位于所述微型氣泵的出氣口處。
[0017]本實施例中，由于保護探頭的需要，傳感器探頭不能直接暴露在空氣中。為實現(xiàn)溫濕度傳感器探頭能與真實環(huán)境有效合理的接觸，本發(fā)明采用微型氣泵以脈沖調(diào)控的方式控制開啟，開啟微型氣泵吸入環(huán)境空氣，增加環(huán)境空氣與溫濕度和C02濃度探頭的有效接觸。為防止空氣流通，造成溫濕度檢測的偏差。關閉微型氣泵后一定時間，可使探頭周邊空氣穩(wěn)定時在檢測數(shù)據(jù)，以此保證采用數(shù)據(jù)的準確可靠性。根據(jù)空氣動力學原理，采用空氣動力學分析軟件Fluent軟件分析獲得微型氣泵工作頻率，滿足即可實現(xiàn)探頭環(huán)境空氣流通，又可防止空氣流動影響檢測精度的探頭環(huán)境。單片機可對微型氣泵通過分析得到的頻率進行有效控制。在微型氣泵運行時，增強空氣流通，增加環(huán)境空氣與溫濕度和C02濃度探頭的有效接觸。在微型氣泵停止后一定時間候，對傳感器數(shù)據(jù)進行多次采集，先進行濾波處理，消除非正常的干擾信號，在進行取平均值計算獲得傳感器數(shù)據(jù)。
[0018]該裝置還具有簡單的人機對話界面，可以通過鍵盤接口設定環(huán)境參數(shù)的值，操作方便。利用RS232總線實現(xiàn)與上位機的通訊，程序編寫完成后，可直接燒入STC89C52RC單片機中。為使得裝置容易成為監(jiān)控系統(tǒng)的一部分，本裝置預留了可選的CAN總線接口等。
[0019]CAN總線通訊模塊中選用了 SJA1000總線控制器。具有完成CAN通信協(xié)議所要求的全部特性，可完成CAN總線的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。CAN總線驅(qū)動器選用的是PHILIPS公司的PCA82C250芯片。PCA82C250是控制器物理總線的接口，一方面可以為總線提供差動發(fā)送能力，另一方面可以為CAN控制器提供差動接受能力。
[0020]當前多數(shù)的傳感器輸出的信號都是模擬信號量，即電壓和電流。而單片機只能處理數(shù)字信號，對模擬電壓和電流信號不能直接進行處理，需要通過信號放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路后，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再送入單片機中處理。
[0021]為實現(xiàn)環(huán)境傳感器具有更大的擴展性，本發(fā)明預留了模擬信號采集通道有8路，有兩片⑶4051BC芯片，采用分時切換的方式，進行通道切換。⑶4051BC的A、B、C引腳分別通過光耦隔離器TLP521-2與STC89C52RC單片機的P0.5,P0.6,P0.7相連，接受單片機的控制。這樣可以把數(shù)字量信號和模擬量信號進行隔離，減少數(shù)模之間的干擾。通過AD620儀表放大器，減少外界因素帶來的干擾。0P07運算放大器采用負反饋減法電路，具有極低的輸入失調(diào)電壓，極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度，用于A/D轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗匹配以及抑制共模干擾。模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器選用ADS11100芯片是精密的連續(xù)自校A/D轉(zhuǎn)換器，帶有差分輸入和高達16位的分辨率。
[0022]參照圖2，工作過程包括液晶顯示、鍵盤輸入、時鐘、傳感器數(shù)據(jù)讀入等，即:
[0023]①多功能環(huán)境傳感器裝置插上5V電源通電后，進入開機動畫界面，顯示“傳感器裝置初始化正?！?
[0024]②延時5秒鐘后，系統(tǒng)自動進入溫濕度顯示界面，屏幕顯示的是當前時間和溫濕度的數(shù)據(jù)。當溫度或濕度超過設定值時，BELL蜂鳴器會及時發(fā)出警報，顯示環(huán)境參數(shù)警告界面，例如當溫度超過設定值上限時，警報界面會顯示“溫度高于設定上限，適當降低溫度”。延時5秒后，自動進入環(huán)境參數(shù)設定界面，警報解除:
[0025]③按下“右翻”鍵，進入CO2濃度顯示界面，實時顯示CO2濃度。當CO2濃度超過設定值時，蜂鳴器同樣也會報警，顯示CO2濃度超標警告界面。延時5秒后，自動進入環(huán)境參數(shù)設定界面，警報解除。按下“左翻”鍵，回到溫濕度顯示界面:
[0026]④按下“功能”鍵，進入環(huán)境參數(shù)設定界面。在此界面下，可以設定溫度、濕度和CO2濃度值。按“上翻”和“下翻”鍵，可以控制光標的位置，按“左翻”和“右翻”鍵，可以改變光標所在位置的參數(shù)值。當發(fā)生警報時，可以通過改變設定值來消除警報:
[0027]⑤按下“功能”鍵，進入歷史數(shù)據(jù)查詢界面。界面上除了顯示上次采集的環(huán)境參數(shù)的數(shù)值外，還有日期和時間，方便工作人員查詢和記錄。按“左翻”和“右翻”鍵來切換歷史數(shù)據(jù)查詢界面，按下“功能”鍵，返回溫濕度顯示界面。
[0028]本實施例具有簡單液晶顯示人機對話界面和易操作按鈕，工作人員能方便的觀察溫室環(huán)境的各個參數(shù)值，并進行上下限值的設定。一旦環(huán)境參數(shù)不符合所設定的標準環(huán)境值時，立即發(fā)出警報，通知現(xiàn)場工作人員做出相應的調(diào)整。同時，利用RS232總線，也可選配CAN現(xiàn)場總線或MODBUS總線，實現(xiàn)與上位機的通訊，以便擴展作為監(jiān)測系統(tǒng)的信號采集部分。本裝置具有經(jīng)濟實用，體積小巧，操作簡單，擴展方便等特點，可廣泛的應用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)和樓宇等環(huán)境監(jiān)測。
【權利要求】
1.一種嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置，包括用于采集環(huán)境數(shù)據(jù)的傳感器，所述傳感器與微控制器連接，所述微控制器設有用于與上位機通訊的通訊接口，其特征在于:所述裝置還包括用于將當前檢測環(huán)境數(shù)據(jù)與預設閾值比較后選擇性地向報警器發(fā)出告警指令的超限報警模塊，所述微控制器的數(shù)據(jù)接口與所述超限報警模塊連接，所述超限報警模塊與報警器連接；所述裝置還包括人機對話界面模塊，所述人機對話界面模塊包括鍵盤和顯示屏，所述鍵盤與所述微控制器的鍵盤接口連接，所述顯示屏與所述微控制器的顯示接口連接，所述傳感器包括溫濕度傳感器和CO2濃度傳感器，所述裝置還包括微型氣泵，溫濕度傳感器的探頭、CO2濃度傳感器的探頭位于所述微型氣泵的出氣口處。
2.如權利要求1所述的嵌入式多功能環(huán)境傳感器裝置，其特征在于:所述微控制器還包括A/D擴展接口和CAN擴展接口。
【文檔編號】G01D21/02GK204043702SQ201420270031
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年5月23日 優(yōu)先權日:2014年5月23日
【發(fā)明者】管海娃 申請人:溫州科技職業(yè)學院