T無線通信模塊,用于在主機(jī)單片機(jī)和從機(jī)單片機(jī)間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信,本實(shí)施例中主機(jī)模塊和從機(jī)模塊之間通過無線通信模塊XL4432-SMT進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,采用SPI接口方式,模塊大小采用17*16.5mm,
1.27mm間距的單排插針接口,采用用外置天線設(shè)計,在開闊地1.2K速率下,收發(fā)10個字節(jié)的數(shù)據(jù)量測試距離最遠(yuǎn)可達(dá)1200米,基于該通信模塊的無線通信電路如圖8所示。
[0027]所述溫濕度測量模塊采用DHTll數(shù)字溫濕度傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的溫濕度參數(shù)值,在本實(shí)施例中,每個DHTl I傳感器都首先在極為精確的濕度校驗室中進(jìn)行校準(zhǔn),校準(zhǔn)系數(shù)以程序的形式儲存在OTP內(nèi)存中,傳感器內(nèi)部在檢測信號的處理過程中要調(diào)用這些校準(zhǔn)系數(shù),本實(shí)施例采用4針單排引腳封裝,連接方便,溫濕度測量電路如圖9所示。
[0028]所述一氧化碳測量模塊采用ZYMQ-7 —氧化碳測量傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的一氧化碳參數(shù)值,在本實(shí)施例中,如圖10所示,為一氧化碳測量電路,一氧化碳測量傳感器的氣敏元件設(shè)有6只針狀管腳,其中4個用于信號輸出,2個用于提供加熱電流。所述二氧化碳測量模塊采用MG811 二氧化碳測量傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的二氧化碳參數(shù)值,如圖11所示,為二氧化碳測量電路,其元件加熱電壓由外電路提供,當(dāng)其表面溫度足夠高時,元件相當(dāng)于一個電池,其兩端會輸出一電壓信號,其值與能斯特方程符合得較好,元件測量時放大器的阻抗須在100 — 100GQ之間,其測試電流應(yīng)控制在IpA以下。
[0029]所述甲醛測量模塊采用MSllOO甲醛測量傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的甲醛參數(shù)值,如圖12所示,為本實(shí)施例的甲醛測量電路。
[0030]所述PM2.5測量模塊采用GP2Y1010AU0F粉塵傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中PM2.5參數(shù)值,如圖13所示,為本實(shí)施例中PM2.5測量電路。
[0031]如圖14所示,主機(jī)模塊主程序主要完成主機(jī)模塊的控制功能,開機(jī)通電后,首先進(jìn)行初始化,然后進(jìn)入主機(jī)主界面,在主機(jī)界面上有各種功能觸摸鍵,當(dāng)觸摸某個功能鍵時,進(jìn)入該功能界面并執(zhí)行相應(yīng)功能。
[0032]如圖15所示,本系統(tǒng)的主機(jī)顯示模塊選用TFT2.8彩屏,利用該彩屏可以顯示各個從機(jī)的測量參數(shù),并具有觸摸功能,實(shí)現(xiàn)較好的人機(jī)接口。通電之后,首先進(jìn)行TFT的初始化,然后初始化觸摸控制器,接下來會顯示初始的人機(jī)接口界面,在該界面下可以選擇觸摸按鍵,進(jìn)入到相應(yīng)的功能界面,執(zhí)行相應(yīng)功能。
[0033]如圖16所示,從機(jī)模塊主程序主要完成從機(jī)模塊的控制功能,從機(jī)模塊的主要任務(wù)是利用各種傳感器測得各個室內(nèi)環(huán)境參數(shù)值,并將各個參數(shù)值通過從機(jī)通信模塊發(fā)送給主機(jī)模塊進(jìn)行監(jiān)測。
[0034]如圖17所示,從機(jī)模塊利用DHTll傳感器測量溫濕度參數(shù),DHTll采用單總線數(shù)據(jù)格式,一次通訊時間4ms左右,數(shù)據(jù)分小數(shù)部分和整數(shù)部分,具體格式在下面說明,當(dāng)前小數(shù)部分用于以后擴(kuò)展,現(xiàn)讀出為零。操作流程如下:一次完整的數(shù)據(jù)傳輸為40bit,高位先出。
[0035]數(shù)據(jù)格式:8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+8bit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)+8bit校驗和
數(shù)據(jù)傳送正確時校驗和數(shù)據(jù)等于“8bit濕度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit濕度小數(shù)數(shù)據(jù)+Sbi溫度整數(shù)數(shù)據(jù)+Sbit溫度小數(shù)數(shù)據(jù)”所得結(jié)果的末8位。DHTll接收到主機(jī)模塊的開始信號后,等待主機(jī)模塊開始信號結(jié)束,然后發(fā)送SOus低電平響應(yīng)信號。主機(jī)模塊發(fā)送開始信號結(jié)束后,延時等待20-40us后,讀取DHTll的響應(yīng)信號,主機(jī)模塊發(fā)送開始信號后,可以切換到輸入模式,或者輸出高電平均可,總線由上拉電阻拉高。
[0036]如圖18所示,從機(jī)模塊中一氧化碳、二氧化碳、甲醛和PM2.5的測量都需要將傳感器測得的數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換后發(fā)給單片機(jī)進(jìn)行處理。本發(fā)明選用單片機(jī)自帶AD。STC12系列單片機(jī)自帶A/D轉(zhuǎn)換口在Pl 口(PL 0-P1.7),有8路10位高速A/D轉(zhuǎn)換器,速度可達(dá)到250KHz。上電復(fù)位后Pl 口為弱上拉型I/O 口,用戶可以通過軟件設(shè)置將8路中的任何一路設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換,不需作為A/D使用的口可繼續(xù)作為I/O 口使用。
[0037]如圖19和圖20所示,本發(fā)明的主機(jī)模塊和從機(jī)模塊之間通過無線通信模塊XL4432_SMT進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。主/從機(jī)通信模塊編程采用模塊化設(shè)計思想,系統(tǒng)中各主要功能模塊均編成獨(dú)立的函數(shù)由主程序調(diào)用。功能模塊包括:初始化程序(包括初始化SPI和XL4432),無線發(fā)送程序,無線接收程序等。無線發(fā)送程序負(fù)責(zé)寫入數(shù)據(jù),并根據(jù)通信協(xié)議為數(shù)據(jù)加上前導(dǎo)碼、同步字、數(shù)據(jù)長度及CRC校驗字節(jié),形成數(shù)據(jù)包將其發(fā)送出去;無線接收程序負(fù)責(zé)接收并檢驗數(shù)據(jù)包中的CRC字節(jié),以確保接收到的數(shù)據(jù)的正確性。
[0038]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)包括主機(jī)模塊和分布于室內(nèi)的從機(jī)模塊,所述主機(jī)模塊由主機(jī)單片機(jī)、以及分別連接主機(jī)單片機(jī)的主機(jī)電源模塊、時鐘模塊、復(fù)位模塊、顯示模塊和主機(jī)通信模塊組成,所述從機(jī)模塊由從機(jī)單片機(jī)、以及分別連接從機(jī)單片機(jī)的從機(jī)電源模塊、時鐘模塊、復(fù)位模塊、從機(jī)通信模塊、溫濕度測量模塊、一氧化碳測量模塊、二氧化碳測量模塊、甲醛測量模塊和PM2.5測量模塊組成,其中,所述主機(jī)模塊通過無線通信方式將數(shù)據(jù)和命令傳輸給多個從機(jī)模塊,所述從機(jī)模塊通過與之連接的測量模塊采集周圍的環(huán)境參數(shù)并通過無線通信方式將環(huán)境參數(shù)傳輸給主機(jī)模塊,所述主機(jī)模塊通過輪詢分機(jī)的通訊方式實(shí)現(xiàn)對所有從機(jī)模塊的統(tǒng)一管理和實(shí)時監(jiān)控。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述主機(jī)單片機(jī)采用STC12C5A60S2芯片,用于接收從機(jī)單片機(jī)傳送過來的各個測量數(shù)據(jù),所述從機(jī)單片機(jī)采用STC12C5A60S2芯片,通過與之連接的各傳感器模塊測量各種室內(nèi)空氣質(zhì)量參數(shù),并將測得參數(shù)發(fā)送給主機(jī)單片機(jī)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述主/從機(jī)電源模塊采用AMS1117-3.3芯片和AMS1117-5.0芯片,分別產(chǎn)生3.3V電壓和5V電壓進(jìn)行供電。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述復(fù)位模塊由在主/從機(jī)電源模塊和主/從機(jī)單片機(jī)復(fù)位端之間跨接的一個電容和電阻構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述顯示模塊采用TFT2.8觸摸式彩屏,用于顯示各個從機(jī)模塊的測量參數(shù)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述主機(jī)通信模塊和從機(jī)通信模塊皆采用XL4432-SMT無線通信模塊,用于在主機(jī)單片機(jī)和從機(jī)單片機(jī)間進(jìn)行無線數(shù)據(jù)通信。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述溫濕度測量模塊采用DHT11數(shù)字溫濕度傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的溫濕度參數(shù)值。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述一氧化碳測量模塊采用ZYMQ-7 —氧化碳測量傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的一氧化碳參數(shù)值,所述二氧化碳測量模塊采用MG811 二氧化碳測量傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的二氧化碳參數(shù)值。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述甲醛測量模塊采用MS1100甲醛測量傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中的甲醛參數(shù)值。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),其特征在于,所述PM2.5測量模塊采用GP2Y1010AU0F粉塵傳感器,用于測量室內(nèi)環(huán)境中PM2.5參數(shù)值。
【專利摘要】本發(fā)明是一種分布式室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)由一個主機(jī)模塊和多個從機(jī)模塊組成,從機(jī)模塊通過傳感器采集從機(jī)模塊周圍的環(huán)境參數(shù),利用單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)顯示、數(shù)據(jù)記錄、報警功能,從機(jī)模塊通過無線傳輸方式接收主機(jī)發(fā)送的各項指令,并向主機(jī)模塊發(fā)送實(shí)時數(shù)據(jù),主機(jī)模塊通過輪詢分機(jī)的通訊方式實(shí)現(xiàn)對所有從機(jī)模塊的統(tǒng)一管理和實(shí)時監(jiān)控,主機(jī)模塊通過面板上的顯示模塊顯示接收到分機(jī)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)對分機(jī)數(shù)據(jù)的可視化監(jiān)控。
【IPC分類】G01D21/02
【公開號】CN105241504
【申請?zhí)枴緾N201510669965
【發(fā)明人】王倢婷, 張靜
【申請人】蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月16日