CN104570877A - 展柜无线智能控制器 - Google Patents

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CN201510022931.6A
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陆蔺辉
马钊
邵伟
曹磊
董明
王晓川
蒋潼
朱民
王炳舟
刘昱博
王新锋
田先清
杨黎
王永学
赵陈知
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Hai Tian Industrial Co., Ltd. of science town of Sichuan Province
Original Assignee
Hai Tian Industrial Co Ltd Of Science Town Of Sichuan Province
Institute of Chemical Material of CAEP
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/04—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers
    • G05B19/042—Programme control other than numerical control, i.e. in sequence controllers or logic controllers using digital processors
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/26—Pc applications

Abstract

本发明公开了一种展柜无线智能控制器，模拟信号输入模块连接单片机控制单元；继电器信号输入输出模块与单片机控制单元相连；RS485通讯模块与单片机控制单元相连；ZigBee通讯模块与单片机控制单元相连；按键输入模块连接单片机控制单元；电源单元连接单片机控制单元；单片机控制单元连接显示模块；单片机控制单元连接PWM信号输出模块。本发明通过对展柜文物保存环境的温度、湿度、VOC、CO、H2S、NH3、CO2、SO2紫外线、光照度等信息进行实时监测，同时控制展柜的智能开启与灯光照明，为馆藏文物展柜环境营造一个安全、稳定、洁净与智能控制的保存环境。

Description

展柜无线智能控制器
技术领域
本发明涉及无线智能控制器，具体涉及一种展柜无线智能控制器。
背景技术
馆藏文物是指博物馆、图书馆和其他文物收藏单位收藏的具有文化价值的物品、物件等。博物馆文物专用恒温恒湿控制器，能有效地控制文物展柜内的温度、湿度恒定，当展柜内的温湿度超出预定的数值，控制器具有自动报警功能，安装恒温恒湿控制器能大大增长文物的保存时间，但现有的控制器无法解决博物馆馆藏文物保护环境专用展柜对微气氛、环境监测以及智能调控。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，解决博物馆馆藏文物保护环境专用展柜对微气氛、环境监测以及智能调控问题，提供一种适合博物馆展柜功能集成控制的展柜无线智能控制器。控制系统的无线监控平台通过对展柜文物保存环境的温度、湿度、VOC、CO、H2S、NH3、CO2、SO2紫外线、光照度等信息进行实时监测，同时控制展柜的智能开启与灯光照明，为馆藏文物展柜环境营造一个安全、稳定、洁净与智能控制的保存环境。
为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：
一种展柜无线智能控制器，包括单片机控制单元、模拟信号输入模块、继电器信号输入输出模块、RS485通讯模块、ZigBee通讯模块、按键输入模块、电源单元、显示模块以及PWM信号输出模块；所述模拟信号输入模块连接单片机控制单元；所述继电器信号输入输出模块与单片机控制单元相连；所述RS485通讯模块与所述单片机控制单元相连；所述ZigBee通讯模块与所述单片机控制单元相连；所述按键输入模块连接所述单片机控制单元；所述电源单元连接所述单片机控制单元；所述单片机控制单元连接显示模块；所述单片机控制单元连接所述PWM信号输出模块。
更进一步的技术方案是还包括网关，所述网关由无线模块和网关底板组成；所述网关通过USB线或串口线连接电脑与电脑通信；所述无线模块上设置有ZigBee协调器模块；所述ZigBee协调器模块与所述ZigBee通讯模块连接。。
更进一步的技术方案是ZigBee通讯模块上设有ZigBee路由节点模块。
更进一步的技术方案是ZigBee通讯模块和所述ZigBee协调器模块上均包括ZigBee协议，所述ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层。
更进一步的技术方案是继电器信号输入输出模块控制展柜的升降开启系统。
更进一步的技术方案是继电器信号输入输出模块控制展柜升降为7mm/s。
更进一步的技术方案是PWM信号输出模块连接展柜的灯光调节单元。
更进一步的技术方案是RS485通讯模块连接展柜的传感器系统，用以采集传感器数据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用ZigBee模块开发的无线控制单元，具备多节点无线组网功能。控制器的ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层等组成。主要特点是低功耗、低成本、低速率、支持大量节点、支持多种网络拓扑、低复杂度、快速、可靠、安全。无线控制器工作在20～250kbps的速率，分别提供250kbps(2.4GHz)的原始数据吞吐率，传输范围一般介于10～100m之间，在增加发射功率后，亦可增加到1～3km，响应速度较快，一般从睡眠转入工作状态只需15ms，节点连接进入网络只需30ms。无线控制器可采用星状、片状和网状网络结构，由一个主节点管理若干子节点，最多一个主节点可管理254个子节点；同时主节点还可由上一层网络节点管理，最多可组成65000个节点的大网。
附图说明
图1为本发明一个实施例结构布局示意图。
图2为本发明一个实施例信号传输示意图。
图3为本发明一个实施例中ZigBee协调器程序流程图。
图4为本发明一个实施例中ZigBee节点程序流程图。
图5为本发明一个实施例中单片机控制单元主程序流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步阐述。
如图1、图2所示，根据本发明一个实施例，本实施例展柜无线智能控制器具备的双向无线通信功能，无线控制器采用单片机进行系统设计，具备灯光控制，智能开启，微气氛监测，环境监测，数据采集、开关量控制、按键切换、液晶显示的智能控制系统，可实时将监测、调控数据传送至后台的博物馆物联网智能管理系统，并可通过后台系统对展柜内各设备进行参数设定等操作，且控制器具备掉电非易失存储功能。具体的，本实施例展柜无线智能控制器包括按键区1，按键区，上面布置有上、下、左、右切换键，以及上翻、下翻的切换键，用于参数设置、浏览与功能切换；显示区2，显示区，是一块3.5″液晶显示屏，用于监测数据的显示；单片机线路板区3，单片机线路板区，主要集成了单片机电路、输入输出控制电路、PWM控制电路、端口电路、驱动电路、信号放大电路、数据存储电路、通讯电路等电路；ZigBee模块单元4，ZigBee模块单元，包含电路板、元器件以及天线等；电源输入电路单元5，电源输入电路单元，包含电源输入、转换等；RS485接口端子6，PWM接口端子7，继电器输入输出接口端子8，电源与模拟信号输入接口9。本实施例展柜无线智能控制器信号传输核心部分为单片机控制单元，还包括模拟信号输入模块、继电器信号输入输出模块、RS485通讯模块、ZigBee通讯模块、按键输入模块、电源单元、显示模块以及PWM信号输出模块；所述模拟信号输入模块连接单片机控制单元；所述继电器信号输入输出模块与单片机控制单元相连；所述RS485通讯模块与所述单片机控制单元相连；所述ZigBee通讯模块与所述单片机控制单元相连；所述按键输入模块连接所述单片机控制单元；所述电源单元连接所述单片机控制单元；所述单片机控制单元连接显示模块；所述单片机控制单元连接所述PWM信号输出模块。
作为优选的实施方案，展柜无线智能控制器还包括网关，通过USB线或串口线连接电脑与电脑通信，电脑打开PC软件对整个系统进行控制。所有无线控制信号和传感器数据到电脑都需要网关中转，网关由无线模块和网关底板组成，无线模块烧写ZIGBEE协调器程序，如图3，开始进行硬件初始化，初始化软件配置后建立网络连接，判断是否有节点加入，若没有，返回上一步骤，若有节点加入判断是否有待处理节点请求，若没有，返回建立网络连接步骤，若有则对相应节点作出处理。
进一步的，本实施例展柜无线智能控制器中单片机控制单元通过ZigBee通讯模块与网关通信，把采集的传感器信号通过网关定时上传到电脑。无线终端由显示按板、底板和无线模块组成。无线模块在此系统中，都烧写ZigBee路由节点程序，如图4，开始搜寻ZigBee无线网络并申请加入网络，判断是否入网成功，若否，则重新申请入网，若入网成功，打开中断，初始化定时器，判断是否定时时间已到，若否，等待并重新判断，若是，则向节点发送数据帧。
进一步的，本实施例中基于单片机的控制单元，其具备继电器的输入输出控制展柜的升降开启，输出控制升降为7mm/s。PWM控制的灯光调节单元，每路PWM控制单元可提供3安培以上的电流驱动能力。同时具备两路模拟量输入接口以及两路RS485通讯接口，可以接受外部的电流或电压标准信号，以及能与具有RS485通讯的温湿度、光照度等传感器进行通讯。单片机中的控制程序流程图如5所示，开始依次是进行各端口、数据以及寄存器的初始化，接收按键信号并进行处理以及对外设的其他单元信号进行处理，输出显示，通过通讯模块与外部系统进行通信，并输出处理结果。本实施例适合博物馆展柜功能集成控制的无线智能控制器。控制系统的无线监控平台通过对展柜文物保存环境的温度、湿度、VOC、CO、H2S、NH3、CO2、SO2紫外线、光照度等信息进行实时监测，同时控制展柜的智能开启与灯光照明，为馆藏文物展柜环境营造一个安全、稳定、洁净与智能控制的保存环境。
在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一个实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
尽管这里参照发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (8)

1.一种展柜无线智能控制器，其特征在于：包括单片机控制单元、模拟信号输入模块、继电器信号输入输出模块、RS485通讯模块、ZigBee通讯模块、按键输入模块、电源单元、显示模块以及PWM信号输出模块；所述模拟信号输入模块连接单片机控制单元；所述继电器信号输入输出模块与单片机控制单元相连；所述RS485通讯模块与所述单片机控制单元相连；所述ZigBee通讯模块与所述单片机控制单元相连；所述按键输入模块连接所述单片机控制单元；所述电源单元连接所述单片机控制单元；所述单片机控制单元连接显示模块；所述单片机控制单元连接所述PWM信号输出模块。
2.根据权利要求1所述的展柜无线智能控制器，其特征在于还包括网关，所述网关由无线模块和网关底板组成；所述网关通过USB线或串口线连接电脑与电脑通信；所述无线模块上设置有ZigBee协调器模块；所述ZigBee协调器模块与所述ZigBee通讯模块连接。
3.根据权利要求2所述的展柜无线智能控制器，其特征在于所述的ZigBee通讯模块上设有ZigBee路由节点模块。
4.根据权利要求2或3所述的展柜无线智能控制器，其特征在于所述的ZigBee通讯模块和所述ZigBee协调器模块上均包括ZigBee协议，所述ZigBee协议从下到上分别为物理层、媒体访问控制层、传输层、网络层、应用层。
5.根据权利要求1所述的展柜无线智能控制器，其特征在于所述的继电器信号输入输出模块控制展柜的升降开启系统。
6.根据权利要求5所述的展柜无线智能控制器，其特征在于所述的继电器信号输入输出模块控制展柜升降为7mm/s。
7.根据权利要求1所述的展柜无线智能控制器，其特征在于所述的PWM信号输出模块连接展柜的灯光调节单元。
8.根据权利要求1所述的展柜无线智能控制器，其特征在于所述的RS485通讯模块连接展柜的传感器系统，用以采集传感器数据。
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