CN109781186A - 一种低功耗温湿度检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低功耗温湿度检测系统及其检测方法，该系统包括电泳电子纸显示模块、主控模块以及与主控模块电连接的供电模块、JTAG接口、无线通信模块和温湿度检测模块，主控模块电连接有电子纸FPC接口，电泳电子纸显示模块与电子纸FPC接口电连接；温湿度检测模块检测所处环境的温湿度，并将温湿度数据传输给主控模块处理，得到处理后的温湿度数据，并传输给电泳电子纸显示模块显示，电泳电子纸显示模块具有超薄轻便，低能耗等优点，能够有效提高系统的使用寿命，节约能源，此外，主控模块可通过无线通信模块将处理后的温湿度数据传输给智能电子设备，实现远程智能监控。

Description

一种低功耗温湿度检测系统及其检测方法

技术领域

本发明涉及环境检测领域，特别是一种低功耗温湿度检测系统及其检测方法。

背景技术

在当今社会上，温湿度检测仪在工业、农业、气象、医疗以及日常生活等方面都得到了广泛的应用，特别是随着科学技术的发展，对于温湿度的检测和控制越来越受到人们的重视并进行了大量的科学研制工作。目前的温湿度检测仪具有测量精度高、稳定性好、灵敏度高、温湿度信号同步采样等优点。但是，如今的温湿度检测仪器大部分都是实时检测并显示在液晶屏上的，不可避免地会面临功耗大等问题，因此实现超低功耗显得尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种低功耗温湿度检测系统及其检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种低功耗温湿度检测系统，包括主控模块、电泳电子纸显示模块、供电模块、JTAG接口、无线通信模块和温湿度检测模块，供电模块、JTAG接口、无线通信模块和温湿度检测模块分别与主控模块电连接，主控模块电连接有电子纸FPC接口，电泳电子纸显示模块与电子纸FPC接口电连接；所述主控模块内主控芯片U3的型号为STM32F103VBT6。

进一步地，该系统还包括USB接口转换电路，所述USB接口转换电路包括USB-UART桥接器U2、插接器P1、电容C6、电容C7和电阻R4，所述插接器P1的2引脚接所述USB-UART桥接器U2的26引脚，所述插接器P1的4引脚接所述USB-UART桥接器U2的25引脚，所述插接器P1的1引脚接所述主控模块内主控芯片U3的PA10引脚，所述插接器P1的3引脚接所述主控模块内主控芯片U3的PA9引脚；所述电容C6的一端接地，另一端接所述USB-UART桥接器U2的8引脚；所述电阻R4的一端接所述电容C6与地的节点，另一端接所述USB-UART桥接器U2的11引脚；所述电容C7的一端接地，另一端分两路，一路接所述电容C6与所述USB-UART桥接器U2的8引脚的节点，另一路接所述USB-UART桥接器U2的7引脚；所述USB-UART桥接器U2的3引脚、4引脚和5引脚分别与所述供电模块电连接；所述USB-UART桥接器U2的其他引脚悬空。

所述供电模块包括电源电路，所述电源电路包括正向低压降稳压器U4、DC电源接口连接器P4、电源切换器P5、插接器P6、USB电源接口连接器P7、二极管D1、发光二极管LED1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R3和电阻R4，所述二极管D1的正极接所述插接器P6的1引脚，所述二极管D1的负极接所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚；所述发光二极管LED1的正极通过所述电阻R1接所述正向低压降稳压器U4的C引脚，所述发光二极管LED1的负极接地；所述正向低压降稳压器U4的GND引脚接地；所述电容C1的一端接所述二极管D1的负极与所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚的节点，另一端接地；所述电容C3的一端接所述二极管D1的负极与所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述电容C2的一端接所述电阻R1与所述正向低压降稳压器U4的C引脚的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述电容C4的一端接所述电容C2与电阻R1的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述插接器P6的2引脚接所述电源切换器P5的2引脚，所述插接器P6的3引脚悬空；所述电源切换器P5的1引脚接所述DC电源接口连接器P4的1引脚，所述DC电源接口连接器P4的2引脚接地；所述电源切换器P5的3引脚接所述USB电源接口连接器P7的1引脚，所述USB电源接口连接器P7的2引脚接所述USB-UART桥接器U2的5引脚，所述USB电源接口连接器P7的3引脚接所述USB-UART桥接器U2的4引脚，所述USB电源接口连接器P7的4引脚接所述USB-UART桥接器U2的3引脚，所述USB电源接口连接器P7的5引脚悬空，所述USB电源接口连接器P7的6引脚通过所述电阻R3接地；所述电容C5的一端接所述USB电源接口连接器P7的6引脚与所述电阻R3的节点，另一端接所述电阻R3与地的节点。

一种基于上述低功耗温湿度检测系统的检测方法，它包括如下步骤：

步骤S1、对电泳电子纸显示模块、温湿度检测模块和无线通信模块进行初始化设置。

步骤S2、设置所述无线通信模块的参数，并观察是否设置成功，若设置成功，则执行步骤S3，否则，则执行步骤S1。

步骤S3、使用智能电子设备，通过所述无线通信模块与主控模块建立连接。

步骤S4、所述温湿度检测模块检测所处环境温湿度，并将温湿度数据传送给主控模块处理，得到处理后的温湿度数据。

步骤S5、所述主控模块将处理后的温湿度数据传输给所述电泳电子纸显示模块，通过所述电泳电子纸显示模块实现温湿度数据的显示。

步骤S6、所述主控模块将处理后的温湿度数据传输给所述智能电子设备，通过所述智能电子设备实现远程监控管理。

本发明的有益效果是：本发明的温湿度检测模块检测所处环境的温湿度，并将温湿度数据传输给主控模块处理，得到处理后的温湿度数据，并传输给电泳电子纸显示模块显示，电泳电子纸显示模块具有超薄轻便，低能耗等优点，能够有效提高系统的使用寿命，节约能源，此外，主控模块可通过无线通信模块将处理后的温湿度数据传输给智能电子设备，实现远程智能监控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明的程序流程图；

图3是本发明的主控模块的电路图；

图4是本发明的JTAG接口、温湿度检测模块和无线通信模块的电路图；

图5是本发明的USB接口转换电路的电路图；

图6是本发明的电源电路的电路图。

具体实施方式

参照图1至图6，一种低功耗温湿度检测系统，包括主控模块、电泳电子纸显示模块、供电模块、JTAG接口、无线通信模块和温湿度检测模块，供电模块、JTAG接口、无线通信模块和温湿度检测模块分别与主控模块电连接，主控模块电连接有电子纸FPC接口，电泳电子纸显示模块与电子纸FPC接口电连接；所述主控模块内主控芯片U3的型号为STM32F103VBT6，参照图3，为所述主控模块的电路原理图，包括主控芯片U3及其外围电路(现有技术，对于各个元器件的连接不做赘述)。

本实施例中，所述电泳电子纸显示模块为电子纸显示屏，它有纸介质一样的视觉特点，完全不需要采用背光方式来提高可读性，且在显示图片时无需消耗电能，具有超低功耗的优点。

所述JTAG接口为20针标准调试口，可以和ULINK、JLINK或者STLINK等调试器直接连接，并且，由于主控模块内主控芯片U3为STM32系列单片机，其支持SWD调试，通过对仿真器进行设置，选择SWD模式，该模式只需两个IO口，能够减少主控芯片接口连接，从而减少主控器的运行负担；所述无线通信模块为BLE蓝牙，其具有功耗低、传输稳定和传输距离远等优点；进一步地，本实施例中，所述温湿度检测模块为温湿度传感器(型号为DHT11)，其检测精度高，使用寿命长等优点，能够有效提高系统的稳定性。

进一步地，本实施例中，该系统还包括USB接口转换电路，所述USB接口转换电路包括USB-UART桥接器U2、插接器P1、电容C6、电容C7和电阻R4，所述插接器P1的2引脚接所述USB-UART桥接器U2的26引脚，所述插接器P1的4引脚接所述USB-UART桥接器U2的25引脚，所述插接器P1的1引脚接所述主控模块内主控芯片U3的PA10引脚，所述插接器P1的3引脚接所述主控模块内主控芯片U3的PA9引脚；所述电容C6的一端接地，另一端接所述USB-UART桥接器U2的8引脚；所述电阻R4的一端接所述电容C6与地的节点，另一端接所述USB-UART桥接器U2的11引脚；所述电容C7的一端接地，另一端分两路，一路接所述电容C6与所述USB-UART桥接器U2的8引脚的节点，另一路接所述USB-UART桥接器U2的7引脚；所述USB-UART桥接器U2的3引脚、4引脚和5引脚分别与所述供电模块电连接；所述USB-UART桥接器U2的其他引脚悬空；所述USB接口转换电路一方面可以从主控模块接收USB数据并将其转换为RS232信息流格式发送给外设；另一方面可从RS232外设接收数据转换为USB数据格式传送至所述主控模块，有效提高系统的实用性。

本实施例中，所述供电模块包括电源电路，所述电源电路包括正向低压降稳压器U4、DC电源接口连接器P4、电源切换器P5、插接器P6、USB电源接口连接器P7、二极管D1、发光二极管LED1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R3和电阻R4，所述二极管D1的正极接所述插接器P6的1引脚，所述二极管D1的负极接所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚；所述发光二极管LED1的正极通过所述电阻R1接所述正向低压降稳压器U4的C引脚，所述发光二极管LED1的负极接地；所述正向低压降稳压器U4的GND引脚接地；所述电容C1的一端接所述二极管D1的负极与所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚的节点，另一端接地；所述电容C3的一端接所述二极管D1的负极与所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述电容C2的一端接所述电阻R1与所述正向低压降稳压器U4的C引脚的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述电容C4的一端接所述电容C2与电阻R1的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述插接器P6的2引脚接所述电源切换器P5的2引脚，所述插接器P6的3引脚悬空；所述电源切换器P5的1引脚接所述DC电源接口连接器P4的1引脚，所述DC电源接口连接器P4的2引脚接地；所述电源切换器P5的3引脚接所述USB电源接口连接器P7的1引脚，所述USB电源接口连接器P7的2引脚接所述USB-UART桥接器U2的5引脚，所述USB电源接口连接器P7的3引脚接所述USB-UART桥接器U2的4引脚，所述USB电源接口连接器P7的4引脚接所述USB-UART桥接器U2的3引脚，所述USB电源接口连接器P7的5引脚悬空，所述USB电源接口连接器P7的6引脚通过所述电阻R3接地；所述电容C5的一端接所述USB电源接口连接器P7的6引脚与所述电阻R3的节点，另一端接所述电阻R3与地的节点；本实施例中，提供USB电源和DC5V电源两种供电方式，通过电源切换器P5实现切换，所述正向低压降稳压器U4采用AMS1117系列稳压器，其内部集成有过热保护和限流电路，在额定工作温度范围内，可以进行有效的过温和过流保护。

基于上述系统，本实施例中，提供一种低功耗温湿度检测系统的检测方法，它包括如下步骤：

步骤S1、对电泳电子纸显示模块、温湿度检测模块和无线通信模块进行初始化设置。

步骤S2、设置所述无线通信模块的参数，并观察是否设置成功，若设置成功，则执行步骤S3，否则，则执行步骤S1。

步骤S3、使用智能电子设备，通过所述无线通信模块与主控模块建立连接。

步骤S4、所述温湿度检测模块检测所处环境温湿度，并将温湿度数据传送给主控模块处理，得到处理后的温湿度数据。

步骤S5、所述主控模块将处理后的温湿度数据传输给所述电泳电子纸显示模块，通过所述电泳电子纸显示模块实现温湿度数据的显示。

步骤S6、所述主控模块将处理后的温湿度数据传输给所述智能电子设备，通过所述智能电子设备实现远程监控管理。

本发明的温湿度检测模块检测所处环境的温湿度，并将温湿度数据传输给主控模块处理，得到处理后的温湿度数据，并传输给电泳电子纸显示模块显示，电泳电子纸显示模块具有超薄轻便，低能耗等优点，能够有效提高系统的使用寿命，节约能源，此外，主控模块可通过无线通信模块将处理后的温湿度数据传输给智能电子设备，实现远程智能监控。

以上的实施方式不能限定本发明创造的保护范围，专业技术领域的人员在不脱离本发明创造整体构思的情况下，所做的均等修饰与变化，均仍属于本发明创造涵盖的范围之内。

Claims (7)

1.一种低功耗温湿度检测系统，其特征在于它包括主控模块、电泳电子纸显示模块、供电模块和温湿度检测模块，所述供电模块和温湿度检测模块分别与所述主控模块电连接，所述主控模块电连接有电子纸FPC接口，所述电泳电子纸显示模块与所述电子纸FPC接口电连接。

2.根据权利要求1所述的低功耗温湿度检测系统，其特征在于它还包括JTAG接口，所述JTAG接口与所述主控模块电连接。

3.根据权利要求1所述的低功耗温湿度检测系统，其特征在于它还包括无线通信模块，所述无线通信模块与所述主控模块电连接。

4.根据权利要求1所述的低功耗温湿度检测系统，其特征在于它还包括USB接口转换电路，所述USB接口转换电路包括USB-UART桥接器U2、插接器P1、电容C6、电容C7和电阻R4，所述插接器P1的2引脚接所述USB-UART桥接器U2的26引脚，所述插接器P1的4引脚接所述USB-UART桥接器U2的25引脚，所述插接器P1的1引脚接所述主控模块内主控芯片U3的PA10引脚，所述插接器P1的3引脚接所述主控模块内主控芯片U3的PA9引脚；所述电容C6的一端接地，另一端接所述USB-UART桥接器U2的8引脚；所述电阻R4的一端接所述电容C6与地的节点，另一端接所述USB-UART桥接器U2的11引脚；所述电容C7的一端接地，另一端分两路，一路接所述电容C6与所述USB-UART桥接器U2的8引脚的节点，另一路接所述USB-UART桥接器U2的7引脚；所述USB-UART桥接器U2的3引脚、4引脚和5引脚分别与所述供电模块电连接；所述USB-UART桥接器U2的其他引脚悬空。

5.根据权利要求4所述的低功耗温湿度检测系统，其特征在于所述供电模块包括电源电路，所述电源电路包括正向低压降稳压器U4、DC电源接口连接器P4、电源切换器P5、插接器P6、USB电源接口连接器P7、二极管D1、发光二极管LED1、电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R1、电阻R3和电阻R4，所述二极管D1的正极接所述插接器P6的1引脚，所述二极管D1的负极接所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚；所述发光二极管LED1的正极通过所述电阻R1接所述正向低压降稳压器U4的C引脚，所述发光二极管LED1的负极接地；所述正向低压降稳压器U4的GND引脚接地；所述电容C1的一端接所述二极管D1的负极与所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚的节点，另一端接地；所述电容C3的一端接所述二极管D1的负极与所述正向低压降稳压器U4的Vim引脚的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述电容C2的一端接所述电阻R1与所述正向低压降稳压器U4的C引脚的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述电容C4的一端接所述电容C2与电阻R1的节点，另一端接所述电容C1与地的节点；所述插接器P6的2引脚接所述电源切换器P5的2引脚，所述插接器P6的3引脚悬空；所述电源切换器P5的1引脚接所述DC电源接口连接器P4的1引脚，所述DC电源接口连接器P4的2引脚接地；所述电源切换器P5的3引脚接所述USB电源接口连接器P7的1引脚，所述USB电源接口连接器P7的2引脚接所述USB-UART桥接器U2的5引脚，所述USB电源接口连接器P7的3引脚接所述USB-UART桥接器U2的4引脚，所述USB电源接口连接器P7的4引脚接所述USB-UART桥接器U2的3引脚，所述USB电源接口连接器P7的5引脚悬空，所述USB电源接口连接器P7的6引脚通过所述电阻R3接地；所述电容C5的一端接所述USB电源接口连接器P7的6引脚与所述电阻R3的节点，另一端接所述电阻R3与地的节点。

6.根据权利要求5所述的低功耗温湿度检测系统，其特征在于所述主控模块内主控芯片U3的型号为STM32F103VBT6。

7.一种基于上述低功耗温湿度检测系统的检测方法，其特征在于它包括如下步骤：

步骤S1、对电泳电子纸显示模块、温湿度检测模块和无线通信模块进行初始化设置；

步骤S2、设置所述无线通信模块的参数，并观察是否设置成功，若设置成功，则执行步骤S3，否则，则执行步骤S1；

步骤S3、使用智能电子设备，通过所述无线通信模块与主控模块建立连接；

步骤S4、所述温湿度检测模块检测所处环境温湿度，并将温湿度数据传送给主控模块处理，得到处理后的温湿度数据；

步骤S5、所述主控模块将处理后的温湿度数据传输给所述电泳电子纸显示模块，通过所述电泳电子纸显示模块实现温湿度数据的显示；

步骤S6、所述主控模块将处理后的温湿度数据传输给所述智能电子设备，通过所述智能电子设备实现远程监控管理。