CN202003182U - 基于msp430的高校浴室智能控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于MSP430的高校浴室智能控制系统，由控水终端和管理服务端组成，二者之间通过RS485总线进行信息传输；所述的控水终端包括微处理器模块、流量检测模块、键盘控制模块、温度检测模块、总线通讯模块、时钟模块、电压转换模块、显示模块；所述的微处理器模块采用MSP430芯片编程控制其它模块；所述的管理服务端的CPU上安装有浴室用户管理系统，并连接有刷卡器。本实用新型采用科学的计费方式和先进的资金管理，系统不仅可以达到节水的目的，还可以使浴室管理流程更加简单高效，具有良好的推广和应用价值。

Description

基于MSP430的高校浴室智能控制系统

技术领域

浴室智能控制系统是基于嵌入式系统所开发的，利用智能处理实现友好的人机操作界面、流量计费和水温控制以达到节水的目的，另外还包括控水终端智能自检，各种状态或故障种类显示等。

背景技术

多年来在浴室节约用水方面，各用水单位花了很多心思，从开始的换装脚踏板到红外线控制、光控等，都不同程度的取得了节水效果。还有些机关、政府部门采用了一些浴室节水措施，如改用节水淋浴喷头、使用智能淋浴计费系统等。但是改造所采用的系统存在着使用不便、成本较高等缺点。目前市场上虽然存在一些浴室节水产品，但是造价较高，功能不完善，使用也不方便，难以满足当今社会的需求。

目前有些高校已经开发了浴池用水自动控制系统，其在节水方面起到了一定功效，但系统在操作的方便性及节水性能方面还有待进一步改进，系统的可靠性及通用性也有待进一步提高。

发明内容

本实用新型设计了一款基于MSP430的高校浴室智能控制系统。其采用按流量计费的科学计费方式和智能化的控制管理，以实现浴室用水的节约和管理的简单高效。

本系统分为控水终端和管理服务端，二者之间通过RS485总线进行信息的交互与传输。

控水终端包括微处理器模块、流量检测模块、键盘控制模块、温度检测模块、总线通讯模块、时钟模块、电压转换模块、显示模块。微处理器模块主要是MSP430芯片的设计，我们通过对MSP430芯片的编程来控制其中的流量检测模块、键盘控制模块、温度检测模块、总线通讯模块、时钟模块、电压转换模块以及显示模块。流量检测模块是靠流量传感器来实现，流量传感器的信号线要接在MSP430的引脚上，以实现对流量的检测。键盘控制模块的实现是将键盘上的行线及列线接在MSP430的相应引脚上来实现对键盘的控制，键盘设有十个数字键和两个控制键，两个控制键的功能是用于控制电磁阀的打开和关闭、控制淋浴头的出水和停水、对输入密码的确认以及停止洗浴。温度检测模块是靠温度传感器来实现，将温度传感器的信号线接在MSP430的引脚上来实现对温度的控制。总线通讯模块是将RS485总线的总线接口分别接在管理服务器端的服务器上和MSP430芯片的引脚上以实现双方的通信，通信内容主要为洗浴前管理服务端的服务器根据用户所需淋浴头的IP地址将该控水终端设置为已用状态，洗浴后控水终端将消费金额传到管理服务端的服务器。时钟模块和电压转换模块是焊接在MSP430芯片的板子上，来实现MSP430芯片各个引脚之间的电压转换和时钟脉冲的控制。显示模块的实现是靠OCMJ4×8C显示器来实现的，将OCMJ4×8C显示器的各个接口接在MSP430芯片的引脚上以控制其显示内容，其显示内容为当前洗浴所用的时间、消费的金额、用水量以及当前温度。

管理服务端主要包括对用户信息的管理和IC卡以及刷卡器的管理。为实现对用户信息的管理，编写了一个浴室用户管理系统，此系统装在服务器上，其主要功能是实现对用户的添加、删除、修改以及查询，还有相应的充值服务。IC卡是属于用户的，每一个洗澡的用户都必须持有IC卡，里面有本用户的基本信息，如姓名、余额等。刷卡器是接连在服务器上的，用户洗澡之前和洗澡之后都要刷卡，将余额从卡中扣除。

本实用新型设计的浴室智能控制系统紧贴当代社会需求，具有良好的推广和应用价值。由于科学的计费方式和先进的资金管理，系统不仅可以达到节水的目的，还可以使浴室管理流程更加简单高效。

附图说明

图1是浴室控制系统结构图。

图2是控水终端结构框图。

图3是键盘电路原理图。

图4是IC卡管理系统工作流程。

图5是流量控制与显示部分工作流程。

图1中1是RS485总线，2是485/232转换器，3是浴室管理服务器，4是智能控水器，5是读卡器，6是电磁阀，7是入水管。

具体实施方式

如图1中，控水终端和管理服务端通过RS485总线进行信息的交互与传输。

如图2所示，控水终端包括微处理器模块、流量检测模块、键盘控制模块、温度检测模块、总线通讯模块、时钟模块、电压转换模块、显示模块。

微处理器模块以微处理器为核心，配置了晶振、电压转换及JTAG仿真调试接口等部件。为增加微处理器板的通用性，输出接口均采用统一的10针插座进行连接，插座的第1脚接电源，第10脚接地，其余按顺序连接各输出引脚。

流量检测模块采用了流量传感器YF-21-8。它装在单个淋浴头的进水端，当水通过水流转子组件时，磁性转子转动并且转速随着流量变化而变化，霍尔传感器输出相应脉冲信号，反馈给微处理器，由微处理器判断水流量的大小，进行调控。YF-21-8有三条引出线，红线 接高电平，黑线接地，黄线作为脉冲信号的输出接到MSP430的某个I/O端口上。由于霍尔元件的输出脉冲信号频率与水流转子组件的转速成正比，转子的转速又与水流量成正比，因此脉冲频率与流量之间存在着一个对应关系。在流量传感器YF-21-8中，脉冲与流量的对应关系为：脉冲频率(Hz)＝[7.6*Q]±2％(Q为流量L/min)由此式知，流量能够通过脉冲频率计算得到。脉冲频率等于每秒钟霍尔元件输出脉冲信号的次数，每一个脉冲信号的输出就是发给MSP430的一次中断。通过编程，根据中断次数的不断累加，计算出当前流量和金额，并在液晶屏上给予显示。

键盘控制模块如图3所示，采用4×3的矩阵键盘，即4条行线和3条列线将MSP430的P1.0～P1.6引脚分别与键盘插座的对应脚连接，P1.0、P1.1、P1.2分别控制键盘的列线，P1.3、P1.4、P1.5、P1.6分别控制键盘的行线。列线为输入口，行线为输出口。当向相应的行线输出低电平，如果键盘中某个键被按下时，则某个列线就为低电平，MSP430读取该列线的状态就可以判断哪个键被按下，通过编程设置每个键的功能。键盘的12个键包含10个数字键和2个控制键。第一控制键用于控制电磁阀的打开和关闭以控制淋浴头的出水和停水，第二控制键用于对输入密码的确认以及停止洗浴。

温度检测模块，温度传感器实时检测水温，并动态显示在LCD显示屏上，作为用户调节水温的依据，方便其对冷、热水阀的控制。

总线通讯模块，数据和命令的传送通过RS485总线来完成，RS-485接口具有良好的抗噪声干扰性，传输距离长，具有多站能力。由于PC机默认的只带有RS232接口，所以要通过RS232/RS485转换电路将PC机串口RS232信号转换成RS485信号。

电压转换模块，光电耦合器实现了电压的转换，为系统的安全性和稳定性提供了保障。

显示模块，选用OCMJ4×8C显示模块，实时显示流量、温度、洗浴时间和消费金额。

管理服务端采用普通计算机，具体分为浴室用户管理系统的设计和刷卡器对IC卡的识别，刷卡器通过USB接口连接在计算机上。浴室用户管理系统使用了Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0，用C++语言进行开发。刷卡器对IC卡的识别程序也是采用C++语言进行开发的。其集成开发环境有界面友好，开发效率高的特点。

本系统的操作步骤如图4所示，在管理前台，用户在读卡器上刷卡后，OCMJ4×8C显示器显示目前可使用淋浴头的IP地址，并指定该用户使用淋浴头的IP地址。用户进入浴室后，在对应淋浴头输入密码并成功通过验证后，按出水键，水龙头开始出水。系统开始记录时间和用水量，OCMJ4×8C显示器显示消费时间及用水量。中途如需停用，按键盘停止健，停止计费。用户洗浴完毕后，在读卡机上刷卡，计算机系统根据用水量和计费率算出消费金额，并从卡中扣除相应的金额，从而实现用水的自动科学管理。

Claims (3)

1.一种基于MSP430的高校浴室智能控制系统，其特征在于：由控水终端和管理服务端组成，二者之间通过RS485总线进行信息传输；所述的控水终端包括微处理器模块、流量检测模块、键盘控制模块、温度检测模块、总线通讯模块、时钟模块、电压转换模块、显示模块；所述的微处理器模块采用MSP430芯片编程控制其它模块；总线通讯模块的总线接口分别接在管理服务器端的服务器上和MSP430芯片的引脚上；流量传感器、温度传感器的信号线连接在MSP430芯片的引脚上；时钟模块和电压转换模块焊接在MSP430芯片的板子上；所述显示模块采用OCMJ4×8C显示器，OCMJ4×8C显示器的各个接口接在MSP430芯片的引脚上；所述的管理服务端的CPU上安装有浴室用户管理系统，并连接有刷卡器。

2.根据权利要求1所述的一种基于MSP430的高校浴室智能控制系统，其特征在于：所述的流量检测模块采用流量传感器YF-21-8。

3.根据权利要求1所述的一种基于MSP430的高校浴室智能控制系统，其特征在于：所述的键盘控制模块采用4×3的矩阵键盘，即4条行线和3条列线将MSP430的P1.0-P1.6引脚分别与键盘插座的对应脚连接。 

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