CN203224740U - 一种嵌入式室内环境电子检测控制器 - Google Patents

Abstract

一种嵌入式室内环境电子检测控制器，它包括：室内环境参数传感检测模块、人体接近检测模块、控制器和输出显示控制模块。其中，室内环境参数传感检测模块包括温湿度传感检测电路和有害气体传感检测电路；人体接近检测模块包括红外传感器检测电路，所述的红外传感器检测电路与控制器的输入端相连接；控制器的输入端与室内环境参数传感检测模块和人体接近检测模块相连接，其输出端与输出显示控制模块相连接；输出显示控制模块用于接收控制器输出的检测数据，并将该检测数据进行显示。本实用新型将电子图像显示与传感检测技术相结合，可以应用于不同场合满足不同需要；另外通过升级增加网络传输功能，直接将检测数据传输给远程终端设备进行显示。

Description

一种嵌入式室内环境电子检测控制器

技术领域

本实用新型属于家居环境电子检测与嵌入式系统应用领域，具体说是包括传感器检测技术、数字信号处理与嵌入式系统应用技术，特别是采用嵌入式系统将静态图像显示与电子检测相结合来实现家居环境质量检测控制系统。

背景技术

随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们对日常办公与家居生活环境的要求标准日渐增高。一方面城镇化的快速推进扩大了城市规模，更多的人口离开田野进入城市工作生活，人们在室内工作生活的时间变长；但另一方面工业发展加重了环境污染，室内环境质量也随之受到影响。于是在丰富物质享受的同时，人们开始讲究健康的生活环境，关注良好的室内空气质量，包括良好的温湿度条件以及空气中有害气体的含量，以便随时进行通风换气，使自己生活在良好舒适的环境之中。

一般情况下，影响室内环境质量的主要指标包括温度、湿度、有害气体残留物等，对这些指标的监测可以采用传统的测量技术来实现，但工作和生活节奏的加快，这种简单、单一的常规测量已难以满足要求。嵌入式系统具有体积小、集成度高、功能性强、应用方便的特点，借助于电子传感检测技术，能够实现对室内多个指标参数的快速、动态检测；同时与新型LCD显示技术相结合，可以将环境参量用图片给以生动表示，具有直观、具体的优点。同时借助于网络和无线传输能够主动、及时告知人们室内环境的好坏，这对于实现智能家居检测和提高生活质量具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的就在于提供一种结构简单、工作可靠的室内环境参数电子检测控制器，该检测控制器能够实时检测室内环境参数，并随时将温湿度等参数进行分级，通过小型LCD屏幕以图片形式输出显示。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案，包括：

一种嵌入式室内环境电子检测控制器，它包括：

室内环境参数传感检测模块，它包括温湿度传感检测电路和有害气体传感检测电路；所述的室内环境参数传感检测模块将检测到的环境参量信号经滤波电路和A/D转换电路处理后输出数字信号送给控制器；

人体接近检测模块，它包括红外传感器检测电路，所述的红外传感器检测电路与控制器的输入端相连接；

控制器，其输入端与室内环境参数传感检测模块和人体接近检测模块相连接，其输出端与输出显示控制模块相连接；

输出显示控制模块，用于接收控制器输出的检测数据，并将该检测数据进行显示。

所述控制器在其接口电路上连接有触发按键，触发按键与蜂鸣器相连接。

所述的输出显示控制模块为LCD输出显示控制模块。

采用上述技术方案的本实用新型，当系统启动后传感检测电路通过传感器检测不同环境参量并将其转换为对应的电信号，对各种不同参量的电信号进行滤波、A/D转换后变为数字信号送给控制器电路，控制器对输入数据进行处理并将检测结果分为四类，即舒适、一般、湿热、干冷；同时通过输出端口将测量数据与显示图片送给LCD显示模块，当检测到有人体接近时，即开启显示模块显示检测结果（图片+字符）。本实用新型的核心是融静态图像显示与传感检测技术于一体，实现对家居环境参量信号的采集输出显示。本系统克服了以往常规室内温湿度等参量检测装置结果显示单一、不生动的缺点，将图像显示模块引入环境参量检测系统，利用图像内容直观、生动的特点，能够在以字符形式显示输出结果的同时配以相应的图片，营造出了一种温馨自然的人性化显示界面，显示结果既美观又具体，而且使用方便可靠，通过增加传感检测电路可以进一步扩大其检测功能。

本实用新型将电子图像显示与传感检测技术相结合，可以应用于不同场合满足不同需要，采用人体接近检测模块用于控制LCD背光灯的开启，当人体接近时控制器开启LCD模块背光灯并显示图片与测量结果，当人体远离或无人时LCD背光灯自动关闭，这样既方便又节能；另一方面通过升级增加网络传输功能，可以直接将检测数据传输给远程终端设备进行显示或存储。

附图说明

图1是本实用新型的嵌入式室内环境电子检测控制器框图。

图2是系统主程序流程图。

图3是嵌入式室内环境电子检测控制器电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括室内环境参数传感检测模块、LCD显示控制模块、人体接近检测模块、系统控制器等部分。整个系统的工作还包括软件部分，包括数据采集程序、数据处理程序等。

室内环境参数传感检测模块，它包括室内空气温湿度传感器、空气有害气体传感器等，传感检测电路将检测到的环境参量信号经滤波处理、信号校准和A/D转换处理后输出数字信号送给系统控制器输入端口，CPU周期性读取输入的检测数据，对检测结果进行相应的数据处理，降低测量误差和提高测量稳定性。

LCD显示控制模块，它包括LCD显示电路、驱动控制电路和背光控制电路，其中驱动控制电路采用行列寻址方式对像素进行驱动，系统控制器通过数据总线将显示图像数据写入显示模块的显示数据存储器中，通过对驱动控制电路中控制寄存器进行操作实现对显示方式的控制。同时电路中将LCD显示器主供电源和背光电源分开供电，这样可以单独给背光灯提供合适的电压以获取合适的背光亮度。

人体接近检测模块，主要包括人体感应传感器电路，它是基于红外线测量技术来实现人体目标检测，当人体进入设定感应范围内时则电路接收到红外信号而输出高电平；当人体离开感应范围时则电路无法检测到红外信号，这时电路输出低电平，系统主控制器通过检测输入信号电平的变化，控制LCD显示屏背光灯的明灭状态。

控制器，其与传感检测模块、LCD显示模块和人体接近检测模块连接；所述的控制器向传感检测模块发出检测指令，周期性读取检测结果用于系统处理，并将处理结果进行分类，根据分类结果将对应的图像数据传输给LCD显示模块，同时将检测结果以字符信息传输给LCD显示模块，系统控制器通过控制LCD的显示方式将字符信息叠加在图片上进行输出显示。当系统控制器检测到人体检测模块输入高电平时，自动开启LCD背光灯，LCD屏显示出测量结果与相应图像，显示时间长短通过程序进行设定；当人体检测模块输入低电平时，关闭背光灯，系统处于节能状态。根据室内环境状态随时间变化的特点，系统采用周期循环检测的工作方式，系统每隔一定时间重新测量环境参量，通过数据处理获得新的检测结果并及时更新显示数据。

如图2所示，系统主程序的流程是：系统首先对各功能模块进行初始化配置，设置检测参数；接着对LCD进行清屏，显示程序控制显示主界面；之后系统进入数据采集处理阶段，CPU依次控制各传感模块进行检测，按照温度、湿度、有害气体等次序读取采集的环境参量数据，并对读取的检测数据做相关的数据处理，滤除干扰数据，降低测量误差，完成后将处理结果存储，同时根据系统定义的室内环境质量分类指标，将检测结果进行分类，最后将分类图像数据及测量数据传输给LCD显示模块。若控制器检测到前方有人体接近，则开启LCD背光灯，这时LCD显示屏点亮；若无人体接近，则关闭LCD背光灯，以节省能量。随后根据周期性检测原理判断是否需要执行下一次测量，若设定的更新时间未到，则检测结果不变，重复检测是否有人体接近；若更新时间到，则返回重新开始下一次测量，并将检测结果进行更新后传输给LCD显示模块，如此循环进行。

基于本实用新型的嵌入式室内环境电子检测控制器电路如图3所示，整个控制器由以下各部分电路组成，即环境参量检测电路、人体接近检测电路、LCD显示控制电路和系统控制器电路等。

在图3中，环境参量检测电路包括两个独立检测模块，即用于室内空气温湿度检测的传感器模块U2，模块电路型号为AM2301，该模块包含一个电容式感湿元件和一个NTC测温元件，同时内含信号校准和A/D转换电路，温度的检测范围可达-40℃—80℃，分辨率0.1℃；湿度检测分辨率可达0.1%RH，能够满足室内温湿度检测的工作要求，模块输出的温湿度数字信号按照一定格式传输给控制器PA0端口。另一检测电路是空气有害气体检测模块U3，其采用的传感器型号为MQ-2，可用于室内有害气体，如甲烷、酒精、烟雾等的检测，在本检测控制器中主要用于检测室内烟雾浓度是否超标，烟雾浓度超标阈值通过程序设定，MQ-2输出的检测电压经滤波处理后送给控制器PA3端口，经控制器内置的A/D转换器将该模拟信号电压转换为数字信号，然后送数据处理程序做相应处理。

本系统中人体接近检测电路采用红外检测技术检测是否有人接近，当人体进入传感器检测范围内时，则电路接收到红外信号而输出高电平；当人体离开检测范围时则电路无法检测到红外信号，这时电路输出低电平，该信号送给系统控制器PA12端口用于控制LCD显示屏背光灯的明灭状态。

系统的显示部分是一块2.6寸的LCD显示屏，其分辨率为320×240。LCD显示控制模块内置专用驱动和控制芯片S6D0154，并且模块内集成有显示缓存，可免除外部显示缓存设置。LCD显示控制模块U6采用16位数据线与单片机相连，能够快速及时的更新图像数据。LCD的显示模式通过给驱动芯片中的相应寄存器赋值进行设置。为实现LCD背光亮度的独立可控，背光电源采用单独供电模式，当控制器检测到有人体接近时，开启背光灯，LCD显示屏显示静态图像和测量结果；当背光控制输入低电平时，则关闭背光灯，LCD显示屏熄灭。

系统控制器采用STM32F103来实现，该芯片是低功耗大内存的16位USB单片机U1，可以方便的输入模拟和数字检测信号，这在一定程度上简化了其外围电路的复杂度。此外该单片机可以方便连接LCD显示屏，通过16位数据线与LCD显示控制模块U6进行快速数据传输，能够显示清晰稳定的静态图像与测量结果。

整个控制器电路工作原理如下：在本系统中，室内环境参量检测电路提供控制器的输入信号，空气温湿度传感器模块实时检测室内温湿度大小，并通过模块内置的A/D转换电路输出规定格式的数字信号送往单片机PA0端口；通过空气有害气体检测模块U3对室内空气中烟雾气体的含量进行检测，并将检测的模拟电压信号输入到单片机PA3端口，单片机通过内置A/D转换器将其转换为数字信号进行处理后获得烟雾浓度的大小。单片机U1在系统程序控制下读取输入的检测信号，对输入的测量数据进行相应的滤波处理，以减小测量误差。获得测量结果后，对测量数据进行分析，判断室内环境所处的质量状态：舒适、一般、湿热、干冷，根据判断结果读取对应的图像数据送给LCD显示控制器。最后单片机U1读取PA12端口人体检测信号电平的高低，当为高电平时开启LCD背光灯显示图像和结果，否则关闭背光灯。

上述描述仅作为本实用新型可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一限制条件。

Claims (3)

1.一种嵌入式室内环境电子检测控制器，其特征在于，它包括：

室内环境参数传感检测模块，它包括温湿度传感检测电路和有害气体传感检测电路；所述的室内环境参数传感检测模块将检测到的环境参量信号经滤波电路和A/D转换电路处理后输出数字信号送给控制器；

人体接近检测模块，它包括红外传感器检测电路，所述的红外传感器检测电路与控制器的输入端相连接；

控制器，其输入端与室内环境参数传感检测模块和人体接近检测模块相连接，其输出端与输出显示控制模块相连接；

输出显示控制模块，用于接收控制器输出的检测数据，并将该检测数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的嵌入式室内环境电子检测控制器，其特征在于：所述控制器在其接口电路上连接有触发按键，触发按键与蜂鸣器相连接。

3.根据权利要求1所述的嵌入式室内环境电子检测控制器，其特征在于：所述的输出显示控制模块为LCD输出显示控制模块。

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