CN216671099U - 一种具有多功能的电子门牌 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种具有多功能的电子门牌，属于电子信息技术领域；包括用于采集环境参数的信息采集单元；由上位机组成的数据分析单元，上位机包括计算机端以及数据库；包括路由器、协调器和无线传输芯片的信息传输单元，并通过自组网进行数据的传输；包括硬件控制和软件控制的远程控制单元，用来控制门牌的开闭以及状态显示；硬件显示选择彩色串口屏的显示输出单元，软件显示选择由软件编写的虚拟界面；采用2.8V‑3.6V作为芯片的工作电压的供电单元；采用WiFi和ZigBee双系统通信的无线通信单元。本实用新型的电子门牌可以使用户随时更换门牌信息，并且实时采集门牌周边环境情况，达到了节能的目的，具有很强实用性与便捷性。

Description

一种具有多功能的电子门牌

技术领域

本实用新型属于电子信息技术领域，尤其涉及一种具有多功能的电子门牌。

背景技术

智能电子门牌属于传统门牌的延伸型产品，所谓“传统门牌”一般定义为安装在屋子门口的标志或者铭牌，取材多变,如木头、塑料等,实现方法也有很多种,例如粘贴、悬挂等，不同的门牌代表不同的含义,例如名称、称谓、特殊标志等。作为在高校学习的学生，注意到每到学校迎新季和毕业季，教室、办公室门口的门牌总需要更换，既需要花费人力，还浪费财力。

21世纪以来，我国乃至世界智能化电子产品不断发展，各式各样的智能化产品接连上市，但是在电子门牌领域，缺乏先进的成功案例，市面上大多数电子门牌只具备显示门牌号的单一功能、耗电量大且采用有线传输，导致维修麻烦。

现有的电子门牌由于显示方式比较单一，想要切换门牌信息必须重新进行编程，操作不便，容易对不懂编程的用户造成麻烦。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种具有多功能的电子门牌，以解决上述背景技术中提到的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型的一种具有多功能的电子门牌的具体技术方案如下：

一种具有多种功能的电子门牌，包括信息采集单元、数据分析单元、信息传输单元、远程控制单元、显示输出单元、供电单元、时钟电路和主控制器；

信息采集单元包括人体红外传感器、温湿度传感器，传感器连接于主控制器；远程控制单元及时钟电路连接于主控制器；信息采集单元、信息传输单元以及显示输出单元均与供电单元连接；

远程控制单元包括硬件控制和软件控制，硬件控制由PCB板上的按键进行控制，软件控制则由上位机界面上的虚拟按键进行控制；

显示输出单元包括上位机虚拟界面显示和LCD串口屏显示；

供电单元采用2.8V-3.6V作为芯片的工作电压。

进一步，无线通信单元采用WiFi和ZigBee双系统通信，且ZigBee通信为日常通信电路，WiFi通信为备用通信电路。

进一步，数据分析单元由上位机组成，上位机包括计算机和数据库，需要数据分析单元处理的数据包括使用传感器采集到的人体信息、温湿度信息、通过键盘模块设置的状态信息以及内部自带的时钟信息。

进一步，信息传输单元采用WiFi和ZigBee双系统通信，且ZigBee通信为日常通信电路，WiFi通信为备用通信电路。

进一步，信息传输单元3包括路由器、协调器和WIFI芯片，通过路由器和协调器组成ZigBee网络来进行数据的传输，WIFI芯片设置在网络节点处。

进一步，信息传输单元采用CC2530芯片作为主传输芯片，ESP8266芯片作为备用传输芯片。

进一步，供电单元包括充电模块与电池模块，充电模块将PCB板通过电线与电源相连接，电池模块包括稳压单元以及3V锂电池。

进一步，供电单元还包括Micro USB接口，Micro USB接口连接于充电单元以及主控制器之间。

本实用新型的一种具有多功能的电子门牌具有以下优点：

1、本实用新型无需拆卸就可随时更换门牌上的信息，减少了人力物力的损耗，提高了门牌的智能性，还使其具备了多种功能；

2、本实用新型通过ZigBee的组网方式，简单方便，易于扩展，利于电子门牌系统的安装与扩建。

3、本实用新型中采用的核心开发板为CC2530芯片，该芯片具有抗干扰，耗电量低等优点。利用该技术解决了市场上现有的电子门牌有线通信过程中存在的费用高，线路老化，维修困难等缺点。

4、本实用新型配有人体红外传感器，在门牌周边有人时门牌的智能屏才亮，门牌周边无人时屏幕则由远程手动控制亮与暗，达到了节能的目的。

5、本实用新型采用ZigBee和WiFi两种无线传输方式，正常情况下采用ZigBee传输，功耗较小，当ZigBee模块出现故障时立即采用WiFi传输，在维修的同时并不影响门牌的使用。

综上，本实用新型提出的一种具有多种功能的电子门牌，该电子门牌应用于智能楼宇建设中，大大提高办公效率，非常的实用，不仅可以随时改变门牌状态，还可以监测室内环境的温湿度，且在有人时门牌亮起无人时门牌暗下来达到节能省电的目的；采用双无线传输模块，达到即使门牌出现故障，也能正常使用的效果。

附图说明

图1为本实用新型一种具有多种功能的电子门牌的总体电路结构图；

图2为本实用新型一种具有多种功能的电子门牌的室外屏幕外观图。

图3为本实用新型一种具有多种功能的电子门牌的室内屏幕外观图。

图4为本实用新型一种具有多种功能的电子门牌的无线连接示意图。

图中标记说明：1、信息采集单元；2、数据分析单元；3、信息传输单元；4、远程控制单元；5、显示输出单元；6、供电单元；7、时钟电路；8、室外屏幕；9、DHT11温湿度传感器；10、人体红外传感器；11、电源指示灯；12、胶棒天线；13、LED电子显示屏；14、按键模块；15、室内屏幕；16、上位机；17、ZigBee无线传感。

具体实施方式

为了更好地了解本实用新型的目的、结构及功能，下面结合附图，对本实用新型一种具有多功能的电子门牌做进一步详细的描述。

包括信息采集单元、数据分析单元、信息传输单元、远程控制单元、显示输出单元、供电单元以及无线通信单元和时钟单元。信息采集单元包括温湿度传感器和人体红外传感器，用于采集环境参数；数据分析单元由上位机组成，上位机包括计算机端以及数据库；信息传输单元包括路由器、协调器和无线传输芯片，通过自组网进行数据的传输；远程控制单元包括硬件控制和软件控制，用来控制门牌的开闭以及状态显示；显示输出单元硬件显示选择彩色串口屏，软件显示选择由软件编写的虚拟界面；供电单元采用2.8V-3.6V作为芯片的工作电压；无线通信单元采用WiFi和ZigBee双系统通信，既达到了低功耗又兼有稳定的性能；时钟单元选用DS1302芯片，可以直接读取万年历信息。

请参阅图1，本实用新型提供了一种具有多功能的电子门牌，包括信息采集单元1、数据分析单元2、信息传输单元3、远程控制单元4、显示输出单元5、供电单元6、时钟电路7和主控制器；信息采集单元1用于采集现场环境中具体信号参数，是判断是否有人在门牌周边及现场温湿度信息的重要数据支撑；数据分析单元2用于分析处理信息采集层采集到的数据参数；信息传输单元3用于连接信息采集层和数据分析层，信息采集层的数据通过信息传输层将数据传递给数据分析层；远程控制单元4与信息传输层连接，在门牌周围没有检测到人体信号时，用于手动控制门牌的开闭以及门牌上的显示状态；显示输出单元5与数据分析层连接，用于显示数据分析层处理后的信息。

信息采集单元1包括DHT11温湿度传感器9、人体红外传感器10以及外挂存储器，负责收集环境中的相关参数以存储系统的运行程序，具体的，通过温湿度探头探测门牌周边环境参数，通过人体红外传感器10来确定是否有人员在附近。

数据分析单元2由上位机16组成，上位机16包括计算机和数据库，计算机接收到信息传输层传递的数据后进行处理，同时实时的将数据信息存储在数据库内。核心处理器选择CC2530，可以实现多路输入输出特性，允许频繁操作使用，适合进行网络的组建与扩展。需要数据分析单元2处理的数据包括使用传感器采集到的人体信息、温湿度信息、通过键盘模块设置的状态信息以及内部自带的时钟信息。上位机远程控制端界面由LabView软件进行编写，通过虚拟界面的设计来显示当前的系统的工作状态，上位机软件核心部分是VISA硬件接口驱动，无线数据采集采用VISA的串口驱动与无线模块进行传输，以达到远端控制、显示的目的。

信息传输单元3采用WiFi和ZigBee双系统通信，且ZigBee通信为日常通信电路，WiFi通信为备用通信电路，具体包括路由器、协调器和WIFI芯片，通过路由器和协调器组成ZigBee网络来进行数据的传输，WIFI芯片设置在网络节点处，作为备用传输线路。采用ZigBee无线传感17技术，ZigBee协议栈由四个部分组成，分别是物理层、媒体访问层、网络层和应用层。备用通信电路采用Wi-Fi模块进行通信，其特点是性能稳定，可以与CC2530芯片直接进行通信，若ZigBee通信模块发生故障，仍然可以使用备用通信电路进行通信，在维修的同时并不影响使用。

远程控制单元4包括硬件控制和软件控制，硬件控制由PCB板上的按键进行控制，软件控制则由上位机界面上的虚拟按键进行控制。控制单元可以控制门牌的开闭以及状态，常用状态包括：办公、等候、午休、开会、请进、上课、外出、行政。

显示输出单元5为显示设备，上位机16将传感器采集到的人体和环境温湿度数据以及内部设置的时钟信息和状态信息显示在显示输出层内，更加直观。硬件显示选择LCD彩色串口屏，使用UART串口或者SPI串口进行通信。软件显示选择由LabView软件进行编写的虚拟界面，通过虚拟界面的设计来显示当前的系统的工作状态。

供电单元6采用2.8V-3.6V作为芯片的工作电压，可以采用USB接口进行供电，考虑到安装的便利性，选择折中的3.3V供ZigBee芯片使用，利用AMS1117设计稳压转换电路，通过两节干电池串联即可获得需要的电源。

时钟电路7单元7选用DS1302时钟芯片，其内部设有集成充电电池，使用SPI通信接口，可以直接读取年月日时分等时钟信息。

实施例1：

请参阅图2-3，本实用新型设计了一种具有多功能的电子门牌，室外门牌的外观包括与Zigbee的芯片连接的胶棒天线12、电源指示灯11、传感器模块以及LED电子显示屏13。室内门牌的外观包括与Zigbee的芯片连接的胶棒天线12、电源指示灯11、控制按键模块14以及LED电子显示屏13。图中按键1-8分别对应显示屏区“办公”、“等候”、“午休”、“开会”、“请进”、“上课”、“外出”、“行政”八种显示状态。

在本实施例中，为了保证无线传输的功能性，选用CC2530芯片作为主传输芯片，选用ESP8266芯片作为备用传输芯片，在ZigBee网络发生故障或有其他意外情况发生时，可以通过Wi-Fi网络进行通信。

在本实施例中，由于ZigBee系列的芯片上解决方案均采用2.8V～3.6V作为芯片的工作电压，因此系统需在该范围内提供稳定的电压。本次设计以USB供电为基础，以电池供电为辅助，采用2节干电池串联即可获得3V电源。

在本实施例中，传感器模块包括DHT11温湿度传感器9、人体红外传感器10以及外挂存储器。负责收集环境中的相关参数以存储系统的运行程序。

在本实施例中，本设计具有实时时钟功能，由于CC2530芯片自带的定时器误差较大，故选用DS1302时钟芯片。该芯片可用纽扣电池进行充电，使用SPI通信接口。可以直接读取年、月、日、时、分、秒等信息。

请参阅图4，本实用新型设计了一种具有多功能的电子门牌，在屋内和屋外各设置一块屏幕，通过无线方式进行传输。

工作原理：提供一种无线型多功能电子门牌，门内门外各一块屏幕15,8，可以通过按键实时更改屏幕上的内容，通过人体红外感应和温湿度传感收集室外信息，达到有人时亮，无人时关的节能目的，屏幕上还可以显示实时时间，以达到万年历的功能。

当电路供电后，CC2530终端系统将对整个智能控制系统进行初始化设置，随后系统开始对信息进行判断，首先是检测协调器是否有按键按下，如果有直接将显示系统点亮。如果按键未触发，对外界环境进行检测，通过对人体感应模块的数据进行分析，判断周围环境是否有人，如果有人则显示系统启动，如果没人则系统进入待机状态。

终端和协调器主要由CC2530芯片和ESP8266WIFI模块组成，采用无线传输的方式对获得的数据进行转发，几种常见的无线通信技术包括蓝牙、LoRa、WiFi等，通过ZigBee网络进行传输，具有功耗低、安全性能高、能支持多个节点等优势，适合进行网络的组建与扩展。

可以理解，本实用新型是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本实用新型的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本实用新型的精神和范围。因此，本实用新型不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本实用新型所保护的范围内。

Claims (7)

1.一种具有多种功能的电子门牌，其特征在于，包括信息采集单元(1)、数据分析单元(2)、信息传输单元(3)、远程控制单元(4)、显示输出单元(5)、供电单元(6)、时钟电路(7)和主控制器；

信息采集单元(1)包括人体红外传感器、温湿度传感器，传感器连接于主控制器；远程控制单元(4)及时钟电路(7)连接于主控制器；信息采集单元(1)、信息传输单元(3)以及显示输出单元(5)均与供电单元(6)连接；

远程控制单元(4)包括硬件控制和软件控制，硬件控制由PCB板上的按键进行控制，软件控制则由上位机界面上的虚拟按键进行控制；

显示输出单元(5)包括上位机虚拟界面显示和LCD串口屏显示；

供电单元(6)采用2.8V-3.6V作为芯片的工作电压。

2.根据权利要求1所述的具有多种功能的电子门牌，其特征在于，数据分析单元(2)由上位机(16)组成，上位机(16)包括计算机和数据库，需要数据分析单元(2)处理的数据包括使用传感器采集到的人体信息、温湿度信息、通过键盘模块设置的状态信息以及内部自带的时钟信息。

3.根据权利要求1所述的具有多种功能的电子门牌，其特征在于，信息传输单元(3)采用WiFi和ZigBee双系统通信，且ZigBee通信为日常通信电路，WiFi通信为备用通信电路。

4.根据权利要求3所述的具有多种功能的电子门牌，其特征在于，信息传输单元(3)包括路由器、协调器和WIFI芯片，通过路由器和协调器组成ZigBee网络来进行数据的传输，WIFI芯片设置在网络节点处。

5.根据权利要求1所述的具有多种功能的电子门牌，其特征在于，信息传输单元(3)采用CC2530芯片作为主传输芯片，ESP8266芯片作为备用传输芯片。

6.根据权利要求1所述的具有多种功能的电子门牌，其特征在于，供电单元(6)包括充电模块与电池模块，充电模块将PCB板通过电线与电源相连接，电池模块包括稳压单元以及3V锂电池。

7.根据权利要求6所述的具有多种功能的电子门牌，其特征在于，供电单元(6)还包括Micro USB接口，Micro USB接口连接于充电单元以及主控制器之间。

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