一种尘埃粒子计数器人机交互系统及人机交互方法与流程

本发明涉及洁净度检测仪器领域，特别设计一种尘埃粒子计数器人机交互系统及人机交互方法。

背景技术：

尘埃粒子计数器是专门用来检测洁净环境空气质量，可以检测出单位体积的空气内粒子的数量和大小，为空气洁净度的评价提供依据。随着现代科技的发展，实验生产对环境要求越来越高，尤其在医学，军工等领域，洁净技术的应用也变得更加广泛。

粒子计数器采用光散射的原理，使用光电转换器把光粒子散射信号转化为脉冲信号再进行脉冲分级计数得到粒子个数。通过调节脉冲分级采集电路参考电压与标准尘埃粒子进行检测标定。

中国国内的尘埃粒子计数器起步较晚与国外先进设备相比存在较大差距。传统尘埃粒子计数器，大多采用按键配合数码管或LCD小屏进行人机交互，该方案配置麻烦，单次显示信息少需要大量人工调节显示，并且无法按配置管理员权限。为了适应更多的检测环境，保证检测正确性，国外同类设备均增加了管理权权限分配功能，国内对于该功能的标准规定也是呼之欲出。另外传统的尘埃粒子计数器人机交互模式单一，并且由于尘埃粒子计数器体积重量较大，搬运不便，数据分析十分麻烦。

针对以上问题本发明提出了一种新型尘埃粒子计数器人机交互系统及人机交互方法。该方案采用DGUS高清触摸屏控制不仅显示清晰，操作简单，而且占用MCU的资源比普通触屏更少使系统运行更加流畅，还加入传统按键交互模式无法兼容的管理员权限程序，使仪器可以为不同用户分配不同的使用权限适用于更多场合，保证操作正确性。使用触摸屏，打印机，上位机多种人机交互模式结合，使用者可以离开仪器分析数据，为用户带来更多便利。

技术实现要素：

本发明提供了一种尘埃粒子计数器的人机交互系统及人机交互方法。完善传统计数器的不足，提升计数器的整体性能，可以配置管理员等级分配给使用者不同权限，操作更加方便，完善了背景中存在的问题。采用的技术方案如下：

该尘埃粒子计数器人机交互装置包括ARM处理器，Flash闪存模块，MAX232模块，CH340T模块，触摸屏，打印机，上位机等。其中，Flash闪存模块与ARM处理器用SPI总线通讯，触摸屏和打印机都用串口与ARM处理器通讯，中间连接MAX232模块，上位机与ARM处理器用串口通讯，中间连接CH340T模块。

所述尘埃粒子计数器工作时先按照固定参数启动变速风机，从粒子计数器采样口采集检测气体，检测气体首先经过粒子传感器得到采集的尘埃粒子的个数，再经过流量传感器得到采集的气体流量，最后气流由变速风机出口排出。

所述粒子计数传感器采用南京理工大学研发的100L/min尘埃粒子计数器，其工作电压为5V，参考电压为±12V。采用光散射的原理并结合光电效应，根据进入的尘埃粒子产生脉冲，ARM处理器通过使用定时器功能对脉冲的计数实现对尘埃粒子的计数。

所述流量传感器采用SIARGO的100L流量传感器，其工作电压为12V。该传感器为非线性传感器可通过线性拟合得到具体计算参数，该传感器对当前采样流量检测，把流量值转化为电压信号，ARM处理器通过ADC功能检测电压值来实现对流量的检测。

所述变速风机作为采样动力器工作电压为36V控制电压为0-5V，由电压来控制动力的大小。该模块通过ARM处理器DAC功能实现指定流量的采样。

所述ARM处理器采用STM32F103系列高性能处理器，处理速度可达72MHZ。该处理器拥有SPI总线可用于采样数据的储存，以及三路串口总线分别与DUGS屏，打印机，上位机进行数据通讯。

所述Flash闪存模块采用16M串行AT45DB321D存储芯片，通过SPI总线与ARM通讯，该Flash可记录足够的采集数据。该模块用于实现采样数据的存储与调用。

所述MAX232模块采用MAX232芯片，该模块用来链接ARM处理器与DUGS屏，上位机。该模块可以实现从TTL电平与323电平的转换。

所述触摸屏采用串口与ARM处理器通讯，触摸屏采用DGUS串口屏，该模块用于采样数据显示以及采样参数的配置。

所述打印机采用便携式串口热敏打印机，该模块用于采样结果的打印，可以为用户提供便捷。

所述CH340T模块连接ARM处理器与上位机，实现串口转USB功能，从而实现上位机与计数器的通讯。

所述DGUS触摸屏进行人机交互时添加了管理员程序，可以为用户分配管理员权限，该软件模块可以配置不同用户的权限使该仪器可使用与更多场合。

所述尘埃粒子计数器人机交互系统包含ARM处理器，同时ARM处理器通过自身接口分别与粒子计数器，流量传感器，变速风机等模块相连构成完整的尘埃粒子计数器控制系统。

所述的激光尘埃粒子计数器人机交互方法的步骤如下：

步骤A：系统上电对各个模块进行初始化，读取Flash中的初始参数，刷新触摸屏至开机画面。

步骤B：根据工作需求从用户列表选择管理员用户或普通用户。管理员用户有权限修改特定参数。

步骤C：校验触摸屏数据如果检测到采样指令则转致步骤D，如未检测到采样指令则转致步骤I。

步骤D：打开计数器按照接收到的采样模式，采样时间等参数，进行检测。

步骤E：校验检测到的流量值如果流量值超过误差则转致步骤E，如果流量误差在范围内则直接转致步骤G。

步骤F：按照偏差值进行PID调节修正实际流量。

步骤G：触摸屏刷新显示更新检测结果，并判断是否打印。如果需要打印则转致步骤H如不需要直接转致步骤I。

步骤H：打印机打印采样结果。

步骤I：系统检测采样工作是否完成，如工作未完成则转致步骤C，如完成则结束。

本发明的有益效果：

(1)本发明的ARM处理器采用STM32F103系列高性能处理器，检测精度高，功耗低，稳定性好。

(2)采用DGUS触摸屏进行人机交互，该屏幕采用串口通讯，占用MCU内存资源少保证系统运行流畅，屏幕分辨率高数据显示清晰。

(3)传统按键数码管的人机交互模式功能单一，无法配置管理员权限，采用DGUS触摸屏配合内部程序可以为用户分配管理员权限，使计数器能用适于更多场所。

(4)人机交互包括触摸屏，打印机，上位机使使用者可以离开仪器分析具体采样结果，完善了传统尘埃粒子计数器人机交互系统中存在的不足。

附图说明

图1，尘埃粒子计数器的人机交互系统的结构框图。

图2，尘埃粒子计数器的人机交互系统的系统软件结构框图。

图3，系统初始化流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，为一种尘埃粒子计数器人机交互系统。该尘埃粒子计数器人机交互系统包括ARM处理器，Flash闪存模块，MAX232模块，CH340T模块，触摸屏，打印机，上位机。其中，Flash闪存模块与ARM处理器用SPI总线通讯，触摸屏和打印机都用串口通讯与ARM处理器通讯，中间链接MAX232模块，上位机与ARM处理器用串口通讯，中间链接CH340T模块。另外ARM处理器还连接链接粒子计数器，流量传感器，变速风机，实现尘埃粒子的监测和流量的控制。

供电源电源为15V锂电池，使用电压检测电路进行锂电池电量检测，保证了100L/min尘埃粒子计数器可连续工作5个小时。

变速风机电压为24V，100L/min工作时电流为2.5A。粒子计数器工作电压为5V，另外还需正负12V的参考电压。流量传感器工作电压为12V。以上供电通过不同稳压模块获得。

使用前要首先在粒子计数器的进气口安装过滤端子，防止大颗粒进入损害机器。具体操作时进入主界面可选择“中文”与“English”按钮选择操作语言。在用户列表根据你的检测需求选择用户，或添加新的用户，管理员用户一直存在无法删除。进入常规采样界面点击“启动”按钮，仪器开始采样，按钮变成“停止”字样再次点击仪器停止，并回归“启动”按钮。如不按“停止”在一个常规采样周期后仪器自动停止，按钮回归“启动”。采样结果以及参数实时在页面现实更新。进入置信度采样界面同样点击“启动”按钮，仪器开始采样，按钮变成“停止”字样再次点击仪器停止，并回归“启动”按钮。如不按“停止”在一个置信度工作周期后仪器自动停止按钮回归“启动”。采样结果以及参数实时在页面现实更新。进入设置界面点击“采样周期”与“采样延时”可以录入需要的采样数据对常规采样以及置信度采样均有效，点击“采样点数”和“采样次数”可以设置置信度检测的采样点数和采样次数。点击打印机和存储的左右箭头按钮可是设置是否存储数据以及是否打印数据。进入查询界面点击“查询条数”可以录入你选择查询的数据，点击左右箭头按钮可以递增递减具体条数。点击“删除数据”可删除已经存储的数据。最后通过仪器下方按钮可以开启或关闭仪器，仪器关闭时连接充电器也可完成充电。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。