基于音频接口的传感装置及数据传输方法
【技术领域】
[0001]本发明属智能设备应用领域，特别的涉及一种基于音频接口的传感模块及数据传输方法。
【背景技术】
[0002]目前市场上在售的移动终端设备本身虽然集成了若干传感器，如加速度传感器，距离传感器，陀螺仪等，但是其应用主要集中在游戏、娱乐等方面。市场上几乎所有的手机、平板电脑等智能设备均配备了 3.5mm音频接口，其本身集成了双声道耳机输入和一个麦克风输入。目前对音频接口的应用大部分集中在耳机的使用和网上银行认证模块上。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种基于音频接口的传感装置及数据传输方法，旨在解决传感数据的音频接口传输和数据处理问题。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种基于音频接口的传感装置，包括传感模块、微控制器、音频接口模块，依次相连，其中:所述的传感模块通过传感元件采集相应的信息，将物理量转换成电量变化，并经过与传感器相匹配的滤波电路、放大电路后输出电量，微控制器集成模数转换单元，采集传感模块和音频接口模块输入的值，将传感模块的输入值转换成数字量，该数字量经过运算后，转换成一串脉冲信号，进而驱动音频接口输出一串能被智能设备识别的信号，同时音频接口模块也负责接收由智能设备所发送的命令。
[0005]所述的传感模块包括传感器元件、传感器驱动电路、传感器信号滤波。
[0006]所述的传感模块包括温湿度、光照、压力、霍尔传感器。
[0007]所述的放大电路，所述的驱动音频接口的信号输出电路分别与微控制器相连。
[0008]所述的微控制器负责采集传感器信号，控制传感器模块的工作，输出信号驱动音频接口模块的信号输出。
[0009]所述的音频接口对微控制器传入的数据做出响应，输出特定的脉冲信号。
[0010]一种基于所述传感装置的传感数据输出方法，采用3.5mm音频接口与智能设备连接，传感模块采集传感数据，使用微控制器模块处理数据，音频接口模块输出传感数据，智能设备接收传感数据处理并显示输出。
[0011]所述的传感模块使用统一的输出标准，具有多种可选的传感器类型，以实现多种传感数据采集。
[0012]本发明提出了一种基于音频接口的传感装置及数据传输方法，通过3.5mm音频接口即可实现传感数据的传递及显示，可以方便的对现有移动终端设备进行拓展；传感器模块本身具有很强的通用性，适用于多种电子设备。
【附图说明】
[0013]图1是基于音频接口的传感装置的示意图；
图2是基于所述传感装置的传感数据输出方法的示意图。
[0014]具体实施方法
下面结合附图和示例对本发明进一步说明。
[0015]一种基于音频接口的传感装置，所述模块包括:传感模块、微控制器(MCU)模块、音频接口模块，其中:传感模块包括传感元件与驱动电路，输出电压随传感数据的变化而变化。
[0016]微控制器(MCU)模块包括单片机、电源、A/D转换模块，传感模块的输出电压值经A/D采样后，转换为数字值，该数字值经单片机内的算法运算后，输出相应的高低电平。音频接口模块包括音频接口和音频接口驱动电路，单片机输入的高低电平，表现在音频接口的麦克风引脚上输出相应的脉冲信号。编制智能设备上的应用程序接收麦克风引脚输入的信号，并转换成传感数据，可对其进行进一步的处理或直接显示在智能设备上。
[0017]智能设备可以是带有三声道(左右声道输出、麦克风输入)耳机接口的智能手机、平板电脑、PC或其他满足本发明要求的设备。通过安装于智能设备上的软件对接收到的数据进行还原处理，显示在设备屏幕上。本发明采用在各种数码产品广泛使用的3.5mm音频接口，适合目前市场上的大部分的智能手机和平板电脑等智能设备；本发明可以使用多种传感器，除常见的温湿度、光照、压力、霍尔传感器外，可以根据需要定制特殊的传感模块。本发明通用性强，成本较低，无需专用的智能设备即可实现对多种环境变量的快速测量，传感器体积较小，可快速装卸，方便携带。
[0018]如图1、图2所示，本发明大体分为三个主要模块:传感模块，微控制器(MCU)，音频接口模块。
[0019]其中传感模块包括传感元件和传感元件驱动电路，驱动电路受微控制器I/O 口控制，当传感器与智能设备连接，并且在智能设备上打开与本发明配套的应用软件时，智能设备会发送一串与微控器模块握手的脉冲信号；微控制器的A/D检测到有脉冲信号后，确认智能设备，控制驱动电路的I/O输出高电平，使传感模块开始工作。通过相应的转换放大电路，传感器的信号被转换成0-3.3v范围内的电压值。
[0020]微控制器模块包括电源模块，单片机和外围驱动电路，本实例采用了 msp430单片机，带有12位A/D转换，采用3.3v供电。一路A/D转换连接传感器信号输入，经采样后转换为12位二进制字符，采用曼彻斯特编码的形势。起始位和停止位为4个0，数据中遇到连续3个O的，无论后面是否为O都在3个O后面加一个I，数据位的最后一位为奇偶校验位。输出一个时长超过0.2ms的高电平脉冲，表示数据“1”，输出一个时长大于0.05小于0.1ms的高电平脉冲，表示数据“O”。
[0021]音频接口模块包括3.5mm音频插头和音频接口驱动电路，微控制器I/O 口控制三极管的导通与截止，使音频接口的麦克风引脚输出不同强度的音频信号。智能设备上的软件通过音频接口采样，获取每次采样的电压值，连续采样三次以上的高电压为“1”，只有一次的低电压为“0”，直到停止位后，奇偶校验后，去掉连续3个O后的1，将二进制转换为10进制，就是传感器的电压值，通过对比软件中预先存在的数据数组，可以将电压值转换为相应传感器的传感数据，显示在智能设备屏幕上。
【主权项】
1.一种基于音频接口的传感装置，其特征在于，包括传感模块、微控制器、音频接口模块，依次相连，其中:所述的传感模块通过传感元件采集相应的信息，将物理量转换成电量变化，并经过与传感器相匹配的滤波电路、放大电路后输出电量，微控制器集成模数转换单元，采集传感模块和音频接口模块输入的值，将传感模块的输入值转换成数字量，该数字量经过运算后，转换成一串脉冲信号，进而驱动音频接口输出一串能被智能设备识别的信号，同时音频接口模块也负责接收由智能设备所发送的命令。
2.根据权利要求1所述的基于音频接口的传感装置，其特征在于，所述的传感模块包括传感器元件、传感器驱动电路、传感器信号滤波。
3.根据权利要求1所述的基于音频接口的传感装置，其特征在于，所述的传感模块包括温湿度、光照、压力、霍尔传感器。
4.根据权利要求1所述的基于音频接口的传感装置，其特征在于，所述的放大电路，所述的驱动音频接口的信号输出电路分别与微控制器相连。
5.根据权利要求1所述的基于音频接口的传感装置，其特征在于，所述的微控制器负责采集传感器信号，控制传感器模块的工作，输出信号驱动音频接口模块的信号输出。
6.根据权利要求1所述的基于音频接口的传感装置，其特征在于，所述的音频接口对微控制器传入的数据做出响应，输出特定的脉冲信号。
7.一种基于如权利要求1所述传感装置的传感数据输出方法，其特征在于，采用3.5mm音频接口与智能设备连接，传感模块采集传感数据，使用微控制器模块处理数据，音频接口模块输出传感数据，智能设备接收传感数据处理并显示输出。
8.根据权利要求7所述的传感数据输出方法，其特征在于，所述的传感模块使用统一的输出标准，具有多种可选的传感器类型，以实现多种传感数据采集。
【专利摘要】本发明公开了一种基于音频接口的传感装置及数据传输方法。所述传感装置包括传感模块、微控制器、音频接口模块，依次相连，传感模块通过传感元件采集相应的信息，将物理量转换成电量变化，并经过与传感器相匹配的滤波电路、放大电路后输出电量，微控制器集成模数转换单元，采集传感模块和音频接口模块输入的值，将传感模块的输入值转换成数字量，该数字量经过运算后，转换成一串脉冲信号，进而驱动音频接口输出一串能被智能设备识别的信号，同时音频接口模块也负责接收由智能设备所发送的命令。本发明通用性强，成本较低，无需专用的智能设备即可实现对多种环境变量的快速测量，传感器体积较小，可快速装卸，方便携带。
【IPC分类】G05B19-042
【公开号】CN104777773
【申请号】CN201510037647
【发明人】迟天阳, 刘力上, 于庆丰
【申请人】杭州师范大学
【公开日】2015年7月15日
【申请日】2015年1月26日