一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，包括主微控制单元、辅助微控制单元以及环境微控制单元；其中，主微控制单元分别连接LCD显示器和键盘，且通过串口连接辅助微控制单元，辅助微控制单元分别连接第一单片射频收发芯片以及环境传感器；所述环境微控制单元通过第二单片射频收发芯片接收第一单片射频收发芯片发送的信号，通过继电器控制电灯开关、空调开关等高校宿舍设备；环境传感器将采集的数据在LCD显示器上显示；键盘输入命令通过主微控制单元和辅助微控制单元，并通过第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片发送信号至环境微控制单元，控制电灯开关、空调开关等高校宿舍设备。
【专利说明】一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种多功能高校宿舍无线环境监测控制仪，能够对高校宿舍环境(温度湿度、亮度、电流、烟雾)进行监测并控制。
【背景技术】
[0002]目前高校宿舍主要存在不少安全隐患，具体表现在学生违章使用大功率电器以及违章吸烟等；另高校宿舍也存在电能浪费问题，表现在过度使用空调以及照明浪费问题。当前的楼宇自动化系统大都采用有线方式为主，需要布线，系统安装极不方便，同时增加了系统的成本。
[0003]无线传感器网络是一种特殊的无线自组织网络，与传统的网络相比，它是以一种以数据为中心的自组织网络，ZigBee技术是最近发展起来的一种近距离无线通信技术。该技术具有低复杂度、低功耗、短延时、低速率、低成本等特点。该技术被业界在工业监控、传感器网络、家庭监控等领域得到广泛应用的应用，针对环境监测系统中监测点分散、实时性差、布线麻烦等特点，结合无线传感器网络技术，实现基于ZigBee无线通信技术实现对环境的监测。
[0004]结合无线传感器网络技术和控制技术，可以方便对高校宿舍的照明、空调等设备进行远程控制。
实用新型内容
[0005]实用新型目的:本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型公开了一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，包括主微控制单元、辅助微控制单元以及环境微控制单元；其中，主微控制单元分别连接LCD显示器和键盘，且通过串口连接辅助微控制单元，辅助微控制单元分别连接第一单片射频收发芯片以及环境传感器；所述环境微控制单元通过第二单片射频收发芯片接收第一单片射频收发芯片发送的信号，通过继电器控制电灯开关、空调开关等高校宿舍设备；环境传感器将采集的数据通过辅助微控制单元和主微控制单元在IXD显示器上显示；第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片分别设有天线；键盘输入命令通过主微控制单元和辅助微控制单元，并通过第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片发送信号至环境微控制单元，控制电灯开关、空调开关等高校宿舍设备。
[0007]本实用新型中，第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片采用型号为CCllOl的无线射频芯片。
[0008]本实用新型中，所述主微控制单元包括SST89C54RC-QFP微处理器。
[0009]本实用新型中，所述辅助微控制单元包括ATmega8L_8AU微处理器。
[0010]本实用新型中，所述环境控制单元包括STC12C1052微处理器。
[0011]本实用新型中，所述第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片的天线为鞭状天线。
[0012]本实用新型中监测部分采用基于ZigBee协议。
[0013]本实用新型的电源采用电池供电。
[0014]本实用新型中，所述环境传感器包括温度传感器、电流传感器、光强度传感器、或者烟雾传感器中的一种或者几种或者全部。
[0015]本实用新型用一个温湿度传感器和一个光强度传感器来跟踪温度、湿度和光强信息；采用电流传感器和电压传感器来实时跟踪耗能消息；用烟雾传感器来实时探测烟火，尽早发现火灾隐患。温湿度传感器采用温湿度一体化的数字传感器一 DHTll ;光强度传感器采用cds光敏电阻一一 LxD551 ;采用MQ — 2为烟雾传感器；采用电流传感器CT3为电流传感器。
[0016]应当说，本实用新型的创新之处在于这些硬件部件的组合，其并不依赖与软件的而实现。实际上，由于本实用新型硬件架构好，因此在此基础上，本领域技术人员看到本实用新型公开的内容后，自然能够编写出相应的控制程序。但是，硬件上能够加载程序并不意味着并未实用新型是涉及任何软件的发明创造。事实上，即使不加载任何的软件，本实用新型也可以基于所公开的硬件，实现信号的传输和控制。加载软件的好处仅仅在于控制界面更加的人性化，人机互动更加便捷方便。
[0017]有益效果:本实用新型提供一种新型多功能高校宿舍环境无线监测控制仪能够对高校宿舍中环境(温度湿度、亮度、电流、烟雾)进行监测，并通过手持式高校宿舍无线环境监测控制仪对相关回路实施控制。本实用新型采用有源便携式结构，可以长距离读取数据，设计电路结构简单，可靠性好。具有十分重要的价值和广泛的应用前景。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型做更进一步的具体说明，本实用新型的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。
[0019]图1为本实用新型模块示意图。
[0020]图2为实施例1总体结构示意图。
[0021]图3为实施例1主微控制单元电路部分总体电路示意图。
[0022]图4为实施例1辅助微控制单元部分总体电路示意图。
[0023]图5为实施例1环境微控制单元部分总体电路示意图。
[0024]图6为实施例1环境微控制单元环境设备开关控制图。
【具体实施方式】
[0025]如图1?图2所示，本实用新型公开了一种多功能高校宿舍无线环境监测控制仪，主微控制单元、辅助微控制单元和环境控制单元组成，主控制单元分别连接辅助控制单元、IXD显示单元以及键盘输入单元；所述辅助控制单元与第一单片射频收发芯片连接，并与环境传感器相连，主控制单元与辅助控制单元之间采用串口通讯连接；环境控制单元连接第二单片射频收发芯片，接收主控制单元发射的信号，控制空调、灯光等宿舍设备。第一和第二单片射频收发芯片连接天线。
[0026]主微控制单元采用SST89C54RC-QFP微处理器，辅助微控制单元采用ATmega8L-8AU微处理器，环境控制单元采用STC12C1052微处理器。射频收发芯片采用CCllOl的射频芯片。
[0027]实施例1
[0028]本实施例中，射频芯片选择是新推出来的高性能芯片CC1101，可靠性高，采用SPI口通信。微处理器单元需实现对CCllOl功能寄存器的配置、数字信号的接收处理、系统功能扩展因素，综合考虑到CCl 101的功耗、工作电压、通信方式等因素，采用ATmega8L-8AU微处理器为微处理单元。考虑到手持式监测仪键盘和液晶显示的特点，采用SST89C54RC-QFP微处理器，两个单片机采用串口通信。控制单元考虑到控制的特点，采用STC12C1052微处理器单元。具体而言，本实施例电路结构如下所述。
[0029]1、监测部分结构
[0030]无线收发模块是构成整个ZigBee网络的基础，完成各个节点之间的数据交换，采用CCllOl模块。控制器负责对环境数据进行接收、处理、发送，采用ATmegaSL-SAU微处理器。
[0031]2、电源开关模块
[0032]如图3所示，电源开关部分，通过三极管T2和MOS管Tl来控制电源开关的导通，当on/off电平为高时，三极管T2导通，T2的集电极转为低电平，MOS管Tl导通，电源3V-BAT通过Tl给模块供电；和三极管T2导通；当on/off电平为低时，三极管T2截止，T2的集电极转为低电平，MOS管Tl不导通，电源关闭。
[0033]3、蜂鸣器模块
[0034]如图3所示，蜂鸣器模块三极管T3的基级连接到主单片机SST89C54的6脚，即P4.3 口，当P4.3低电平时，三极管T3导通，蜂鸣器响；iP4.3为高电平时，三极管T3闭合，蜂鸣器不响。
[0035]4、液晶显示模块
[0036]如图3所示，液晶显示模块电源部分的三极管T4基级连接到主单片机SST89C54SST89C54RC-QFP 的 20 脚，即 P2.2/A10 口，当 P2.2/A10 为低电平时，三极管 T4 导通，给液晶显示器供电；iP2.2/A10为高电平时，三极管T4截止，断开液晶显示器。液晶模块采用模块IXD12864，电阻R3调节液晶对比度，IXD12864模块15脚、16脚为片选信号CS1、CS2，低电平有效。电阻R10-R17为上拉电阻。
[0037]5、主单片机与辅助单片机接口
[0038]如图3所示，主单片机SST89C54和辅单片机ATmega8L通过串口连接，S卩SST89C54的7脚TXD与Atmega的30脚RXD连接，SST89C54的5脚RXD与Atmega的31脚TXD连接。
[0039]6、辅单片机Atmega8L模块
[0040]如图4所示，辅单片机Atmega8L模块，R7、R8为TX、RX的上拉电阻，C7、C9为滤波电容，C5、C6为晶振匹配电容。
[0041]7、辅单片机 Atmega8L 与 CCllOl 的接口
[0042]如图4所示，辅单片机Atmega8L与CCl 101通过SPI接口通信，辅单片机Atmega8L的U2的14脚-17脚分别连接到CCllOl的U17、20、2、I脚，通过SPI端口与CCllOl通信，即:Atmega8L14 脚 PB2 (SS)接 CCllOl 的 7 脚 csn (低电平有效)；Atmega8L15 脚 MOSI 接CCllOl的20脚SI 口(数据输入);Atmega8L16脚MISO接CCllOl的2脚SO (数据输出)口 ；Atmega8L17 脚 SCK 接 CCllOl 的 I 脚 SCK (时钟)口。
[0043]8、CCllOl无线射频模块
[0044]如图4所示，C12、C15、C17、C19为滤波电容，C17电容容量高，C19电容容量低，对不同的频段的滤波特性进行补偿，其中电容容量低的补偿高，电容容量高的补偿低，Cl为隔直电容，C3、C13和L3组成一个型带通，J4和J5为测试点，Xl为晶振。
[0045]9、环境设备控制单元
[0046]如图5所示，C04、C05、C08、C09为滤波电容，P1.0-P1.7控制开关，利用协议中的
灯光控制命令可以开或关灯光。开或关的命令没有区分，灯光控制器每接收到一条命令，就改变状态，如原来灯光为开，则接收到命令后为关。
[0047]如图5，K3为波特率的控制，J4为无线串口通信，即STC12C1052的2脚RXD与图4无线模块接口中3脚即TX相连；STC12C1052的3脚TXD与图4无线模块接口 4脚RX连接，接收CCllOl发送的指令。
[0048]10、控制过程
[0049]如图6，当J8的6脚，即单片机STC12C1052的7脚来控制继电器工作的，SP:当J8的6脚为高电平时，三极管Tl截止，继电器截止；当J8的6脚为低电平时，三极管Tl吸合，开关导通，电源通过整流、滤波到各个电器。
[0050]本实用新型提供了一种多功能高校宿舍无线环境监测控制仪，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，包括主微控制单元、辅助微控制单元以及环境微控制单元； 其中，主微控制单元分别连接IXD显示器和键盘，且通过串口连接辅助微控制单元，辅助微控制单元分别连接第一单片射频收发芯片以及环境传感器； 所述环境微控制单元通过第二单片射频收发芯片接收第一单片射频收发芯片发送的信号，通过继电器控制高校宿舍设备的电灯开关、空调开关以及电源插座开关； 环境传感器将采集的数据通过辅助微控制单元和主微控制单元在IXD显示器上显示；第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片分别设有天线； 键盘输入命令通过主微控制单元、辅助微控制单元，以及第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片发送信号至环境微控制单元，控制高校宿舍设备的电灯开关、空调开关以及电源插座开关。
2.根据权利要求1所述的一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，所述第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片采用型号为CCllOl的无线射频芯片。
3.根据权利要求1所述的一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，所述主微控制单元包括SST89C54RC微处理器。
4.根据权利要求1所述的一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，所述辅助微控制单元包括ATmegaSL-SAU微处理器。
5.根据权利要求1所述的一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，所述环境控制单元包括STC12C1052微处理器。
6.根据权利要求1所述的一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，所述第一单片射频收发芯片和第二单片射频收发芯片的天线为鞭状天线。
7.根据权利要求1所述的一种多功能高校宿舍环境无线监测控制仪，其特征在于，所述环境传感器包括温度传感器、电流传感器、光强度传感器、或者烟雾传感器。
【文档编号】G08C17/02GK203719685SQ201320624388
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年10月10日 优先权日:2013年10月10日
【发明者】孙雷, 孙庆苏, 王伯襄, 杨海宁 申请人:江苏开放大学