一种基于云服务技术的智能空净一体机的制作方法

本发明是属于多用途智能媒体播放终端领域，一种集成了空气净化，环境监测，无线路由，联网交互的多用途媒体发布终端机系统。

技术背景

近年来，随着生活质量和服务质量的提高，在诸如理发店，超市一类的人口密集的室内场所都会安装空气净化器，无线路由器，媒体发布终端等等设备。但是这些设备功能单一，安装多个设备导致维护复杂，占用空间大，同时，当前现有的各种媒体发布终端机多采用SD卡的方式播放本地媒体，不具备联网功能，无法实时更新媒体内容，也不具备网络交互的功能，无法统计和查询媒体播放次数，更没有实时监测环境参数的功能。

技术实现要素：

本发明针对现有设备和系统的不足，设计出了一种具有空气净化，环境监测，无线路由，联网交互的多用途空净媒体机，解决了当前媒体发布终端机功能单一，无法网络交互，媒体文件不能实时更新的问题，并且可以即时检测PM2.5，温度，温度，然后在屏幕上发布出来。

本发明是基于云服务技术的集成多模块的多功能终端，其具体实施方案是包含空气净化系统，无线路由器系统，屏幕显示系统，Android处理器主板系统，以及单片机控制系统。其中空气净化系统为独立的系统，屏幕显示系统通过LVDS屏线接口与Android处理器主板相连，Android处理器主板系统通过网卡与无线路由器系统相连，单片机控制系统通过串行接口与Android处理器主板系统相连。软件系统运行于Android处理器平台和单片机控制系统，运行在Android处理器平台上的软件完成的主要功能有：与云端服务器的交互，媒体的下载、播放、统计，媒体更新，向单片机控制系统查询温度、温度、PM2.5，显示温度、湿度、PM2.5，运行于单片机控制系统的软件完成的功能主要有：采集温度、湿度、PM2.5数据，向Android处理器系统发送温度、湿度、PM2.5数据。

所述空气净化系统由滤芯和SUG10025BH风扇构成，滤芯和风扇均采用现有技术中的公知技术，在此不再赘述。

所述屏幕显示系统采用三星M190MWW4型LCD显示屏，为现有技术中的公知技术，再此不在赘述。

所述无线路由器系统采用TL-WR842N型路由器，为现有技术中的公知技术，再次不在赘述。

所述Android处理器主板系统指的是带有全志A20处理器并搭载Android操作系统的微型计算机主板，系统上运行独立开发的应用软件。该板卡上全志A20处理器分别与存储器，内存芯片，网卡，声卡，显示接口，USB接口，串行接口相连。工作过程，接通电源后，全志A20处理器从存储器加载Android系统到内存中运行，然后通过网卡连接路由器从互联网云端服务器下载媒体视频，通过显示屏和声卡播放视频，并且Android处理器通过串行接口与单片机控制系统通信，获取环境参数数据显示到显示屏上。在Andorid处理器上运行的应用软件采用Java语言编写，Android处理器主板启动后，应用软件自动启动运行，首先播放开机Logo，然后联网检查软件更新，如果软件有更新，则下载软件更新，更新完成后重新启动，如果没有更新，则检查机器是否第一次访问后台云端，如果是第一次访问，则填写终端编号登陆，如果不是第一次登陆，则开始下载、播放后台媒体文件，串行接口服务启动开始跟单片机控制系统通信获取环境信息，最后刷新显示屏显示PM2.5、温度、湿度。应用软件包含了4个界面，分别为开机Logo界面，智能路由器启动倒计时界面，用户登录界面，信息显示界面，信息显示界面显示PM2.5、温湿度、天气和媒体文件内容。开机Logo界面的实现方式是将Logo文件保存在应用软件内，软件启动后，使用videoview接口播放。智能路由器启动倒计时界面的实现方式是使用timer组件以一秒的间隔从二十秒开始倒计时，倒计时完成后结束timer组件，跳转下一个界面。用户登录界面的实现方式是使用一个textview组件显示提示信息，两个edittext组件提供终端编号的输入框，一个button组件用于提交数据。信息显示界面是应用软件的主界面，该界面后台采取多线程实现，后台运行三个线程，第一个线程负责更新、下载、播放媒体文件，第二个线程负责和单片机控制系统通信，第三个线程负责获取天气信息，最后将三个线程的数据刷新到主界面。

所述单片机控制系统由电源模块，串行接口，PM2.5传感器模块，温湿度传感器模块，控制器模块构成。

电源模块包括5V电压转换电路和3.3V电压转换电路；

5V电压转换电路包括电源管理芯片U1LM2596S、第一极性电容C1、第二极性电容C2、第一电感L1和稳压二极管D1；第一极性电容C1的正极与电源管理芯片U1LM2596S的1引脚连接并接12V电源，第一极性电容C1的负极与电源管理芯片U1LM2596S的3引脚、电源管理芯片U1LM2596S的5引脚、稳压二极管D1的阳极、第二极性电容C2的负极连接并接地，电源管理芯片U1LM2596S的4引脚与第一电感L1的一端、第二极性电容C2的正极连接并作为电压输出端VCC5.0。电源管理芯片U1LM2596S的2引脚与第一电感L1的另一端、稳压二极管D1的阴极连接。

3.3V电压转换电路包括第一滤波电容C4、第三极性电容C3、电源管理芯片U2LM1117、第四极性电容C5、第二滤波电容C6和第一发光二极管DS1；

第一滤波电容C4的一端与第三极性电容C3的正极、电源管理芯片U2LM1117的3引脚连接并接电压输出端VCC5.0，第一滤波电容C4的另一端与第三极性电容C3的负极、电源管理芯片U2LM1117的1引脚、第四极性电容C5的负极、第二滤波电容C6的一端、第一发光二极管DS1的阴极连接并接地，电源管理芯片U2LM1117的2引脚与第四极性电容C5的正极、第二滤波电容C6的另一端、第一发光二极管DS1的阳极连接并作为VCC3.3电压输出端。

温湿度模块包括温湿度传感器、第三滤波电容C9和第一电阻R9；温湿度传感器的型号为DHT11；

温湿度传感器的第1脚与第三滤波电容C9的一端连接并且接3.3V电源，第三滤波电容C9的另一端连接电源地，温湿度传感器的第2脚与单片机芯片U3的17脚、第一电阻R9的一端连接，第一电阻R9另一端接3.3V电源，温湿度传感器的第3脚、4脚连接电源地。

PM2.5模块包括PM2.5传感器、第五极性电容C8和第二电阻R11；PM2.5传感器型号为夏普第一代PM2.5传感器；

PM2.5传感器的第1脚与第二电阻R11的一端、第五极性电容C8的正极连接，第二电阻R11的另一脚连接5V电源，第五极性电容C8的负极连接电源地；PM2.5传感器的第2脚和第4脚连接电源地，第3脚、5脚依次连接单片机芯片U3的23脚、16脚；PM2.5模块的第6脚连接5V电源。

控制器模块包括单片机芯片U3、第一按键开关K1，第一匹配电容C10，第二匹配电容C13，第三匹配电容C16，第四匹配电容C18，第五匹配电容C17，第三电阻R18，第一晶振Y1和第二晶振Y3，其中单片机芯片型号为STM32F103VCT6；

单片机芯片U3的14脚与第三电阻R18的一端、第一按键开关K1的一端、第五匹配电容C17的一端连接，第一按键开关K1的另一端与第五匹配电容C17的另一端连接并接地，第三电阻R18的另一端接VCC3.3，单片机芯片U3的13脚与第一晶振Y1的一端、第二匹配电容C13的一端连接，第一晶振Y1的另一端与第一匹配电容C10的一端、单片机芯片U3的12脚连接，第一匹配电容C10的另一端与第二匹配电容C13的另一端连接并接地，单片机芯片U3的9脚与第二晶振Y2的一端、第四匹配电容C18的一端连接，第二晶振Y2的另一端与第三匹配电容C16的一端、单片机芯片U3的8脚连接，第四匹配电容C18的另一端与第三匹配电容C16的另一端连接并接地，单片机芯片U3的6脚、11脚、21脚、22脚、28脚、50脚、75脚、100脚接3.3V电源，10脚、19脚、20脚、27脚、37脚、49脚、74脚、94脚、99脚接地。单片机芯片U3的1脚、2脚，3脚，4脚、5脚、7脚、15脚、18脚、24脚、25脚、26脚、27脚、29脚、30脚、31脚、32脚、33脚、34脚、35脚、36脚、38脚、39脚、40脚、41脚、42脚、43脚、44脚、45脚、46脚、47脚、48脚、49脚、51脚、52脚、53脚、54脚、55脚、56脚、57脚、58脚、59脚、60脚、61脚、62脚、63脚、64脚、65脚、66脚、67脚、68脚、69脚、70脚、71脚、72脚、73脚、76脚、77脚、78脚、79脚、80脚、81脚、82脚、83脚、84脚、85脚、86脚、87脚、88脚、89脚、90脚、91脚、92脚、93脚、95脚、96脚、97脚、98脚悬空。

第一晶振Y1和第二晶振Y2向单片机芯片U3提供时钟信号，第五匹配电容C17和第三电阻R18先使单片机芯片U3复位，然后，单片机芯片U3初始化温度湿度传感器模块和PM2.5模块，接下来，单片机芯片U3读取温度湿度传感器模块的温湿度数据和PM2.5模块的PM2.5数据。第一按键开关K1随时可以复位单片机芯片U3。

本发明的有益效果：本发明集成了空气净化，环境监测，无线路由，联网交互，媒体发布多个功能，实现了一机多用，占用空间小，维护简单，不仅可以实时更新需要发布的媒体视频，而且可以通过传感器获取当前的环境信息，并及时的将其显示出来。

附图说明

图1为本发明结构框图；

图2为本发明Android处理器主板系统和单片机控制系统的结构框图

图3为本发明系统软件的流程图；

图4为本发明单片机控制系统5V电压转换电路图；

图5为本发明单片机控制系统3.3V电压转换电路图；

图6为本发明单片机控制系统温度湿度模块连接电路图；

图7为本发明单片机控制系统PM2.5模块的电路连接电路图；

图8为本发明单片机控制系统STM32VCT6芯片的连接电路图；

具体实施方式

如图1所示，本发明是基于云服务技术的集成多模块的多功能终端，其具体实施方案是包含空气净化系统，无线路由器系统，屏幕显示系统，Android处理器主板系统，以及单片机控制系统。其中空气净化系统为独立的系统，屏幕显示系统通过LVDS屏线接口与Android处理器主板相连，Android处理器主板系统通过网卡与无线路由器系统相连，单片机控制系统通过串行接口与Android处理器主板系统相连。软件系统运行于Android处理器平台和单片机控制系统，运行在Android处理器平台上的软件完成的主要功能有：与云端服务器的交互，媒体的下载、播放、统计，媒体更新，向单片机控制系统查询温度、温度、PM2.5，显示温度、湿度、PM2.5，运行于单片机控制系统的软件完成的功能主要有：采集温度、湿度、PM2.5数据，向Android处理器系统发送温度、湿度、PM2.5数据。

所述空气净化系统由滤芯和SUG10025BH风扇构成，滤芯和风扇均采用现有技术中的公知技术，在此不再赘述。

所述屏幕显示系统采用三星M190MWW4型LCD显示屏，为现有技术中的公知技术，再此不在赘述。

所述无线路由器系统采用TL-WR842N型路由器，为现有技术中的公知技术，再次不在赘述。

如图2、图3所示，所述Android处理器主板系统指的是带有全志A20处理器并搭载Android操作系统的微型计算机主板，系统上运行独立开发的应用软件。该板卡上全志A20处理器分别与存储器，内存芯片，网卡，声卡，显示接口，USB接口，串行接口相连。工作过程，接通电源后，全志A20处理器从存储器加载Android系统到内存中运行，然后通过网卡连接路由器从互联网云端服务器下载媒体视频，通过显示屏和声卡播放视频，并且Android处理器通过串行接口与单片机控制系统通信，获取环境参数数据显示到显示屏上。在Andorid处理器上运行的应用软件采用Java语言编写，Android处理器主板启动后，应用软件自动启动运行，首先播放开机Logo，然后联网检查软件更新，如果软件有更新，则下载软件更新，更新完成后重新启动，如果没有更新，则检查机器是否第一次访问后台云端，如果是第一次访问，则填写终端编号登陆，如果不是第一次登陆，则开始下载、播放后台媒体文件，串行接口服务启动开始跟单片机控制系统通信获取环境信息，最后刷新显示屏显示PM2.5、温度、湿度。应用软件包含了4个界面，分别为开机Logo界面，智能路由器启动倒计时界面，用户登录界面，信息显示界面，信息显示界面显示PM2.5、温湿度、天气和媒体文件内容。开机Logo界面的实现方式是将Logo文件保存在应用软件内，软件启动后，使用videoview接口播放。智能路由器启动倒计时界面的实现方式是使用timer组件以一秒的间隔从二十秒开始倒计时，倒计时完成后结束timer组件，跳转下一个界面。用户登录界面的实现方式是使用一个textview组件显示提示信息，两个edittext组件提供终端编号的输入框，一个button组件用于提交数据。信息显示界面是应用软件的主界面，该界面后台采取多线程实现，后台运行三个线程，第一个线程负责更新、下载、播放媒体文件，第二个线程负责和单片机控制系统通信，第三个线程负责获取天气信息，最后将三个线程的数据刷新到主界面。

所述单片机控制系统由电源模块，串行接口，PM2.5传感器模块，温湿度传感器模块，控制器模块构成。

电源模块包括5V电压转换电路和3.3V电压转换电路；

如图4所示，5V电压转换电路包括电源管理芯片U1LM2596S、第一极性电容C1、第二极性电容C2、第一电感L1和稳压二极管D1；第一极性电容C1的正极与电源管理芯片U1LM2596S的1引脚连接并接12V电源，第一极性电容C1的负极与电源管理芯片U1LM2596S的3引脚、电源管理芯片U1LM2596S的5引脚、稳压二极管D1的阳极、第二极性电容C2的负极连接并接地，电源管理芯片U1LM2596S的4引脚与第一电感L1的一端、第二极性电容C2的正极连接并作为电压输出端VCC5.0。电源管理芯片U1LM2596S的2引脚与第一电感L1的另一端、稳压二极管D1的阴极连接。

如图5所示，3.3V电压转换电路包括第一滤波电容C4、第三极性电容C3、电源管理芯片U2LM1117、第四极性电容C5、第二滤波电容C6和第一发光二极管DS1；

第一滤波电容C4的一端与第三极性电容C3的正极、电源管理芯片U2LM1117的3引脚连接并接电压输出端VCC5.0，第一滤波电容C4的另一端与第三极性电容C3的负极、电源管理芯片U2LM1117的1引脚、第四极性电容C5的负极、第二滤波电容C6的一端、第一发光二极管DS1的阴极连接并接地，电源管理芯片U2LM1117的2引脚与第四极性电容C5的正极、第二滤波电容C6的另一端、第一发光二极管DS1的阳极连接并作为VCC3.3电压输出端。

如图6所示，温湿度模块包括温湿度传感器、第三滤波电容C9和第一电阻R9；温湿度传感器的型号为DHT11；

温湿度传感器的第1脚与第三滤波电容C9的一端连接并且接3.3V电源，第三滤波电容C9的另一端连接电源地，温湿度传感器的第2脚与单片机芯片U3的17脚、第一电阻R9的一端连接，第一电阻R9另一端接3.3V电源，温湿度传感器的第3脚、4脚连接电源地。

如图7所示，PM2.5模块包括PM2.5传感器、第五极性电容C8和第二电阻R11；PM2.5传感器型号为夏普第一代PM2.5传感器；

PM2.5传感器的第1脚与第二电阻R11的一端、第五极性电容C8的正极连接，第二电阻R11的另一脚连接5V电源，第五极性电容C8的负极连接电源地；PM2.5传感器的第2脚和第4脚连接电源地，第3脚、5脚依次连接单片机芯片U3的23脚、16脚；PM2.5模块的第6脚连接5V电源。

如图8所示，控制器模块包括单片机芯片U3、第一按键开关K1，第一匹配电容C10，第二匹配电容C13，第三匹配电容C16，第四匹配电容C18，第五匹配电容C17，第三电阻R18，第一晶振Y1和第二晶振Y3，其中单片机芯片型号为STM32F103VCT6；

单片机芯片U3的14脚与第三电阻R18的一端、第一按键开关K1的一端、第五匹配电容C17的一端连接，第一按键开关K1的另一端与第五匹配电容C17的另一端连接并接地，第三电阻R18的另一端接VCC3.3，单片机芯片U3的13脚与第一晶振Y1的一端、第二匹配电容C13的一端连接，第一晶振Y1的另一端与第一匹配电容C10的一端、单片机芯片U3的12脚连接，第一匹配电容C10的另一端与第二匹配电容C13的另一端连接并接地，单片机芯片U3的9脚与第二晶振Y2的一端、第四匹配电容C18的一端连接，第二晶振Y2的另一端与第三匹配电容C16的一端、单片机芯片U3的8脚连接，第四匹配电容C18的另一端与第三匹配电容C16的另一端连接并接地，单片机芯片U3的6脚、11脚、21脚、22脚、28脚、50脚、75脚、100脚接3.3V电源，10脚、19脚、20脚、27脚、37脚、49脚、74脚、94脚、99脚接地。单片机芯片U3的1脚、2脚，3脚，4脚、5脚、7脚、15脚、18脚、24脚、25脚、26脚、27脚、29脚、30脚、31脚、32脚、33脚、34脚、35脚、36脚、38脚、39脚、40脚、41脚、42脚、43脚、44脚、45脚、46脚、47脚、48脚、49脚、51脚、52脚、53脚、54脚、55脚、56脚、57脚、58脚、59脚、60脚、61脚、62脚、63脚、64脚、65脚、66脚、67脚、68脚、69脚、70脚、71脚、72脚、73脚、76脚、77脚、78脚、79脚、80脚、81脚、82脚、83脚、84脚、85脚、86脚、87脚、88脚、89脚、90脚、91脚、92脚、93脚、95脚、96脚、97脚、98脚悬空。

第一晶振Y1和第二晶振Y2向单片机芯片U3提供时钟信号，第五匹配电容C17和第三电阻R18先使单片机芯片U3复位，然后，单片机芯片U3初始化温度湿度传感器模块和PM2.5模块，接下来，单片机芯片U3读取温度湿度传感器模块的温湿度数据和PM2.5模块的PM2.5数据。第一按键开关K1随时可以复位单片机芯片U3；

以下结合上述内容，参照附图描述，本发明的使用方法：开通机器的电源，空气净化系统开始工作实现净化空气的功能，同时无线路由系统和单片机控制系统启动，配置好无线路由系统后，区域将覆盖无线网提供给区域内的上网设备使用，单片机控制系统开始采集环境信息，并等待Andorid处理器系统的查询，Android处理器系统启动后运行应用软件，首先进入Logo界面，然后进入智能路由器启动倒计时界面，在这个界面倒计时的过程中Android处理器系统通过路由器系统接入网络，然后应用程序继续进入下一界面，如果是第一次登陆，则弹出登陆框提示登陆，然后软件进入信息显示界面，在这个界面里通过网络从云端服务器下载推送的媒体文件并通过屏幕播放，并且通过单片机控制系统实时采集当前的环境状况，并在屏幕上显示当前的环境信息。