专利名称：家用智能环境指标可视监控系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对室内的各种环境指标(光强，温度，湿度，煤气、天然气、甲
醛、烟雾浓度)进行检测的智能环境可视监控系统。在小区域内使用蓝牙模块传送数据至 电脑终端，实现指标的图线可视化、语音报警。
技术背景 目前，市面上的家用报警器是使用某种传感器采集某种特定环境指标，当传感器 的输出超过正常范围时，蜂鸣器等指示设备发出报警信号提示异常。若需要同时对一种以 上的指标进行检测就需要配备不同的报警器，此时发出警报时，将可能无法立即判断是什 么指标异常而错失采取准确排险的最佳时机。 一般报警器只有当指标超出正常值时才有指 示，无法知道正常情况下的指标值，异常发生后也不能记录情况的变化情况，并且无法根据 检测数据采取预防措施。 而一些能够显示指标数值的采集系统，短距离数据传输常采用有线通信。但是，采 用数据线进行传输需要预先布线且采集系统位置固定，若想对各个房间的环境指标进行检 测则单个采集系统很不方便。
发明内容 为了解决现有报警器检测指标单一，不能同时图形化显示各个指标的当前值，安 装多报警器时不能快速区别发生异常的指标是哪一个，以及现有采集系统位置相对固定的 缺点，本实用新型提供一种家用智能环境指标可视监控系统。 本实用新型采用如下技术方案 本系统包括若干传感器、AD转换芯片、控制芯片，数据传输模块(蓝牙内嵌式无线 传输模块)，电脑终端；其特征是所述各传感器经AD转换芯片分别与控制芯片相连，控制 芯片的串行接口连接蓝牙内嵌式无线传输模块。 所述若干传感器分别是光强传感器，温度传感器，湿度传感器，煤气传感器、天然 气传感器、甲醛传感器、烟雾传感器，实现多环境指标监控。 1、湿度传感器采用线性集成湿度传感器，其输出电压信号直接送至AD转换芯片； 2、温度传感器采用PTC热敏电阻，其输出电压信号经检测放大送至AD转换芯片； 3、光强传感器采用线性集成光敏传感器，其输出电压信号经过滤波送至AD转换 心片； 4、煤气传感器采用线性集成煤气传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片； 5、天然气传感器采用线性集成天然气传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片； 6、甲醛传感器采用线性集成甲醛传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片； 7、烟雾传感器采用线性集成烟雾传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片。 本系统使用时，用蓝牙模块与电脑终端通讯，可实现对室内各种环境的实时监控 和报警。[0016] 与现有技术相比，本实用新型具有以下优点 1、集成度高。本实用新型能够对七路环境信号进行检测，将目前的家用烟雾报警 器，燃气报警器，甲醛检测器，温度计等集成在同一仪器中，结构更为紧凑，内部资源分时复 用，提高了性价比。传感器大多采用集成线性传感器，性能稳定，检测范围广，且对被检测量 有良好的灵敏度。 2、加入控制芯片，仪表实现智能化。单片机对检测过程加以控制，完成电压数字量 到对应指标数字值的转化，数据传输有序进行。 3、短距离无线数据传输。采用串行通讯，用蓝牙模块与电脑通讯，实现双向数据传 输， 一台电脑能够与多个采集采集系统通讯。 4、支持移动式数据传输。两种供电方式，220V市电与9V电池。当采用9V电池供 电时，采集系统可以移动采集数据。
图1为七个传感器接线图；其中图1. 1、湿度传感器，图1. 2、温度传感器，图1. 3、光 敏传感器，图1. 4、煤气传感器，图1. 5、天然气传感器，图1. 6、甲醛传感器，图1. 7、烟雾传感器。 图2为AD转换芯片与控制芯片相连的电路图；其中U1是控制芯片(单片机)， U2是AD转换芯片，U6A、 U6B是D锁存器。 图3为蓝牙模块的接线图；其中UIO RS_232总线接口芯片，U9是蓝牙内嵌式无 线传输模块。 图4为本系统交直流两种供电方式的接线图。 图5为控制芯片的程序流程框图。 图6为电脑终端的程序流程框图。 图7为本实用新型家用智能环境指标可视监控系统的结构框图。
具体实施方式
以下结合附图和实例对本实用新型作进一步的描述 如图7所示，家用智能环境指标可视监控系统，包括光强传感器，温度传感器，湿 度传感器，煤气传感器、天然气传感器、甲醛传感器、烟雾传感器、AD转换芯片、控制芯片，数 据传输模块(蓝牙内嵌式无线传输模块)，电脑终端；所述各个传感器经AD转换芯片分别 与控制芯片相连，控制芯片串行通讯端经RS-232电平转换器接至蓝牙内嵌式无线传输模 块(简称蓝牙模块)。 如图1所示，湿度传感器使用线性集成湿度传感器，输出直接送至AD转换芯片；温 度传感器使用PTC热敏电阻，经检测放大送至AD转换芯片；光强传感器使用线性集成光敏 传感器，输出信号经过滤波送至AD转换芯片；煤气传感器使用线性集成煤气传感器，将输 出电压信号送至AD转换芯片；天然气传感器使用线性集成天然气传感器，将输出电压信号 送至AD转换芯片；甲醛传感器使用线性集成甲醛传感器，将输出电压信号送至AD转换芯 片；烟雾传感器使用线性集成烟雾传感器，将输出电压信号送至AD转换芯片。 图1中除温度传感器外，均采用线性集成传感器。温度传感器用PTC热敏电阻 (RT1)作为环境温度敏感元件构成精密测温电路。U3A、U3B、U3C为低漂移、高共模抑制比运算放大器。R2 4及RT1为桥式检测电路，AD589为1. 235V精密电压源，与U3A —起组成 200uA恒流源，恒流源电流平均分配到电桥的两臂上，(TC时电桥平衡，A、 B之间电压为零。 温度变化时，RT1阻值发生变化，电桥失去平衡，A、 B之间输出电压Vab， U3B、 U3C组成仪器 放大器，当R7 = R9， R8 = R10时，放大器的输出电压为Vo = (l+R8/R7) Vab。 图2中AD转换芯片(U2)的时钟信号取自单片机(U1)ALE的四分频，D锁存器 (U6A、U6B)组成四分频电路。P2.0 P2. 2为通道选择，P2. 3为片选信号，写信号WR与P2. 3 组成的START与ALE来作为AD转换芯片的用到地址选择和启动信号，在读取结果时读信号 RD与P2. 3组成产生的OE来读取转换结果。在单片机的控制下，AD转换芯片将外部的7路 模拟信号分别转换成8位数字信号送至单片机P0 口，分辨率达到1/256。单片机内部程序 将8位数字电压信号与指标值相对应，将8位数字指标值经串口 P3. 1发送出去。 图3中从单片机(Ul)送出的串行信号RXD和TXD需经过RS232电平转换器(U10) 转换为TTL电平与计算机串口通信。Cll、 C14、 C15、 C13为电解电容，是内部电源转换所需 电容，C12为去耦电容。转换为TTL电平的串行信号送至蓝牙模块(U9)的UART_TXD、UART_ RXD端。模块上的状态LED灯频闪状态时表示正在配对，常亮表示配对完毕，此时串口功能 已经启动。 图4中采用220V市电供电时，经变压器T1电压值下降。降压后的交流电经过整 流电路(Dl)和滤波电路(CIO)得到直流电压，再经稳压器(LM1)得到稳定的5V直流电压 VCC2。电容C6的作用是抵消输入引线感抗，消除自激。电容C8的作用是消除集成稳压器 的输出噪声，特别是高频噪声。当选用9V电池供电时，9V直流电压直接接入LM1，经稳压器 (LM1)得到稳定的直流电压VCC1。 AD转换芯片采用一般的8位AD转换芯片都可满足要求。这里选用ADC0809加以 说明，ADDA/B/C与P2. 0/1/2端连接，由单片机程序选择当前对哪路模拟信号进行AD转换。 其余控制信号亦由单片机产生。 本实用新型选用ATMEL单片机作为系统的控制芯片。单片机实现的功能包括AD
芯片的控制，接收和暂存AD转换芯片输出的8位数字信号，串口通讯等。 数据传输模块，将单片机串行口的RXD和TXD信号经过RS232电平转换器转换为
TTL电平接至蓝牙模块，使用蓝牙适配器即可与电脑实现IO米内的数据传送。7种传感器
对应7个地址，先发地址再发数据，确认电脑终端收到正确信号后继续。 电脑终端，由蓝牙适配器进行外部通讯，使用LABVIEW进行编程控制。首先对接收
到的地址进行校验，若正确则继续，错误则重发；然后按接收的地址选择相应的存储区域，
接收数据，校验正确后存入，并在与地址将对应的图线上打点，绘出变化曲线。通过变化曲
线，能够清楚地看到指标的当前值和变化趋势，对环境的变化能够有定量的认识。当环境中
存在隐患时，可以对比该场所正常条件下的曲线提前有所认识，提早处理将避免危险或异
常情况的发生。 当有异常情况发生时，某些传感器检测的指标值超出正常范围，播放相应的语音 文件来提示采取处理措施。处理期间，因电脑支持多任务运行，因而仍然能够掌握指标的变 化情况。语音提示将一直重复直至指标值再次回到正常范围后，停止播放语音文件。 系统的供电可采用220V市电，也可采用9V电池。在使用9V电池供电模式下支持 移动数据采集。
权利要求一种家用智能环境指标可视监控系统，包括光强传感器，温度传感器，湿度传感器，煤气传感器、天然气传感器、甲醛传感器、烟雾传感器、AD转换芯片、控制芯片，蓝牙内嵌式无线传输模块；其特征是所述各个传感器经AD转换芯片分别与控制芯片相连，控制芯片的串行接口连接蓝牙内嵌式无线传输模块；所述湿度传感器采用线性集成湿度传感器，其输出电压信号直接送至AD转换芯片；所述温度传感器采用PTC热敏电阻，其输出电压信号经检测放大送至AD转换芯片；所述光强传感器采用线性集成光敏传感器，其输出电压信号经过滤波送至AD转换芯片；所述煤气传感器采用线性集成煤气传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片；所述天然气传感器采用线性集成天然气传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片；所述甲醛传感器采用线性集成甲醛传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片；所述烟雾传感器采用线性集成烟雾传感器，其输出电压信号送至AD转换芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种家用智能环境指标可视监控系统，包括光强传感器，温度传感器，湿度传感器，煤气传感器、天然气传感器、甲醛传感器、烟雾传感器、AD转换芯片、控制芯片，蓝牙内嵌式无线传输模块；其特征是所述各个传感器经AD转换芯片分别与控制芯片相连，控制芯片的串行接口连接蓝牙内嵌式无线传输模块。本实用新型集成度高，能够对七路环境信号进行检测。短距离无线双向数据传输，电脑终端能够与多个传感采集设备通讯，可实现对室内各种环境的实时监控和报警。
文档编号G01K7/22GK201532374SQ20092025638
公开日2010年7月21日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者尹叶子 申请人:尹叶子