专利名称：室内温度控制终端及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及自动控制及电子技术领域，特别涉及一种室内温度控制终端及系统。
背景技术：
传感技术、电子技术和通信技术的巨大发展，改变了人们的工作和交流方式，但在人们的日常生活和家居环境方面，却很少得到应用。与此同时，各种信息家电的出现，使得品种日益增多，反而分散了人们的控制范围，这种分散控制给人们带来不便。这样，作为社会组成基本单元之一的家庭，几乎成为信息时代的孤岛。随着人们日益关注家居环境，人们开始考虑在家居环境中，组建一个信息网络，将各种信息家电和通信产品等结合在一起，组成一个有机成体，进而实现对家居环境进行集中管理或远程控制，并且能实现信息的交流，实时地为人们提供当前家居环境的各类信息。
目前，在技术上，家居环境的集中管理和远程监控主要是以一个中央处理计算机接收来自相关电子电器产品的信息后，再以既定的程序发送适当的信息给其他电子电器产品或用户终端，从而达到信息传递和控制传递的目的。目前家居环境的远程监控技术的缺陷主要表现在(I)对家庭的计算机、家庭局域网和Internet建设情况依赖性高，系统实现方案复杂，实施成本高，对绝大多数家庭来说，是不可能实现的；(2)无统一的实施标准，难以推广应用；(3)无单独针对家居温度调节和控制的低成本实现方案。
发明内容
(一 )要解决的技术问题本发明要解决的技术问题是如何低成本的实现对室内温度的远程控制。(二)技术方案为解决上述技术问题，本发明提供了一种室内温度控制终端，包括主控模块；温度采集模块，连接所述主控模块，用于实时采集室内温度，并将所述室内温度传输至主控模块；传输模块，连接所述主控模块，用于在所述主控模块的控制下将当前室内温度或超出预设温度范围的异常信息传输至移动终端，并接收所述移动终端发送的温度控制指令，并将所述温度控制指令传输至所述主控模块；空调遥控模块，连接所述主控模块，用于在所述主控模块的控制下根据所述温度控制指令对室内温度进行控制；时间模块，连接所述主控模块，用于为主控模块提供精确时钟和温度采集定时时间；电源模块，连接所述主控模块，用于为上述各模块供电。
其中，所述温度采集模块包括温度信号采集模块，用于感应当前室内温度，并将温度值转换为电压值；模数转换模块，用于将所述电压值转换成数字量，并将所述数字量传输至所述主控丰吴块。其中，所述温度信号采集模块包括基准电阻和若干热敏电阻并联成的电阻阵列、第一多路模拟开关及第二多路模拟开 关，所述第一多路模拟开关和第二多路模拟开关各自的多路选通端均相应连接所述电阻阵列中各电阻的一端，所述第一多路模拟开关还连接所述模数转换模块的恒流源输出端，所述第二多路模拟开关还连接所述模数转换模块的模拟量输入正极端，所述电阻阵列中各电阻的另一端连接所述模数转换模块的模拟量输入负极端。其中，所述电阻阵列中各电阻的另一端还通过分压电阻接地。其中，所述传输模块包括GPRS、GSM、WIFI和3G模块中的一种或几种。其中，所述主控模块包括中断采集模块，用于侦听到采集类型中断时控制所述温度采集模块采集室内温度；中断传输模块，用于侦听到传输类型中断时控制所述传输模块传输室内温度、超出预设温度范围的异常信息或接收温度控制指令；指令映射模块，用于根据接收到的温度控制指令查询主控模块中存储的温度控制指令和空调实际操作指令的映射表，从而将接收到的温度控制指令转换成空调实际操作指令，并将该实际操作指令发送给空调遥控模块。其中，所述主控模块为ATmegal6L单片机。本发明还提供了一种室内温度控制系统，包括移动终端及上述任一项所述的室内温度控制终端，所述移动终端通过所述传输模块连接所述室内温度控制终端，用于接收当前室内温度或超出预设温度范围的异常信息，并发送温度控制指令。其中，所述移动终端包括手机、平板电脑或笔记本电脑。(三)有益效果本发明的室内温度控制终端主要利用嵌入式系统实现家居温度的定时检测、实时分析、数据发送、远程监控，实现了家居温度的远程智能控制。本发明设计的温度调节终端成本低、功耗低、实现技术简单。利用本发明的思想，可进一步实现家居安全、湿度、烟雾等环境的远程监控，可为中国实现智能家居提供技术参考。
图I是本发明实施例的室内温度控制终端结构示意图；图2是图I中温度采集模块的具体结构图；图3是图I中主控模块的主工作流程图；图4是主控模块的中断采集模块工作流程图；图5是主控模块的中断传输模块工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式
作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。如图I所示，本实施例的室内温度控制终端包括电源模块、主控模块、温度采集模块、模数转换模块、传输模块。电源模块、温度采集模块、模数转换模块和传输模块均连接主控模块。温度采集模块实时采集室内温度，将采集的温度发送至主控模块。本实施例的温度采集模块如图2所示，包括温度信号采集模块和模数转换模块。模数转换(ADC)模块内部集成了恒流源、轨到轨输入数据缓冲器、PGA(programmable gainamplifier)、24位E - A A/D转换器和SPI接口控制器等。温度信号采集模块是通过安装热敏电阻阵列实现的，图中示出了 36个热敏电阻和一个标准电阻组成的电阻阵列，最多可采集36个监控点的温度。首先，ADC芯片为电阻 阵列提供一个稳定的200uA的恒流源，该电流由主控模块控制第一多路模拟开关按顺序选择流经标准电阻和各路热敏电阻，经分压电阻接地。热敏电阻高电势一端经第二多路模拟开关按预先设定的采样规则由主控模块控制选通并输入到ADC的模拟量输入正极AIN+端；低电势一端，也是公共端，接到ADC的模拟量输入负极AIN-端。该电压信号经ADC内部的缓冲和PGA差分放大，再通过24位E -AA/D转换成数字量，通过SPI接口输入到主控模块中进行数据处理得到热敏电阻数字量Nt。和热敏电阻并联有一路基准电阻，每次采集一路热敏电阻，同时采集基准电阻两端的电压。该基准电阻同样由第一多路模拟开关来选通，得到的基准电压信号经第二多路模拟开关送入ADC，经主控模块数据处理得到基准电阻数字量Njz。其中，恒流源为I，则Rt (热敏电阻)和Rjz (基准电阻)的端电压分别为IXRt、IXRjz。Vt = IXRtXA = NtXKVjz = IXRjzXA = NjzXKK为基准电流数字量。主控模块根据Nt和Njz，上面两式求比例即可得到热敏电阻Rt(t = 1，2，...)的阻值，根据公式Rt = RXeBxam_lA2)，可计算出待求温度Tl的值。公式中Rt是热敏电阻在待求温度Tl的阻值；R是热敏电阻在T2常温下的标称阻值；B值是热敏电阻转换系数，B =3950 ;这里Tl和T2指的是K度即开尔文温度，K度=273. 15 (绝对温度)+摄氏度。并且由于温度采集模块采用了与基准电阻求比例得到被测电阻的方法，整个计算处理过程与恒流源的值无关，所以对恒流源的准确性的要求并不是很高，只要求它具有较好的稳定性，这样能保证精度。图2中采用两组多路模拟开关来实现信号的获取，两组多路模拟开关共用一套地址线。第一多路模拟开关选通要采集的热敏电阻，形成一条恒流源采集回路；同时与第一多路模拟开关共用相同地址的第二多路模拟开关将热敏电阻的电压信号引入了 ADC。由于ADC内部的差分放大器的输入阻抗可视为无穷大，第二多路模拟开关的导通内阻就可以完全忽略了。由于采集回路采用恒流源，所以第一多路模拟开关导通内阻对热敏电阻两端电压完全没有影响，而电压信号直接由热敏电阻两端引出，这样就完全避免了多路模拟开关导通内阻对热敏电阻阻值的影响。传输模块包括GPRS、GSM、WIFI和3G模块中的一种或几种，用于在主控模块的控制下将当前室内温度或温度异常信息(超出预设的正常温度范围的温度)传输至移动终端，并将接收到的移动终端发送的温度控制指令传输至主控模块。移动终端包括手机、pad等。在传输时可以通过移动或联通公司的GPRS或3G等网络将家居温度采集数据以短消息的方式发送到远程用户的手机上，远程用户接到家居温度信息后，可回复该短信进行控制，如开启空调设备。空调遥控模块主要由形成遥控信号的微处理器芯片、晶体振荡器、放大晶体管、红外发光二极管以及键盘矩阵组成。主控模块接收远程用户发来的短信指令信号，并将短信指令信号转换为相应的空调开启和温度设置的指令信号，送入空调遥控模块的微处理芯片，输出到编码器，经过调制器调制在载波信号上，形成包含有功能信息的高频脉冲串，经过晶体管BG放大，推动红外线发光二极管发射出脉冲调制信号，对空调进行遥控。本实施例的室内温度控制终端还包括，与主控模块连接的时间模块，用于为主控模块提供精确时钟和温度采集定时时间。
主控模块采用ATmegal6L单片机，主要用于控制各个模块，图3是主控模块工作流程图，上电复位后，ATmegal6L单片机中的主控微处理器首先进行系统的初始化配置，确定各端口的功能，打开串口中断和外部中断，系统进入休眠状态。当侦听到中断时，系统则进入相应的中断服务程序。中断处理完成后，继续休眠，以降低功耗。主控模块包括中断采集模块、中断传输模块和指令映射模块。中断采集模块用于侦听到采集类型中断时控制温度采集模块采集室内温度。在控制温度采集模块采集温度控制信号时主要通过定时控制ADC芯片、两个多路选择器和电阻阵列来实现温度信号的采集。中断传输模块，用于侦听到传输类型中断时控制所述传输模块传输室内温度、温度异常信息或接收温度控制指令。指令映射模块根据接收到的短信指令信号查询主控模块中存储的短信指令信号和空调实际操作指令的映射表，从而将接收到的短信指令信号转换成空调实际操作指令，并将该实际操作指令发送给空调遥控模块，短信指令信号包括打开/关闭空调、设置温度等指令信号。图4是中断采集模块工作流程，如果设定的采样时间到，系统进入采样定时中断服务程序中，采样定时中断服务程序中完成对热敏电阻阻值参数的采集和处理，并将本次采集所有通道的阻值连同时间信息记录到存储器中，并启动信息分析和发送程序，完成后返回主程序，等待下一次采样时刻的到来。图5是中断传输模块工作流程，首先判断采集的温度值是否超出范围，如是则启动报警处理流程，如不是，则启动正常的信息发送流程。电源模块用于为上述各模块供电。由于监控终端在室内使用，因此监控终端由市电转直流5V的稳压电源模块进行供电。监控终端内部各种芯片的供电电压各不相同，有5V、3. 3V和2. 8V等，因此在监控终端内部，设计了电源管理模块，含稳压电源模块和电源管理接口，稳压电源模块负责为各芯片提供恒定的供电电压，保护内部元器件免受电压波动的影响；主控模块通过电源管理接口实现电源智能管理。为了降低系统功耗，在各模块主要芯片的选型上我们主要考虑了低功耗且有电源开关的芯片电源稳压、数据通信模块都是带有电源开关的芯片；存储器、AD转换芯片和多路模拟开关当没有片选信号时静态功耗极低。另外，为了进一步降低功耗，为自动采集设备设计了两种状态工作状态和休眠状态。在工作状态完成设定的采集工作；休眠状态下系统侦听中断信号并计时等待采集时刻的到来，同时将系统功耗降到最低。采集定时由时间系统的中断信号产生，主控模块收到中断信号后，进入采集程序，采集家居图像和温度数据，并保存采集数据，采集完毕后系统进入休眠状态，该状态下，关闭ADC、模拟开关、存储器的供电，同时关掉数据发送模块，保留其接收模块，并可以产生接收中断信号；关掉主控模块大部分功能模块，只侦听外部中断和数据接收中断，时间系统正常工作，为系统计时和产生定时中断信号。等下次采集时刻到来时，时间系统给主控模块提供一个外部中断信号，收到中断后，主控模块首先自唤醒，然后打开所有外设的供电开关，系统进入工作状态。本发明还提供了一种室内温度控制系统，包括移动终端及上述的室内温度控制终端，移动终端通过传输模块连接室内温度控制终端，用于接收当前室内温度或超出预设温 度范围的异常信息，并发送温度控制指令。其中，所述移动终端包括手机、平板电脑或笔记本电脑。以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
权利要求
1.一种室内温度控制终端，其特征在于，包括 主控模块； 温度采集模块，连接所述主控模块，用于实时采集室内温度，并将所述室内温度传输至主控模块； 传输模块，连接所述主控模块，用于在所述主控模块的控制下将当前室内温度或超出预设温度范围的异常信息传输至移动终端，并接收所述移动终端发送的温度控制指令，并将所述温度控制指令传输至所述主控模块； 空调遥控模块，连接所述主控模块，用于在所述主控模块的控制下根据所述温度控制指令对室内温度进行控制； 时间模块，连接所述主控模块，用于为主控模块提供精确时钟和温度采集定时时间； 电源模块，连接所述主控模块，用于为上述各模块供电。
2.如权利要求I所述的室内温度控制终端，其特征在于，所述温度采集模块包括 温度信号采集模块，用于感应当前室内温度，并将温度值转换为电压值； 模数转换模块，用于将所述电压值转换成数字量，并将所述数字量传输至所述主控模块。
3.如权利要求2所述的室内温度控制终端，其特征在于，所述温度信号采集模块包括基准电阻和若干热敏电阻并联成的电阻阵列、第一多路模拟开关及第二多路模拟开关，所述第一多路模拟开关和第二多路模拟开关各自的多路选通端均相应连接所述电阻阵列中各电阻的一端，所述第一多路模拟开关还连接所述模数转换模块的恒流源输出端，所述第二多路模拟开关还连接所述模数转换模块的模拟量输入正极端，所述电阻阵列中各电阻的另一端连接所述模数转换模块的模拟量输入负极端。
4.如权利要求3所述的室内温度控制终端，其特征在于，所述电阻阵列中各电阻的另一端还通过分压电阻接地。
5.如权利要求I所述的室内温度控制终端，其特征在于，所述传输模块包括GPRS、GSM、WIFI和3G模块中的一种或几种。
6.如权利要求I 5中任一项所述的室内温度控制终端，其特征在于，所述主控模块包括 中断采集模块，用于侦听到采集类型中断时控制所述温度采集模块采集室内温度；中断传输模块，用于侦听到传输类型中断时控制所述传输模块传输室内温度、超出预设温度范围的异常信息或接收温度控制指令； 指令映射模块，用于根据接收到的温度控制指令查询主控模块中存储的温度控制指令和空调实际操作指令的映射表，从而将接收到的温度控制指令转换成空调实际操作指令，并将该实际操作指令发送给空调遥控模块。
7.如权利要求6所述的室内温度控制终端，其特征在于，所述主控模块为ATmegal6L单片机。
8.—种室内温度控制系统，其特征在于，包括移动终端及上述权利要求I 7中任一项所述的室内温度控制终端，所述移动终端通过所述传输模块连接所述室内温度控制终端，用于接收当前室内温度或超出预设温度范围的异常信息，并发送温度控制指令。
9.如权利要求8所述的室内温度控制系统，其特征在于，所述移动终端包括手机、平板电脑或笔记本电脑。
全文摘要
本发明公开了一种室内温度控制终端，涉及自动控制及电子技术领域，包括主控模块；温度采集模块，连接主控模块，用于实时采集室内温度，并将室内温度传输至主控模块；传输模块，连接主控模块，用于在主控模块的控制下将当前室内温度或超出预设温度范围的异常信息传输至移动终端，并接收移动终端发送的温度控制指令，并将温度控制指令传输至主控模块；空调遥控模块，连接主控模块，用于在主控模块的控制下根据温度控制指令对室内温度进行控制；时间模块，连接主控模块，用于为主控模块提供精确时钟和温度采集定时时间；电源模块，连接主控模块，用于为上述各模块供电。本发明低成本地实现了对室内温度的远程移动控制。
文档编号G05D23/24GK102749945SQ20121019310
公开日2012年10月24日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者王博思 申请人:王博思