基于单片机的集成环境参数检测装置

技术领域：

本实用新型涉及基于单片机的集成环境参数检测装置。

背景技术：
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单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能(还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用，其主要结构包括运算器、控制器和主要寄存器；运算器的功能包括执行各种算术运算和逻辑运算，控制器由程序计数器、指令寄存器、指令译码器、时序发生器和操作控制器等组成，是发布命令的“决策机构”，即协调和指挥整个微机系统的操作。

单片机单片机拥有以下几种应用特点：(1)拥有良好的集成度；(2)单片机自身体积较小；(3)单片机拥有强大的控制功能，同时运行电压比较低；(4)单片机拥有简易携带等优势，同时性价比较高。单片机主要应用于下面几种领域当中，分别是：自动化办公、机电一体化、尖端武器和国防军事领域、航空航天领域、汽车电子设备、医用设备领域、商业营销设备、计算机通讯、家电领域、日常生活和实时控制领域等。

在现有的实验科室中，为了保持实验科室内的条件满足实验要求，需要多种传感器或检测仪器对实验科室内的环境参数进行检测；由于检测仪器都是独立设置且互不连通，所以需要工作人员逐一读取数据，才能确定实验科室内的环境是否合格，操作步骤较为繁琐，人工进行记录也容易出现误差，特别是在需要检测的环境参数种类较多时，经常会出现遗漏或偏差。

技术实现要素：
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本实用新型实施例提供了基于单片机的集成环境参数检测装置，基于单片机控制原理，集成电气连接多个传感器或检测仪器，使检测得到的多项环境参数自动进行上传，并可以发送到上位机，避免出现数据遗漏或偏差，工作人员可以实时远程获取实验科室内的环境参数，从而判断环境是否合格满足实验要求；还配套设置有语音提示功能，使用起来更加便利，解决了现有技术中存在的问题。

本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

基于单片机的集成环境参数检测装置，包括单片机控制器，所述控制器通过ad转换器连接有温度传感器、湿度传感器和气压传感器，所述温度传感器、湿度传感器和气压传感器用于检测实验科室内的环境参数；在控制器上连接有计时器，所述计时器用于记录检测环境参数相对应的时间节点；在控制器上还电气连接有语音芯片和液晶显示屏，所述液晶显示屏用于显示检测得到的环境参数，所述语音芯片用于播放语音信息；所述控制器通过无线收发器连接有上位机，以将检测得到的环境参数传输到上位机；所述控制器的型号为stm32f072c，在控制器上设有48个引脚，在控制器的三号引脚和四号引脚上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第二电容和第三电容，所述控制器的七号引脚通过第一电容接地设置；所述控制器通过十二号引脚与计时器相连，所述控制器通过十三号引脚和十四号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过二十号引脚与液晶显示屏相连，所述控制器通过二十五号引脚与语音芯片相连，所述控制器通过三十号引脚与ad转换器相连。

所述计时器的型号为555计时器，在555计时器上设有8个引脚，所述555计时器通过三号引脚与控制器的十二号引脚相连。

所述无线收发器的型号为esp8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器的四号引脚与控制器的十三号引脚相连，所述无线收发器的八号引脚与控制器的十四号引脚相连。

所述语音芯片的型号为wt588d，在语音芯片上设有20个引脚，所述语音芯片通过七号引脚与控制器的二十五号引脚相连；所述语音芯片的十号引脚连接3.3v电源并通过第四电容接地设置；所述语音芯片的十八号引脚和十五号引脚相连并接地设置；所述语音芯片的十七号引脚连接3.3v电源，在语音芯片的十七号引脚和十四号引脚之间设有第四电阻，在语音芯片的十四号引脚和十三号引脚之间设有相串联的第七电容和第三电阻，在语音芯片的十三号引脚和十二号引脚之间设有相串联的第六电容和第三电阻；所述语音芯片通过指示灯和第一电阻连接3.3v电源；所述语音芯片通过十六号引脚与扬声器相连，在语音芯片的十六号引脚上设有相并联的第二电阻和第五电容。

所述ad转换器的型号为ad8551，在ad转换器上设有8个引脚，所述ad转换器通过六号引脚与控制器的三十号引脚相连。

所述温度传感器的型号为sht20，在温度传感器上设有4个引脚，所述温度传感器的二号引脚与ad转换器的三号引脚相连，所述温度传感器的三号引脚与ad转换器的二号引脚相连；所述湿度传感器的型号为kzws-01，在湿度传感器上设有3个引脚，所述湿度传感器的二号引脚与ad转换器的三号引脚相连，所述湿度传感器的三号引脚与ad转换器的二号引脚相连；所述气压传感器的型号为mik-p300，所述气压传感器与ad转换器的三号引脚相连。

本实用新型采用上述结构，通过单片机控制器的集成控制原理，将多类型的电气元件集成连接到控制器上，以实现环境参数的精准检测和传输；通过ad转换器将检测得到的数据转换成控制器可识别的数据；通过无线收发器将检测得到的环境参数传输到工作人员的上位机设备，实现远程通讯；通过计时器来记录检测环境参数相对应的时间节点，方便工作人员查询历史记录；通过语音芯片来播放语音信息，提示工作人员，实验环境的实时环境，具有精准实用、操作简便的优点。

附图说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的控制器的电气原理图。

图3为本实用新型的ad转换器的电气原理图。

图4为本实用新型的温度传感器的电气原理图。

图5为本实用新型的湿度传感器的电气原理图。

图6为本实用新型的气压传感器的结构示意图。

图7为本实用新型的无线收发器的电气原理图。

图8为本实用新型的计时器的电气原理图。

图9为本实用新型的语音芯片的电气原理图。

具体实施方式：

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。

如图1-9中所示，基于单片机的集成环境参数检测装置，包括单片机控制器，所述控制器通过ad转换器连接有温度传感器、湿度传感器和气压传感器，所述温度传感器、湿度传感器和气压传感器用于检测实验科室内的环境参数；在控制器上连接有计时器，所述计时器用于记录检测环境参数相对应的时间节点；在控制器上还电气连接有语音芯片和液晶显示屏，所述液晶显示屏用于显示检测得到的环境参数，所述语音芯片用于播放语音信息；所述控制器通过无线收发器连接有上位机，以将检测得到的环境参数传输到上位机；所述控制器的型号为stm32f072c，在控制器上设有48个引脚，在控制器的三号引脚和四号引脚上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第二电容和第三电容，所述控制器的七号引脚通过第一电容接地设置；所述控制器通过十二号引脚与计时器相连，所述控制器通过十三号引脚和十四号引脚与无线收发器相连，所述控制器通过二十号引脚与液晶显示屏相连，所述控制器通过二十五号引脚与语音芯片相连，所述控制器通过三十号引脚与ad转换器相连。

所述计时器的型号为555计时器，在555计时器上设有8个引脚，所述555计时器通过三号引脚与控制器的十二号引脚相连。

所述无线收发器的型号为esp8266，在无线收发器上设有8个引脚，所述无线收发器的四号引脚与控制器的十三号引脚相连，所述无线收发器的八号引脚与控制器的十四号引脚相连。

所述语音芯片的型号为wt588d，在语音芯片上设有20个引脚，所述语音芯片通过七号引脚与控制器的二十五号引脚相连；所述语音芯片的十号引脚连接3.3v电源并通过第四电容接地设置；所述语音芯片的十八号引脚和十五号引脚相连并接地设置；所述语音芯片的十七号引脚连接3.3v电源，在语音芯片的十七号引脚和十四号引脚之间设有第四电阻，在语音芯片的十四号引脚和十三号引脚之间设有相串联的第七电容和第三电阻，在语音芯片的十三号引脚和十二号引脚之间设有相串联的第六电容和第三电阻；所述语音芯片通过指示灯和第一电阻连接3.3v电源；所述语音芯片通过十六号引脚与扬声器相连，在语音芯片的十六号引脚上设有相并联的第二电阻和第五电容。

所述ad转换器的型号为ad8551，在ad转换器上设有8个引脚，所述ad转换器通过六号引脚与控制器的三十号引脚相连。

所述温度传感器的型号为sht20，在温度传感器上设有4个引脚，所述温度传感器的二号引脚与ad转换器的三号引脚相连，所述温度传感器的三号引脚与ad转换器的二号引脚相连；所述湿度传感器的型号为kzws-01，在湿度传感器上设有3个引脚，所述湿度传感器的二号引脚与ad转换器的三号引脚相连，所述湿度传感器的三号引脚与ad转换器的二号引脚相连；所述气压传感器的型号为mik-p300，所述气压传感器与ad转换器的三号引脚相连。

本实用新型实施例中的基于单片机的集成环境参数检测装置的工作原理为：基于单片机控制原理，集成电气连接多个传感器或检测仪器，使检测得到的多项环境参数自动进行上传，并可以发送到上位机，避免出现数据遗漏或偏差，工作人员可以实时远程获取实验科室内的环境参数，从而判断环境是否合格满足实验要求；还配套设置有语音提示功能，使用起来更加便利，能够适用于不同学科的实验科室。

在整体方案中，以单片机控制器stm32f072c为核心组件，在控制器的三号引脚和四号引脚上设有晶体振荡器，在晶体振荡器上设有相并联的第二电容和第三电容，控制器的七号引脚通过第一电容接地设置；控制器通过十二号引脚与计时器相连，控制器通过十三号引脚和十四号引脚与无线收发器相连，控制器通过二十号引脚与液晶显示屏相连，控制器通过二十五号引脚与语音芯片相连，控制器通过三十号引脚与ad转换器相连，从而构成了整体硬件电路结构，并且依托上述整体硬件电路结构，能够实时精准检测实验科室内的各项环境参数，从而确定实验科室的实时环境能否满足使用需求。

优选的，计时器的型号为555计时器，在555计时器上设有8个引脚，555计时器通过三号引脚与控制器的十二号引脚相连，从而为各类传感器的检测动作提供相应的时间节点。

优选的，无线收发器的型号为esp8266，在无线收发器上设有8个引脚，无线收发器的四号引脚与控制器的十三号引脚相连，无线收发器的八号引脚与控制器的十四号引脚相连，使控制器与工作人员的上位机设备建立无线通讯，方便检测到的数据传输到上位机。

优选的，语音芯片的型号为wt588d，在语音芯片上设有20个引脚，语音芯片通过七号引脚与控制器的二十五号引脚相连；语音芯片的十号引脚连接3.3v电源并通过第四电容接地设置；语音芯片的十八号引脚和十五号引脚相连并接地设置；语音芯片的十七号引脚连接3.3v电源，在语音芯片的十七号引脚和十四号引脚之间设有第四电阻，在语音芯片的十四号引脚和十三号引脚之间设有相串联的第七电容和第三电阻，在语音芯片的十三号引脚和十二号引脚之间设有相串联的第六电容和第三电阻；语音芯片通过指示灯和第一电阻连接3.3v电源；语音芯片通过十六号引脚与扬声器相连，在语音芯片的十六号引脚上设有相并联的第二电阻和第五电容，在扬声器的作用下，可以播放相应的语音信息，方便工作人员及时了解实验科室的状态。

优选的，ad转换器的型号为ad8551，在ad转换器上设有8个引脚，所述ad转换器通过六号引脚与控制器的三十号引脚相连，将检测得到的数据转换成控制器可以识别的类型。

实际使用时，首先根据实验科室的面积和类型来放置不同种类的传感器或检测设备，并且检测设备和传感器要放在一些指定的位置上，保证检测结果精准；然后接入到控制器上，配合多个类型的电气元件，实时检测环境参数并实时上传，配合液晶显示屏和语音芯片，能够使工作人员及时获取信息，从而快速确定实验科室内的环境状态。

综上所述，本实用新型实施例中的基于单片机的集成环境参数检测装置能够基于单片机控制原理，集成电气连接多个传感器或检测仪器，使检测得到的多项环境参数自动进行上传，并可以发送到上位机，避免出现数据遗漏或偏差，工作人员可以实时远程获取实验科室内的环境参数，从而判断环境是否合格满足实验要求；还配套设置有语音提示功能，使用起来更加便利，能够适用于不同学科的实验科室。

上述具体实施方式不能作为对本实用新型保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。