专利名称：：智能环境检测器的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种智能环境检测器，并且更加具体地讲，涉及一种能够检测多种气体含量并且在被检测气体含量超过预定阈值的时候发出警告的智能环境检测器，并且该智能检测器还具有适用于家用环境的电源保护和抗干扰机制。龍絲今天，家居环境已经备受人们重视，尤其是在装修或者购置新的家居用品之后，人们往往在不自觉中使自己置于受各种有害气体污染的环境中而不自知，虽然广大消费者已经认识到了这一问题，但是却苦于没有有效的检测和告警手段。在遇到这种情况时，人们往往会请具有资质的检测机构来进行现场检测。然而，这样的检测通常只能是一次性的，不能实时对家庭居室环境进行跟踪。而且检测结果也受到检测时各种条件的约束，比如环境温度高低可能会对装修材料、家具板材中含有的有害气体的扩散造成影响，因此这样的检测所得到的结果往往是不准确的。而且，在经过一次检测之后，居室内的设施可能会发生增减，比如新购入了家居或增加了新的装饰材料，会造成居室的空气环境发生变化，或者由于家居用品的老化导致本来封闭在某一空间中的有害气体释放到室内空间中，在这种情况下，除非重新进行检测，否则人们是无法知道自己究竟处于什么样的室内空气环境中的。但是，一次检测的成本并不低，而且需要用户付出时间，并且不得不服从检测机构上门检测的时间安排，尤其是在需要多次检测的情况下，更会使用户付出金钱以及时间上的成本。目前的智能环境检测器主要针对室内温湿度和烟雾做出反应，虽然也能够针对气体浓度做出自动响应，但是并非是专门针对居室控制环境质量设计的，不能实时跟踪室内空气质量的变化，而且不能对环境空气质量的恶化做出告警。在CN2486954Y中公开了一种智能环境监测仪，这种监测仪对室内环境的温湿度进行检测，并且能够检测空气中气体的含量，但是并非针对居室内常见的有害气体进行检测，而且不能针对有害气体超标的情况做出告警。因此，目前迫切需要有一种能够解决上述问题的智能环境检测器，满足用户对居室空气质量进行实时检测的要求。本发明是针对上面提到的问题而做出的，本发明的一个目的是提供一种能够对居室内空气质量进行实时检测并且在空气质量恶化程度超标的情况下做出告警的智能环境检测器。本发明的另一个目的是提供一种具有适合于家庭环境的电源保护和抗干扰机制的智能环境检测器。为了实现上述目的，本发明给出了一种智能环境检测器，包括主控模块，该主控模块还包括存储器；模拟传感器组，用于对室内环境进行检测；模/数转换模块，用于将模拟传感器组的模拟输出信号转换为数字信号并将转换后得到的数字信号传送给主控模块；输出模块，包括显示模块和告警信号输出，显示模块用于显示由主控模块发送来的检测结果；操作面板，用于对该智能环境检测器进行输入操作;其特征在于，主控模块根据存储在存储器内的基准数据判断模拟传感器组给出的各项检测结果是否处于可允许范围之内，并且如果超出可允许范围，则命令告警信号输出做出告警，其中模拟传感器组包括用于检测一氧化碳浓度、甲醛浓度、臭氧浓度、可燃气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音中的至少一种的模拟传感器。此外，其中所述主控模块将各项检测结果数值与存储器中的基准数值进行比较，随后根据比较结果做出相应响应，所述响应包括预警提醒、警报。其中操作面板包括报警数据输入接口、时钟输入接口和警报消除接口，所述报警数据为基准数据。其中告警信号输出包括声音告警输出和光告警输出。其中所述显示模块同时并实时地显示时间、温度、湿度、多种气体浓度。此外还包括温度传感器。此外还包括电源保护和抗干扰机制。所述电源保护和抗干扰机制包括抗干扰电源；所述电源保护和抗干扰机制包括光电隔离。所述电源保护和抗干扰机制包括模/数转换模块的抗干扰机构。所述电源保护和抗干扰机制包括CPU抗干扰机构，所述CPU抗干扰机构包括人工复位构件和掉电保护构件。图1是按照本发明的智能环境检测器的框图；图2是主控模块的原理图3是温度传感器与主控模块的接口电路图4是显示模块与主控模块的接口电路图5是输出模块的原理图6是模/数转换及时间模块的原理图7A是信号输入模块第1部分的原理图7B是信号输入模块第2部分的原理图8是电源模块的原理图；和图9是本发明的智能环境检测器的操作过程的流程图。具体实施方式现在将参照附图详细介绍本发明的优选实施方式。参照图1，按照本发明优选实施方式的智能环境检测器1包括主控模块IO、模拟传感器组60、模/数转换模块20、输出模块30、操作面板40、温度传感器50。其中主控模块10例如可以是SM89516A1单片机(由新茂公司出品)，该主控模块10主要完成外围硬件的控制以及运算功能。模拟传感器组60通过各个传感器完成信号的采样功能，例如对一氧化碳浓度、甲醛浓度、臭氧浓度、可燃气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音等进行采样。模/数转换模块20例如可以是ADS7844E，该模块完成将模拟信号转换成数字信号的功能。该模/数转换模块20还包括时间电路(DS1302)，用于提供时间显示输入。输出模块30包括显示模块31、告警信号输出I32和告警信号输出II33，显示模块31完成字符、数字的显示功能，告警信号输出I完成告警声音提示，告警信号输出II通过指示灯完成光告警指示。主控模块10包括存储器，该主控模块10根据存储在存储器内的预定阈值判断模拟传感器组给出的各项检测结果是否处于可允许范围之内，并且如果超出可允许范围，则命令告警信号输出做出告警。模拟传感器组包括用于检测一氧化碳浓度、甲醛浓度、臭氧浓度、可燃气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音中的至少一种的模拟传感器。此外，操作面板40包括报警数据输入接口、时钟输入接口和警报消除接口，所述报警数据为基准数据。最后，所述主控模块还将各项检测结果数据与储器中预储存基准数据进行比较，随后根据比较结果做出相应的响应，这些响应包括预警提醒、警报。此外，温度传感器和模拟传感器总称为信号输入模块。在附图7A和7B中分两部分示出了信号输入模块的原理图。下面将具体介绍该智能环境检测器1的各个组成部分。主控模块按照优选实施方式，采用新茂公司生产的SM89516A单片机作为主控模块10，它带有64KB闪速式存储器、1K内存，最大工作频率25MHz，同时，具有32条输入输出线，16位定时/计数器，2个中断源，1个串行口。参见图2，接口定义为；P0为显示输出接口，PI.0-P1.2为时间接口P1.3-P1.5为外部存储器接口；P1.6为温度信号输入;P1.7为一氧化碳加热电压转换控制输出;P2.0-P2.4为模数转换后的数字信号输入口；P2.5-P2.7为键盘输入口P3.0，P3.1为串行通信口P3.2，P3.4为中断接口；P3.3为声音输出接口；P3.5-P3.7为光报警输出接口.AT24c16外部存储芯片；C16和R10组成阻容复位电路，C1，C2，Y1为振荡电路。温度传感器按照本发明的优选实施方式，采用Dallas公司推出的单线数字式测温芯片DS18B20作为本发明的自动环境检测器的温度传感器，它能在现场采集温度数据，并将温度数据直接转换成数字量输出。DS18B20与SM89516A的接口电路图如图3所示，其中DS18B20工作在外部电源供电方式，单片机SM89516A(主控模块IO)采用7脚Pl.6和DS18B20通信。显不模块按照本发明优选实施方式的智能环境检测器采用4驱动的液晶显示器HD44780(KS0062)作为显示模块31，该液晶显示器是用低功耗CMOS技术制造的大规模点阵LCD控制器(兼带驱动器)，和4bit/8bit微处理器相连，它能使点阵LCD显示大小写英文字母、数字和符号等丰富的信息，同时有较强的通用性应用，使用方便，用户能用少量元件就可组成一个完整点阵LCD系统，送入相关的数据和指令就可实现所需的显示。HD44780显示模块31有8条数据线，3条控制线。可与微处理器或微控制器相连，通过送入数据和指令，就可使模块正常工作，44780显示模块和89C51单片机连接电路如图4所示。需要说明的是，真正投入使用的显示模块需要根据生产对检测器显示界面的具体需求到液晶生产公司定制。详见图5。A/D转换模块由于本发明的智能环境检测器需处理多路模拟信号，故模/数转换模块采用ADS784犯A/D转换模块，低功耗，宽工作电压，8输入通道，串行I/0接口.12位A/D转换器它采用逐次逼近的方法完成A/D转换；其片内带有锁存功能的8路模拟开关，可对8路05V的输入模拟电压信号进行转换，转换率高达200K。其输出具有TTL三态锁存缓冲器，可直接接到单片机SM89516A的P2.0-P2.4口。ADS7844E与SM89516A接口电路如图5所示。1-8脚是8路模拟信号输入;DS1302为时间芯片，Y2是时间芯片晶振，如图6所示。其它模拟传感器各气体浓度等参数的测量采用模拟传感器61—67，包括用于检测一氧化碳浓度、甲醛浓度、臭氧浓度、可燃气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音中的至少一种的模拟传感器，如图7A和图7B所示，其输出的模拟信号通过ADS7844E模数转换后输入单片机SM89516A，经过相应的处理后输出。继电器和Ql共同为一氧化碳传感器提供不同加热电压转换。电源保护及抗干扰机制由于本发明的自动环境检测器是为家居设计的，而家居办公环境没有较强的电磁干扰，另外检测器没有较大的移动性，因此采取抗干扰措施不需太复杂也可基本保证系统稳定、可靠运行。如图8所示本发明的自动环境检测器采用的是由硬件和软件相结合的抗干扰措施。具体地讲，该系统主要采用了以下四个方面的抗干扰措施。采用抗干扰电源单片机系统供电线路是干扰的主要来源，本智能环境检测器的电源由12V适配器提供，再经过ST生产的L7805C变压，然后经过稳压、滤波得到本检测器电源。另外给每个集成电路芯片都安置一个O.OlmF的陶瓷电容器，来消除大部分高频干扰。同时，良好接地是系统稳定工作的重要条件，由于本检测器既有模拟电路又有数字电路，因此设计时将数字地与模拟地分开，最后只在一点相连。光电隔离在1/0通道上采用光电隔离器，将单片机系统与各种传感器、开关从电气上隔离开来，很大一部分干扰可被阻挡。模/数转换电路的抗干扰措施本智能环境检测器的模/数转换模块ADS7844E送出的数字信号经锁存器锁存后传送给单片机，锁存器对干扰非常敏感，当锁存线上出现干扰时，会盲目锁存当前数据，为此可将锁存器与单片机设计在同一电路板上，使传输线上传送的是已经锁存好的控制信号。设计软件时，尽可能快地重复输出同一个信号，以减小干扰信号影响的概率。CPU抗干扰措施当干扰信号作用到单片机本身时，单片机将不能按正常状态执行程序，从而引起混乱。为此本系统采用了以下几种方法。人工复位当微处理器失控时，可使用复位方法处理，使程序自动从0000H开始执行。为此系统设置了复位键，当微处理器失控时，只要按下复位键，并持续10ms以上即可。掉电保护掉电信号由硬件电路检测到，加到单片机的外部中断输入端。将掉电中断规定为高级中断，使系统及时对掉电做出反应。在掉电中断子程序中，首先进行现场保护，当电源恢复正常时，单片机重新复位，恢复现场，继续工作。至于程序跑飞，可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态。具体的讲，可以在RAM中埋一些标志，在每次程序复位时，通过这些标志，可以判断复位原因并根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性，用户在使用时也不易察觉到程序被重新复位过。操作过程总地来说，按照本发明的智能环境检测器的操作过程是，主控模块10(SM89516A单片机)依次查询各传感器的输出信号(气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音等模拟传感器输出的模拟信号需要经过ADS784犯进行模数转换)；然后89516A对输入信号进行相应处理后通过显示模块31输出，同时还可对比存储器件内写入的各参数告警值，将超出项输出告警信号。下面将详细介绍本发明的智能环境检测器的操作过程。首先，智能环境检测器进行初始化。完成初始化之后，主控模块10和模/数转换模块20根据输入参数对相应的模拟信号进行采样、量化及处理，并将相应信号的数值返回给主控模块10。此处，主控模块10具体为单片机。温度显示是由温度传感器进行温度测量后，将数字信号输出到单片机7脚，由单片机进行采样分析后送显示模块进行显示输出。时间是由U4DS1302和Y2，32.768K晶振(如图6，图7A和图7B连接)组成的时间电路加电工作后，将时间的串行数据通过单片机1，2，3脚由单片机进行采样分析后送显示模块进行显示输出。湿度显示是由湿度传感器Ul(如图6,图7A和图7B连接)进行湿度测量后，输出模拟电压信号到数摸转换芯片ADS7844E的第2脚，转换成并行数字信号，随后由单片机通过单片机的21-25脚进行釆样分析后送显示模块进行显示输出。一氧化碳浓度显示是由一氧化碳浓度传感器U11和R3，R4，R5(如图6，图7A和图7B连接)连接组成一氧化碳浓度测量电路，加电后进行一氧化碳浓度测量后，输出模拟电压信号到数摸转换芯片ADS7844E的第3脚，转换成并行数字信号，随后由单片机通过单片机的21-25脚进行采样分析后送显示模块进行显示输出。可燃气体浓度显示是由可燃气体浓度传感器U12和R6，R7，R8(如图6，图7A和图7B连接)组成可燃气体浓度测量电路，加电后进行可燃气体浓度测量后输出模拟电压信号到数摸转换芯片ADS7844E的第4脚，转换成并行数字信号，随后由单片机通过单片机的21-25脚进行采样分析后送显示模块进行显示输出；其中Q1，D2,JDQ如图7A和图7B连接组成对传感器U12的加热预热电路，通过单片机8脚和单片机连接，加热时间受单片机控制。噪音显示是由噪音传感器MIC和R2(如图6，图7A和图7B连接)组成噪音电路加电后，进行噪音测量后输出模拟电压信号到数摸转换芯片ADS7844E的第5脚，将其转换成并行数字信号，随后由单片机通过单片机的21-25脚进行采样分析后送显示模块进行显示输出。紫外线强度显示是由紫外线强度传感器U8和R9(如图6,图7A和图7B连銜组成的紫外线强度检测电路加电后，进行紫外线强度测量后输出模拟电压信号到数摸转换芯片ADS7844E的第1脚，将其转换成并行数字信号，随后由单片机通过单片机的21-25脚进行采样分析后送显示模块进行显示输出。J5是甲醛浓度传感器接口，参见图7B的外部模拟输入一(1);J6是臭氧浓度传感器接口，参见图7B的外部模拟输入二(2);J7为预留外部模拟输入接口，参见图7B的外部模拟输入三(3)。LSI,Q2(如图5)和单片机13脚连接，当单片机13脚为高电平时LSI发声；U13，RN1，RN2，D5-D12如图5和单片机15,16，17脚连接受单片机控制；当被测9项环境参数超过所预设报警值时，单片机同时输出声音和光信号控制警示电路工作。U5，U6，U7,C4-C15(如图8)和电源相连为智能环境检测器提供各种所需稳定的电源电压；D1，R1,C3，BTT(如图8)连接为时间电路提供不间断供电,以保证时间的准确。下表是本发明的智能环境检测器的测试结果:智能环境检测器<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>其它技术指标<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>在权利要求书中，置于括号中的任何附图标记皆不应理解为是对权利要求的限定。词"包括"并不排除存在权利要求中未列出的元件或步骤的情况。置于元件之前的词"一个"或"一"并不排除存在多个此种元件的情况。本发明可以借助包括数个性质不同的元件的硬件来实现，并且可以借助适当程控的计算机来实现。在列举出数个装置的产品权利要求中，这些装置中的若干个可以通过硬件的一个且同一部分来实现。在相互不同的从属权利要求中引用特定的手段这一表面现象并不表明这些手段的结合形式无益于实现优点。在权利要求中，置于括号中的任何附图标记皆不应理解为是限定性的。词"包括"及其变化形式的使用并不排除存在权利要求中未列出的元件或步骤的情况。置于元件或步骤之前的量词"一个"或"一"的使用并不排除存在多个此种元件或步骤的情况。权利要求1、一种智能环境检测器，其特征在于，包括主控模块，该主控模块包括存储器，该主控模块用于对外围硬件的控制、运算、判断以及告警；模拟传感器组，该模拟传感器组包括用于检测一氧化碳浓度、甲醛浓度、臭氧浓度、可燃气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音中的至少一种的模拟传感器，该模拟传感器组用于对室内环境进行检测；模/数转换模块，用于将模拟传感器组的模拟输出信号转换为数字信号并将转换后得到的数字信号传送给主控模块；输出模块，该输出模块包括显示模块和告警信号输出，该显示模块用于显示由主控模块发送来的检测结果；操作面板，用于对该智能环境检测器进行输入操作。2、按照权利要求1所述的智能环境检测器，其特征在于，所述主控模块还包括内存、输入输出线、定时/计数器、中断源、串行口。3、按照权利要求1所述的智能环境检测器，其特征在于，操作面板包括报警数据输入接口、时钟输入接口和警报消除接口，所述报警数据为基准数据。4、按照权利要求1所述的智能环境检测器，其特征在于，告警信号输出包括声音告警输出和光告警输出。5，按照权利要求1所述的智能环境检测器，其特征在于，所述显示模块同时并实时地显示时间、温度、湿度、多种气体浓度。6、按照权利要求1所述的智能环境检测器，其特征在于，还包括温度传感器。7、按照权利要求1所述的智能环境检测器，其特征在于，还包括电源保护和抗干扰机制。8、按照权利要求7所述的智能环境检测器，其特征在于，所述电源保护和抗干扰机制包括抗干扰电源或光电隔离。9、按照权利要求7所述的智能环境检测器，其特征在于，所述电源保护和抗干扰机制包括模/数转换模块的抗干扰机构。10、按照权利要求7所述的智能环境检测器，其特征在于，所述电源保护和抗干扰机制包括CPU抗干扰机构，所述CPU抗干扰机构包括人工复位构件和掉电保护构件。专利摘要本实用新型涉及一种智能环境检测器，包括主控模块；模拟传感器组，用于对室内环境进行检测；模/数转换模块，用于将模拟传感器组的模拟输出信号转换为数字信号并将转换后得到的数字信号传送给主控模块；输出模块，包括显示模块和告警信号输出，显示模块用于显示由主控模块发送来的检测结果；操作面板，用于对该智能环境检测器进行输入操作；其中，主控模块根据存储在存储器内的基准数据判断模拟传感器组给出的各项检测结果是否处于可允许范围之内，并且如果超出可允许范围，则命令告警信号输出做出告警；模拟传感器组包括用于检测一氧化碳浓度、甲醛浓度、臭氧浓度、可燃气体浓度、紫外线强度、湿度、噪音中的至少一种的模拟传感器。文档编号G08B21/00GK201011518SQ200620158050公开日2008年1月23日申请日期2006年11月6日优先权日2006年11月6日发明者周善勇,谭振民申请人:北京东方长通电子技术有限公司