專(zhuān)利名稱(chēng)：溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈與方法，對(duì)溫室大棚、城市、野外、農(nóng)田等地的空氣溫度、空氣濕度、露點(diǎn)溫度、土壤溫度和光照強(qiáng)度進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，并語(yǔ)音輸出各項(xiàng)結(jié)果。
背景技術(shù)：
目前的溫室環(huán)境信息測(cè)量?jī)x器一般存在以下問(wèn)題1、人機(jī)界面不夠友好，向用戶(hù)傳達(dá)信息的途徑較單一。
2、供電方式不靈活，電池供電儀器的電池和外部電源之間不能隨時(shí)切換。
3、功能較多的儀器一般體積較大，需要外部電源供電，且只有專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員才能操作，使用攜帶均不方便。
4、可靠性不高，常由于外界干擾而不能正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有溫室環(huán)境信息測(cè)量?jī)x器所存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈及其實(shí)現(xiàn)方法，用于測(cè)量空氣溫度、空氣濕度、露點(diǎn)溫度、土壤溫度和光照強(qiáng)度，具有語(yǔ)音輸出的人機(jī)界面，能夠自動(dòng)切換外部電源與鋰電池，可存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，通過(guò)RS485接口與計(jì)算機(jī)交換數(shù)據(jù)，具有高可靠性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案主單片機(jī)選用超低功耗型MSP430系列產(chǎn)品MSP430F149，工作電壓為1.8～3.6V，5種低功耗模式，片內(nèi)有2kB數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和63kB可多次編程的FLASH程序存儲(chǔ)器，2個(gè)全雙工的串行接口，2個(gè)硬件SPI接口，8通道12位AD轉(zhuǎn)換器；串口1使用SP3483擴(kuò)展成RS485接口，實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸；SPI接口連接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT45DB081，實(shí)現(xiàn)大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；鋰電池通過(guò)精密電阻分壓后接到1路AD轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行剩余電量的測(cè)量。實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302為系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)，根據(jù)設(shè)置值采集的數(shù)據(jù)定時(shí)存入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器?？撮T(mén)狗MAX706用于增強(qiáng)抗干擾性，系統(tǒng)遇強(qiáng)干擾崩潰后可自行恢復(fù)。數(shù)據(jù)采集接口均為數(shù)字信號(hào)接口，信號(hào)直接送單片機(jī)處理；溫濕度傳感器使用集成的SHT11，同時(shí)能夠精確的測(cè)量露點(diǎn)；地溫傳感器使用一線(xiàn)器件DS18B20；光照傳感器使用TSL230，可實(shí)現(xiàn)量程的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。從單片機(jī)選用51系列的AT89C2051，其串口與主單片機(jī)MSP430F149的串口2連接，接收語(yǔ)音命令；語(yǔ)音芯片PM50100接到AT89C2051實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音輸出。人機(jī)界面由電源開(kāi)關(guān)、觸摸輸入按鍵、LCM12232中文液晶顯示屏、發(fā)光二級(jí)管和喇叭組成，完成開(kāi)關(guān)機(jī)、各種參數(shù)的設(shè)置、采集數(shù)據(jù)及日期時(shí)間的滾動(dòng)顯示、剩余電量的顯示、語(yǔ)音輸出狀態(tài)指示、充電狀態(tài)指示、語(yǔ)音輸出測(cè)量值及儀器本身工作狀態(tài)等。系統(tǒng)可使用5V直流電源供電，在供電的同時(shí)經(jīng)過(guò)充電芯片LTC4055給鋰電池充電，外部電源斷開(kāi)后系統(tǒng)自動(dòng)轉(zhuǎn)成鋰電池供電。
本發(fā)明的有益效果1、實(shí)現(xiàn)了友好的人機(jī)界面，可通過(guò)中文顯示和語(yǔ)音的方式把各種測(cè)量值及儀器本身工作狀態(tài)等信息傳遞給用戶(hù)，用戶(hù)可通過(guò)按鍵方便的操作使用。
2、可測(cè)量空氣溫度、空氣濕度、露點(diǎn)溫度、土壤溫度和光照強(qiáng)度，超大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)接口同上位機(jī)交換數(shù)據(jù)。
3、實(shí)現(xiàn)了外部電源與鋰電池之間的自動(dòng)切換，延長(zhǎng)鋰電池的使用壽命。
4、鋰電池可使用充電器反復(fù)充電使用，與使用普通電池相比節(jié)省了費(fèi)用，而且減少了對(duì)環(huán)境的污染。
5、實(shí)現(xiàn)了高可靠性設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了系統(tǒng)抗干擾能力。


圖1是本發(fā)明的實(shí)物結(jié)構(gòu)頂視示意圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)物結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。
圖3是本發(fā)明的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，前面板(1)用螺絲固定在塑料盒(14)的前部；控制模塊(9)、語(yǔ)音模塊(10)、RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口(11)、傳感器信號(hào)輸入接口(12)、直流電源接口(13)、鋰電池(14)焊接在主電路板(8)上，主電路板(8)用螺絲固定在塑料盒(15)的內(nèi)部；前面板(1)和主電路板(8)之間用電纜線(xiàn)連接；溫濕度集成傳感器(16)、地溫傳感器(17)、光照傳感器(18)分別通過(guò)電纜連接到傳感器信號(hào)輸入接口(11)。
中文LCD液晶顯示屏(2)、觸摸輸入按鍵(3)、電源開(kāi)關(guān)(4)、喇叭(5)、鋰電池充電指示燈(6)、語(yǔ)音輸出指示燈(7)固定在前面板(1)上，共同組成人機(jī)界面，完成開(kāi)關(guān)機(jī)、各種參數(shù)的設(shè)置、各種數(shù)據(jù)的顯示、語(yǔ)音輸出和充電指示，包括本機(jī)機(jī)號(hào)的設(shè)置、日期時(shí)間的設(shè)置、存儲(chǔ)時(shí)間間隔的設(shè)置、采集數(shù)據(jù)的顯示及語(yǔ)音輸出、日期時(shí)間的顯示及語(yǔ)音輸出、剩余電量的顯示及語(yǔ)音輸出、所測(cè)量值與上下限關(guān)系的語(yǔ)音輸出等。系統(tǒng)可通過(guò)RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口(11)與計(jì)算機(jī)通訊，接收各種命令并發(fā)送采集的數(shù)據(jù)。
控制模塊(9)由MSP430F149單片機(jī)及其外圍電路構(gòu)成，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、看門(mén)狗電路、充電電路、升壓電路、降壓電路、電壓反向電路等?？刂颇K作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，它控制各部分電路完成參數(shù)的設(shè)置、傳感器數(shù)據(jù)的讀取轉(zhuǎn)換、時(shí)間和日期的讀取判別、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)和提示信息的滾動(dòng)顯示、狀態(tài)顯示、與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)通訊、鋰電池電量的檢測(cè)、語(yǔ)音命令的發(fā)送等總體任務(wù)。
語(yǔ)音模塊(10)由AT89C2051單片機(jī)及語(yǔ)音電路組成，AT89C2051接收MSP430F149的語(yǔ)音命令后控制語(yǔ)音電路完成語(yǔ)音輸出功能。
5V直流電源經(jīng)過(guò)直流電源接口(10)給鋰電池(12)充電，同時(shí)給整個(gè)系統(tǒng)供電，5V直流電源斷開(kāi)后自動(dòng)轉(zhuǎn)成鋰電池(12)供電，延長(zhǎng)了鋰電池(12)的使用壽命。
權(quán)利要求
1.溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈與方法，其特征是由前面板(1)、中文LCD液晶顯示屏(2)、觸摸輸入按鍵(3)、電源開(kāi)關(guān)(4)、喇叭(5)、鋰電池充電指示燈(6)、語(yǔ)音輸出指示燈(7)、主電路板(8)、由MSP430F149單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成的控制模塊(9)、由AT89C2051單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成的語(yǔ)音模塊(10)、RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口(11)、傳感器信號(hào)輸入接口(12)、直流電源接口(13)、鋰電池(14)、塑料盒(15)、溫濕度集成傳感器(16)、地溫傳感器(17)、光照傳感器(18)共同組成一體；中文LCD液晶顯示屏(2)、觸摸輸入按鍵(3)、電源開(kāi)關(guān)(4)、喇叭(5)、鋰電池充電指示燈(6)、語(yǔ)音輸出指示燈(7)固定在前面板(1)上，前面板(1)用螺絲固定在塑料盒(14)的前部；控制模塊(9)、語(yǔ)音模塊(10)、RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口(11)、傳感器信號(hào)輸入接口(12)、直流電源接口(13)、鋰電池(14)焊接在主電路板(8)上，主電路板(8)用螺絲固定在塑料盒(15)的內(nèi)部；前面板(1)和主電路板(8)之間用電纜線(xiàn)連接；溫濕度集成傳感器(16)、地溫傳感器(17)、光照傳感器(18)分別通過(guò)電纜連接到傳感器信號(hào)輸入接口(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈與方法，其特征在于電路部分由單片機(jī)MSP430F149、看門(mén)狗MAX706、充電芯片LTC4055、升壓芯片MAX756、降壓芯片MAX604、電壓反向芯片ICL7660、實(shí)時(shí)時(shí)鐘DS1302、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT45DB081、單片機(jī)AT89C2051、語(yǔ)音芯片PM50100、傳感器信號(hào)輸入接口、直流電源接口、電源開(kāi)關(guān)、喇叭、中文LCD液晶顯示屏LCM12232、SP3483芯片擴(kuò)展的RS485網(wǎng)絡(luò)接口、觸摸輸入按鍵、鋰電池充電指示燈、語(yǔ)音輸出指示燈、溫濕度集成傳感器SHT11、地溫傳感器DS18B20、光照傳感器TSL230共同組成；MSP430F149及其內(nèi)部軟件作為整個(gè)系統(tǒng)的控制核心，看門(mén)狗連接在MSP430F149的復(fù)位管腳；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器通過(guò)SPI數(shù)據(jù)總線(xiàn)連接到MSP430F149的SPI接口，RS485網(wǎng)絡(luò)接口通過(guò)擴(kuò)展芯片連接到MSP430F149串口1；中文LCD液晶顯示屏、觸摸輸入按鍵、實(shí)時(shí)時(shí)鐘直接接到MSP430F149，溫濕度、地溫、光照信號(hào)經(jīng)過(guò)傳感器信號(hào)輸入接口送給MSP430F149；鋰電池通過(guò)精密電阻分壓后接到MSP430F149的1路AD轉(zhuǎn)換接口；語(yǔ)音芯片接到單片機(jī)AT89C2051，MSP430F149的串口2與AT89C2051的串口連接；外部電源經(jīng)過(guò)直流電源接口給鋰電池充電，同時(shí)給系統(tǒng)供電；無(wú)外部電源時(shí)自動(dòng)切換成鋰電池給系統(tǒng)供電。
全文摘要
本發(fā)明涉及溫室環(huán)境信息語(yǔ)音精靈與方法，其特征包括有前面板(1)、中文LCD液晶顯示屏(2)、觸摸輸入按鍵(3)、電源開(kāi)關(guān)(4)、喇叭(5)、鋰電池充電指示燈(6)、語(yǔ)音輸出指示燈(7)、主電路板(8)、由MSP430F149單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成的控制模塊(9)、由AT89C2051單片機(jī)及外圍電路構(gòu)成的語(yǔ)音模塊(10)、RS485網(wǎng)絡(luò)通訊接口(11)、傳感器信號(hào)輸入接口(12)、直流電源接口(13)、鋰電池(14)、塑料盒(15)、溫濕度集成傳感器(16)、地溫傳感器(17)、光照傳感器(18)共同組成，可用于溫室大棚、城市、野外、農(nóng)田等地的空氣溫度、空氣濕度、露點(diǎn)溫度、土壤溫度和光照強(qiáng)度的自動(dòng)測(cè)量及語(yǔ)音輸出。
文檔編號(hào)G01D21/02GK1811346SQ20061005694
公開(kāi)日2006年8月2日 申請(qǐng)日期2006年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月7日
發(fā)明者喬曉軍, 趙春江, 王成, 張?jiān)弃Q, 焦春巖, 張磬 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心