本發(fā)明涉及潔凈度檢測儀器領(lǐng)域，特別設(shè)計一種塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互系統(tǒng)及人機(jī)交互方法。

背景技術(shù)：

塵埃粒子計數(shù)器是專門用來檢測潔凈環(huán)境空氣質(zhì)量，可以檢測出單位體積的空氣內(nèi)粒子的數(shù)量和大小，為空氣潔凈度的評價提供依據(jù)。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，實驗生產(chǎn)對環(huán)境要求越來越高，尤其在醫(yī)學(xué)，軍工等領(lǐng)域，潔凈技術(shù)的應(yīng)用也變得更加廣泛。

粒子計數(shù)器采用光散射的原理，使用光電轉(zhuǎn)換器把光粒子散射信號轉(zhuǎn)化為脈沖信號再進(jìn)行脈沖分級計數(shù)得到粒子個數(shù)。通過調(diào)節(jié)脈沖分級采集電路參考電壓與標(biāo)準(zhǔn)塵埃粒子進(jìn)行檢測標(biāo)定。

中國國內(nèi)的塵埃粒子計數(shù)器起步較晚與國外先進(jìn)設(shè)備相比存在較大差距。傳統(tǒng)塵埃粒子計數(shù)器，大多采用按鍵配合數(shù)碼管或LCD小屏進(jìn)行人機(jī)交互，該方案配置麻煩，單次顯示信息少需要大量人工調(diào)節(jié)顯示，并且無法按配置管理員權(quán)限。為了適應(yīng)更多的檢測環(huán)境，保證檢測正確性，國外同類設(shè)備均增加了管理權(quán)權(quán)限分配功能，國內(nèi)對于該功能的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定也是呼之欲出。另外傳統(tǒng)的塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互模式單一，并且由于塵埃粒子計數(shù)器體積重量較大，搬運不便，數(shù)據(jù)分析十分麻煩。

針對以上問題本發(fā)明提出了一種新型塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互系統(tǒng)及人機(jī)交互方法。該方案采用DGUS高清觸摸屏控制不僅顯示清晰，操作簡單，而且占用MCU的資源比普通觸屏更少使系統(tǒng)運行更加流暢，還加入傳統(tǒng)按鍵交互模式無法兼容的管理員權(quán)限程序，使儀器可以為不同用戶分配不同的使用權(quán)限適用于更多場合，保證操作正確性。使用觸摸屏，打印機(jī)，上位機(jī)多種人機(jī)交互模式結(jié)合，使用者可以離開儀器分析數(shù)據(jù)，為用戶帶來更多便利。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種塵埃粒子計數(shù)器的人機(jī)交互系統(tǒng)及人機(jī)交互方法。完善傳統(tǒng)計數(shù)器的不足，提升計數(shù)器的整體性能，可以配置管理員等級分配給使用者不同權(quán)限，操作更加方便，完善了背景中存在的問題。采用的技術(shù)方案如下：

該塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互裝置包括ARM處理器，F(xiàn)lash閃存模塊，MAX232模塊，CH340T模塊，觸摸屏，打印機(jī)，上位機(jī)等。其中，F(xiàn)lash閃存模塊與ARM處理器用SPI總線通訊，觸摸屏和打印機(jī)都用串口與ARM處理器通訊，中間連接MAX232模塊，上位機(jī)與ARM處理器用串口通訊，中間連接CH340T模塊。

所述塵埃粒子計數(shù)器工作時先按照固定參數(shù)啟動變速風(fēng)機(jī)，從粒子計數(shù)器采樣口采集檢測氣體，檢測氣體首先經(jīng)過粒子傳感器得到采集的塵埃粒子的個數(shù)，再經(jīng)過流量傳感器得到采集的氣體流量，最后氣流由變速風(fēng)機(jī)出口排出。

所述粒子計數(shù)傳感器采用南京理工大學(xué)研發(fā)的100L/min塵埃粒子計數(shù)器，其工作電壓為5V，參考電壓為±12V。采用光散射的原理并結(jié)合光電效應(yīng)，根據(jù)進(jìn)入的塵埃粒子產(chǎn)生脈沖，ARM處理器通過使用定時器功能對脈沖的計數(shù)實現(xiàn)對塵埃粒子的計數(shù)。

所述流量傳感器采用SIARGO的100L流量傳感器，其工作電壓為12V。該傳感器為非線性傳感器可通過線性擬合得到具體計算參數(shù)，該傳感器對當(dāng)前采樣流量檢測，把流量值轉(zhuǎn)化為電壓信號，ARM處理器通過ADC功能檢測電壓值來實現(xiàn)對流量的檢測。

所述變速風(fēng)機(jī)作為采樣動力器工作電壓為36V控制電壓為0-5V，由電壓來控制動力的大小。該模塊通過ARM處理器DAC功能實現(xiàn)指定流量的采樣。

所述ARM處理器采用STM32F103系列高性能處理器，處理速度可達(dá)72MHZ。該處理器擁有SPI總線可用于采樣數(shù)據(jù)的儲存，以及三路串口總線分別與DUGS屏，打印機(jī)，上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。

所述Flash閃存模塊采用16M串行AT45DB321D存儲芯片，通過SPI總線與ARM通訊，該Flash可記錄足夠的采集數(shù)據(jù)。該模塊用于實現(xiàn)采樣數(shù)據(jù)的存儲與調(diào)用。

所述MAX232模塊采用MAX232芯片，該模塊用來鏈接ARM處理器與DUGS屏，上位機(jī)。該模塊可以實現(xiàn)從TTL電平與323電平的轉(zhuǎn)換。

所述觸摸屏采用串口與ARM處理器通訊，觸摸屏采用DGUS串口屏，該模塊用于采樣數(shù)據(jù)顯示以及采樣參數(shù)的配置。

所述打印機(jī)采用便攜式串口熱敏打印機(jī)，該模塊用于采樣結(jié)果的打印，可以為用戶提供便捷。

所述CH340T模塊連接ARM處理器與上位機(jī)，實現(xiàn)串口轉(zhuǎn)USB功能，從而實現(xiàn)上位機(jī)與計數(shù)器的通訊。

所述DGUS觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互時添加了管理員程序，可以為用戶分配管理員權(quán)限，該軟件模塊可以配置不同用戶的權(quán)限使該儀器可使用與更多場合。

所述塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互系統(tǒng)包含ARM處理器，同時ARM處理器通過自身接口分別與粒子計數(shù)器，流量傳感器，變速風(fēng)機(jī)等模塊相連構(gòu)成完整的塵埃粒子計數(shù)器控制系統(tǒng)。

所述的激光塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互方法的步驟如下：

步驟A：系統(tǒng)上電對各個模塊進(jìn)行初始化，讀取Flash中的初始參數(shù)，刷新觸摸屏至開機(jī)畫面。

步驟B：根據(jù)工作需求從用戶列表選擇管理員用戶或普通用戶。管理員用戶有權(quán)限修改特定參數(shù)。

步驟C：校驗觸摸屏數(shù)據(jù)如果檢測到采樣指令則轉(zhuǎn)致步驟D，如未檢測到采樣指令則轉(zhuǎn)致步驟I。

步驟D：打開計數(shù)器按照接收到的采樣模式，采樣時間等參數(shù)，進(jìn)行檢測。

步驟E：校驗檢測到的流量值如果流量值超過誤差則轉(zhuǎn)致步驟E，如果流量誤差在范圍內(nèi)則直接轉(zhuǎn)致步驟G。

步驟F：按照偏差值進(jìn)行PID調(diào)節(jié)修正實際流量。

步驟G：觸摸屏刷新顯示更新檢測結(jié)果，并判斷是否打印。如果需要打印則轉(zhuǎn)致步驟H如不需要直接轉(zhuǎn)致步驟I。

步驟H：打印機(jī)打印采樣結(jié)果。

步驟I：系統(tǒng)檢測采樣工作是否完成，如工作未完成則轉(zhuǎn)致步驟C，如完成則結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明的ARM處理器采用STM32F103系列高性能處理器，檢測精度高，功耗低，穩(wěn)定性好。

(2)采用DGUS觸摸屏進(jìn)行人機(jī)交互，該屏幕采用串口通訊，占用MCU內(nèi)存資源少保證系統(tǒng)運行流暢，屏幕分辨率高數(shù)據(jù)顯示清晰。

(3)傳統(tǒng)按鍵數(shù)碼管的人機(jī)交互模式功能單一，無法配置管理員權(quán)限，采用DGUS觸摸屏配合內(nèi)部程序可以為用戶分配管理員權(quán)限，使計數(shù)器能用適于更多場所。

(4)人機(jī)交互包括觸摸屏，打印機(jī)，上位機(jī)使使用者可以離開儀器分析具體采樣結(jié)果，完善了傳統(tǒng)塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互系統(tǒng)中存在的不足。

附圖說明

圖1，塵埃粒子計數(shù)器的人機(jī)交互系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2，塵埃粒子計數(shù)器的人機(jī)交互系統(tǒng)的系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)框圖。

圖3，系統(tǒng)初始化流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，為一種塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互系統(tǒng)。該塵埃粒子計數(shù)器人機(jī)交互系統(tǒng)包括ARM處理器，F(xiàn)lash閃存模塊，MAX232模塊，CH340T模塊，觸摸屏，打印機(jī)，上位機(jī)。其中，F(xiàn)lash閃存模塊與ARM處理器用SPI總線通訊，觸摸屏和打印機(jī)都用串口通訊與ARM處理器通訊，中間鏈接MAX232模塊，上位機(jī)與ARM處理器用串口通訊，中間鏈接CH340T模塊。另外ARM處理器還連接鏈接粒子計數(shù)器，流量傳感器，變速風(fēng)機(jī)，實現(xiàn)塵埃粒子的監(jiān)測和流量的控制。

供電源電源為15V鋰電池，使用電壓檢測電路進(jìn)行鋰電池電量檢測，保證了100L/min塵埃粒子計數(shù)器可連續(xù)工作5個小時。

變速風(fēng)機(jī)電壓為24V，100L/min工作時電流為2.5A。粒子計數(shù)器工作電壓為5V，另外還需正負(fù)12V的參考電壓。流量傳感器工作電壓為12V。以上供電通過不同穩(wěn)壓模塊獲得。

使用前要首先在粒子計數(shù)器的進(jìn)氣口安裝過濾端子，防止大顆粒進(jìn)入損害機(jī)器。具體操作時進(jìn)入主界面可選擇“中文”與“English”按鈕選擇操作語言。在用戶列表根據(jù)你的檢測需求選擇用戶，或添加新的用戶，管理員用戶一直存在無法刪除。進(jìn)入常規(guī)采樣界面點擊“啟動”按鈕，儀器開始采樣，按鈕變成“停止”字樣再次點擊儀器停止，并回歸“啟動”按鈕。如不按“停止”在一個常規(guī)采樣周期后儀器自動停止，按鈕回歸“啟動”。采樣結(jié)果以及參數(shù)實時在頁面現(xiàn)實更新。進(jìn)入置信度采樣界面同樣點擊“啟動”按鈕，儀器開始采樣，按鈕變成“停止”字樣再次點擊儀器停止，并回歸“啟動”按鈕。如不按“停止”在一個置信度工作周期后儀器自動停止按鈕回歸“啟動”。采樣結(jié)果以及參數(shù)實時在頁面現(xiàn)實更新。進(jìn)入設(shè)置界面點擊“采樣周期”與“采樣延時”可以錄入需要的采樣數(shù)據(jù)對常規(guī)采樣以及置信度采樣均有效，點擊“采樣點數(shù)”和“采樣次數(shù)”可以設(shè)置置信度檢測的采樣點數(shù)和采樣次數(shù)。點擊打印機(jī)和存儲的左右箭頭按鈕可是設(shè)置是否存儲數(shù)據(jù)以及是否打印數(shù)據(jù)。進(jìn)入查詢界面點擊“查詢條數(shù)”可以錄入你選擇查詢的數(shù)據(jù)，點擊左右箭頭按鈕可以遞增遞減具體條數(shù)。點擊“刪除數(shù)據(jù)”可刪除已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)。最后通過儀器下方按鈕可以開啟或關(guān)閉儀器，儀器關(guān)閉時連接充電器也可完成充電。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本發(fā)明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。