組培室智能監(jiān)控器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種組培室智能監(jiān)控器，包括有計(jì)算機(jī)、微控制器、CAN通信模塊、RS485通信模塊、數(shù)字量輸出模塊、人機(jī)交互設(shè)備和電源模塊，微控制器一方面通過CAN通信模塊與計(jì)算機(jī)電連接，微控制器另一方面與人機(jī)交互設(shè)備電連接，微控制器的信號輸入端通過RS485通信模塊分別電連接有溫濕度傳感器、CO2傳感器和光照傳感器，微控制器的信號輸出端與數(shù)字量輸出模塊的信號輸入端電連接，數(shù)字量輸出模塊的信號輸出端分別與設(shè)置在組培室內(nèi)的多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)電連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、高效，為組培室的智能監(jiān)控器提供了可靠的硬件支持，實(shí)現(xiàn)了對組培室環(huán)境的智能監(jiān)控。
【專利說明】組培室智能監(jiān)控器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及植物組織培養(yǎng)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種組培室智能監(jiān)控器。
【背景技術(shù)】
[0002]植物組培即植物組織培養(yǎng)，又叫離體培養(yǎng)，廣義上是指從植物體分離出符合需要的組織，例如器官或細(xì)胞，原生質(zhì)體等，通過無菌操作，在人工控制條件下進(jìn)行培養(yǎng)以獲得再生的完整植株或生產(chǎn)具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的其他產(chǎn)品的技術(shù)。狹義上是指用植物各部分組織，如形成層，例如薄壁組織、葉肉組織、胚乳等進(jìn)行培養(yǎng)獲得再生植株，也指在培養(yǎng)過程中從各器官上產(chǎn)生愈傷組織的培養(yǎng)，愈傷組織再經(jīng)過再分化形成再生植物。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，針對植物組織培養(yǎng)，沒有有效的監(jiān)控器，無法可靠的實(shí)現(xiàn)對組培室的智能監(jiān)控。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理、高效的組培室智能監(jiān)控器，以實(shí)現(xiàn)對組培室的智能監(jiān)控。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種組培室智能監(jiān)控器，包括有計(jì)算機(jī)、微控制器、CAN通信模塊、RS485通信模塊、數(shù)字量輸出模塊、人機(jī)交互設(shè)備和電源模塊，其特征在于:所述的微控制器一方面通過CAN通信模塊與所述的計(jì)算機(jī)電連接，微控制器另一方面與所述的人機(jī)交互設(shè)備電連接，微控制器的信號輸入端通過RS485通信模塊分別電連接有溫濕度傳感器、CO2傳感器和光照傳感器，微控制器的信號輸出端與所述數(shù)字量輸出模塊的信號輸入端電連接，所述數(shù)字量輸出模塊的信號輸出端分別與設(shè)置在組培室內(nèi)的多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)電連接。
[0007]所述的組培室智能監(jiān)控器，其特征在于:所述的人機(jī)交互設(shè)備包括有液晶屏和鍵盤。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果:
[0009]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、高效，為組培室的智能監(jiān)控器提供了可靠的硬件支持，實(shí)現(xiàn)了對組培室環(huán)境的智能監(jiān)控。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)原理框圖。
[0011]圖2為本實(shí)用新型中CAN通信模塊的硬件電路原理圖。
[0012]圖3為本實(shí)用新型中RS485通信模塊的硬件電路原理圖。
[0013]圖4為本實(shí)用新型中數(shù)字量輸出模塊的硬件電路原理圖。
[0014]圖5為本實(shí)用新型中人機(jī)交互設(shè)備的硬件電路原理圖。
[0015]圖6為本實(shí)用新型中電源模塊的硬件電路原理圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0016]參見圖1，一種組培室智能監(jiān)控器，包括有計(jì)算機(jī)1、微控制器2、CAN通信模塊3、RS485通信模塊11、數(shù)字量輸出模塊4、人機(jī)交互設(shè)備5和電源模塊6，微控制器2 —方面通過CAN通信模塊3與計(jì)算機(jī)I電連接，微控制器2另一方面與人機(jī)交互設(shè)備5電連接，微控制器2的信號輸入端通過RS485通信模塊11分別電連接有溫濕度傳感器7、C02傳感器8和光照傳感器9，微控制器2的信號輸出端與數(shù)字量輸出模塊4的信號輸入端電連接，數(shù)字量輸出模塊4的信號輸出端分別與設(shè)置在組培室內(nèi)的多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)10電連接。
[0017]本實(shí)用新型中，人機(jī)交互設(shè)備5包括有液晶屏和鍵盤。
[0018]CAN通信模塊負(fù)責(zé)同客戶端軟件所在的計(jì)算機(jī)通信，既可以上傳組培室的環(huán)境信息，以及組培室內(nèi)微控制器、傳感器、空調(diào)等的工作狀態(tài)，也可以接收計(jì)算機(jī)下發(fā)的配置信息等。
[0019]數(shù)字量輸出模塊(D0模塊)采用6路輸出通道，其信號輸出端經(jīng)過放大驅(qū)動，帶動繼電器對組培室內(nèi)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)下達(dá)動作命令，如空調(diào)、日光燈、滅菌燈和除濕器等。
[0020]電源模塊提供實(shí)現(xiàn)微控制器及其他功能模塊所需的電壓及功率需求。
[0021 ] RS485通信接口用來連接底層傳感器，讀取傳感器數(shù)據(jù)。組培室的微控制器負(fù)責(zé)接收房間內(nèi)的所有傳感器信號。
[0022]人機(jī)交互接口包括有液晶屏和鍵盤，能在組培室內(nèi)直接看到室內(nèi)的環(huán)境狀況，可以做用戶交互設(shè)置使用。面板上還有LED狀態(tài)燈來顯示微控制器電源、正常運(yùn)行、報(bào)警等狀態(tài)。
[0023]以下結(jié)合附圖2-6對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明:
[0024]參見圖2，本實(shí)用新型中使用的微控制器集成CAN控制協(xié)議，設(shè)計(jì)部分主要包括抗干擾設(shè)計(jì)、CAN總線驅(qū)動接口設(shè)計(jì)。系統(tǒng)采用ADUM1201實(shí)現(xiàn)信號電氣隔離，增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，ADuM1201是采用ADI公司ICoupler技術(shù)的雙通道數(shù)字隔離器，這些隔離器件將高速CMOS與單芯片變壓器技術(shù)融為一體，具有優(yōu)于光耦合器等替代器件的出色性能特征。CAN總線驅(qū)動部分采用TI公司的CAN收發(fā)控制器SN65HVD230，該器件能提供較高通訊速率、良好抗干擾能力和高可靠性CAN總線的串行通信。在輸出端，系統(tǒng)做了多級保護(hù)，首先是在收發(fā)總線上，各串聯(lián)有5.1 Ω的電阻，這樣可以防止本機(jī)出現(xiàn)擊穿情況下使整個總線的通信受到影響，提高了這個系統(tǒng)的穩(wěn)定性；其次加入了瞬態(tài)抑制二極管SMBJ6.5A，當(dāng)CAN總線兩輸入端與地之間出現(xiàn)瞬變干擾時(shí)，通過防雷擊管的放電可起到一定的保護(hù)作用；高頻濾波電路中加了兩個20pF陶瓷電容，可以起到濾除總線上的高頻干擾和一定的防電磁輻射能力。
[0025]參見圖3，RS485通信模塊主要包括信號隔離、RS485總線驅(qū)動以及抗干擾三個部分。隔離部分采用與CAN總線同樣的ADUM1201數(shù)字隔離芯片，實(shí)現(xiàn)了信號隔離，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了電平轉(zhuǎn)換，即微控制器端3.3V到485驅(qū)動端5V電平的轉(zhuǎn)換。RS485總線驅(qū)動部分的芯片采用美信公司MAX485ESA，它是基于RS-485標(biāo)準(zhǔn)通信的小功率收發(fā)器，使用單一 +5V電源，內(nèi)含一個發(fā)送器和一個接收器，其收發(fā)控制信號通過微控制器的GPIO控制，收發(fā)管腳經(jīng)隔離與微控制器的UART 口連接，其輸出部分主要是抗干擾與保護(hù)電路的設(shè)計(jì)，總線上串聯(lián)20 Ω電阻，用來保證在本機(jī)被擊穿后總線其他模塊也可正常工作，瞬態(tài)抑制二極管SMBJ6.5CA并聯(lián)在RS485總線上，來消除瞬變干擾，對雷擊放電起到一定的保護(hù)作用。[0026]參見圖4，數(shù)字量輸出模塊主要包括繼電器驅(qū)動、輸出接口、放電回路以及開關(guān)指示燈幾部分。采用7路集成達(dá)林頓管ULN2003A來驅(qū)動繼電器，ULN2003每通道可以提供最大500mA的驅(qū)動。繼電器選用歐姆龍的G5V-1型低信號繼電器，高靈敏度，150mW額定功率，在5V供電時(shí)，30mA電流即可驅(qū)動，該繼電器包含一常開和一常閉兩路開關(guān)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為常開模式，需要的時(shí)候，有微控制器控制繼電器的吸合。LED指示燈主要是用來指示當(dāng)前數(shù)字量輸出情況，有輸出則指示燈亮。二極管1N4007是在關(guān)斷繼電器的時(shí)候，為繼電器線圈提供一個放電回路，防止該線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓擊穿驅(qū)動部分電路。
[0027]參見圖5，人機(jī)交互設(shè)備主要包括IXD液晶顯示驅(qū)動和矩陣鍵盤輸入接口。由于微控制器工作在3.3V電平，12864 IXD液晶模塊工作在5V，故本實(shí)用新型采用電壓轉(zhuǎn)換芯片74HCT24?實(shí)現(xiàn)3.3V與5V LCD電平匹配，電路如圖4所示，芯片供電電壓5V，方向控制管腳接高，A進(jìn)B出模式。電路圖中間部分為液晶背光與液晶背光亮度控制電路，通過S8050NPN管來控制背光的開關(guān)，通過滑動變阻器R402來調(diào)整背光亮度。最后是矩陣鍵盤的接口，用來連接系統(tǒng)的鍵盤輸入芯片，該部分直接連接微控制器的GPIO 口。
[0028]參見圖6，電源模塊根據(jù)系統(tǒng)需求，提供兩種電壓輸出，即5V和3.3V，同時(shí)基于提高系統(tǒng)抗干擾能力考慮，設(shè)計(jì)了功率隔離部分，為CAN通信模塊提供隔離電源。5V輸出部分采用TI公司的LM2595-5開關(guān)型穩(wěn)壓芯片，僅需要極少外圍器件即可使電路工作，輸入最大可達(dá)40V，效率可達(dá)80%以上。圖中輸入部分1N4007作用是反接保護(hù)，F(xiàn)use可關(guān)斷保險(xiǎn)絲提供過流保護(hù)，接下來是LM2595-5工作典型電路，其輸出接電源指示燈。3.3V輸出部分采用線性穩(wěn)壓器AMS1117-3.3，外圍僅需兩個濾波電容即可正常工作，該電源模塊在本實(shí)用新型中效率為66%。功率隔離部分采用B0505LS-1W模塊，提供1:1電源隔離，功率為1W，該芯片工作要求負(fù)載功率需大于其額定功率的10%，考慮到本系統(tǒng)CAN通信處于空閑狀態(tài)是功耗較小，故加上一 510 Ω功率電阻，來保證芯片的正常工作。
【權(quán)利要求】
1.一種組培室智能監(jiān)控器，包括有計(jì)算機(jī)、微控制器、CAN通信模塊、RS485通信模塊、數(shù)字量輸出模塊、人機(jī)交互設(shè)備和電源模塊，其特征在于:所述的微控制器一方面通過CAN通信模塊與所述的計(jì)算機(jī)電連接，微控制器另一方面與所述的人機(jī)交互設(shè)備電連接，微控制器的信號輸入端通過RS485通信模塊分別電連接有溫濕度傳感器、CO2傳感器和光照傳感器，微控制器的信號輸出端與所述數(shù)字量輸出模塊的信號輸入端電連接，所述數(shù)字量輸出模塊的信號輸出端分別與設(shè)置在組培室內(nèi)的多個執(zhí)行機(jī)構(gòu)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組培室智能監(jiān)控器，其特征在于:所述的人機(jī)交互設(shè)備包括有液晶屏和鍵盤。
【文檔編號】G05B19/418GK203732970SQ201420093637
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】郭強(qiáng), 費(fèi)瓊 申請人:上海邦伯現(xiàn)代農(nóng)業(yè)技術(shù)有限公司