專利名稱：基于msp430的高校浴室智能控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
浴室智能控制系統(tǒng)是基于嵌入式系統(tǒng)所開發(fā)的，利用智能處理實現(xiàn)友好的人機操作界面、流量計費和水溫控制以達到節(jié)水的目的，另外還包括控水終端智能自檢，各種狀態(tài)或故障種類顯示等。
背景技術(shù)：
多年來在浴室節(jié)約用水方面，各用水單位花了很多心思，從開始的換裝腳踏板到紅外線控制、光控等，都不同程度的取得了節(jié)水效果。還有些機關(guān)、政府部門采用了一些浴室節(jié)水措施，如改用節(jié)水淋浴噴頭、使用智能淋浴計費系統(tǒng)等。但是改造所采用的系統(tǒng)存在著使用不便、成本較高等缺點。目前市場上雖然存在一些浴室節(jié)水產(chǎn)品，但是造價較高，功能不完善，使用也不方便，難以滿足當(dāng)今社會的需求。目前有些高校已經(jīng)開發(fā)了浴池用水自動控制系統(tǒng)，其在節(jié)水方面起到了一定功效，但系統(tǒng)在操作的方便性及節(jié)水性能方面還有待進一步改進，系統(tǒng)的可靠性及通用性也有待進一步提高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型設(shè)計了一款基于MSP430的高校浴室智能控制系統(tǒng)。其采用按流量計費的科學(xué)計費方式和智能化的控制管理，以實現(xiàn)浴室用水的節(jié)約和管理的簡單高效。本系統(tǒng)分為控水終端和管理服務(wù)端，二者之間通過RS485總線進行信息的交互與傳輸?？厮K端包括微處理器模塊、流量檢測模塊、鍵盤控制模塊、溫度檢測模塊、總線通訊模塊、時鐘模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊。微處理器模塊主要是MSP430芯片的設(shè)計， 我們通過對MSP430芯片的編程來控制其中的流量檢測模塊、鍵盤控制模塊、溫度檢測模塊、總線通訊模塊、時鐘模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊以及顯示模塊。流量檢測模塊是靠流量傳感器來實現(xiàn)，流量傳感器的信號線要接在MSP430的引腳上，以實現(xiàn)對流量的檢測。鍵盤控制模塊的實現(xiàn)是將鍵盤上的行線及列線接在MSP430的相應(yīng)引腳上來實現(xiàn)對鍵盤的控制，鍵盤設(shè)有十個數(shù)字鍵和兩個控制鍵，兩個控制鍵的功能是用于控制電磁閥的打開和關(guān)閉、控制淋浴頭的出水和停水、對輸入密碼的確認以及停止洗浴。溫度檢測模塊是靠溫度傳感器來實現(xiàn)，將溫度傳感器的信號線接在MSP430的引腳上來實現(xiàn)對溫度的控制。總線通訊模塊是將RS485總線的總線接口分別接在管理服務(wù)器端的服務(wù)器上和MSP430芯片的引腳上以實現(xiàn)雙方的通信，通信內(nèi)容主要為洗浴前管理服務(wù)端的服務(wù)器根據(jù)用戶所需淋浴頭的IP地址將該控水終端設(shè)置為已用狀態(tài)，洗浴后控水終端將消費金額傳到管理服務(wù)端的服務(wù)器。 時鐘模塊和電壓轉(zhuǎn)換模塊是焊接在MSP430芯片的板子上，來實現(xiàn)MSP430芯片各個引腳之間的電壓轉(zhuǎn)換和時鐘脈沖的控制。顯示模塊的實現(xiàn)是靠0CMJ4X8C顯示器來實現(xiàn)的，將 0CMJ4X 8C顯示器的各個接口接在MSP430芯片的引腳上以控制其顯示內(nèi)容，其顯示內(nèi)容為當(dāng)前洗浴所用的時間、消費的金額、用水量以及當(dāng)前溫度。[0007]管理服務(wù)端主要包括對用戶信息的管理和IC卡以及刷卡器的管理。為實現(xiàn)對用戶信息的管理，編寫了一個浴室用戶管理系統(tǒng)，此系統(tǒng)裝在服務(wù)器上，其主要功能是實現(xiàn)對用戶的添加、刪除、修改以及查詢，還有相應(yīng)的充值服務(wù)。IC卡是屬于用戶的，每一個洗澡的用戶都必須持有IC卡，里面有本用戶的基本信息，如姓名、余額等。刷卡器是接連在服務(wù)器上的，用戶洗澡之前和洗澡之后都要刷卡，將余額從卡中扣除。本實用新型設(shè)計的浴室智能控制系統(tǒng)緊貼當(dāng)代社會需求，具有良好的推廣和應(yīng)用價值。由于科學(xué)的計費方式和先進的資金管理，系統(tǒng)不僅可以達到節(jié)水的目的，還可以使浴室管理流程更加簡單高效。

圖1是浴室控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是控水終端結(jié)構(gòu)框圖。圖3是鍵盤電路原理圖。圖4是IC卡管理系統(tǒng)工作流程。圖5是流量控制與顯示部分工作流程。圖1中1是RS485總線，2是485/232轉(zhuǎn)換器，3是浴室管理服務(wù)器，4是智能控水器，5是讀卡器，6是電磁閥，7是入水管。
具體實施方式
如圖1中，控水終端和管理服務(wù)端通過RS485總線進行信息的交互與傳輸。如圖2所示，控水終端包括微處理器模塊、流量檢測模塊、鍵盤控制模塊、溫度檢測模塊、總線通訊模塊、時鐘模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊。微處理器模塊以微處理器為核心，配置了晶振、電壓轉(zhuǎn)換及JTAG仿真調(diào)試接口等部件。為增加微處理器板的通用性，輸出接口均采用統(tǒng)一的10針插座進行連接，插座的第 1腳接電源，第10腳接地，其余按順序連接各輸出引腳。流量檢測模塊采用了流量傳感器YF-21-8。它裝在單個淋浴頭的進水端，當(dāng)水通過水流轉(zhuǎn)子組件時，磁性轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動并且轉(zhuǎn)速隨著流量變化而變化，霍爾傳感器輸出相應(yīng)脈沖信號，反饋給微處理器，由微處理器判斷水流量的大小，進行調(diào)控。YF-21-8有三條引出線， 紅線接高電平，黑線接地，黃線作為脈沖信號的輸出接到MSP430的某個I/O端口上。由于霍爾元件的輸出脈沖信號頻率與水流轉(zhuǎn)子組件的轉(zhuǎn)速成正比，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速又與水流量成正比，因此脈沖頻率與流量之間存在著一個對應(yīng)關(guān)系。在流量傳感器YF-21-8中，脈沖與流量的對應(yīng)關(guān)系為脈沖頻率(Hz) = [7.6*Q] 士2% (Q為流量L/min)由此式知，流量能夠通過脈沖頻率計算得到。脈沖頻率等于每秒鐘霍爾元件輸出脈沖信號的次數(shù)，每一個脈沖信號的輸出就是發(fā)給MSP430的一次中斷。通過編程，根據(jù)中斷次數(shù)的不斷累加，計算出當(dāng)前流量和金額，并在液晶屏上給予顯示。鍵盤控制模塊如圖3所示，采用4 X 3的矩陣鍵盤，即4條行線和3條列線將MSP430 的Pl. 0 Pl. 6引腳分別與鍵盤插座的對應(yīng)腳連接，Pl. 0、P1. 1、P1. 2分別控制鍵盤的列線， Pl. 3、Pl. 4、Pl. 5、Pl. 6分別控制鍵盤的行線。列線為輸入口，行線為輸出口。當(dāng)向相應(yīng)的行線輸出低電平，如果鍵盤中某個鍵被按下時，則某個列線就為低電平，MSP430讀取該列線的狀態(tài)就可以判斷哪個鍵被按下，通過編程設(shè)置每個鍵的功能。鍵盤的12個鍵包含10個數(shù)字鍵和2個控制鍵。第一控制鍵用于控制電磁閥的打開和關(guān)閉以控制淋浴頭的出水和停水，第二控制鍵用于對輸入密碼的確認以及停止洗浴。溫度檢測模塊，溫度傳感器實時檢測水溫，并動態(tài)顯示在IXD顯示屏上，作為用戶調(diào)節(jié)水溫的依據(jù)，方便其對冷、熱水閥的控制?？偩€通訊模塊，數(shù)據(jù)和命令的傳送通過RS485總線來完成，RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，傳輸距離長，具有多站能力。由于PC機默認的只帶有RS232接口，所以要通過RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路將PC機串口 RS232信號轉(zhuǎn)換成RS485信號。電壓轉(zhuǎn)換模塊，光電耦合器實現(xiàn)了電壓的轉(zhuǎn)換，為系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性提供了保障。顯示模塊，選用0CMJ4 X 8C顯示模塊，實時顯示流量、溫度、洗浴時間和消費金額。管理服務(wù)端采用普通計算機，具體分為浴室用戶管理系統(tǒng)的設(shè)計和刷卡器對IC 卡的識別，刷卡器通過USB接口連接在計算機上。浴室用戶管理系統(tǒng)使用了 Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6. 0，用C++語言進行開發(fā)。刷卡器對IC卡的識別程序也是采用C++語言進行開發(fā)的。其集成開發(fā)環(huán)境有界面友好，開發(fā)效率高的特點。本系統(tǒng)的操作步驟如圖4所示，在管理前臺，用戶在讀卡器上刷卡后，0CMJ4X8C 顯示器顯示目前可使用淋浴頭的IP地址，并指定該用戶使用淋浴頭的IP地址。用戶進入浴室后，在對應(yīng)淋浴頭輸入密碼并成功通過驗證后，按出水鍵，水龍頭開始出水。系統(tǒng)開始記錄時間和用水量，0CMJ4X8C顯示器顯示消費時間及用水量。中途如需停用，按鍵盤停止健，停止計費。用戶洗浴完畢后，在讀卡機上刷卡，計算機系統(tǒng)根據(jù)用水量和計費率算出消費金額，并從卡中扣除相應(yīng)的金額，從而實現(xiàn)用水的自動科學(xué)管理。
權(quán)利要求1.一種基于MSP430的高校浴室智能控制系統(tǒng)，其特征在于由控水終端和管理服務(wù)端組成，二者之間通過RS485總線進行信息傳輸；所述的控水終端包括微處理器模塊、流量檢測模塊、鍵盤控制模塊、溫度檢測模塊、總線通訊模塊、時鐘模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊； 所述的微處理器模塊采用MSP430芯片編程控制其它模塊；總線通訊模塊的總線接口分別接在管理服務(wù)器端的服務(wù)器上和MSP430芯片的引腳上；流量傳感器、溫度傳感器的信號線連接在MSP430芯片的引腳上；時鐘模塊和電壓轉(zhuǎn)換模塊焊接在MSP430芯片的板子上；所述顯示模塊采用0CMJ4X8C顯示器，0CMJ4X8C顯示器的各個接口接在MSP430芯片的引腳上；所述的管理服務(wù)端的CPU上安裝有浴室用戶管理系統(tǒng)，并連接有刷卡器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MSP430的高校浴室智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的流量檢測模塊采用流量傳感器YF-21-8。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于MSP430的高校浴室智能控制系統(tǒng)，其特征在于所述的鍵盤控制模塊采用4X3的矩陣鍵盤，即4條行線和3條列線將MSP430的Pl. 0-P1. 6 弓I腳分別與鍵盤插座的對應(yīng)腳連接。
專利摘要本實用新型涉及一種基于MSP430的高校浴室智能控制系統(tǒng)，由控水終端和管理服務(wù)端組成，二者之間通過RS485總線進行信息傳輸；所述的控水終端包括微處理器模塊、流量檢測模塊、鍵盤控制模塊、溫度檢測模塊、總線通訊模塊、時鐘模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊；所述的微處理器模塊采用MSP430芯片編程控制其它模塊；所述的管理服務(wù)端的CPU上安裝有浴室用戶管理系統(tǒng)，并連接有刷卡器。本實用新型采用科學(xué)的計費方式和先進的資金管理，系統(tǒng)不僅可以達到節(jié)水的目的，還可以使浴室管理流程更加簡單高效，具有良好的推廣和應(yīng)用價值。
文檔編號G07F17/18GK202003182SQ20102062824
公開日2011年10月5日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
發(fā)明者何苗, 柳平增, 牟滟潔, 王偉, 王慧, 王敏 申請人:山東農(nóng)業(yè)大學(xué)