[发明专利]家用PM2.5智能检测设备

摘要

本发明公开了一种家用PM2.5智能检测设备，包括控制器模块、电源管理模块、存储器模块、信号采集模块、通讯模块以及输入输出模块。当按键开启该设备时，控制器接受来自按键的信号，开始采集外部PM2.5的浓度信息，该信号采集模块将采集的信息转化为电压信号，控制器模块内部集成的AD转换器将该电压信号转换为数字信号，经过运算处理后保存在存储器模块或者直接发送到液晶屏显示。控制器在需要时可以提取存储器模块中的历史数据，通讯模块用于该设备与电脑之间的通讯。本发明体积小，功耗低，精度高；具备数据采集、处理和存储等功能。

主权项

本发明公布了一种家用PM2.5智能检测设备，包括控制器模块、电源管理模块、存储器模块、信号采集模块、通讯模块以及输入输出模块；电源管理模块包括以7805为核心的5V电压转换电路和以LM1117为核心的3.3V电压转换电路，通讯模块包括RS232电平转换电路和JTAG接口，输入输出模块包括液晶接口电路和按键电路，以7805为核心的5V电压转换电路为通讯模块中的RS232电平转换电路、信号采集模块、液晶接口电路和以LM1117为核心的3.3V电压转换电路提供5V电压；以LM1117为核心的3.3V电压转换电路为控制器模块、存储器模块、JTAG接口以及按键电路提供3.3V电压；控制器模块根据外部按键的的选择作用，开启设备的各项功能，该设备的工作过程如下：当按键选择开启该设备时，控制器接受来自按键的信号，开启信号采集模块采集外部PM2.5的浓度信息，该信号采集模块采集的信息转化为电压信号，同时将该电压信号经过控制器模块内部集成的AD转换器转换为数字信号，然后将该信息发送到控制器模块经过运算处理后保存在存储器模块或者直接发送到液晶屏显示；控制器在需要时可以提取存储器模块中的历史数据，通讯模块用于该设备与电脑之间的通讯；所述的控制器模块包括处理器U1 STM32F103RBT6、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第三滤波电容C3、第四滤波电容C4、第五滤波电容C5、第六滤波电容C6、第七滤波电容C7、第一晶振Y1、第二晶振Y2；处理器U1 STM32F103RBT6的13引脚、19引脚、32引脚、48引脚、64引脚和VDD3.3相连；处理器U1 STM32F103RBT6的12引脚、18引脚、31引脚、47引脚和63引脚相连并接地；处理器U1 STM32F103RBT6的3引脚、第二滤波电容C2的一端和第一晶振Y1的一端相连；处理器U1 STM32F103RBT6的4引脚、第一滤波电容C1的一端和第一晶振Y1的一端相连；第二滤波电容C2的另一端与第一滤波电容C1的另一端相连并接地；处理器U1 STM32F103RBT6的5引脚、第三滤波电容C3的一端和第二晶振Y2的一端相连；处理器U1 STM32F103RBT6的6引脚、第四滤波电容C4的一端和第二晶振Y2的一端相连；第三滤波电容C3的另一端与第四滤波电容C4的另一端相连并接地；第五滤波电容C5的一端、第六滤波电容C6的一端和第七滤波电容C7的一端相连并接地；第五滤波电容C5的另一端、第六滤波电容C6的另一端、第七滤波电容C7的一端与VDD3.3相连；所述的5V电压转换电路包括电压转换芯片U2 7805、第八滤波电容C8、第九滤波电容C9；电压转换芯片U2 7805的1引脚、第八滤波电容C8的一端与VDD12相连；电压转换芯片U2 7805的2引脚、第九滤波电容C9一端与第八滤波电容C8的另一端相连并接地；电压转换芯片U2 7805的3引脚、第九滤波电容C9的另一端与VDD5.0相连；所述的3.3V电压转换电路包括U3 LM1117、第一极性电容C12、第十滤波电容C10、第十一滤波电容C11；U3 LM1117的1引脚、第一极性电容C12的阳极、第十滤波电容C10的一端与VDD5.0相连；U3 LM1117的2引脚、第一极性电容C12的阴极、第十滤波电容C10的另一端与第十一滤波电容C11的一端相连并接地；U3 LM1117的3引脚、第十一滤波电容C11的另一端与VDD3.3相连；所述的存储器模块包括存储器U4 AT45DB161D、第一电阻R1、第二电阻R2、第十三滤波电容C13；存储器U4 AT45DB161D的1引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的MOSI相连；存储器U4 AT45DB161D的2引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的SLK相连；存储器U4 AT45DB161D的8引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的MISO相连；存储器U4 AT45DB161D的3引脚与第一电阻R1的一端相连；存储器U4 AT45DB161D的4引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的NSS相连；存储器U4 AT45DB161D的5引脚、第二电阻R2的一端与处理器U1 STM32F103RBT6的PB11相连；存储器U4 AT45DB161D的6引脚、第二电阻R2的另一端、第一电阻R1的另一端、第十三滤波电容C13的一端与VDD3.3相连；存储器U4 AT45DB161D的7引脚接地；第十三滤波电容C13的另一端接地；所述的信号采集模块包括GP2Y1010AU0F PM2.5粉尘传感器插口JP1；GP2Y1010AU0F PM2.5粉尘传感器插口JP1的1引脚、3引脚、6引脚与VDD5.0相连；GP2Y1010AU0F PM2.5粉尘传感器插口JP1的2引脚、4引脚接地；GP2Y1010AU0F PM2.5粉尘传感器插口JP1的5引脚与U1 STM32F103RBT6的ADC相连；所述的通讯模块包括电平转换芯片U5 MAX232、接口JP2、第十四滤波电容C14、第十五滤波电容C15、第十六滤波电容C16、第十七滤波电容C17、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、JTAG接口CON1；处理器U1 STM32F103RBT6的U1_TX引脚与U5 MAX232的11引脚相连；处理器U1 STM32F103RBT6的U1_RX引脚与U5 MAX232的12引脚相连；接口JP2的1引脚与U5 MAX232的14引脚相连；接口JP2的2引脚与U5 MAX232的13引脚相连；U5 MAX232的5引脚与第十四滤波电容C14的一端相连；U5 MAX232的4引脚与第十四滤波电容C14的另一端相连；U5 MAX232的3引脚与第十六滤波电容C16的一端相连；U5 MAX232的1引脚与第十六滤波电容C16的另一端相连；U5 MAX232的6引脚与第十五滤波电容C15的一端相连；U5 MAX232的15引脚与第十五滤波电容C15的另一端相连并接地；U5 MAX232的16引脚、第十七滤波电容C17的一端与VDD5.0相连；U5 MAX232的2引脚与第十七滤波电容C17的另一端相连；U5 MAX232的其余引脚架空；处理器U1 STM32F103RBT6的RST引脚、第六电阻R6的一端、第七电阻R7的一端与JTAG接口CON1的3引脚相连；处理器U1 STM32F103RBT6的PA15引脚、第五电阻R5的一端与JTAG接口CON1的5引脚相连；处理器U1 STM32F103RBT6的PA13引脚、第四电阻R4的一端与JTAG接口CON1的7引脚相连；处理器U1 STM32F103RBT6的PA14引脚、第三电阻R3的一端与JTAG接口CON1的9引脚相连；处理器U1 STM32F103RBT6的PB3引脚与JTAG接口CON1的6引脚相连；JTAG接口CON1的1引脚、2引脚、第三电阻R3的另一端、第四电阻R4的另一端、第五电阻R5的另一端、第六电阻R6的另一端与VDD3.3相连；JTAG接口CON1的8引脚、10引脚接地；JTAG接口CON1的4引脚与第七电阻R7的另一端相连；所述的输入输出模块包括第一按键S1、第二按键S2、第三按键S3、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12、液晶屏LCD1602接口JP3；第一按键S1的一端、第二按键S2的一端与第三按键S3的一端相连并接地；第八电阻R8的一端、第九电阻R9的一端、第十电阻R10的一端与VDD3.3相连；第八电阻R8的另一端、第一按键S1的另一端与处理器U1 STM32F103RBT6的PA0引脚相连；；第九电阻R9的另一端、第二按键S2的另一端与处理器U1 STM32F103RBT6的PA1引脚相连；第十电阻R10的另一端、第三按键S3的另一端与处理器U1 STM32F103RBT6的PA2引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的1引脚接地；液晶屏LCD1602接口JP3的2引脚、第十一电阻R11的一端与VDD5.0相连；液晶屏LCD1602接口JP3的3引脚、第十一电阻R11的另一端与第十二电阻R12的一端相连；液晶屏LCD1602接口JP3的15引脚与第十二电阻R12的另一端相连并接地；液晶屏LCD1602接口JP3的16引脚与VDD5.0相连；液晶屏LCD1602接口JP3的4引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB0引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的5引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB1引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的6引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB2引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的7引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB11引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的8引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB4引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的9引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB5引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的10引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB6引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的11引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB7引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的12引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB8引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的13引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB9引脚相连；液晶屏LCD1602接口JP3的14引脚与处理器U1 STM32F103RBT6的PB10引脚相连。