一种节能型新风机监测系统及监测方法

技术特征：
1.一种节能型新风机监测系统，其特征在于，包括单片机、电源管理模块、无线通信模块、终端设备、温湿度传感器、空气质量传感器、风速传感器和供电控制电路；所述单片机、温湿度传感器、空气质量传感器以及供电控制电路电源电压vcc端分别与电源管理模块连接，由电源管理模块进行供电；所述供电控制电路的控制输入端与单片机的输入输出管脚连接，所述供电控制电路的控制输出端分别与风速传感器和无线通信模块连接，所述单片机通过控制供电控制电路的通断来开启或关闭电源管理模块对风速传感器和无线通信模块的供电；当单片机处于停止模式时，单片机的通用输入输出管脚gpio1输出为低电平，关闭供电控制电路，由于供电控制电路未打开，电源管理模块切断对风速传感器和无线通信模块进行供电；在停止模式中，电源管理模块对温湿度传感器、空气质量传感器进行供电，温湿度传感器、空气质量传感器正常工作，当环境条件变化时，温湿度传感器或空气质量传感器检测到目标数据并触发外部中断将单片机从停止模式唤醒为工作模式，提前设置闹钟时间，闹钟中断模块周期性唤醒单片机进入工作模式，单片机进入工作模式后，单片机的通用输入输出管脚gpio1输出为高电平打开供电控制电路，电源管理模块对无线通信模块和风速传感器进行供电，风速传感器和无线通信模块正常工作，并将所有数据从无线通信模块上传到终端设备，单片机完成上传数据步骤后，进入低功耗的停止模式，等待下一次唤醒。2.根据权利要求1所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述供电控制电路包含电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r6、外部电源1、外部电源2、外部电源3、npn型三极管q1、pnp型三极管t1、光电耦合器u1、二极管d1、tvs二极管d2和电磁继电器k1；所述电阻r5的一端与单片机的输入输出管脚gpio1连接，另一端与npn型三极管q1的基极连接；所述光电耦合器u1由发光器和受光器组成；所述电阻r4的一端与外部电源1连接，另一端与所述光电耦合器中发光器的输入端连接；所述光电耦合器中发光器的另一端与npn型三极管q1的集电极连接，所述npn型三极管q1的发射极接地；电阻r3的一端与光电耦合器中受光器的输出端连接，另一端与pnp型三极管t1的基极连接；光电耦合器中受光器的另一端接地；电阻r1的一端与外部电源2连接，另一端与pnp型三极管t1的发射极连接；电磁继电器k1的一端与pnp型三极管t1的集电极连接，另一端接地；二极管d1、tvs二极管d2的负极与pnp型三极管t1的集电极连接，正极接地；所述供电控制电路与单片机连接的通用输入输出管脚gpio1用于控制电源管理模块里的外部电源1、外部电源2、外部电源3的通断；在单片机处于工作模式时，单片机将通用输入输出管脚gpio1设为推挽输出的高电平，npn型三极管q1导通，pnp型三极管t1的基极为低电平，pnp型三极管t1的发射极和集电极导通，电磁继电器k1的4脚和5脚之间有一个正向的压差，当达到电磁继电器k1开关的条件，电磁继电器k1的1脚和3脚连通，此时风速传感器和无线通信模块得电，在系统进入低功耗的停止模式时，通用输入输出管脚gpio1被下拉电路r6下拉，pnp型三极管t1和npn型三极管q1都截止，电磁继电器k1的1脚和2脚连通，风速传感器断电，电源管理模块切断对风速传感器和无线通信模块通电。3.根据权利要求2所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述电磁继电器k1放置在pnp型三极管t1的集电极一侧，用于切断强在pnp型三极管t1强压侧的损耗。4.根据权利要求2所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述光电耦合器u1将正
在工作的传感器和单片机的功能管脚隔离。5.根据权利要求2所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述电阻r3与pnp型三极管t1的基极相连，用于限流的作用；所述电阻r5与npn型三极管q1的基极相连，用于限流的作用；所述电阻r6一端与电阻r5连接，另一端接地，用于下拉电阻的作用；下拉电阻将一个不确定的信号与地gnd相连，固定在低电平。6.根据权利要求2所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述tvs二极管d2为瞬变电压消除器；所述tvs二极管d2为固态二极管，用于防止esd瞬态电压破坏敏感的半导体器件。7.根据权利要求2所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述电磁继电器k1的4脚和5脚之间有一个正向的压差，达到电磁继电器k1开关的条件，电磁继电器的1脚和3脚连通；当电磁继电器k1未达到开关条件时，电磁继电器k1的1脚和2脚连通。8.根据权利要求2所述的节能型新风机监测系统，其特征在于，所述二极管d1用于给电磁继电器k1在开关过程中产生的尖峰电压进行限幅。9.一种基于权利要求1-8任一项所述的节能型新风机监测系统的监测方法，其特征在于，所述监测方法包括以下步骤：s101：单片机上电之后进入工作模式状态；对单片机的通用输入输出进行初始化，开启复用时钟，设置映射关系；设置外部中断的中断条件；分配中断向量控制器，并使能编写外部中断服务函数，完成外部中断初始化；根据所需目标配置传感器数据，完成传感器初始化；s102：单片机上电之后，与供电控制电路连接的通用输入输出管脚由低电平转换为高电平，电源管理模块对供电控制电路进行供电；s103：当电源管理模块对供电控制电路进行供电时，供电控制电路的电磁继电器电控驱动端分别与无线通信模块控制端和风速传感器输出端连接，并将所有传感器监测到的数据通过无线通信模块上传到终端设备；单片机完成数据上传后，单片机进入低功耗的停止模式，在停止模式中，电源管理模块对温湿度传感器和空气质量传感器进行供电；由于供电控制电路未打开，电源管理模块切断对风速传感器和无线通信模块进行供电。s104：单片机等待外部中断；s105：如果温湿度传感其或空气质量传感器监测到目标数据，将触发外部中断；如果温湿度传感器或空气质量传感器未监测到目标数据，单片机等待外部中断；s106：温湿度传感器或空气质量传感器监测到目标数据，触发外部中断，外部中断唤醒单片机，单片机进入工作模式；s107：配置rtc寄存器，设置闹钟时间；s108：如果闹钟时间达到，闹钟中断唤醒单片机；s109：闹钟中断模块定时唤醒单片机；s110：单片机处于停止模式，外部中断和闹钟中断都能唤醒单片机。

技术总结
本发明提供了一种节能型新风机监测系统及监测方法，属于电子工业监测技术领域。解决了现有监测方法的非实时性及满负荷工作状态下无线通信模块、传感器、单片机的高功耗的问题。其技术方案为：监测系统由单片机、电源管理模块、无线通信模块、终端设备、温湿度传感器、空气质量传感器、风速传感器和供电控制电路组成；监测方法为：根据外界条件变化自动切换单片机的工作模式。本发明的有益效果为：本发明提供的实现不同的工作模式下开关电源管理模块对传感器和无线通信模块的供电，并仅在需要时才供电工作，这有利于解决用于满负荷工作状态下无线通信模块、传感器、单片机的高功耗问题。题。题。


技术研发人员：杨永杰 朱桐 许鹏 居高峰
受保护的技术使用者：南通大学
技术研发日：2022.04.28
技术公布日：2022/8/30