一种基于物联网的用电器安全智能装置

摘要

本发明公开了一种基于物联网的用电器安全智能装置，包括CPU、电流互感器、传感器、网卡、蓝牙和显示屏；由电流互感器采集用电器的电流波形数据，CPU采集到电流数据后进行AD转换，量化后进行运算识别；CPU依次接收由温湿度、PM2.5、噪声传感器发来的数据，并计算成标准温湿度、PM2.5、噪声数据单位；显示屏实时显示上述数据；另外这些数据也会通过网卡实时上传至服务器，以供用户通过电脑浏览器或手机APP随时查看；蓝牙用于通过手机对用电器的控制；本发明能实时监控室内安全状况并进行报警或自动作出应急处理。

主权项

一种基于物联网的用电器安全智能装置，包括CPU、电流互感器、传感器、网卡、蓝牙和显示屏；由电流互感器采集用电器的电流波形数据，CPU采集到电流数据后进行AD转换，量化后进行运算识别；CPU依次接收由温湿度、PM2.5、噪声传感器发来的数据，并计算成标准温湿度、PM2.5、噪声数据单位；显示屏实时显示上述数据；另外这些数据也会通过网卡实时上传至服务器，以供用户通过电脑浏览器或手机APP随时查看；蓝牙用于通过手机对用电器的控制；其特征在于：所述的CPU模块电路包括单片机模块电路、单片机晶振电路、单片机JTAG接口电路和单片机复位电路；其中单片机的型号为STM32F103VET6；所述的单片机模块电路包括单片机U1、六个滤波电容和一个纽扣电池；单片机U1的第10、19、20、27、37、49、74、94、99脚全部接地，单片机U1的第11、28、50、75、100脚全部3.3V电源，单片机U1的第6脚与纽扣电池BAT1的正极连接，纽扣电池BAT1的负极接地，单片机U1的第21脚与第一滤波电容C9的一端连接并接VREF+，第一滤波电容C9的另一端与单片机U1的第27脚连接，第二滤波电容C10的一端与单片机U1的第22脚连接并接VDDA，第二滤波电容C10的另一端与单片机U1的第27脚连接，第三滤波电容C12的一端与单片机U1的第28脚连接，第三滤波电容C12的另一端接地，第四滤波电容C13的一端与单片机U1的第50脚连接，第四滤波电容C13的另一端接地，第五滤波电容C11的一端与单片机U1的第75脚连接，第五滤波电容C11的另一端接地，第六滤波电容C5的一端与单片机U1的第100脚连接，第六滤波电容C5的另一端接地，单片机U1的第1‑5、7、18、23、24、52‑54、60、63、64、70、71、73、79、80、83、84、87、91‑93、95‑98脚悬空；所述的单片机晶振电路包括一个32.768KHz的第一晶振Y1、一个8MHz的第二晶振Y2和4个负载电容；第一晶振Y1的一端与单片机U1的第8脚、第一负载电容C1的一端连接，第一晶振Y1的另一端与单片机U1的第9脚、第二负载电容C3的一端连接，第一负载电容C1的另一端与第二负载电容C3的另一端接地，第二晶振Y2的一端与单片机U1的第12脚、第三负载电容C2的一端连接，第二晶振Y2的另一端与单片机U1的第13脚、第四负载电容C4的一端连接，第三负载电容C2的另一端与第四负载电容C4的另一端接地；所述的单片机JTAG接口电路包括四个上拉电阻和一个接插件；接插件的型号为JTAG‑20；接插件J2的第1、2脚接3.3V电源，接插件J2的第19脚接5V电源，接插件J2的第4、6、8、10、12、14、16、18、20脚接地，接插件J2的第3脚与单片机U1的第90脚连接，接插件J2的第5脚与单片机U1的第77脚连接，接插件J2的第7脚与单片机U1的第72脚连接，接插件J2的第9、11脚与单片机U1的第76脚连接，JTAG接插件J2的第13脚与单片机U1的第89脚连接，接插件J2的第15脚与单片机U1的第14脚连接，第一上拉电阻R1的一端与接插件J2的第3脚连接，第一上拉电阻R1的另一端接3.3V电源，第二上拉电阻R2的一端与接插件J2的第5脚连接，第二上拉电阻R2的另一端接3.3V电源，第三上拉电阻R3的一端与接插件J2的第7脚连接，第三上拉电阻R3的另一端接3.3V电源，第四上拉电阻R4的一端与接插件J2的第13脚连接，第四上拉电阻R4的另一端接3.3V电源，接插件J2的第17脚悬空；所述的单片机复位电路包括一个电阻、一个滤波电容和一个按键；第五上拉电阻R5的一端接3.3V电源，第五上拉电阻R5的另一端与单片机U1的第14脚、第七滤波电容C6的一端、按键S2的一端连接，第七滤波电容C6的另一端和按键S2的另一端接地；所述的以太网模块电路包括网卡芯片、网络变压器HR911105A、一个25MHz晶振Y3、两个负载电容、三个滤波电容和四个限流电阻；网卡芯片型号为DM9000AE，网络变压器型号为HR911105A，第三晶振Y3的一端与网卡芯片U6的第43脚连接，第三晶振Y3的另一端与网卡芯片U6的第44脚连接，第三晶振Y3的一端与第五负载电容C17的一端连接，晶振Y3的另一端与第六负载电容C19的一端连接，第五负载电容C17的另一端与第六负载电容C19的另一端接地，第八滤波电容C20的一端与网卡芯片U6的第2、9脚连接，第八滤波电容C20的另一端接地，第九滤波电容C21的一端接3.3V电源，第九滤波电容C21的另一端接地，第十滤波电容C22的一端接3.3V电源，第十滤波电容C22的另一端接地，网络变压器J4的第1脚与网卡芯片U6的第7脚连接，网络变压器J4的第2脚与网卡芯片U6的第8脚连接，网络变压器J4的第3脚与网卡芯片U6的第3脚连接，网络变压器J4的第4、5脚接VCC2.5，网络变压器J4的第6脚与网卡芯片U6的第4脚连接，网络变压器J4的第8、13、14脚接地，第一限流电阻R12的一端与网络变压器J4的第9脚连接，第一限流电阻R12的另一端接3.3V电源，第二限流电阻R13的一端与网络变压器J4的第12脚连接，第二限流电阻R13的另一端接3.3V电源，网络变压器J4的第10脚与网卡芯片U6的第38脚连接，网络变压器J4的第11脚与网卡芯片U6的第39脚连接，第三限流电阻R18的一端与网卡芯片U6的第1脚连接，第三限流电阻R18的另一端接地，第四限流电阻R15的一端与网卡芯片U6的第20脚连接，第四限流电阻R15的另一端接3.3V电源，网卡芯片U6的第5、6、15、33、41、45、47、48脚接地，网卡芯片U6的第18、17、16、14、13、12、11、10、31、29、28、27、26、25、24、22脚依次与单片机U1的第61、62、81、82、38、39、40、41、42、43、44、45、46、55、56、57连接，网卡芯片U6的第23、30、42接3.3V电源，网卡芯片U6的第19、46脚悬空；所述的蓝牙4.0模块电路包括蓝牙芯片M1、一个滤波电容、一个限流电阻和一个发光二极管；蓝牙芯片M1的型号为BLE HM‑10；蓝牙芯片M1的第1脚与单片机U1的第26脚连接，蓝牙芯片M1的第2脚与单片机U1的第25脚连接，蓝牙芯片M1的第12脚接3.3V电源，蓝牙芯片M1的第13、14、21、22脚接地，蓝牙芯片M1的第3‑11、15‑20、23、25‑34脚悬空，第十滤波电容C18的一端与蓝牙芯片M1的第12脚连接，第十滤波电容C18的另一端接地，第五限流电阻R16的一端与蓝牙芯片M1的第24脚连接，第五限流电阻R16的另一端与发光二极管D2的一端连接，发光二极管D2的另一端接地；所述的传感器模块电路包括温湿度传感器电路、噪声检测电路、PM2.5传感器电路；所述的温湿度传感器电路包括一个数字温湿度传感器和一个上拉电阻；数字温湿度传感器型号为DHT11；数字温湿度传感器U8的第1脚接5V电源，数字温湿度传感器U8的第2脚与单片机U1的第51脚连接，数字温湿度传感器U8的第3脚悬空，数字温湿度传感器U8的第4脚接地，第六上拉电阻R20的一端与数字温湿度传感器U8的第2脚连接，第六上拉电阻R20的另一端接5V电源；所述的噪声检测电路包括一个集成运放U7、一个驻极体话筒、一个限流电阻、五个滤波电容、一个极性电容、一个开关二极管和一个电位器；其中集成运放U7的型号为LM386；驻极体话筒MK1的一端与第十一滤波电容C28的一端、第六限流电阻R21的一端、第十二滤波电容C25的一端相连，驻极体话筒MK1的另一端与第十一滤波电容C28的另一端接地，限流电阻R21的另一端接5V电源，第十二滤波电容C25的另一端与集成运放U7的第3脚连接，集成运放U7的第2、4脚接地，集成运放U7的第6脚接5V电源，第十三滤波电容C23的一端与集成运放U7的第1脚连接，第十三滤波电容C23的另一端与集成运放U7的第8脚连接，第十四滤波电容C29的一端接5V电源，第十四滤波电容C29的另一端接地，第十五滤波电容C26的一端与集成运放U7的第5脚连接，第十五滤波电容C26的另一端与开关二极管D6的阴极、电位器RJ1的一个固定端连接，开关二极管D6的阳极、电位器RJ1的另一个固定端接地，电位器RJ1的活动端与单片机U1的第17脚连接，第一极性电容C24的正极与集成运放U7的第7脚连接，第一极性电容C24的负极接地；所述的PM2.5传感器电路包括一个粉尘颗粒传感器J7、一个极性电容和一个限流电阻；粉尘颗粒传感器J7的型号为GP2Y1010AU0F；第七限流电阻R19的一端、第二极性电容C27的正极与粉尘颗粒传感器J7的第1脚连接，限流电阻R19的另一端接5V电源，第二极性电容C27的负极接地，粉尘颗粒传感器J7的第2、4脚接地，粉尘颗粒传感器J7的第6脚接5V电源，粉尘颗粒传感器J7的第3脚与单片机U1的第48脚连接，粉尘颗粒传感器J7的第5脚与单片机U1的第16脚连接；所述的电流互感器电路包括霍尔电流互感器U5、一个继电器、一个三极管、两个接线端子、一个整流二极管、两个限流电阻和一个滤波电容；其中霍尔电流互感器U5的型号为BJHCS‑LSP3；继电器M2的型号为SRD‑5VDC‑SL‑A；霍尔电流互感器U5的第3脚与单片机U1的第15脚连接，霍尔电流互感器U5的第2脚接地，霍尔电流互感器U5的第1脚、第十六滤波电容C16的一端与霍尔电流互感器U5的1脚连接并接3.3V电源，第十六滤波电容C16的另一端接地，继电器M2的第3脚与三极管Q1的集电极、整流二极管D4的阳极连接，继电器M2的第2脚、整流二极管D4的阴极接5V电源，继电器M2的第1脚与第一接线端子J5的第1脚连接，继电器M2的第4脚与第二接线端子J6的第2脚连接，第一接线端子J5的第2脚与第二接线端子J6的第1脚通过一根导线穿过霍尔电流互感器U5连接起来，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极与第八限流电阻R24的一端连接，第八限流电阻R24的另一端与单片机U1的第65脚连接；所述的电源模块包括5V和3.3V电源模块、A/D转换参考电压电路；所述的5V和3.3V电源模块包括稳压芯片、一个微动开关、一个电源插座和两个滤波电容；稳压芯片U12的型号为AMS1117；稳压芯片U2的第1脚与第一滤波电容C7的一端、第二滤波电容C8的一端连接并接地，稳压芯片U2的第2脚与第二滤波电容C8的另一端接3.3V电源，稳压芯片U2的第3脚与第一滤波电容C7的另一端接5V电源，微动开关S1的第1脚与接插件的第19脚连接，微动开关S1的第2脚接5V电源，微动开关S1的第3脚与电源插座J1的第1脚连接，电源插座J1的第2脚接地；所述的A/D转换参考电压电路包括一个电感、两个滤波电容、三个限流电阻和一个可控精密恒压源TL431；电感L1的一端接3.3V电源，电感L1的另一端、第十九滤波电容C14的一端与单片机U1的第22脚连接，第十九滤波电容C14的另一端接地，恒压源U4的第1脚、第二十滤波电容C15的一端、第一电阻R11的一端接地，恒压源U4的第3脚与第九限流电阻R11的另一端、第十限流电阻R10的一端连接，第十限流电阻R10的另一端、第二十滤波电容C15的另一端、第十一限流电阻R9的一端、恒压源U4的第2脚与单片机U1的第21脚连接，第三十一限流电阻R9的另一端接5V电源；所述的显示屏模块采用TFT‑40显示屏J3；显示屏J3的第1脚接地，显示屏J3的第2脚接5V电源，显示屏J3的第19脚接3.3V电源，显示屏J3的第4脚与单片机U1的第58脚连接，显示屏J3的第5脚与单片机U1的第86脚连接，显示屏J3的第6脚与单片机U1的第85脚连接，显示屏J3的第15脚与单片机U1的第88脚连接，显示屏J3的第21‑28、7‑14脚依次与单片机U1的第61、62、81、82、38‑46、55、56、57连接，显示屏J3的第17脚与单片机U1的第34脚连接，显示屏J3的第29‑31、33、34依次与单片机U1的第30、29、32、31、33连接。