一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，包括電源模塊及相互連接的處理器模塊和傳感器接口模塊，所述的處理器模塊和傳感器接口模塊均與電源模塊連接，所述的傳感器接口模塊連接有至少一個(gè)用于采集環(huán)境信息的傳感器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有成本低、功耗低等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種信號(hào)采集裝置，尤其是涉及一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]人們對(duì)于目標(biāo)感知的需求也越來(lái)越大，尤其針對(duì)一些特殊場(chǎng)合，如博物館、檔案室、機(jī)房、銀行金庫(kù)、監(jiān)獄等安全警戒級(jí)別較高的地方，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)是否有非法出入;對(duì)于野生動(dòng)物迀徙軌跡的調(diào)查，需要探測(cè)野生動(dòng)物是否進(jìn)入或經(jīng)過(guò)幾個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)域;對(duì)于因礦井塌方、恐怖襲擊或地震、雪崩等自然災(zāi)害導(dǎo)致的被困人員搜救時(shí)的感知定位;對(duì)于智能家居、智能樓宇中根據(jù)人員的存在和移動(dòng)而動(dòng)態(tài)地調(diào)整照明、通風(fēng)和室溫以達(dá)到能源節(jié)約的目的等。
[0003]隨著傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)在的傳感器種類愈來(lái)愈多，能夠感知的環(huán)境信息也越來(lái)越多。但是調(diào)用每個(gè)傳感器的方式又千差萬(wàn)別，用戶在使用的時(shí)候更加希望能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用的功能，而不用了解如何實(shí)現(xiàn)傳感器的調(diào)度問(wèn)題，更加不關(guān)心傳感器如何實(shí)現(xiàn)感知或者內(nèi)部數(shù)據(jù)如何處理等。
[0004]在傳統(tǒng)的智能感知系統(tǒng)中，往往需要采集的信息并不是簡(jiǎn)單的一種，在實(shí)際生活中主要有光照信息、溫度信息、濕度信息、空氣質(zhì)量信息、安防信息、聲音信息、位置信息等等。而現(xiàn)如今的采集裝置往往都只具備單獨(dú)一種專用傳感器，在實(shí)現(xiàn)不同信息源采集時(shí)需要整個(gè)調(diào)換傳感器，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種安全可靠、可用于多傳感器信息采集的適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，采用同一種傳感器節(jié)點(diǎn)，只需要更換適用的傳感器，就可以組成新的傳感器采集節(jié)點(diǎn)，可即插即用。本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，包括電源模塊及相互連接的處理器模塊和傳感器接口模塊，所述的處理器模塊和傳感器接口模塊均與電源模塊連接，所述的傳感器接口模塊連接有至少一個(gè)用于采集環(huán)境信息的傳感器。
[0006]所述的電源模塊包括實(shí)現(xiàn)2.4V電壓輸出的電源穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路及傳感器電源控制電路，所述的電源電壓檢測(cè)電路與電源穩(wěn)壓電路并聯(lián)，所述的傳感器電源控制電路分別與處理器模塊及傳感器接口模塊連接。
[0007]所述的電源穩(wěn)壓電路包括3.3V紐扣電池、電壓穩(wěn)壓器及第一電容，所述的電壓穩(wěn)壓器的輸入端連接3.3V紐扣電池的正極，電壓穩(wěn)壓器的公共連接端連接3.3V紐扣電池的負(fù)極，所述的第一電容的兩端分別連接電壓穩(wěn)壓器的輸出端和公共連接端。
[0008]所述的電源電壓檢測(cè)電路包括相互連接的第一電阻和第二電阻，所述的第一電阻和第二電阻的公共連接端與所述的處理器模塊連接。
[0009]所述的傳感器電源控制電路包括三極管和第三電阻，所述的三極管的集電極通過(guò)第三電阻與所述的3.3V紐扣電池的正極連接，所述的三極管的發(fā)射極與所述的3.3V紐扣電池的負(fù)極連接，所述的三極管的基極與所述的處理器模塊連接。
[0010]所述的處理器模塊包括相互連接的單片機(jī)和射頻發(fā)射電路，所述的單片機(jī)的電源接口與所述的電源模塊連接。
[0011]所述的處理器模塊還包括用于為單片機(jī)輸入程序的5端口接插件，所述的5端口接插件與所述的單片機(jī)連接。
[0012]所述的傳感器接口模塊包括為模擬傳感器提供連接接口的模擬傳感器接口、為使用異步串行通信的傳感器提供連接接口的異步串口通信接口、為使用同步串行通信的傳感器提供連接接口的同步串口通信接口及為使用I2C通信的傳感器提供連接接口的I2C通信接口，所述的模擬傳感器接口、異步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口均與單片機(jī)連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0014](I)本信號(hào)采集裝置具有多種傳感器接口，操作簡(jiǎn)便，可以適用于各種類型接口的傳感器，即插即用，相比于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)專用采集裝置更為方便；
[0015](3)本裝置采用紐扣電池供電的方式，解決了供電不方便時(shí)還需要尋找電源的問(wèn)題，大大提高了使用的靈活性；
[0016](3)本裝置采用多傳感器通用的接口電路，即插即用，無(wú)需對(duì)專用傳感器設(shè)計(jì)專用接口電路，降低了設(shè)計(jì)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本申請(qǐng)一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置的連接框圖；
[0018]圖2為電源穩(wěn)壓電路的連接圖；
[0019]圖3為電源電壓檢測(cè)電路的連接圖；
[0020]圖4為傳感器電源控制電路的連接圖；
[0021]圖5為單片機(jī)的連接圖；
[0022]圖6為5端口接插件的連接圖；
[0023]圖7為AD采集芯片的連接示意圖；
[0024]圖8為模擬傳感器接口的連接圖；
[0025]圖9為異步串口通信接口的連接圖；
[0026]圖10為I2C通信接口的連接圖；
[0027]圖11為同步串口通信接口的連接圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0029]如圖1所示，一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，包括電源模塊、處理器模塊、傳感器接口模塊和用于采集環(huán)境信息的傳感器，電源模塊與處理器模塊及傳感器連接，傳感器設(shè)有至少一個(gè)，并與傳感器接口模塊連接，傳感器接口模塊與處理器模塊連接。
[0030]電源模塊包括實(shí)現(xiàn)2.4V電壓輸出的電源穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路及傳感器電源控制電路，電源電壓檢測(cè)電路與電源穩(wěn)壓電路并聯(lián)，傳感器電源控制電路與處理器模塊及傳感器連接。
[0031]如圖2所示，電源穩(wěn)壓電路中選用XC6202芯片作為電壓穩(wěn)壓器，電源穩(wěn)壓電路的輸入電壓為3.3V紐扣電池，通過(guò)本電路實(shí)現(xiàn)2.4V穩(wěn)定的電壓輸出。把電壓降低可以有效的延長(zhǎng)本裝置的工作壽命。其電路連接方式為:3.3V紐扣電池的正級(jí)連接X(jué)C6206芯片的IN管腳，3.3V紐扣電池的負(fù)極連接X(jué)C6206芯片的VSS管腳。2.4V電壓輸出連接X(jué)C6202芯片的OUT管腳，第二電容C2大小IuF并聯(lián)在XC6206芯片的IN管腳和VSS管腳之間，第一電容C3大小IuF并聯(lián)在XC6206芯片的OUT管腳和VSS管腳之間。
[0032]如圖3所示，電源電壓檢測(cè)電路用于檢測(cè)當(dāng)前電池的電量狀態(tài)。其電路連接方式為:3.3V紐扣電池的正極連接第一電阻R6其大小為10kQ，第一電阻R6連接單片機(jī)的Pl.0端口，Pl.0端口連接第二電阻R7其大小為10kQ，第二電阻R7連接3.3V紐扣電池的負(fù)極。
[0033]如圖4所示，傳感器電源控制電路，通過(guò)此電路，本裝置可以有選擇的控制傳感器的供電情況，休眠的時(shí)候，可以關(guān)閉傳感器的供電以達(dá)到省電的功能。其電路連接方式為:單片機(jī)的Pl.7端口連接第三電阻R8其大小為IkQ，第三電阻R8連接三極管Ql的基極，3.3V紐扣電池正極連接第四電阻R9其大小為100Ω，第四電阻R9連接SVCC即傳感器的電源口，SVCC連接三極管Ql的集電極，三極管Ql的發(fā)射極連接3.3V紐扣電池的負(fù)極。
[0034]處理器模塊選擇與射頻芯片結(jié)合的單芯片方式，即選擇自帶8位機(jī)內(nèi)核的射頻處理芯片，同時(shí)具有射頻網(wǎng)絡(luò)功能和簡(jiǎn)單8位處理器功能。處理器模塊包括相互連接的單片機(jī)、射頻發(fā)射電路及用于為單片機(jī)輸入程序的5端口接插件。
[0035]如圖5所示，本裝置采用的是CC2530單片機(jī)，其電路連接方法為:在VCC管腳和接地管腳間并聯(lián)第三電容Cl其值為10nF，2.4V電源連接第五電阻R2其值為1kQ，第五電阻R2連接nRST管腳，2.4V電源連接第六電阻R4其值為1k Ω，第六電阻R4連接SCL管腳，2.4V電源連接第六電阻R4其值為1kQ，第六電阻R4連接SDA管腳。
[0036]如圖6所示，5端口接插件Pl，用于對(duì)本系統(tǒng)編程使用。其電路連接方式為:I號(hào)管腳連接3.3V紐扣電池正極，2號(hào)管腳連接單片機(jī)DD管腳，3號(hào)管腳連接DC管腳，4號(hào)管腳連接單片機(jī)nRST管腳，5號(hào)管腳連接3.3V紐扣電池負(fù)極。
[0037]傳感器接口模塊根據(jù)目前市場(chǎng)上主流的傳感器分類，分為數(shù)字傳感器接口和模擬傳感器接口，均通過(guò)總線與單片機(jī)相連。
[0038]傳感器接口模塊包括為模擬傳感器提供連接接口的模擬傳感器接口、為使用異步串行通信的傳感器提供連接接口的異步串口通信接口、為使用同步串行通信的傳感器提供連接接口的同步串口通信接口及為使用I2C通信的傳感器提供連接接口的I2C通信接口，模擬傳感器接口、異步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口。異步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口均為數(shù)字傳感器接口。
[0039]如圖8所示為模擬傳感器接口，用于連接連接模擬傳感器，通過(guò)AD采集芯片(如圖7所示)把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)后與單片機(jī)通信。其電路連接方式為:單片機(jī)P0.0端口連接AD采集芯片的CLK管腳，單片機(jī)P0.4端口連接AD采集芯片的DI和DO管腳，單片機(jī)P0.5端口連接AD芯片的CS管腳，傳感器電源SVCC連接AD采集芯片VCC管腳，電池負(fù)極連接AD采集芯片GND管腳。如圖8所示，接插件P2的I號(hào)管腳連接電池負(fù)極，接插件P2的2號(hào)管腳連接AD芯片的CHO管腳，接插件P2的3號(hào)管腳連接傳感器電源SVCC。
[0040]如圖9所示為異步串口通信接口，其主要功能是為使用異步串行通信的數(shù)字式傳感器提供接口。其電路連接方式為:接插件P3的I號(hào)管腳連接電池負(fù)極，接插件P3的2號(hào)管腳連接單片機(jī)的Rx管腳，接插件P3的3號(hào)管腳連接單片機(jī)的Tx管腳，接插件P2的4號(hào)管腳連接傳感器電源SVCC。
[0041]如圖10所示為I2C通信接口，其主要功能是為使用I2C通信的數(shù)字式傳感器提供接口。其電路連接方式為:接插件P4的I號(hào)管腳連接電池負(fù)極，接插件P4的2號(hào)管腳連接單片機(jī)的SDA管腳，接插件P4的3號(hào)管腳連接單片機(jī)的SCL管腳，接插件P4的4號(hào)管腳連接傳感器電源SVCCο
[0042]如圖11所示為同步串口通信接口，其主要功能是為使用同步串口通信的數(shù)字式傳感器提供接口。其電路連接方式為:接插件P5的I號(hào)管腳連接電池負(fù)極，接插件P5的2號(hào)管腳連接單片機(jī)的CLK管腳，接插件P5的3號(hào)管腳連接單片機(jī)的DATA管腳，接插件P5的4號(hào)管腳連接單片機(jī)的CS管腳，接插件P5的5號(hào)管腳連接傳感器電源SVCC。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，包括電源模塊及相互連接的處理器模塊和傳感器接口模塊，所述的處理器模塊和傳感器接口模塊均與電源模塊連接，所述的傳感器接口模塊連接有至少一個(gè)用于采集環(huán)境信息的傳感器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的電源模塊包括實(shí)現(xiàn)2.4V電壓輸出的電源穩(wěn)壓電路、電源電壓檢測(cè)電路及傳感器電源控制電路，所述的電源電壓檢測(cè)電路與電源穩(wěn)壓電路并聯(lián)，所述的傳感器電源控制電路分別與處理器模塊及傳感器接口模塊連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的電源穩(wěn)壓電路包括3.3V紐扣電池、電壓穩(wěn)壓器及第一電容，所述的電壓穩(wěn)壓器的輸入端連接3.3V紐扣電池的正極，電壓穩(wěn)壓器的公共連接端連接3.3V紐扣電池的負(fù)極，所述的第一電容的兩端分別連接電壓穩(wěn)壓器的輸出端和公共連接端。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的電源電壓檢測(cè)電路包括相互連接的第一電阻和第二電阻，所述的第一電阻和第二電阻的公共連接端與所述的處理器模塊連接。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的傳感器電源控制電路包括三極管和第三電阻，所述的三極管的集電極通過(guò)第三電阻與所述的3.3V紐扣電池的正極連接，所述的三極管的發(fā)射極與所述的3.3V紐扣電池的負(fù)極連接，所述的三極管的基極與所述的處理器模塊連接。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的處理器模塊包括相互連接的單片機(jī)和射頻發(fā)射電路，所述的單片機(jī)的電源接口與所述的電源模塊連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的處理器模塊還包括用于為單片機(jī)輸入程序的5端口接插件，所述的5端口接插件與所述的單片機(jī)連接。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種適用于室內(nèi)環(huán)境的信號(hào)采集裝置，其特征在于，所述的傳感器接口模塊包括為模擬傳感器提供連接接口的模擬傳感器接口、為使用異步串行通信的傳感器提供連接接口的異步串口通信接口、為使用同步串行通信的傳感器提供連接接口的同步串口通信接口及為使用I2C通信的傳感器提供連接接口的I2C通信接口，所述的模擬傳感器接口、異步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口均與單片機(jī)連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205507448SQ201620221053
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年3月22日
【發(fā)明人】丁澍南, 邵晨, 曹俊銓, 唐柳松
【申請(qǐng)人】上海工程技術(shù)大學(xué)