專利名稱：多傳感器信息采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種信息采集系統(tǒng)，特別是一種可同時連接GPS定位器和多個其它傳感器，進行數(shù)據(jù)信息采集的便攜式多傳感器信息采系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
科學化種田以及現(xiàn)代數(shù)字農(nóng)業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對土地狀況的了解提出了需要精確量化的要求，這就需要通過各種技術(shù)手段，使用各種傳感器、測量儀對土地的多種狀況信息(如土壤水分、養(yǎng)分等)進行采集，為農(nóng)業(yè)、林業(yè)生產(chǎn)提供可靠、準確的農(nóng)藝參數(shù)。
過去，采集土地信息所采用的方式通常是在田間分布設(shè)置各種傳感器或用于測量的儀器，再由人工針對每個地區(qū)的每個傳感器或儀器進行數(shù)據(jù)采集、記錄。在采集過程中，雖然可以采用諸如掌上電腦、筆記本電腦或其他專用設(shè)備進行數(shù)據(jù)記錄，但對于大面積土地(例如上萬公頃)的數(shù)據(jù)信息采集，則會出現(xiàn)許多不便，尤其是采取人工記錄的方式在建立采集位置與該位置處所采集數(shù)據(jù)的對應關(guān)系方面，更為突出。
利用GPS定位器雖然可以準確的獲得采集位置信息，但是由于GPS定位器只能獲取和記錄位置信息，無法與其它傳感器進行連接，不能同時采集幾個傳感器的信息，因此，仍然無法滿足上述建立采集位置與采集數(shù)據(jù)對應關(guān)系的需求。
實用新型內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于針對現(xiàn)有技術(shù)在采集土壤信息數(shù)據(jù)中所存在的不便于建立采集位置與采集數(shù)據(jù)對應關(guān)系的缺陷提供一種多傳感器信息采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠同時連接GPS定位器和多個傳感器，實現(xiàn)同時獲取并記錄位置信息和由多個傳感器傳來的成組測量數(shù)據(jù)信息，建立位置數(shù)據(jù)與該成組測量數(shù)據(jù)之間的對應關(guān)系，為隨時調(diào)用土壤數(shù)據(jù)，進行大面積土壤分析提供了快速獲取信息參數(shù)的手段。
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種多傳感器信息采集系統(tǒng)，它包括通過控制電路和數(shù)據(jù)線相互電氣連接的微處理器CPU、存儲單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、操作控制鍵及電源。
所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上連接有用于插接外部傳感器信號線的測量信號接口。電平轉(zhuǎn)換芯片用于對輸入/輸出信號的電平進行轉(zhuǎn)換，該電平轉(zhuǎn)換芯片上連接有用于插接外部設(shè)備，如GPS定位器或計算機通訊口的數(shù)據(jù)交換接口。
為了能夠直觀的、方便的進行數(shù)據(jù)信息采集，上述系統(tǒng)還可以設(shè)液晶顯示屏，該液晶屏通過驅(qū)動電路與所述控制電路連接。
上述的測量數(shù)據(jù)信號接口為一個以上，其中可以包括電平信號接口、電流信號接口，也可以混合設(shè)置。
操作中，數(shù)據(jù)采集人員可以將上述系統(tǒng)集成安裝在一個盒中制成專用采集器隨身攜帶，并在安裝有傳感器或者在需要進行土壤數(shù)據(jù)采集的地方將多個傳感器的信號輸出與測量數(shù)據(jù)信號接口插接，同時，將GPS定位器的輸出與數(shù)據(jù)交換接口插接，就可以進行土壤數(shù)據(jù)信息的定位采集。通過數(shù)據(jù)采集人員的操作，微處理器CPU將位置信號和所采集的土壤數(shù)據(jù)信息進行對應處理，并存儲在存儲單元中。當一個地區(qū)的土壤數(shù)據(jù)采集完畢，數(shù)據(jù)采集人員可以到另一個地區(qū)進行土壤數(shù)據(jù)采集，所有被采集的數(shù)據(jù)信息都得到了與該地區(qū)位置信息相對應的存儲。當完成土壤數(shù)據(jù)采集后，可以將數(shù)據(jù)交換接口另與計算機連接，從而將采集到的數(shù)據(jù)信息輸出進行后續(xù)的分析處理。采用GPS定位信息與土壤數(shù)據(jù)信息的對應處理，使分析人員、數(shù)據(jù)采集人員能夠方便、直觀的從計算機屏幕或者液晶顯示屏上了解的種土壤狀況的分布。
由以上技術(shù)方案可知，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型解決了現(xiàn)有技術(shù)中只能采集GPS定位數(shù)據(jù)的不足，可以同時采集和記錄GPS和其它多個傳感器的數(shù)據(jù)，并可以現(xiàn)場查看數(shù)據(jù)，以便實時作出分析處理；本實用新型提供的便攜式GPS多傳感器信息采集器，攜帶方便、操作簡單，可使用于多種不同的場合，尤其可以在野外使用；同時本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，功能豐富，外形小巧，直接在掌上操作。


圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)連接示意圖；圖2是本實用新型供電電路和單片機核心部分的原理圖；圖3是本實用新型液晶屏顯示和鍵盤接口電路部分的原理圖；圖4是本實用新型數(shù)據(jù)存儲、模數(shù)轉(zhuǎn)換、電平轉(zhuǎn)換部分的原理圖。
具體實施方式
以下，通過實施例并結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明。
如圖1所示，為本實用新型所提供的一個較佳實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。它采用單片機1作為微處理器。單片機1通過控制電路與存儲單元2、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3、電平轉(zhuǎn)換芯片4連接，同時，單片機1還與一個128×64象素的圖形液晶屏的驅(qū)動電路5、操作控制鍵6及電源7連接。
在模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3上連接有測量數(shù)據(jù)信號接口31。在電平轉(zhuǎn)換芯片4上連接有數(shù)據(jù)交換接口41。模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片3用于將傳感器輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號。電平轉(zhuǎn)換芯片4用于對輸入/輸出信號的電平進行轉(zhuǎn)換。數(shù)據(jù)交換接口41可以使本實施例與外部GPS定位器或者外部計算機的通訊口連接。
測量數(shù)據(jù)信號接口共設(shè)8個傳感器接口，其中，6個可插接輸出電平為0-5V的傳感器；2個可插接輸出電流為4-20mA的傳感器。使用者可根據(jù)具體需要和傳感器的輸出類型靈活使用。數(shù)據(jù)交換接口采用標準RS232接口。
參見圖2，單片機U5為WINBOND 78E58系列，它通過一個穩(wěn)壓芯片U1和直流電池組為其提供電源。供電電路由4節(jié)1.5V的電池作為電源，一片7805穩(wěn)壓芯片U1可以向整個系統(tǒng)提供5V電源。
參見圖3，J12為液晶屏接口，J13為鍵盤接口。液晶屏接口連接128×64象素的圖形液晶屏，該圖形液晶屏可以顯示中文和圖形。圖2中的單片機U5與J12液晶屏接口相連實現(xiàn)了液晶屏顯示。圖2中的單片機U5與圖3中的鍵盤控制芯片U8相連。鍵盤控制芯片U8采用HD7279芯片。鍵盤控制芯片U8連接J13鍵盤接口，實現(xiàn)了鍵盤輸入。鍵盤可以是4×4矩陣鍵盤，實現(xiàn)數(shù)字0-9的輸入和6種功能的操作。具體功能可以根據(jù)應用程序設(shè)定。液晶屏和操作控制鍵配合，提供豐富的操作界面，實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制操作和顯示GPS與傳感器的數(shù)據(jù)。
圖4所示為存儲器、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、串行接口的連接示意圖。存儲單元U3采用2M字節(jié)的非易失性隨機存儲器DS1270芯片構(gòu)成，該芯片可以在系統(tǒng)掉電的情況下保存數(shù)據(jù)達5年以上。
模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U4為12位的MAX197，U10為電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，可以轉(zhuǎn)換6路0-5V、2路4-20mA的模擬信號，即該電路可以實現(xiàn)連接和采集6個輸出0-5V模擬電平信號的傳感器和2個輸出4-20mA電流信號的傳感器。
CON3為數(shù)據(jù)交換串行接口，其中，V0、V1、V2、V3、V4、V5為電壓輸入電路，可接6路輸出為0-5V的傳感器，IV0、IV1為電流輸入電路，可接2路輸出為4-20mA的傳感器。
電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232芯片完成單片機U5串行接口的TTL電平和數(shù)據(jù)交換串行口的EIA電平相互轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)了單片機U5與外部GPS定位器或計算機之間的通訊連接。
圖2中單片機U5與圖4中存儲器U3相連實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的存儲；單片機U5與圖4中模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U4連接，可實現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；單片機U5與圖4中電平轉(zhuǎn)換芯片U10相連，實現(xiàn)串口的電平轉(zhuǎn)換。
系統(tǒng)的軟件可以采用KEIL C語言實現(xiàn)，包括了信號采集子程序，鍵盤控制子程序、液晶顯示子程序、串口通訊子程序等。
本實施例工作時8路傳感器采集的模擬信號經(jīng)由以模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片U4為主所組成模數(shù)轉(zhuǎn)換電路輸入單片機U5，同時GPS或計算機的信息經(jīng)過RS232電平轉(zhuǎn)換輸入單片機U5，單片機U5對輸入的數(shù)據(jù)通過存儲電路進行存儲，單片機U5還可以將輸入的數(shù)據(jù)通過液晶屏顯示電路進行顯示，使得用戶能夠從顯示中了解所測參數(shù)的具體值，用戶可以通過操作控制鍵接口電路向單片機U5發(fā)送命令，供電電路向系統(tǒng)中的各個電路模塊提供電源。
最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種多傳感器信息采集系統(tǒng)，包括一微處理器，該微處理器的各對應連接端通過控制電路分別與存儲單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、操作控制鍵及電源連接，其特征在于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上連接有用于插接外部傳感器信號線的測量信號接口；所述電平轉(zhuǎn)換芯片上連接有用于插接外部設(shè)備通訊口的數(shù)據(jù)交換接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的控制電路還通過驅(qū)動電路與一液晶顯示屏連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的測量數(shù)據(jù)信號接口為一個以上，其中包括電平信號接口和/或電流信號接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的測量數(shù)據(jù)信號接口為八個，其中六個為電平信號接口，兩個為電流信號接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的數(shù)據(jù)交換接口為RS232接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的微處理器CPU為單片機。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的操作控制鍵為4×4的矩陣鍵盤，該矩陣鍵盤具有數(shù)字鍵及功能鍵。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的多傳感器信息采集系統(tǒng)，其特征在于所述的電源是包括7805穩(wěn)壓芯片及5V電池在內(nèi)的電源電路，或者是能夠與外部直流供電裝置連接的電源接口。
專利摘要一種多傳感器信息采集系統(tǒng)，它包括通過控制電路和數(shù)據(jù)線相互電氣連接的微處理器、存儲單元、模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片、電平轉(zhuǎn)換芯片、操作控制鍵及電源；模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片上連接有用于插接外部傳感器信號線的測量信號接口；所述電平轉(zhuǎn)換芯片上連接有用于插接外部設(shè)備的數(shù)據(jù)交換接口。本實用新型可以同時采集、記錄GPS位置信息和其它多個傳感器的數(shù)據(jù)，并可以現(xiàn)場查看數(shù)據(jù)；系統(tǒng)操作簡單，便于攜帶，可在野外使用；同時結(jié)構(gòu)簡單，功能豐富，外形小巧，直接在掌上操作。
文檔編號G06F3/00GK2727846SQ20042008925
公開日2005年9月21日 申請日期2004年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月17日
發(fā)明者葉濤, 王秀, 楊皓珅, 趙春江 申請人:北京農(nóng)業(yè)信息技術(shù)研究中心