一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，涉及糧倉(cāng)、地窖、沼氣池、城市下水道等特殊作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置以控制單元為核心，配以與控制單元連接的觸摸顯示屏電路、存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、按鍵電路、電源管理電路、溫度、濕度傳感器電路和通信電路；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置采用并行數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)姆绞?，減小了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)，該裝置集數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)、查看于一體，功能豐富；該裝置結(jié)合了有線與無(wú)線信息采集技術(shù)，使用范圍更廣，具有通用性高，功耗低，操作簡(jiǎn)易，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，可適應(yīng)于多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及糧倉(cāng)、地窖、沼氣池、城市下水道等特殊作業(yè)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)采集裝置，尤其涉及的是一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)發(fā)展中，存在一些特殊的作業(yè)領(lǐng)域需要進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作。這些領(lǐng)域中可能會(huì)存在較多有毒氣體，既可能是在空間內(nèi)已經(jīng)存在的，也可能是在工作過(guò)程中產(chǎn)生的。聚積的有害氣體常見(jiàn)的有一氧化碳、甲烷、沼氣等，這些都對(duì)施工人員構(gòu)成中毒或缺氧威脅。其次，這些工作環(huán)境還會(huì)存在可燃?xì)怏w，包括:甲烷、天然氣、氫氣、揮發(fā)性有機(jī)化合物等。另外，過(guò)冷、過(guò)熱、潮濕的作業(yè)空間有可能對(duì)人員造成危害，長(zhǎng)時(shí)間施工作業(yè)，會(huì)由于受凍、受熱、受潮，致使工作人員體力不支。在具有濕滑表面的特殊領(lǐng)域作業(yè)，更有導(dǎo)致人員摔傷、磕碰等的危險(xiǎn)。因此，這些特殊的作業(yè)領(lǐng)域，或空間地域受限，或存在安全隱患，不方便大型機(jī)械或者施工人員作業(yè)，作業(yè)效率低下，極易發(fā)生事故，例如糧倉(cāng)、地窖、沼氣池、城市下水道等等。對(duì)于這些特殊的作業(yè)領(lǐng)域，如果能發(fā)明一種方便快捷的數(shù)據(jù)采集終端，對(duì)于保障作業(yè)效率，提高作業(yè)安全性很有必要。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上已經(jīng)出現(xiàn)了能同時(shí)對(duì)多種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集的設(shè)備，然而這些產(chǎn)品多存在價(jià)格昂貴、操作繁瑣、適用場(chǎng)景單一、功能不全面等缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)一種能適應(yīng)于多種特殊施工領(lǐng)域的多功能終端，具有通用性、便捷性、低功耗性、簡(jiǎn)易操作性，以應(yīng)對(duì)復(fù)雜的應(yīng)用場(chǎng)景，并以有線通信方式監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、無(wú)線通信方式發(fā)送數(shù)據(jù)，是一個(gè)很有現(xiàn)實(shí)意義的問(wèn)題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，以提供一種操作方便且能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、傳輸、發(fā)送的多功能并行數(shù)據(jù)采集終端，適用于多種特殊作業(yè)領(lǐng)域，能夠?yàn)槭褂萌藛T提供故障定位功能，提高工作效率，保障施工安全。
[0004]本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型提供了一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置以控制單元為核心，配以與控制單元連接的觸摸顯示屏電路、存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、按鍵電路、電源管理電路、溫度、濕度傳感器電路和通信電路，其中:
[0006]所述控制單元包括單片機(jī)及其外圍振蕩電路組成的最小系統(tǒng)；
[0007]所述觸摸顯示屏電路包括觸摸顯示屏、邏輯開(kāi)關(guān)芯片及其相應(yīng)外圍電路，其中觸摸顯示屏的數(shù)據(jù)接口和控制接口與單片機(jī)的I/O接口連接，邏輯開(kāi)關(guān)芯片的I/O接口與觸摸顯示屏連接；
[0008]所述存儲(chǔ)單元包括SD存儲(chǔ)卡及其相應(yīng)的外圍電路，其中，SD存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)接口和讀寫(xiě)控制接口分別連接至單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)接口和通用I/O接口；
[0009]所述系統(tǒng)時(shí)鐘電路包括時(shí)鐘芯片及其外圍電路，其中時(shí)鐘芯片的接口分別連接至單片機(jī)的通用I/O接口；
[0010]所述按鍵電路的信號(hào)輸出端與單片機(jī)的通用I/O接口連接；
[0011]所述電源管理電路包括電池充電管理電路、升壓電路和降壓電路，其中，電池充電管理電路的輸入端與外部的電腦USB接口或5V電壓輸出設(shè)備連接，所述升壓電路和降壓電路的輸入端分別與電池充電管理電路連接，所述升壓電路的輸出端與通信電路的供電I/o接口連接，所述降壓電路的輸出端與控制單元的供電端連接；電源管理模塊的設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足不同使用情況下裝置的充電、電池余量監(jiān)測(cè)等電源管理需求；
[0012]所述溫度、濕度傳感器電路包括溫度傳感器陣列電路和數(shù)字濕度傳感器芯片電路，其中，溫度傳感器的輸出端連接至單片機(jī)的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O接口，數(shù)字濕度傳感器芯片電路數(shù)字信號(hào)輸出端連接至單片機(jī)的I/O接口 ；
[0013]所述通信電路包括USB通信電路和GSM通信電路，USB通信電路和GSM通信電路的串行數(shù)據(jù)接口分別連接至單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)I/o接口。
[0014]所述控制單元包括型號(hào)為ATmegal28L的單片機(jī)及其外圍振蕩電路組成的最小系統(tǒng)。
[0015]所述GSM通信模塊為串口通信模塊、2G/3G/4G通信模塊、GPRS通信模塊、ZigBee通信模塊、WIFI通信模塊和藍(lán)牙通信模塊中的一種或多種。
[0016]所述多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置還包括甲烷傳感器、二氧化碳傳感器和氣壓傳感器中的一種或多種，所述甲烷傳感器、二氧化碳傳感器和氣壓傳感器的信號(hào)輸入端通過(guò)通用串行總線與中央處理模塊連接。
[0017]本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)用新型提供了一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，該裝置采用并行數(shù)據(jù)采集與傳輸?shù)姆绞?，減小了數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的偏差，提高了系統(tǒng)的可靠性，同時(shí)，該裝置集數(shù)據(jù)顯示、存儲(chǔ)、查看于一體，功能豐富；該裝置結(jié)合了有線與無(wú)線信息采集技術(shù)，使用范圍更廣，具有通用性高，功耗低，操作簡(jiǎn)易，價(jià)格低廉等優(yōu)勢(shì)，可適應(yīng)于多種復(fù)雜的數(shù)據(jù)采集現(xiàn)場(chǎng)，具有一定的實(shí)用價(jià)值。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為本實(shí)用新型多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為控制單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為觸換顯不屏電路的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0021]圖4為存儲(chǔ)單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖5為系統(tǒng)時(shí)鐘電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖6為按鍵電路的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0024]圖7為電池充電管理電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖8為升壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖9為降壓電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖10為溫度傳感器陣列電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖11為數(shù)字濕度傳感器芯片電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖12為USB通信電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖13為GSM通信電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0032]實(shí)施例1
[0033]本實(shí)施例提供了一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，具有如圖1-13所示的結(jié)構(gòu)，包括控制單元，及與控制單元連接的觸摸顯示屏電路、存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、按鍵電路、電源管理電路、溫度、濕度傳感器電路和通信電路，其中:
[0034]如圖2所示，所述控制單元包括型號(hào)為ATmegal28L的單片機(jī)及其外圍振蕩電路組成的最小系統(tǒng)；
[0035]如圖3所示，所述觸摸顯示屏電路包括觸摸顯示屏、74HC4052邏輯開(kāi)關(guān)芯片及其相應(yīng)外圍電路，其中觸摸顯示屏的數(shù)據(jù)接口和控制接口與單片機(jī)的I/o接口連接，74HC4052的I/O接口與觸摸顯示屏連接；
[0036]如圖4所示，所述存儲(chǔ)單元包括SD存儲(chǔ)卡及其相應(yīng)的外圍電路，其中，SD存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)接口和讀寫(xiě)控制接口分別連接至單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)接口和通用I/O接口；
[0037]如圖5所示，所述系統(tǒng)時(shí)鐘電路包括DS1302時(shí)鐘芯片及其外圍電路，其中DS1302的時(shí)鐘接口、I/o接口和復(fù)位接口分別與單片機(jī)的通用I/O接口AO、A1、A2連接；
[0038]如圖6所示，所述按鍵電路的信號(hào)輸出端與單片機(jī)的通用I/0接口 PA3、PA4、PA5、PA6連接；
[0039]所述電源管理電路包括電池充電管理電路、升壓電路和降壓電路，其中，如圖7所示，所述電池充電管理電路包括CN3052鋰電池充電管理芯片及其外圍電路組成的電池充電電路和連接于電池充電電路輸出端的聚合物鋰電池，該電池充電管理電路的輸入端與外部電腦USB接口或5V電壓輸出設(shè)備連接；如圖8所示，所述升壓電路為BOOST同步升壓控制電路，其輸入端與聚合物鋰電池連接，輸出端與通信電路的供電I/O接口連接;如圖9所示，所述降壓電路為線性穩(wěn)壓電路，其輸入端與聚合物鋰電池連接，輸出端與控制單元的供電引腳VCC、GND和A/D轉(zhuǎn)換參考電壓引腳AVCC、AGND連接；電源管理電路的設(shè)計(jì)可以滿(mǎn)足不同使用情況下裝置的充電、電池余量監(jiān)測(cè)等電源管理需求。
[0040]如圖10、11所示，所述溫度、濕度傳感器電路包括溫度傳感器陣列電路和數(shù)字濕度傳感器芯片電路，其中，溫度傳感器的輸出端連接至單片機(jī)的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O接口，數(shù)字濕度傳感器芯片電路的數(shù)字信號(hào)輸出端連接至單片機(jī)的I/O接口；
[0041 ] 如圖12、13所示，所述通信電路包括USB通信電路和GSM通信電路，其中，所述USB通信電路包括CP2102驅(qū)動(dòng)芯片和USB接口電路，所述USB接口電路通過(guò)CP2102驅(qū)動(dòng)芯片與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)I/O接口 RXD0-128、TXD0-128連接;所述GSM通信電路為由SM300芯片及其外圍電路組成的GPRS通信模塊，所述SM300芯片的信號(hào)收發(fā)端RXD、TXD分別與單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)I/O接口 RXD1-128、TXD1-128連接，所述GSM通信電路也可為串口通信模塊、2G/3G/4G通信模塊、ZigBee通信模塊、WIFI通信模塊和藍(lán)牙通信模塊中的一種或多種。
[0042]所述多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置還可以包括甲烷傳感器、二氧化碳傳感器和氣壓傳感器中的一種或多種，所述甲烷傳感器、二氧化碳傳感器和氣壓傳感器的信號(hào)輸入端通過(guò)通用串行總線與單片機(jī)連接，用于進(jìn)行甲烷、二氧化碳、及氣壓等數(shù)據(jù)的采集。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，該裝置以控制單元為核心，配以與控制單元連接的觸摸顯示屏電路、存儲(chǔ)單元、系統(tǒng)時(shí)鐘電路、按鍵電路、電源管理電路、溫度、濕度傳感器電路和通信電路，其中: 所述控制單元包括單片機(jī)及其外圍振蕩電路組成的最小系統(tǒng)； 所述觸摸顯示屏電路包括觸摸顯示屏、邏輯開(kāi)關(guān)芯片及其相應(yīng)外圍電路，其中觸摸顯示屏的數(shù)據(jù)接口和控制接口與單片機(jī)的I/o接口連接，邏輯開(kāi)關(guān)芯片的I/O接口與觸摸顯示屏連接； 所述存儲(chǔ)單元包括SD存儲(chǔ)卡及其相應(yīng)的外圍電路，其中，SD存儲(chǔ)卡的數(shù)據(jù)接口和讀寫(xiě)控制接口分別連接至單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)接口和通用I/O接口 ； 所述系統(tǒng)時(shí)鐘電路包括時(shí)鐘芯片及其外圍電路，其中時(shí)鐘芯片的接口分別連接至單片機(jī)的通用I/O接口； 所述按鍵電路的信號(hào)輸出端與單片機(jī)的通用I/o接口連接； 所述電源管理電路包括電池充電管理電路、升壓電路和降壓電路，其中，電池充電管理電路的輸入端與外部的電腦USB接口或5V電壓輸出設(shè)備連接，所述升壓電路和降壓電路的輸入端分別與電池充電管理電路連接，所述升壓電路的輸出端與通信電路的供電I/O接口連接，所述降壓電路的輸出端與控制單元的供電端連接； 所述溫度、濕度傳感器電路包括溫度傳感器陣列電路和數(shù)字濕度傳感器芯片電路，其中，溫度傳感器的輸出端連接至單片機(jī)的具有A/D轉(zhuǎn)換功能的I/O接口，數(shù)字濕度傳感器芯片電路數(shù)字信號(hào)輸出端連接至單片機(jī)的I/O接口 ； 所述通信電路包括USB通信電路和GSM通信電路，USB通信電路和GSM通信電路的串行數(shù)據(jù)接口分別連接至單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)I/O接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述控制單元包括型號(hào)為ATmegal28L的單片機(jī)及其外圍振蕩電路組成的最小系統(tǒng)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能并行數(shù)據(jù)采集裝置，其特征在于，所述GSM通信模塊為串口通信模塊、2G/3G/4G通信模塊、GPRS通信模塊、ZigBee通信模塊、WIFI通信模塊和藍(lán)牙通信模塊中的一種或多種。
【文檔編號(hào)】G06F13/20GK205620992SQ201620410860
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】徐磊, 陳昊, 褚倩云, 張紅偉, 李曉輝
【申請(qǐng)人】安徽大學(xué)