一種多功能并行數據采集裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種多功能并行數據采集裝置，涉及糧倉、地窖、沼氣池、城市下水道等特殊作業領域的數據采集裝置，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、存儲單元、系統時鐘電路、按鍵電路、電源管理電路、溫度、濕度傳感器電路和通信電路；與現有技術相比，本實用新型的多功能并行數據采集裝置采用并行數據采集與傳輸的方式，減小了數據傳輸過程中產生的偏差，提高了系統的可靠性，同時，該裝置集數據顯示、存儲、查看于一體，功能豐富；該裝置結合了有線與無線信息采集技術，使用范圍更廣，具有通用性高，功耗低，操作簡易，價格低廉等優勢，可適應于多種復雜的數據采集現場，具有一定的實用價值。
【專利說明】
一種多功能并行數據采集裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及糧倉、地窖、沼氣池、城市下水道等特殊作業領域的數據采集裝置，尤其涉及的是一種多功能并行數據采集裝置。
【背景技術】
[0002]現代工農業發展中，存在一些特殊的作業領域需要進行數據采集工作。這些領域中可能會存在較多有毒氣體，既可能是在空間內已經存在的，也可能是在工作過程中產生的。聚積的有害氣體常見的有一氧化碳、甲烷、沼氣等，這些都對施工人員構成中毒或缺氧威脅。其次，這些工作環境還會存在可燃氣體，包括:甲烷、天然氣、氫氣、揮發性有機化合物等。另外，過冷、過熱、潮濕的作業空間有可能對人員造成危害，長時間施工作業，會由于受凍、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域作業，更有導致人員摔傷、磕碰等的危險。因此，這些特殊的作業領域，或空間地域受限，或存在安全隱患，不方便大型機械或者施工人員作業，作業效率低下，極易發生事故，例如糧倉、地窖、沼氣池、城市下水道等等。對于這些特殊的作業領域，如果能發明一種方便快捷的數據采集終端，對于保障作業效率，提高作業安全性很有必要。目前，國內外市場上已經出現了能同時對多種數據進行采集的設備，然而這些產品多存在價格昂貴、操作繁瑣、適用場景單一、功能不全面等缺點。設計一種能適應于多種特殊施工領域的多功能終端，具有通用性、便捷性、低功耗性、簡易操作性，以應對復雜的應用場景，并以有線通信方式監測數據、無線通信方式發送數據，是一個很有現實意義的問題。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種多功能并行數據采集裝置，以提供一種操作方便且能夠進行數據監測、傳輸、發送的多功能并行數據采集終端，適用于多種特殊作業領域，能夠為使用人員提供故障定位功能，提高工作效率，保障施工安全。
[0004]本實用新型是通過以下技術方案實現的:
[0005]本實用新型提供了一種多功能并行數據采集裝置，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、存儲單元、系統時鐘電路、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及其外圍振蕩電路組成的最小系統；
[0007]所述觸摸顯示屏電路包括觸摸顯示屏、邏輯開關芯片及其相應外圍電路，其中觸摸顯示屏的數據接口和控制接口與單片機的I/O接口連接，邏輯開關芯片的I/O接口與觸摸顯示屏連接；
[0008]所述存儲單元包括SD存儲卡及其相應的外圍電路，其中，SD存儲卡的數據接口和讀寫控制接口分別連接至單片機的串行數據接口和通用I/O接口；
[0009]所述系統時鐘電路包括時鐘芯片及其外圍電路，其中時鐘芯片的接口分別連接至單片機的通用I/O接口；
[0010]所述按鍵電路的信號輸出端與單片機的通用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；電源管理模塊的設計可以滿足不同使用情況下裝置的充電、電池余量監測等電源管理需求；
[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的具有A/D轉換功能的I/O接口，數字濕度傳感器芯片電路數字信號輸出端連接至單片機的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通信電路的串行數據接口分別連接至單片機的串行數據I/o接口。
[0014]所述控制單元包括型號為ATmegal28L的單片機及其外圍振蕩電路組成的最小系統。
[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通信模塊和藍牙通信模塊中的一種或多種。
[0016]所述多功能并行數據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輸入端通過通用串行總線與中央處理模塊連接。
[0017]本實用新型相比現有技術具有以下優點:本實用新型提供了一種多功能并行數據采集裝置，該裝置采用并行數據采集與傳輸的方式，減小了數據傳輸過程中產生的偏差，提高了系統的可靠性，同時，該裝置集數據顯示、存儲、查看于一體，功能豐富；該裝置結合了有線與無線信息采集技術，使用范圍更廣，具有通用性高，功耗低，操作簡易，價格低廉等優勢，可適應于多種復雜的數據采集現場，具有一定的實用價值。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型多功能并行數據采集裝置的整體結構示意圖；
[0019]圖2為控制單元的電路結構示意圖；
[0020]圖3為觸換顯不屏電路的結構不意圖；
[0021]圖4為存儲單元的電路結構示意圖；
[0022]圖5為系統時鐘電路的結構示意圖；
[0023]圖6為按鍵電路的結構不意圖；
[0024]圖7為電池充電管理電路的結構示意圖；
[0025]圖8為升壓電路的結構示意圖；
[0026]圖9為降壓電路的結構示意圖；
[0027]圖10為溫度傳感器陣列電路的結構示意圖；
[0028]圖11為數字濕度傳感器芯片電路的結構示意圖；
[0029]圖12為USB通信電路的結構示意圖；
[0030]圖13為GSM通信電路的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0031]下面對本實用新型的實施例作詳細說明，本實施例在以本實用新型技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0032]實施例1
[0033]本實施例提供了一種多功能并行數據采集裝置，具有如圖1-13所示的結構，包括控制單元，及與控制單元連接的觸摸顯示屏電路、存儲單元、系統時鐘電路、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為ATmegal28L的單片機及其外圍振蕩電路組成的最小系統；
[0035]如圖3所示，所述觸摸顯示屏電路包括觸摸顯示屏、74HC4052邏輯開關芯片及其相應外圍電路，其中觸摸顯示屏的數據接口和控制接口與單片機的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，所述存儲單元包括SD存儲卡及其相應的外圍電路，其中，SD存儲卡的數據接口和讀寫控制接口分別連接至單片機的串行數據接口和通用I/O接口；
[0037]如圖5所示，所述系統時鐘電路包括DS1302時鐘芯片及其外圍電路，其中DS1302的時鐘接口、I/o接口和復位接口分別與單片機的通用I/O接口AO、A1、A2連接；
[0038]如圖6所示，所述按鍵電路的信號輸出端與單片機的通用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轉換參考電壓引腳AVCC、AGND連接；電源管理電路的設計可以滿足不同使用情況下裝置的充電、電池余量監測等電源管理需求。
[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的具有A/D轉換功能的I/O接口，數字濕度傳感器芯片電路的數字信號輸出端連接至單片機的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驅動芯片和USB接口電路，所述USB接口電路通過CP2102驅動芯片與單片機的串行數據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芯片的信號收發端RXD、TXD分別與單片機的串行數據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通信模塊和藍牙通信模塊中的一種或多種。
[0042]所述多功能并行數據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輸入端通過通用串行總線與單片機連接，用于進行甲烷、二氧化碳、及氣壓等數據的采集。
【主權項】
1.一種多功能并行數據采集裝置，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、存儲單元、系統時鐘電路、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及其外圍振蕩電路組成的最小系統； 所述觸摸顯示屏電路包括觸摸顯示屏、邏輯開關芯片及其相應外圍電路，其中觸摸顯示屏的數據接口和控制接口與單片機的I/o接口連接，邏輯開關芯片的I/O接口與觸摸顯示屏連接； 所述存儲單元包括SD存儲卡及其相應的外圍電路，其中，SD存儲卡的數據接口和讀寫控制接口分別連接至單片機的串行數據接口和通用I/O接口 ； 所述系統時鐘電路包括時鐘芯片及其外圍電路，其中時鐘芯片的接口分別連接至單片機的通用I/O接口； 所述按鍵電路的信號輸出端與單片機的通用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的具有A/D轉換功能的I/O接口，數字濕度傳感器芯片電路數字信號輸出端連接至單片機的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通信電路的串行數據接口分別連接至單片機的串行數據I/O接口。2.根據權利要求1所述的一種多功能并行數據采集裝置，其特征在于，所述控制單元包括型號為ATmegal28L的單片機及其外圍振蕩電路組成的最小系統。3.根據權利要求1所述的一種多功能并行數據采集裝置，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通信模塊和藍牙通信模塊中的一種或多種。
【文檔編號】G06F13/20GK205620992SQ201620410860
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年5月5日
【發明人】徐磊, 陳昊, 褚倩云, 張紅偉, 李曉輝
【申請人】安徽大學