CN101667025A

CN101667025A - 一种针对载体装置的实时监控电路

Info

Publication number: CN101667025A
Application number: CN200910093421A
Authority: CN
Inventors: 颜坤; 翟昱涛
Original assignee: CASIC Satellite Technology Ltd
Current assignee: GUANGZHOU SPACEFLIGHT HAITE SYSTEM ENGINEERING CO., LTD.
Priority date: 2009-09-30
Filing date: 2009-09-30
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2029-09-30
Also published as: CN101667025B

Abstract

本发明提出一种针对载体装置的实时监控电路，属于电子监控技术领域。包括电源单元、通信与定位单元、主控单元和下位机单元。其中，通信与定位单元核心是采用GPRS/GPS模块，结合外围电路一起同主控单元相连接，实现载体装置的位置定位以及主控单元与监控中心之间的数据传输。主控单元包括主控处理器、通信与定位单元接口、电压采集模块、电门磁模块、超距报警接口和开启授权接口。下位机单元用于完成同移动式监控器的短程数据通信、异常状态报警、超距监视等。下位机单元包括下位机处理器、无线收发模块、告警单元和电压采集模块。本发明功能全、功耗低、成本低，能够满足载体监控的需要。

Description

一种针对载体装置的实时监控电路

技术领域

本实用新型涉及一种实时监控电路，属于电子监控技术领域。

技术背景

在日常工作和生活中，人们在外出时有时会而携带一些贵重物品或者重要文件。例如银行职员携带大笔现金、支票，国家相关部门涉密人员携带机密文件等。这些物品在携带外出时有可能发生遗失、被盗等意外情况，给人们造成严重损失，甚至危害到国家安全。因此，通常将上述物品放入专门的载体装置(如密码箱、电子保险箱等)中，并通过随身携带的信号接收设备对其进行状态监控。

目前，这种移动式物品存放与监控装置种类繁多、功能各异。其基本原理是在载体装置中放置信号发射机，将信号接收机放于携带者身上，当保险箱离开人体一定距离时，信号发射机将向信号接收机发出警报。随着对物品信息监控要求的提高，目前已经发展到在载体装置上部署功能更全的监控设备，例如增加部署数据处理芯片，并部署GPS定位仪、温度监控、GPRS收发器、超距报警信号发送器等设备。同时，建立一个监控站，并将位于携带者身上的信号接收器扩展成一个小型的移动式监控器。监控站能够对移动监控器和载体装置进行指令控制，位置、状态信息(如温度、电压等)查询，做到对载体装置的更全面信息获取和状态监管。

为实现上述这种监控系统，就要求设计出部署在载体装置上的相应实现电路来予以支持。

发明内容

本发明的目的是为了解决“监控中心-移动式监控器-监控载体”模式下载体装置的电路实现问题，提出一种针对载体装置的实时监控电路。能够完成载体装置与监控中心、移动监控器之间收发数据、超距告警、定位、状态显示等监控功能。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种针对载体装置的实时监控电路，包括电源单元、通信与定位单元、主控单元和下位机单元。

电源单元包括电池和电源变换模块；电源变换模块采用具有低压差特性的降压调节器，用于将电池的电压转化成符合主控单元、下位机单元所适应的工作电压；

通信与定位单元包括GPRS/GPS或者GSM/GPRS+GPS模块，以及外围电路，实现载体装置的位置定位以及主控单元与外部监控中心之间的数据传输；

主控单元用于控制整个电路的工作状态，采集各模块、单元的数据信息；包括主控处理器、通信与定位单元接口、电压采集模块、电门磁模块、超距报警接口、开启授权接口；

下位机单元用于完成同移动式监控器的短程数据通信、异常状态报警等；包括下位机处理器、无线收发模块、告警单元和电压采集模块；

其连接关系为：

电池分别同电源变换模块、GSM/GPRS+GPS模块中的GPRS部分或GPRS/GPS模块中的GPRS部分相连；

电源变换模块的输出端分别同GSM/GPRS+GPS模块中的GPS部分或者GPRS/GPS模块中的GPS部分、主控处理器、下位机处理器相连接；

通信与定位单元中的GPRS/GPS或者GSM/GPRS+GPS模块同主控处理器相连接；

在主控单元内部，通信与定位单元接口、电压采集模块、电门磁模块均连接在主控处理器上；

在下位机单元内部，无线收发模块、告警单元、电压采集模块均同下位机处理器相连接；

下位机处理器、主控处理器各自分别有一个开启授权接口和超距报警接口，通过两个接口之间的对应连接，将下位机处理器和主控处理器连接在一起。

有益效果

本发明通过在电路中采用GPRS/GPS或者GSM/GPRS+GPS模块，实现监控中心端对载体装置的实时通信和定位监控；通过在主控单元中电压采集模块、超距报警接口和开启授权接口，并在下位机单元中部署无线收发模块，采用无线单片机，实现了载体装置同移动式监控器之间的超距报警、状态查询等功能。本发明功能全，功耗低，成本低等优点，完全能够满足载体监控的需要。。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的电路总体结构框图。

图2为本发明具体实施方式电源单元电路原理图。

图3为本发明具体实施方式通信与定位单元电路原理图。

图4为本发明具体实施方式主控单元电路原理图。

图5为本发明具体实施方式下位机单元电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明具体实施方式做详细说明。

如图1所示，为本发明优选实施方式的电路组成框图，包括电源单元、通信与定位单元、主控单元和下位机单元。

(1)电源单元：包括电池和电源变换模块。

如图2所示，电池采用3.8V、4000mAHr的锂电池。电源变换模块将电池的电压转化成符合主控单元、下位机单元所适应的工作电压，优选采用具有低压差特性的降压调节器，例如美信公司MAX1556型、MAX1557型降压调节器等。

以MAX1556型为例。MAX1556型降压调节器D1的第9管脚接电池的正极；D1的第5管脚、第6管脚接电池正极，D1的第10管脚接地。第6管脚与第10管脚作为一组用于将电池电压转化为3.3V的工作电压。在电池入口处，配置用于滤波的电容C11、C12，C11、C12为并联关系；在输出工作电压的出口处，配置用于滤波的电容C13、C14，C13、C14为并联关系。

电池的负极接地。

(2)通信与定位单元：包括GSM/GPRS+GPS模块及其外围电路，实现载体装置的位置定位以及主控单元与外部监控中心之间的数据传输。优选采用如下实施例实现：

如图3(a)所示，包括一个GSM/GPRS+GPS模块D5，采用美国SIMCOM公司的SIM508型。D5中用于电源接入的79管脚、80管脚处配置有用于滤波的电容C29、C30，C29、C30为并联关系。D5的16管脚通过电阻R7与发光二极管D9相连，用于指示SIM508的网络工作状态；D5的19管脚通过电阻R6与发光二极管D8相连，用于指示SIM508的开关状态。

外围电路如图3(b)所示，是一个SIM卡接口电路，包括一个起防静电保护作用的TVS二极管D15，一个SIM卡座。TVS二极管D15优选采用SMF05C型，SIM卡座D13优选采用SIM_CARD_6PIN型。

SIM卡座D13的RST管脚通过电阻R20与SIM508的27管脚相连，CLK管脚通过电阻R21与SIM508的31管脚相连，DATA管脚通过电阻R22与SIM508的29管脚相连。D13的管脚1、2、3分别连接D15的管脚3、4、5相连，D13的管脚6通过电阻R22与D15的管脚1相连。

在SIM卡供电入口VSIM处，配置用于滤波的电容C28。

(3)主控单元：包括主控处理器、通信与定位单元接口、电压采集模块、电门磁模块、超距报警接口、开启授权接口。优选采用如下实施例实现：

如图4所示，本单元包括一个主控处理器D6，优选采用CC2510F32型。D6的管脚2、10、19、22、25、26、28、29均与电源单元中的降压调节器D1输出端相连接。在电压输入处，配置用于滤波的电容C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37，所述电容间为并联关系。

电容C47和电阻R28组成复位电路，连接在D6的31管脚处。电容C45、C46和晶体Y2组成32.768K的时钟电路，连接在D6的管脚17、18处。有源晶振D12与电容C38、C39组成26MHz的时钟电路，连接在D6的管脚21处。

D6的管脚4与D5的管脚17相连接，用于控制D5的上断电。D6的管脚3与D5的管脚19相连接，用于检测D5的工作状态。

D6的管脚9、11、12分别通过电阻R18、R19、R27与D5的管脚70、68、66相连接，用于GPS定位信息的采集。

D6的管脚14与D2的管脚33相连接，用于接收下位机传送过来的开启授权信号。

D6的管脚32与D2的管脚32相连接，用于接收下位机传送过来的超距报警信号。

D6的管脚7、8分别通过电阻R16、R7与D5的管脚43、41相连接，用于载体装置和监控中心之间的数据传输。

D6的管脚5连接到由电阻R3、R8组成的分压电路中，用于电池电压的采集。

D6的管脚1连接到电门磁电路中，用于电池电压的采集。电门磁电路由上拉电阻R26和门磁开关J_GATE组成。

(4)下位机单元：用于完成同移动式监控器的短程数据通信、异常状态报警等。包括下位机处理器、无线收发模块、告警单元和电压采集模块。

如图5所示，本单元包括一个下位机处理器D2，优选采用CC1110F32型。D2的管脚2、10、19、22、25、26、28、29均与电源单元中的降压调节器D1输出端相连接。在电压输入处，配置用于滤波的电容C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24，所述电容间为并联关系。

电容C43和电阻R25组成复位电路，连接在D2的31管脚处。电容C42、C44和晶体Y1组成32.768K的时钟电路，连接在D2的管脚17、18处。有源晶振D7与电容C25、C26组成26MHz的时钟电路，连接在D2的管脚21处。

D2的管脚14连接到由电阻R23、NPN三极管Q1和蜂鸣器B1组成的蜂鸣器电路中，用于控制蜂鸣器发出警报。

D2的管脚5连接到由前述由电阻R3、R8组成的分压电路中，用于电池电压的采集。

D2的管脚23、24连接到无线收发模块电路中。无线收发模块电路优选采用下述组成结构：包括一个用于接天线的SMA座J2，电容C5、C6、C7、C8、C9、C15，电感L2、L3、L4、L5。D2的管脚23分别与C6、L2的一端相连。L2的另一端与C15一端相连，C15另一端接地。D2的管脚24分别与C5、L3的一端相连，C5的另一端接地。C6、L3的另一端同时与L4相连。L4的另一端分别与L5和C7相连，C7另一端接地。L5另一端分别与C8、C9相连；C8另一端接地。C9另一端与J2的管脚1相连。J2的其他管脚均接地。

数字地与模拟地之间通过磁珠MAG1相连。

该实施方式电路的信号走向关系如下：

当监控电路启动后，电池开始为电路各个单元供电。其中，为主控单元和下位机单元供电时，要先经过降压调节器将电池电压降压至3.3V的工作电压。

此时，根据具体任务流程，以主控处理器为中心，分别与各个模块通信，采集所需要的数据信息。

主控处理器通过串口与GSM/GPRS+GPS模块进行通信，收集载体设备的实时定位信息。通过IO输入和中断方式读取电门磁的开关状态；通过IO输出方式收集下位机处理器传来的超距报警信息和开启授权信息；通过主控处理器自带的电压采集模块采集载体设备的电压值。主控处理器把采集到的数据处理后，进行数据加密，加密后的数据信息通过主控处理器的串口送给GSM/GPRS+GPS模块，最后GSM/GPRS+GPS模块将加密数据通过GPRS网络送给监控中心作处理。

下位机处理器通过无线收发模块与移动式监控器进行数据通信，并根据其发出的指令执行相应动作。下位机处理器控制无线收发模块定时给移动式监控器发出超距广播帧。下位机处理器一旦发现载体设备与移动式监控器超距，立刻通过超距报警接口报告主控处理器，主控处理器将把该信息发送至监控中心。

当无线收发处理器接收到移动式监控器的寻地指令后，控制蜂鸣器电路发出蜂鸣报警，以便移动式监控器持有人寻找载体装置。

当下位机处理器收到移动式监控器的开启授权指令后，立刻通过开启授权接口通知主控处理器，主控处理器判断此时载体装置是否为合法开启，并把该信息发送至监控中心。

Claims

1、一种针对载体装置的实时监控电路，包括电源单元、通信与定位单元、主控单元和下位机单元，其特征在于：

通信与定位单元包括GPRS/GPS或者GSM/GPRS+GPS模块之一，以及外围电路，实现载体装置的位置定位以及主控单元与外部监控中心之间的数据传输；

其连接关系为：

下位机处理器、主控处理器各自分别有一个开启授权接口和超距报警接口，通过两个接口之间的对应连接，将下位机处理器和主控处理器连接在一起；

上述组成部分间的信号转换关系如下：

当本电路启动后，电池开始为电路各个单元供电；其中，为主控单元和下位机单元供电时，要先经过降压调节器将电池电压进行降压；

此时，根据具体任务流程，以主控处理器为中心，分别与各个模块通信，采集所需要的数据信息；

主控处理器通过串口与GPRS/GPS或者GSM/GPRS+GPS进行通信，收集载体设备的实时定位信息；通过IO输入和中断方式读取电门磁的开关状态；通过IO输出方式收集下位机处理器传来的超距报警信息和开启授权信息；通过主控处理器自带的电压采集模块采集载体设备的电压值；主控处理器把采集到的数据处理后，进行数据加密，加密后的数据信息通过主控处理器的串口送给GSM/GPRS+GPS模块或GPRS/GPS模块，最后GSM/GPRS+GPS模块或GPRS/GPS模将加密数据通过GPRS网络送给监控中心作处理；

下位机处理器通过无线收发模块与移动式监控器进行数据通信，并根据其发出的指令执行相应动作；下位机处理器控制无线收发模块定时给移动式监控器发出超距广播帧；下位机处理器一旦发现载体设备与移动式监控器超距，立刻通过超距报警接口报告主控处理器，主控处理器将把该信息发送至监控中心；

当无线收发处理器接收到移动式监控器的寻地指令后，控制报警单元发出声音报警，以便移动式监控器持有人寻找载体装置；

2、如权利要求1所述的一种针对载体装置的实时监控电路，其特征在于，通信与定位单元采用以下方式实现：

包括一个GSM/GPRS+GPS模块D5，采用美国SIMCOM公司的SIM508型；D5中用于电源接入的79管脚、80管脚处配置有用于滤波的电容C29、C30，C29、C30为并联关系；D5的16管脚通过电阻R7与发光二极管D9相连，用于指示SIM508的网络工作状态；D5的19管脚通过电阻R6与发光二极管D8相连，用于指示SIM508的开关状态；

外围电路是一个SIM卡接口电路，包括一个起防静电保护作用的TVS二极管D15，一个SIM卡座；

SIM卡座D13的RST管脚通过电阻R20与SIM508的27管脚相连，CLK管脚通过电阻R21与SIM508的31管脚相连，DATA管脚通过电阻R22与SIM508的29管脚相连；D13的管脚1、2、3分别连接D15的管脚3、4、5相连，D13的管脚6通过电阻R22与D15的管脚1相连；

在SIM卡供电入口VSIM处，配置用于滤波的电容C28。

3、如权利要求1或2所述的一种针对载体装置的实时监控电路，其特征在于，通信与定位单元采用以下方式实现：

本单元包括一个主控处理器D6，采用CC2510F32型；D6的管脚2、10、19、22、25、26、28、29均与电源单元中的降压调节器D1输出端相连接；在电压输入处，配置用于滤波的电容C31、C32、C33、C34、C35、C36、C37，所述电容间为并联关系；

电容C47和电阻R28组成复位电路，连接在D6的31管脚处；电容C45、C46和晶体Y2组成32.768K的时钟电路，连接在D6的管脚17、18处；有源晶振D12与电容C38、C39组成26MHz的时钟电路，连接在D6的管脚21处；

D6的管脚4与D5的管脚17相连接，用于控制D5的上断电；D6的管脚3与D5的管脚19相连接，用于检测D5的工作状态；

D6的管脚9、11、12分别通过电阻R18、R19、R27与D5的管脚70、68、66相连接，用于GPS定位信息的采集；

D6的管脚14与D2的管脚33相连接，用于接收下位机传送过来的开启授权信号；

D6的管脚32与D2的管脚32相连接，用于接收下位机传送过来的超距报警信号；

D6的管脚7、8分别通过电阻R16、R7与D5的管脚43、41相连接，用于载体装置和监控中心之间的数据传输；

D6的管脚5连接到由电阻R3、R8组成的分压电路中，用于电池电压的采集；

D6的管脚1连接到电门磁电路中，用于电池电压的采集；电门磁电路由上拉电阻R26和门磁开关J GATE组成。

4、如权利要求1或2所述的一种针对载体装置的实时监控电路，其特征在于，

所述下位机单元包括一个下位机处理器D2，采用CC1110F32型；D2的管脚2、10、19、22、25、26、28、29均与电源单元中的降压调节器D1输出端相连接；在电压输入处，配置用于滤波的电容C18、C19、C20、C21、C22、C23、C24，所述电容间为并联关系；

电容C43和电阻R25组成复位电路，连接在D2的31管脚处；电容C42、C44和晶体Y1组成32.768K的时钟电路，连接在D2的管脚17、18处；有源晶振D7与电容C25、C26组成26MHz的时钟电路，连接在D2的管脚21处；

D2的管脚14连接到由电阻R23、NPN三极管Q1和蜂鸣器B 1组成的蜂鸣器电路中，用于控制蜂鸣器发出警报；

D2的管脚5连接到由前述由电阻R3、R8组成的分压电路中，用于电池电压的采集；

D2的管脚23、24连接到无线收发模块电路中；数字地与模拟地之间通过磁珠MAG1相连。

5、如权利要求4所述的一种针对载体装置的实时监控电路，其特征在于，无线收发模块电路采用下述实现方式：

包括一个用于接天线的SMA座J2，电容C5、C6、C7、C8、C9、C15，电感L2、L3、L4、L5；D2的管脚23分别与C6、L2的一端相连；L2的另一端与C15一端相连，C15另一端接地；D2的管脚24分别与C5、L3的一端相连，C 5的另一端接地；C6、L3的另一端同时与L4相连；L4的另一端分别与L5和C7相连，C7另一端接地；L5另一端分别与C8、C9相连；C8另一端接地；C9另一端与J2的管脚1相连；J2的其他管脚均接地。