CN102420871A - 一种网络数据采集器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种网络数据采集器。本发明中的电源电路给串行数据采集电路提供3.3V的电源，给网络数据传输电路提供3.3V电源和2.5V电源，给主控电路提供3.3V的电源。串行数据采集电路对外界数据进行采集，将数据传给主控电路，主控电路将数据存储在SD卡存储电路中，并传输给网络数据传输电路，网络数据传输电路再将数据传输到外界去；输入输出接口电路负责采集或控制外部的模拟量和数据量，并具有CAN组网通信的功能。本发明可以应用于各种分布式系统中，并且利用CAN总线可实现多个网络数据采集模块的级联扩展，最终可利用以太网网络的分布特性实现多个远距离信息源点的数据采集与传输。

Description

一种网络数据采集器

技术领域

本发明涉及一种以网络作为数据传输媒质的多种接口数据采集系统，属于远程数据采集测控领域中所需设备，可用于多种不同应用场合下的远程数据网络采集。

技术背景

网络作为现如今越来越主流的一种信息传播方式，已经在多个领域广泛应用。以太网作为网络的一种形式，在局域网中得到了广泛应用。由于以太网具有安装方便、结构简单、费用低廉等优点，因此许多工业领域的分布式数据采集也采用了以太网作为远距离传输通道。通过以太网进行数据采集已经成为了一种目前非常流行的数据采集传输方式。

发明内容

本发明旨在提供一种多接口、快速的数据采集传输系统，可用于多种不同应用场合下的远程数据采集；

本发明包括电源电路，串行数据采集电路，网络数据传输电路，主控电路，输入输出接口电路，SD卡存储电路；

电源电路包括1个一级电压转换芯片U1，2个二级电压转换芯片U3和U5，1个接插件P1，1个二极管D5，2个稳压管D1和D7，4个钽电容C1，C2，C13，C19，4个电容C3，C4，C11，C18，2个电阻R3、R4，1个发光二极管LED1，3个电感L1，L2，L3。

接插件P1的1脚接地，接插件P1的2脚与二极管D5正极和稳压管得D7的负极连接；稳压管D7正极接地，二极管D5负极接电容C1的正极，第一电容C1的负极接地；一级电压转换芯片U1的1脚为输入端，与电容C1的正极和电容C3的一端连接，C3的另一端接地，一级电压转换芯片U1的3脚和5脚接地，4脚接电感L1的一端，L1另一端与U1的2脚连接，同时U1的2脚接稳压管D1的负极，稳压管D1的正极接地，钽电容C2的正极与一级电压转换芯片U1的4脚连接，C2的负极接地；电容C4的一端接一级电压转换芯片U1的4脚，另一端接地。

二级电压转换芯片U3的3脚接一级电压转换芯片U1的4脚，二级电压转换芯片的U3的1脚接地，二级电压转换芯片U3的2脚和4脚与钽电容C13的正极连接，C13的负极接地；电容C11的一端接U3的2脚，电容C11的另一端接地；发光二级光LED1的正极接二级电压转换芯片U3的2脚，发光二级光LED1的另一端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地。

二级电压转换芯片U5的3脚接一级电压转换芯片U1的4脚，二级电压转换芯片U5的1脚接地，电二级压转换芯片U5的2脚和4脚与钽电容C19的正极连接，C19的负极接地；电容C18的一端接二级电压转换芯片U5的2脚，电容C18的另一端接地；电感L2的一端接二级电压转换芯片U5的2脚，电感L2的另一端接主控芯片U2的21脚；电感L3的一端接二级电压转换芯片U5的2脚，电感L3的另一端接网络芯片U4的2脚；第四电阻R4一端接数字地，另一端接模拟地。

串行数据采集电路包括2个串口电压转换芯片U7，U9；10个电容C40，C41，C42，C43，C45，C46，C47，C48，C49，C50；4个接插件P2，P3，P6，P7。

串口电压转换芯片U7的1脚接电容C40的一端，串口电压转换芯片U7的3脚接电容C40的另一端；串口电压转换芯片U7的2脚接电容C41的一端，电容C41的另一端接地；串口电压转换芯片U7的16脚接电压转换芯片U3的2脚；串口电压转换芯片U7的6脚接电容C45的一端，电容 C45的另一端接地；串口电压转换芯片U7的11脚接主控芯片的25脚，串口电压转换芯片U7的10脚接主控芯片U2的47脚，串口电压转换芯片U7的12脚接主控芯片U2的26脚，串口电压转换芯片U7的9脚接主控芯片的48脚。串口电压转换芯片U7的14脚接接插件*2的1脚，串口电压转换芯片U7的7脚接接插件的*3的1脚，串口电压转换芯片U7的13脚接接插件*3的2脚，串口电压转换芯片U7的8脚接接插件的*2的2脚，接插件*2的3脚接地，接插件*3的3脚接地；串口电压转换芯片U7的15脚接地。

串口电压转换芯片U9的1脚接电容C46的一端，串口电压转换芯片U9的3脚接电容C46的另一端；串口电压转换芯片U9的2脚接电容C47的一端，电容C47的另一端接地；串口电压转换芯片U9的16脚接电压转换芯片U3的2脚；串口电压转换芯片U9的6脚接电容C50的一端，电容 C50的另一端接地；串口电压转换芯片U9的11脚接主控芯片的78脚，串口电压转换芯片U9的10脚接主控芯片U2的80脚，串口电压转换芯片U9的12脚接主控芯片U2的79脚，串口电压转换芯片U9的9脚接主控芯片的83脚。串口电压转换芯片U9的14脚接接插件*6的1脚，串口电压转换芯片U9的7脚接接插件的*7的1脚，串口电压转换芯片U9的13脚接接插件*6的2脚，串口电压转换芯片U9的8脚接接插件的*7的2脚，接插件*6的3脚接地，接插件*7的3脚接地；串口电压转换芯片U9的15脚接地。

网络数据传输电路包括网络芯片U4，隔离变压器U6，电容C5，C6，C7，C8，C9，C20，C21，C22，C30，C34，C36，C37，钽电容C14，C16；电阻R5，R6，R7，R8，R9，R10，R103；接插件P22，P34；晶振Y2。

网络芯片U4的1脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接模拟地；网络芯片U4的2脚接模拟2.5V，同时接钽电容C16的正极端，钽电容C16的另一端接模拟地，网络芯片U4的3脚接隔离变压器U6的6脚；网络芯片U4的4脚接U6的8脚，网络芯片U4的5脚和6脚连接并接地；网络芯片U4的7脚接U6的1脚，网络芯片U4的8脚接U6的3脚；U4的9脚和2脚相连，U4的10脚和主控芯片U2的87脚相连；U4的11脚和主控芯片的86脚相连，U4的12脚和主控芯片的85脚相连；U4的13脚和主控芯片的71脚相连，U4的14脚和U2的70脚相连，U4的15脚接地，U4的16脚和U2的69脚相连，U4的17脚和U2的68脚相连，U4的18脚和U2的67脚相连；U4的22脚和U2的66脚相连，U4的23脚接3.3V电源，U4的24脚和U2的65脚相连，U4的25脚和U2的64脚相连，U4的26脚和U2的63脚相连，U4的27脚和U2的62脚相连，U4的28脚和U2的61脚相连，U4的29脚和U2的60脚相连，U4的30脚接钽电容C14的正极，同时接3.3V电源；C14的负极接地；U2的31脚接U2的59脚，U4的32脚接U2的58脚，U4的33脚接地，U4的34脚接U2的57脚，U4的35脚接U2的56脚，U4的36脚接U2的55脚，U4的37脚接U2的51脚；U4的40脚接U2的14脚，U4的41脚接地，U4的42脚接3.3V电源，U4的43脚接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接U4的44脚；U4的45脚接地，U4的47脚和48脚相连，同时接模拟地；电容C20的一端接U4的44脚，电容C20另一端接地。电容C22的一端接U4的43脚，电容C22的另一端接地。电容C5，C6，C7的一端接3.3V电源，电容C5，C6，C7的另一端接地；电容C8，C9的一端接模拟电源2.5V，电容C8，C9的另一端接模拟地。

电阻R6的一端接U6的1脚，另一端接电容C21的一端，C21的另一端接地；电阻R7的一端接U6的3脚，另一端接C21的一端，电阻R8的一端接U6的6脚，另一端接电容C35的一端，C35的另一端接模拟地；电阻R10的一端接U6的8脚，另一端接C35的一端；电容C30的一端接U6的2脚，另一端接模拟地；U6的2脚和7脚相连；电容C34的一端接地，另一端和C36的一端相连，C36的另一端接模拟地；电容C37的一端接C36的一端，另一端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接U6的10脚；电阻R103的一端接U6的15脚，另一端接R9的一端；接插件P22的1脚接U6的16脚，接插件P22的2脚接U6的14脚；接插件P34的1脚接U6的11脚，接插件P34的2脚接U6的9脚。

主控电路4包括一块主控芯片U2，电容C10，C12，C23，C24，C31，C33，C25，C26，C27，C28，C29，C38；晶振Y1，Y3；电阻R11，R12，R22；接插件P5，P6；按键S1。

晶振Y1的一端接U2的8脚，另一端接U2的9脚；C10的一端接Y1的一端，另一端接地；C12的一端接U2的9脚，另一端接地；晶振Y3的一端接U2的12脚，另一端接U2的13脚；电容C23的一端接U2的12脚，另一端接地；电容C24的一端接U2的13脚，另一端接地；电容C25，C26，C27，C28，C29的一端接3.3V电源，电容C25，C26，C27，C28，C29的另一端接地；接插件P5的1脚接3.3V电源，接插件P5的2脚接电阻R12的一端，R12的另一端接U2的94脚；P5的3脚接地；接插件P6的1脚接3.3V电源；P6的2脚接电阻R22的一端，R22的另一端接U2的37脚；P6的3脚接地；按键S1的一端接地，按键S1的另一端接C38的一端，同时接U2的14脚；C38的另一端接地；电阻R11的一端接U2的14脚，另一端接3.3V电源；主控芯片U2的41脚连接P3的1脚，主控芯片U2的43脚连接P3的2脚，主控芯片U2的45脚连接P3的3脚；P4的3脚连接主控芯片U2的39脚，P4的1脚接地，P4的2脚接模拟地；C31的一端连接电池BT1的正极，C31的另一端连接电池BT1的负极；C33的一端连接主控芯片U2的22脚，C33的另一端连接主控芯片U2的19脚。

输入输出接口电路包括CAN芯片U8，电阻R37，R36；电容C52，接插件P3，P4和P7。

U8的1脚接主控芯片U2的96脚，U8的2脚接地，U8的4脚接R37的一端，R37的另一端接主控芯片U2的95脚；U8的3脚接3.3V电源，同时接C52的一端，C52的另一端接地；U8的8脚接地；U8的7脚与接插件P7的1脚和电阻R36的一端连接，U8的6脚与接插件P7的2脚和电阻R36的另一端连接；P3的1脚与主控芯片U2的41脚，P3的2脚与主控芯片U2的43脚连接，P3的3脚与主控芯片U2的45脚连接；P4的3脚连接主控芯片U2的39脚，P4的1脚接地，P4的2脚接模拟地；接插件P7提供CAN通信的两个接线端子。

SD卡存储电路6包括SD卡座SD，电容C39，电阻R23，R24，R25，R26；SD的1脚接U2的51脚，2脚接U2的54脚，3脚接地。4脚接3.3V电源，5脚接U2的52脚，6脚接地，7脚接U2的53脚；电阻R23的一端接3.3V电源，电阻R23的另一端接SD的1脚；电阻R24的一端接3.3V电源，电阻R24的另一端接SD的2脚，电阻R25的一端接电源，电阻R25的另一端接SD的5脚；R26的一端接3.3V电源，R26的另一端接SD的7脚。

本发明中的主控芯片U2，一级电源转换芯片U1，二级电源转换芯片U3、U5，网络芯片U4均采用成熟产品；主控芯片U2采用ST公司的STM32F103VCT6，一级电源转换芯片U1采用National Instruments公司的LM2576，二级电源转换芯片U3，U5采用Maxium公司的AMS1117，网络芯片U4采用DAVICOM公司的DM9000AEP，稳压管D1采用SS14。

本发明的工作过程如下：通过4路串口将数据传输到主控芯片U2里，然后再将数据通过网络芯片U4传输到外部设备，从而实现了数据可以在不同地点的设备之间进行传输。

本系统的主要技术参数如下：

(1)         系统可一次性读取4个串口的数据；

(2)         数据最大传输速率达到100Mbps；

(3)         数据通过网络可传输到其他设备上；

(4)         支持跨越网关，支持广域网应用；

(5)         输入电压范围：8-40V。

本发明与背景技术相比具有的有益效果是：本发明作为一种独立的网络数据采集模块，具有多种接口数据采集能力和本地数据存储能力，可以很容易应用于各种分布式系统中，并且利用CAN总线可实现多个网络数据采集模块的级联扩展，最终可利用以太网网络的分布特性实现多个远距离信息源点的数据采集与传输。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的电源电路示意图。

图3是本发明的串行数据采集电路图。

图4是本发明的网络数据传输电路图。

图5是本发明的主控电路示意图。

图6是本发明的输入输出接口电路图。

图7是本发明的SD卡存储电路图。

图8是本发明的工作流程图。

具体实施方式

如图1所示，本发明包括电源电路，串行数据采集电路，网络数据传输电路，主控电路，输入输出接口电路，SD卡存储电路；电源电路给串行数据采集电路提供3.3V的电源，给网络数据传输电路提供3.3V电源和2.5V电源，给主控电路提供3.3V的电源。串行数据采集电路对外界数据进行采集，将数据传给主控电路，主控电路将数据存储在SD卡存储电路中，并传输给网络数据传输电路，网络数据传输电路再将数据传输到外界去；输入输出接口电路负责采集或控制外部的模拟量和数据量，并具有CAN组网通信的功能。

如图2所示，电源电路包括1个一级电源转换芯片U1，2个二级电压转换芯片U3和U5，1个接插件P1，1个二极管D5，2个稳压管D1和D7，4个钽电容C1，C2，C13，C19，4个电容C3，C4，C11，C18，1个电阻R3，1个发光二极管LED1，3个电感L1，L2，L3；接插件P1的1脚接地，2脚接电源输入端；稳压管D7一端接地，另一端接接插件P1的2脚；二极管D5一端接接插件P1的2脚，另一端接电容C1的正极，电容C1的负极接地；电压转换芯片的1脚为输入端，接C1的正极，3脚和5脚接地，4脚接电感L1的一端，L1另一端接U1的2脚，同时U1的2脚接D1的一端，D1的另一端接地，钽电容C2的一端接电压转换芯片的4脚，C2的另一端接地；电容C4的一端接电压转换芯片的4脚，另一端接地；电压转换芯片U3的3脚接U1的4脚，U3的1脚接地，2脚和4脚连接，再连接钽电容C13的正极，C13的负极接地；电容C11的一端接U3的2脚，另一端接地；发光二级光的正极接U3的2脚，另一端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地；电压转换芯片U5的3脚接U1的4脚，1脚接地，2脚和4脚连接在一起，2脚再和钽电容C19的正极连接，C19的负极接地；电容C18的一端接U5的2脚，另一端接地；电感L2的一端接电压转换芯片的2脚，电感L3的一端接电压转换芯片U5的2脚。其中，一级电源转换芯片U1采用National Instruments公司的LM2576，二级电源转换芯片U3，U5采用Maxium公司的AMS1117。电源转换芯片U1的1脚作为输入端，与8~40V电压源输入相连，电源转换芯片U1的2脚为输出端，同时并联一个肖特基二极管D1到地，同时与功率电感L1的一端相连，电源转换芯片U1的4脚，作为芯片的反馈端与功率电感L1的一端相连，同时与钽电容C2的阳极相连，同时连接到电源转换芯片U3的3脚，电源转换芯片U5的3脚，电源转换芯片U3的3脚是输入端，1脚接地，2脚为输出端，为整个电路提供3.3V的电源。同时并联一个电容C11到地，同时连接到发光二极管LED1的一端，发光二极管的另一端接电阻R3，R3的另一端接地。U5的2脚为输出端，同时并联电容C18，C19为整个电路提供2.5V的电源。

如图3所示，串行数据采集电路包括2个串口电压转换芯片U7，U9；10个电容C40，C41，C42，C43，C45，C46，C47，C48，C49，C50；4个接插件P2，P3，P4，P5；U7的1脚接电容C40的一端，U7的2脚接电容C40的另一端；U7的2脚接电容C41的一端，C41的另一端接地；U7的16脚接U3的2脚；U7的6脚接电容C45的一端，C45的另一端接地；U7的11脚接主控芯片的25脚，10脚接主控芯片U2的47脚，12脚接主控芯片U2的26脚，9脚接主控芯片的48脚。14脚接接插件P2的1脚，7脚接接插件的P3的1脚，13脚接接插件P3的2脚，8脚接接插件的P2的2脚，接插件P2的3脚接地，接插件P3的3脚接地；U9的1脚接电容C46的一端，3脚接C46的另一端，2脚接电容C47的一端，C47的另一端接地。16脚接电压转换芯片U3的2脚；U9的11脚接主控芯片的78脚，10脚接主控芯片的80脚，12脚接主控芯片的79脚，9脚接主控芯片的83脚，U9的14脚接接插件P6的1脚，7脚接接插件P7的1脚，U9的13脚接P6的2脚，8脚接P7的2脚；接插件P6的3脚接地，P7的3脚接地；芯片U7的1脚和3脚之间接C40电容，4脚和5脚之间接C42电容，2脚和地接电容C41，6脚和地之间接电容C45，14脚和P2的1脚相连，为数据的输出引脚，当电路有数据想发送到外界时候，通过这个脚传输出去，7脚和P3的1脚相连，功能与14脚一样，将数据传输到外界去。U7的13脚与P2的2脚相连。当外界有数据传输到电路里时候，通过次引脚接受数据。U7的8脚与P3的2脚相连。芯片U7的11脚与主控芯片的25脚相连，当有数据传输到外界时，通过次引脚传输出去，再传输到U7的14脚。U7的10脚连接U2的47脚，功能与U7的11脚相同。U7的12脚与主控芯片的U2的26脚相连，当外部数据传输到内部电路时，通过此引脚进行接收。U7的9脚与主控芯片U1的48脚相连，功能与12脚相同。芯片U9的1脚和3脚之间接C46电容，4脚和5脚之间接C48电容，2脚和地接电容C47，6脚和地之间接电容C50，14脚和P6的1脚相连，为数据的输出引脚，当电路有数据想发送到外界时候，通过这个引脚传输出去，7脚和P7的1脚相连，功能与14脚一样，将数据传输到外界去。U9的13脚与P6的2脚相连。当外界有数据传输到电路时，通过次引脚接收数据。U9的8脚与P7的2脚相连，与芯片的8脚功能相同。U9的11脚与主控芯片的78脚相连，当有数据传输到外界时，通过次引脚传输出去，再传输到U9的14脚。U9的10脚连接U2的80脚，功能与U9的11脚相同。U9的12脚与主控芯片的U1的79脚相连，当外部数据传输到内部电路时，通过此引脚进行接收。U9的9脚与主控芯片U2的83脚相连，功能与12脚相同。

如图4所示，网络数据传输电路包括网络芯片U4，隔离变压器U6，电容C5，C6，C7，C8，C9，C20，C22，C24，C35，C34，C36，钽电容C14，C16；电阻R5，R6，R7，R8，R9，R10，R103；接插件P22，P34；晶振Y2；U4的1脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接模拟地；U4的2脚接模拟2.5V，同时接钽电容C16的正极端，C16的另一端接模拟地，3脚接隔离变压器U6的6脚；U4的4脚接U6的8脚，U4的5脚和6脚相连，同时和2脚相连；U4的7脚接U6的1脚，8脚接U6的3脚；U4的9脚和2脚相连，10脚和主控芯片U2的87脚相连；11脚和主控芯片的86脚相连，12脚和主控芯片的85脚相连；U4的13脚和主控芯片的71脚相连，14脚和U2的70脚相连，15脚接地，16脚和U2的69脚相连，17脚和U2的68脚相连，18脚和U2的67脚相连；U4的22脚和U2的66脚相连，23脚接3.3V电源，24脚和U2的65脚相连，25脚和U2的64脚相连。，26脚和U2的63脚相连，27脚和U2的62脚相连，28脚和U2的61脚相连，29脚和U2的60脚相连，30脚接钽电容C14的正极，同时接3.3V电源；C14的负极接地；U2的31脚接U2的59脚，32脚接U2的59脚，33脚接地，34脚接U2的57脚，35脚接U2的56脚，36脚接U2的55脚，37脚接U2的51脚；U4的40脚接U2的14脚，41脚接地，42脚接3.3V电源，43脚接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接U4的44脚；U4的45脚接地，47脚和48脚相连，同时接模拟地；电容C20的一端接U4的44脚，另一端接地。电容C22的一端接U4的43脚，另一端接地。电容C5，C6，C7的一端接3.3V电源，另一端接地；电容C8，C9的一端接模拟电源2.5V，另一端接模拟地；电阻R6的一端接U6的1脚，另一端接电容C21，C21的另一端接地；电阻R7的一端接U6的3脚，另一端接C21，C21的另一端接地；电阻R8的一端接U6的6脚，另一端接电容C35，C35的另一端接模拟地；电阻R10的一端接U6的8脚，另一端接C35；电容C30的一端接U6的2脚，另一端接模拟地；U6的2脚和7脚相连；电容C34的一端接地，另一端和C36的一端相连，C36的另一端接模拟地；电容C37的一端接C35的一端，另一端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接U6的10脚；电阻R103的一端接U6的15脚，另一端接R9的一端；接插件P22的1脚接U6的16脚，2脚接U6的14脚；接插件P34的1脚接U6的11脚，2脚接U6的9脚。网络芯片U4通过20个脚与主控芯片U2相连接进行数据传输，当有数据传输到外界时，通过这个20脚将数据传输到网络芯片中，再将数据经过隔离变压器传输到外部。

如图5所示，主控电路包括一块主控芯片U2，电容C10，C12，C23，C24，C31，C33，C25，C26，C27，C28，C29；晶振Y1，Y3；电阻R12，R22，R11；接插件P3，P4，P5，P6；按键S1；晶振Y1的一端接U2的8脚，另一端接U2的9脚；C10的一端接Y1的一端，另一端接地；C12的一端接U2的9脚，另一端接地；晶振Y3的一端接U2的12脚，另一端接U2的13脚；电容C23的一端接U2的12脚，另一端接地；电容C24的一端接U2的13脚，另一端接地；电容C25，C26，C27，C28，C29的一端接3.3V电源，另一端接地；接插件P5的1脚接3.3V电源，2脚接电阻R12的一端，R12的另一端接U2的94脚；P5的3脚接地；接插件P6的1脚接3.3V电源；P6的2脚接电阻R22的一端，R22的另一端接U2的37脚；P6的3脚接地；按键S1的一端接地，另一端接C38，同时接U2的14脚；C38的另一端接地；电阻R11的一端接U2的14脚，另一端接3.3V电源；主控芯片U1的41脚连接P3的1脚，43脚连接P3的2脚，45脚连接P3的3脚；P4的3脚连接主控芯片的39脚，1脚接地，2脚接模拟地。复位电路由R11，C38，S1组成，当按键S1按下时，程序就重新开始跑，数据重新开始采集。BOOT选择由P5，P6，R12，R22组成，平时要把P5的2，3脚连接在一起，使BOOT0变为低电平。

如图6所示，输入输出接口电路包括CAN芯片U8，电阻R37，R36；电容C52，2个接插件P3、P4、P7；U8的1脚接主控芯片U2的96脚，U8的4脚接R37的一端，R37的另一端接主控芯片U2的95脚；U8的3脚接3.3V电源，同时接C52的一端，C52的另一端接地；U8的8脚接地；U8的7脚接接插件的1脚，U8的6脚接接插件的2脚；U8的7脚和6脚之间接电阻R36；P3的1脚接U2的41脚，2脚接U2的43脚，3脚接U2的45脚；P4的1脚接地，2脚接模拟地，3脚接U2的39脚。CAN芯片U8采用了Texas Instruments公司的SN65HVD230。CAN芯片的1脚为数据发射脚，主控芯片通过此引脚将数据传输出去，U8的4脚为接收脚，将从外部收到的数据通过此引脚传输给主控芯片U2，U8的6，7脚和外部相连，进行数据的传输和接收。2个接插件P3和P4直接接到主控芯片U2的引脚上，通过此接插件直接从外部输入数据或者向外界输出数据，包括数字数据和模拟数据。P3的3个脚与外部进行数据的传输，P4的1脚和2脚与外部的地相连，P4的3脚与外部进行数据传输。接插件P7提供CAN通信的两个接线端子。

如图7所示，SD卡存储电路包括SD卡座SD，电容C39，电阻R23，R24，R25，R26；SD的1脚接U2的51脚，2脚接U2的54脚，3脚接地。4脚接3.3V电源，5脚接U2的52脚，6脚接地，7脚接U2的53脚；电阻R23的一端接3.3V电源，另一端接P1的1脚；电阻R24的一端接3.3V电源，另一端接P1的2脚，电阻R25的一端接电源，另一端接P1的5脚；R26的一端接3.3V电源，另一端接P1的7脚。SD卡座SD可以进行SD卡的插入和拔出，通过SD卡座和芯片U2的连接。U2可对SD卡进行操作，可以从SD中读出数据，也可以将数据保存到SD卡中。

本发明中的主控芯片U2，一级电源转换芯片U1，二级电源转换芯片U3、U5，网络芯片U4、CAN芯片U8均采用成熟产品；主控芯片U2采用ST公司的STM32F103VCT6，一级电源转换芯片U1采用National Instruments公司的LM2576，二级电源转换芯片U3，U5采用Maxium公司的AMS1117，网络芯片U4采用DAVICOM公司的DM9000AEP，CAN芯片U8采用了Texas Instruments公司的SN65HVD230。

整体系统的工作流程如图8所示。系统上电后，4路串口、网络接口和CAN接口都进行端口初始化，然后程序进行死循环。一旦采集端口接收到4路串口的数据时，将数据存储在本地SD卡中，然后检查网络服务是否连通，如果网络服务连通，则逐次发送本地数据，直到数据发送完成；如果网络服务不可用，则启动网络定时器，定时重连服务器，直到连接上网络服务器后再进行本地数据发送。

综上所述，本发明是个多模式数据采集传输系统，可应用于任何带串口与网络功能的设备中，可实现串口数据采集，数字量模拟量输入输出，CAN总线实现模块级联和SD卡数据存储，应用领域广泛。对于不同的设备之间可以考虑不同的数据采集方式，在工业中有良好的应用前景。

Claims (1)

1.一种网络数据采集器，包括电源电路，串行数据采集电路，网络数据传输电路，主控电路，输入输出接口电路和SD卡存储电路，其特征在于：

电源电路包括1个一级电压转换芯片U1，2个二级电压转换芯片U3和U5，1个接插件P1，1个二极管D5，2个稳压管D1和D7，4个钽电容C1，C2，C13，C19，4个电容C3，C4，C11，C18，2个电阻R3、R4，1个发光二极管LED1，3个电感L1，L2，L3；

接插件P1的1脚接地，接插件P1的2脚与二极管D5正极和稳压管得D7的负极连接；稳压管D7正极接地，二极管D5负极接电容C1的正极，第一电容C1的负极接地；一级电压转换芯片U1的1脚为输入端，与电容C1的正极和电容C3的一端连接，C3的另一端接地，一级电压转换芯片U1的3脚和5脚接地，4脚接电感L1的一端，L1另一端与U1的2脚连接，同时U1的2脚接稳压管D1的负极，稳压管D1的正极接地，钽电容C2的正极与一级电压转换芯片U1的4脚连接，C2的负极接地；电容C4的一端接一级电压转换芯片U1的4脚，另一端接地；

二级电压转换芯片U3的3脚接一级电压转换芯片U1的4脚，二级电压转换芯片的U3的1脚接地，二级电压转换芯片U3的2脚和4脚与钽电容C13的正极连接，C13的负极接地；电容C11的一端接U3的2脚，电容C11的另一端接地；发光二级光LED1的正极接二级电压转换芯片U3的2脚，发光二级光LED1的另一端接电阻R3的一端，电阻R3的另一端接地；

二级电压转换芯片U5的3脚接一级电压转换芯片U1的4脚，二级电压转换芯片U5的1脚接地，电二级压转换芯片U5的2脚和4脚与钽电容C19的正极连接，C19的负极接地；电容C18的一端接二级电压转换芯片U5的2脚，电容C18的另一端接地；电感L2的一端接二级电压转换芯片U5的2脚，电感L2的另一端接主控芯片U2的21脚；电感L3的一端接二级电压转换芯片U5的2脚，电感L3的另一端接网络芯片U4的2脚；第四电阻R4一端接数字地，另一端接模拟地；

串行数据采集电路包括2个串口电压转换芯片U7，U9；10个电容C40，C41，C42，C43，C45，C46，C47，C48，C49，C50；4个接插件P2，P3，P6，P7；

串口电压转换芯片U7的1脚接电容C40的一端，串口电压转换芯片U7的3脚接电容C40的另一端；串口电压转换芯片U7的2脚接电容C41的一端，电容C41的另一端接地；串口电压转换芯片U7的16脚接电压转换芯片U3的2脚；串口电压转换芯片U7的6脚接电容C45的一端，电容 C45的另一端接地；串口电压转换芯片U7的11脚接主控芯片的25脚，串口电压转换芯片U7的10脚接主控芯片U2的47脚，串口电压转换芯片U7的12脚接主控芯片U2的26脚，串口电压转换芯片U7的9脚接主控芯片的48脚；串口电压转换芯片U7的14脚接接插件*2的1脚，串口电压转换芯片U7的7脚接接插件*3的1脚，串口电压转换芯片U7的13脚接接插件*3的2脚，串口电压转换芯片U7的8脚接接插件的*2的2脚，接插件*2的3脚接地，接插件*3的3脚接地；串口电压转换芯片U7的15脚接地；

串口电压转换芯片U9的1脚接电容C46的一端，串口电压转换芯片U9的3脚接电容C46的另一端；串口电压转换芯片U9的2脚接电容C47的一端，电容C47的另一端接地；串口电压转换芯片U9的16脚接电压转换芯片U3的2脚；串口电压转换芯片U9的6脚接电容C50的一端，电容 C50的另一端接地；串口电压转换芯片U9的11脚接主控芯片的78脚，串口电压转换芯片U9的10脚接主控芯片U2的80脚，串口电压转换芯片U9的12脚接主控芯片U2的79脚，串口电压转换芯片U9的9脚接主控芯片的83脚；串口电压转换芯片U9的14脚接接插件*6的1脚，串口电压转换芯片U9的7脚接接插件的*7的1脚，串口电压转换芯片U9的13脚接接插件*6的2脚，串口电压转换芯片U9的8脚接接插件的*7的2脚，接插件*6的3脚接地，接插件*7的3脚接地；串口电压转换芯片U9的15脚接地；

网络数据传输电路包括网络芯片U4，隔离变压器U6，电容C5，C6，C7，C8，C9，C20，C21，C22，C30，C34，C36，C37，钽电容C14，C16；电阻R5，R6，R7，R8，R9，R10，R103；接插件P22，P34；晶振Y2；

网络芯片U4的1脚接电阻R5的一端，电阻R5的另一端接模拟地；网络芯片U4的2脚接模拟2.5V，同时接钽电容C16的正极端，钽电容C16的另一端接模拟地，网络芯片U4的3脚接隔离变压器U6的6脚；网络芯片U4的4脚接U6的8脚，网络芯片U4的5脚和6脚连接并接地；网络芯片U4的7脚接U6的1脚，网络芯片U4的8脚接U6的3脚；U4的9脚和2脚相连，U4的10脚和主控芯片U2的87脚相连；U4的11脚和主控芯片的86脚相连，U4的12脚和主控芯片的85脚相连；U4的13脚和主控芯片的71脚相连，U4的14脚和U2的70脚相连，U4的15脚接地，U4的16脚和U2的69脚相连，U4的17脚和U2的68脚相连，U4的18脚和U2的67脚相连；U4的22脚和U2的66脚相连，U4的23脚接3.3V电源，U4的24脚和U2的65脚相连，U4的25脚和U2的64脚相连，U4的26脚和U2的63脚相连，U4的27脚和U2的62脚相连，U4的28脚和U2的61脚相连，U4的29脚和U2的60脚相连，U4的30脚接钽电容C14的正极，同时接3.3V电源；C14的负极接地；U2的31脚接U2的59脚，U4的32脚接U2的58脚，U4的33脚接地，U4的34脚接U2的57脚，U4的35脚接U2的56脚，U4的36脚接U2的55脚，U4的37脚接U2的51脚；U4的40脚接U2的14脚，U4的41脚接地，U4的42脚接3.3V电源，U4的43脚接晶振Y2的一端，晶振Y2的另一端接U4的44脚；U4的45脚接地，U4的47脚和48脚相连，同时接模拟地；电容C20的一端接U4的44脚，电容C20另一端接地；电容C22的一端接U4的43脚，电容C22的另一端接地；电容C5，C6，C7的一端接3.3V电源，电容C5，C6，C7的另一端接地；电容C8，C9的一端接模拟电源2.5V，电容C8，C9的另一端接模拟地；

电阻R6的一端接U6的1脚，另一端接电容C21的一端，C21的另一端接地；电阻R7的一端接U6的3脚，另一端接C21的一端，电阻R8的一端接U6的6脚，另一端接电容C35的一端，C35的另一端接模拟地；电阻R10的一端接U6的8脚，另一端接C35的一端；电容C30的一端接U6的2脚，另一端接模拟地；U6的2脚和7脚相连；电容C34的一端接地，另一端和C36的一端相连，C36的另一端接模拟地；电容C37的一端接C36的一端，另一端接电阻R9的一端，电阻R9的另一端接U6的10脚；电阻R103的一端接U6的15脚，另一端接R9的一端；接插件P22的1脚接U6的16脚，接插件P22的2脚接U6的14脚；接插件P34的1脚接U6的11脚，接插件P34的2脚接U6的9脚；

主控电路4包括一块主控芯片U2，电容C10，C12，C23，C24，C31，C33，C25，C26，C27，C28，C29，C38；晶振Y1，Y3；电阻R11，R12，R22；接插件P5，P6；按键S1；

晶振Y1的一端接U2的8脚，另一端接U2的9脚；C10的一端接Y1的一端，另一端接地；C12的一端接U2的9脚，另一端接地；晶振Y3的一端接U2的12脚，另一端接U2的13脚；电容C23的一端接U2的12脚，另一端接地；电容C24的一端接U2的13脚，另一端接地；电容C25，C26，C27，C28，C29的一端接3.3V电源，电容C25，C26，C27，C28，C29的另一端接地；接插件P5的1脚接3.3V电源，接插件P5的2脚接电阻R12的一端，R12的另一端接U2的94脚；P5的3脚接地；接插件P6的1脚接3.3V电源；P6的2脚接电阻R22的一端，R22的另一端接U2的37脚；P6的3脚接地；按键S1的一端接地，按键S1的另一端接C38的一端，同时接U2的14脚；C38的另一端接地；电阻R11的一端接U2的14脚，另一端接3.3V电源；主控芯片U2的41脚连接P3的1脚，主控芯片U2的43脚连接P3的2脚，主控芯片U2的45脚连接P3的3脚；P4的3脚连接主控芯片U2的39脚，P4的1脚接地，P4的2脚接模拟地；C31的一端连接电池BT1的正极，C31的另一端连接电池BT1的负极；C33的一端连接主控芯片U2的22脚，C33的另一端连接主控芯片U2的19脚；

输入输出接口电路包括CAN芯片U8，电阻R37，R36；电容C52，接插件P3，P4和P7；

U8的1脚接主控芯片U2的96脚，U8的2脚接地，U8的4脚接R37的一端，R37的另一端接主控芯片U2的95脚；U8的3脚接3.3V电源，同时接C52的一端，C52的另一端接地；U8的8脚接地；U8的7脚与接插件P7的1脚和电阻R36的一端连接，U8的6脚与接插件P7的2脚和电阻R36的另一端连接；P3的1脚与主控芯片U2的41脚，P3的2脚与主控芯片U2的43脚连接，P3的3脚与主控芯片U2的45脚连接；P4的3脚连接主控芯片U2的39脚，P4的1脚接地，P4的2脚接模拟地；接插件P7提供CAN通信的两个接线端子；

SD卡存储电路6包括SD卡座SD，电容C39，电阻R23，R24，R25，R26；SD的1脚接U2的51脚，2脚接U2的54脚，3脚接地；4脚接3.3V电源，5脚接U2的52脚，6脚接地，7脚接U2的53脚；电阻R23的一端接3.3V电源，电阻R23的另一端接SD的1脚；电阻R24的一端接3.3V电源，电阻R24的另一端接SD的2脚，电阻R25的一端接电源，电阻R25的另一端接SD的5脚；R26的一端接3.3V电源，R26的另一端接SD的7脚。

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