CN103336108A - 水泥样品无线测控装置 - Google Patents

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Abstract

水泥样品无线测控装置，适用于产品检测领域，包括单片机、电源模块、状态监控模块、无线通讯模块、声光指示报警模块。实现了对水泥样品的无线实时测控，提高了水泥样品的管理效率，增强了水泥样品信息保护的安全性，降低了人工的劳动强度。

Description

水泥样品无线测控装置
技术领域
本发明涉及测控设备领域，尤其涉及在水泥质量检测时针对水泥样品的无线测控装置。
背景技术
目前，水泥样品结果复验、抽查、仲裁检验和能力验证中留样检测提供样品，保证试验样品检测结果的重现性。水泥实验室管理规定必须将每一批或编号的水泥样品装入样品桶，放置在水泥样品库中，密闭存储90天。由于样品库里样品桶很多，在获取样品的信息时易发生错误，样品管理及处理的准确性低，工作效率不高；同时由于水泥样品管理的不规范，水泥样品的信息被窃取或篡改，甚至水泥样品发生丢失和质量变异。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述缺陷，提出水泥样品无线测控装置，包括电源模块，单片机，状态监控模块，无线通讯模块和声光指示报警模块；所述电源模块负责为无线测控装置提供工作电源，单片机用于数据计算与处理，状态监控模块用于采集样品即时状态信息，无线通讯模块用于状态监控模块与其他模块之间的信息传输，声光指示报警模块用于状态监控模块的状态显示并当状态监控模块监测信息超出设定值时实施报警。
所述状态监控模块包括光电感应模块和状态监控单元，其状态监控单元包括陀螺仪、加速度计、数字传感器以及数字运动处理器DMP；所述陀螺仪、加速度计和数字运动处理器DMP通过I2C接口与数字传感器连接；并将信息数据传输至单片机。
所述无线通讯模块采用的频段是2.4GHZ的ISM频段；所述无线通讯模块通过SPI口与单片机进行数据交换。
所述无线通讯模块包括用于发射、接收模式控制的CE，用于SPI总线控制的CSN，用于时钟信号的SCK，用于数据输入信号的MOSI，用于数据输出信号的MISO，用于终端信号的IRQ，以及用于PCB制无线天线的J4端。
所述CE与单片机的32脚相连；所述CSN与单片机的28脚相连；所述SCK与单片机的31脚相连；所述MOSI与单片机的29脚相连；所述MISO与单片机的30脚相连；所述IRQ与单片机的7脚相连。
所述声光指示报警模块包括控制红色LED指示灯的LEDCTRL、控制蓝色LED指示灯的LEDCTRL0和用于贴片蜂鸣器的控制接口BPCTRL；所述LEDCTRL、LEDCTRL0和控制接口BPCTRL分别与单片机相连。
所述光电感应模块的输出端与单片机连接。
与现有技术相比，本发明通过设置的状态监控模块、无线通讯模块、声光指示报警模块，使得在对水泥样品检测管理时，利用无线射频信号自动识别水泥样品目标并获取相关数据，操作快捷方便；完善水泥实验信息化管理，提高了管理效率；有效的保护了水泥样品的信息安全。
附图说明
图1是本发明的原理方框图；1、电源管理模块，2、声光指示报警模块，3、单片机，4、状态监控模块，5、无线通讯模块。
图2是本发明的状态监控单元的设计电路原理图；
图3是本发明的电源模块的设计电路原理图；
图4是本发明的无线通讯模块的设计电路原理图；
图5是本发明的单片机的设计电路原理图；
图6是本发明的声光指示报警模块的设计电路原理图；
图7是本发明的光电感应模块的设计电路原理图。
具体实施方式
根据水泥样品桶的结构，将水泥样品无线测控装置固定在每一个样品桶的塑料密封内盖上，无线测控装置的封装尺寸需要根据实际空间要求进行集成设计。
如图1所示，水泥样品无线测控装置：包括电源模块1，单片机3，状态监控模块4，无线通讯模块5和声光指示报警模块2；电源模块1负责为无线测控装置提供工作电源，单片机3用于数据计算与处理，状态监控模块4用于采集样品即时状态信息，无线通讯模块5用于状态监控模块与其他模块之间的信息传输，声光指示报警模块2用于状态监控模块的状态显示并用于当状态监控模块监测信息超出设定值时实施报警。
包括低功耗MSP430F149单片机3和包括锂电池的电源模块1构成的卡片式采集系统，完成对水泥样品桶信息的采集。声光指示报警模块2用于寻找样品桶和移动报警，以及用于超出留样储存周期的样品出库以及样品入库时自动发出报警；状态传感模块4采用三轴重力加速度传感器，配合特定的检测算法，完成对设备状态的判断；无线通讯模块5把接收到的信号发射出去，光电感应模块检测样品桶是否被打开；单片机3存储样品的检验数据以及管理信息。
如图2所示，状态监控模块4包括光电感应模块和状态监控单元，状态监控单元包括3轴MEMS陀螺仪，3轴MEMS加速度计，以及一个可扩展的数字运动处理器DMP（Digital Motion Processor）；可用I2C接口连接一个第三方的数字传感器，扩展之后就可以通过其I2C接口输出一个9轴的信号。陀螺仪可测范围设定为±250/秒（dps），加速度计可测范围为±2G。当设备运动时，产生INT6560中断信号发给单片机系统，接单片机12脚。单片机通过的I2C总线读取传感器内部的数据，其中SCL为总线的时钟线，接单片机47脚。SDA为数据线，接单片机46脚。总线频率可达400KHZ，能满足一般的数据传输需求，状态监控模块使用3.3V的直流电源，功耗较低。
如图3所示，电源模块1的电源部分使用SPX3819芯片。贴片封装，体积小，压降小，500MA,低噪声LDO电源，电源模块1提供3.3V的工作电源。
如图4所示，无线通讯模块5使用ISM免许可的2.4GHZ全球开发频段，最高工作速率2Mbps,高效GFSK调制，采用126频道，可满足多点通信和跳频通信需要。内置CRC检错和点对多点通信地址控制。低功耗1.9～3.6V工作，待机模式状态为22UA,掉电模式下为900NA.PCB蛇形天线设计。通过SPI口与单片机系统进行数据交换，使用方便，CE为发射、接收模式控制，与单片机的32脚相连；CSN为SPI总线使能，与单片机的28脚相连；SCK为时钟信号，与单片机的31脚相连；MOSI为数据输入信号，与单片机的29脚相连；MISO为数据输出信号，与单片机的30脚相连；IRQ为终端信号，与单片机的7脚相连；J4端为PCB制无线天线。
如图5所示，单片机3采用TI公司的MSP430F149单片机，MSP430F149采用16位RISC结构，采用5种低功耗模式，能有效延长电池寿命。内部资源丰富：有2个串口模块，2个16位的定时器模块，1个12位的AD采样模块。片内数据存储器数量较多，可以存储样品的检验数据以及管理信息具有较高的处理速度和运算能力，通过ADC0端口与单片机的59脚相连采集电池电压信息，监控电池电量，调整工作模式。
如图6所示，声光指示报警模块2使用高亮LED指示灯和贴片蜂鸣器，减少体积。LEDCTRL为红色LED灯控制，与单片机的43脚相连；LEDCTRL0为蓝色LED灯控制，与单片机的42脚相连；BPCTRL为蜂鸣器控制接口，与单片机的44脚相连。
如图7所示，在光电感应模块中TD0为光电感应模块的输出端，输出端TD0单片机的45脚相连，驱动电源是3.3V，LEDCTRL1为模块工作控制端，与单片机的41脚相连。
本发明通过设置的状态监控模块、无线通讯模块和声光指示报警模块分别与单片机连接，使得水泥样品无线测控装置能够按照事先设定的发射频次主动发射信号，将自身编码、密封状态、环境温湿度以及样品信息等等，通过数据接收端读取，解码上传计算机。当水泥样品的桶体被移出系统磁场感应区、被人非法操作或环境温湿度超出规定的范围等可实现向读写器向上位机发射信号，同时双色LED灯循环闪烁并发出蜂鸣声。把自动识别射频技术应用于水泥样品库的样品管理，通过无线射频技术自动识别水泥样品，获取相关检验数据，实时监控样品的状态和环境参数，防止留样存放期间样品遗失、质量变异，防止样品数据被数据被窃取和篡改。完善水泥实验信息化管理，减少样品登记、查找时间，提高工作效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.水泥样品无线测控装置，其特征在于：包括电源模块，单片机，状态监控模块，无线通讯模块和声光指示报警模块；所述电源模块负责为无线测控装置提供工作电源，单片机用于数据计算与处理，状态监控模块用于采集样品即时状态信息，无线通讯模块用于状态监控模块与其他模块之间的信息传输，声光指示报警模块用于状态监控模块的状态显示并当状态监控模块监测信息超出设定值时实施报警。
2.如权利要求1所述水泥样品无线测控装置，其特征在于：所述状态监控模块包括光电感应模块和状态监控单元；所述状态监控单元包括陀螺仪、加速度计、数字传感器以及数字运动处理器DMP；所述陀螺仪、加速度计和数字运动处理器DMP通过I2C接口与数字传感器连接；并将信息数据传输至单片机。
3.如权利要求1所述水泥样品无线测控装置，其特征在于：所述无线通讯模块采用的频段是2.4GHZ的ISM频段；所述无线通讯模块通过SPI口与单片机进行数据交换。
4.如权利要求3所述水泥样品无线测控装置，其特征在于：所述无线通讯模块包括用于发射、接收模式控制的CE，用于SPI总线控制的CSN，用于时钟信号的SCK，用于数据输入信号的MOSI，用于数据输出信号的MISO，用于终端信号的IRQ，以及用于PCB制无线天线的J4端。
5.如权利要求4所述水泥样品无线测控装置，其特征在于：所述CE与单片机的32脚相连；所述CSN与单片机的28脚相连；所述SCK与单片机的31脚相连；所述MOSI与单片机的29脚相连；所述MISO与单片机的30脚相连；所述IRQ与单片机的7脚相连。
6.如权利要求1所述水泥样品无线测控装置，其特征在于：所述声光指示报警模块包括控制红色LED指示灯的LEDCTRL、控制蓝色LED指示灯的LEDCTRL0和用于贴片蜂鸣器的控制接口BPCTRL；所述LEDCTRL、LEDCTRL0和控制接口BPCTRL分别与单片机相连。
7.如权利要求1所述水泥样品无线测控装置，其特征在于：所述光电感应模块的输出端与单片机连接。
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