CN104331005A - 一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统和控制方法。所述系统包括无线应变采集仪，无线路由器，PC端；其中无线应变采集仪包括WiFi模块、主控芯片、桥路唤醒电路、桥路供电电源、桥路稳压芯片。通过本发明的无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统，能够降低无线应变采集仪的能耗，提高续航时间；和现有技术相比，本发明能提供多种休眠模式和唤醒模式供用户选择；并且性价比高且易于实施。

Description

一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统和控制方法

技术领域

本发明涉及一种测试与控制技术领域中电源能耗控制技术，具体涉及一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统和控制方法。

背景技术

无线应变采集仪已经广泛应用于航空航天、建筑结构、冶金、石化、电力、教育等行业，是工程与试验领域必不可少的检测类仪器。而随着应变采集仪越来越小型化、便携化，使用可重复利用的充电电池作为应变采集仪的供能器件而备受推至，但在应变采集仪使用过程中，应变计或者应变传感器布置和测试需要大量时间，而应变仪内部电路依然在消耗电能，直接导致充电电池续航能力不足，致使检测活动中断。

目前对无线应变采集仪的能耗管理比较简单，仅仅是简单的休眠和唤醒模式转换，无法满足用户的多重需求；如果要进行更精确更复杂的控制的话，需要对整个系统进行更新，管理比较复杂。

因此，对无线应变采集仪进行更精细的能耗管理更简单的升级是非常必要的。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统和控制方法。

本发明所要解决的技术问题是目前的无线应变采集仪的能耗管理方式简单，功能单一的问题，并提供一种无线应变采集仪的休眠和唤醒控制系统和控制方法，它能够实现本地和远程对无线应变仪的休眠与唤醒控制，使无线应变仪功耗降低，续航时间提高，该系统构建简单，易于工程实现。

本发明请求保护一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统，包括：无线应变采集仪，无线路由器，PC端，他们之间通过无线网络相连；

所述PC端部署了应变采集模块，该应变采集模块通过PC端的无线网卡经无线路由器或直连无线应变采集仪的WiFi模块实现与无线应变采集仪通讯，以实现应变采集；

所述无线应变采集仪包括：

WiFi模块，该WiFi模块的IO引脚通过桥路唤醒电路的电平转换芯片与主控芯片的中断引脚INT连接，可以工作在AP模式或Client模式；

主控芯片，为具有中断和深度休眠功能的微控制器，该主控芯片不仅与WiFi模块连接，而且某一IO引脚与桥路唤醒电路经发光二级管与光耦继电开关的负极相连。

桥路唤醒电路由电平转换芯片、分压电阻、光耦继电开关、发光二极管和开关组成；电平转换芯片的两端分别连接主控芯片的IO引脚和WiFi模块的IO引脚；电源经桥路唤醒电路的分压电阻与光耦继电开关的正极相连；光耦继电开关的负极经发光二级管分为两条并联支路，一条支路连接到主控芯片的IO引脚，另一条支路经开关连接到公共地；光耦继电开关的集电极与桥路供电电源的正极相连，光耦继电开关的发射级与桥路稳压芯片的正极相连，通过光耦继电开关的通断实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通与断开。

桥路供电电源，用于为无线应变采集仪桥路供电总电源，该电源一支路经光耦继电开关的集电极与桥路稳压芯片相连。

桥路稳压芯片与光耦继电开关的发射级相连，并与桥路供电电源构成电路回路。

进一步的，该应变采集模块除了具备应变采集的基本功能外，还具备远程深度休眠功能、远程深度唤醒功能、远程桥路休眠功能和远程桥路唤醒功能。

进一步的，主控芯片一般为51单片机、ARM、DSP、FPGA等嵌入式微处理器。

进一步的，该WiFi模块通过串口或并口接口与主控芯片连接。

进一步的，当所述WiFi模块处于AP模式时，PC端通过无线网卡加入WiFi模块的SSID组网，当WiFi模块处于Client模式时，PC端通过无线网卡与WiFi模块共同加入无线路由器的SSID进行组网。

进一步的，所述控制系统具有本地操作和上位机远程操作两种方式。

进一步的，所述控制系统本地操作仅能实现桥路唤醒模式和桥路休眠模式的控制，上位机远程操作不仅可以实现桥路唤醒模式和桥路休眠模式的控制，而且还可以实现深度唤醒模式和深度桥路休眠模式的控制。

本发明还请求保护一种如前任一所述的控制系统中的控制方法：

步骤S201，检测无线应变采集仪的工作模式，如果是上位机操作模式，进入步骤S205；

步骤S202，检测开关的通断状态；

步骤S203，当开关为打开时，控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的断开，进入桥路休眠模式；

步骤S204，当开关为闭合时，控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通，进入桥路唤醒模式；

步骤S205，检测WiFi模块的工作模式；

步骤S206，当WiFi模块处于AP模式时，控制命令通过PC端无线网卡直连到WiFi模块的SSID组网上，控制主控芯片和WiFi模块；

步骤S207，当WiFi模块处于Client模式时，PC端无线网卡和WiFi模块共同加入无线路由器的SSID进行组网，控制命令经无线路由器控制WiFi模块和主控芯片；

步骤S208，主控芯片检测PC端应变采集模块发送的控制命令；

步骤S209，主控芯片接收到桥路休眠模式控制命令时，将IO引脚改为高电平，进而控制控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的断开，开启桥路休眠模式；主控芯片接收到桥路唤醒模式控制命令时，将IO引脚改为低电平，进而控制控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通，开启桥路唤醒模式。

步骤S210，主控芯片接收到深度休眠模式控制命令时，将IO引脚改为高电平，从而切断桥路供电电源与桥路稳压芯片的连接，在通过内置命令控制主控芯片进入休眠模式，此时仅仅Wifi模块处于工作状态，开启深度休眠模式；

步骤S211，WiFi模块检测PC端应变采集模块发送的控制命令；

步骤S212，WiFi模块接收到桥路唤醒模式控制命令时，通过控制WiFi模块的IO引脚的高低电平来控制主控芯片的中断，实现主控芯片的唤醒并启动内置命令控制IO引脚为低电平，开启桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通，开启深度唤醒模式。

本发明还请求一种无线应变采集仪，所述无线应变采集仪包括：

WiFi模块，该WiFi模块的IO引脚通过桥路唤醒电路的电平转换芯片与主控芯片的中断引脚INT连接，可以工作在AP模式或Client模式；

主控芯片，为具有中断和深度休眠功能的微控制器，该主控芯片不仅与WiFi模块连接，而且某一IO引脚与桥路唤醒电路经发光二级管与光耦继电开关的负极相连；

桥路唤醒电路由电平转换芯片、分压电阻、光耦继电开关、发光二极管和开关组成；电平转换芯片的两端分别连接主控芯片的IO引脚和WiFi模块的IO引脚；电源经桥路唤醒电路的分压电阻与光耦继电开关的正极相连；光耦继电开关的负极经发光二级管分为两条并联支路，一条支路连接到主控芯片的IO引脚，另一条支路经开关连接到公共地；光耦继电开关的集电极与桥路供电电源的正极相连，光耦继电开关的发射级与桥路稳压芯片的正极相连，通过光耦继电开关的通断实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通与断开；

桥路供电电源，用于为无线应变采集仪桥路供电总电源，该电源一支路经光耦继电开关的集电极与桥路稳压芯片相连。

桥路稳压芯片与光耦继电开关的发射级相连，并与桥路供电电源构成电路回路。

这样，本发明所涉及的一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统可以使无线应变采集仪的使用者根据实际检测需要控制应变仪进入休眠模式以降低能耗，提高续航时间，并根据需要随时唤醒。

通过本发明的无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统，能够降低无线应变采集仪的能耗，提高续航时间；和现有技术相比，本发明能提供多种休眠模式和唤醒模式供用户选择，用户可以根据实际测量需要进行最优选择；并且可通过简单增加桥路唤醒电路实现对现有无线应变仪进行技术升级，性价比高且易于实施。

附图说明

图1为根据本发明实施例的无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的无线应变采集仪的结构示意图；

上述附图中的各标记意义如下：

2001.电平转换芯片；2002.分压电阻；2003.光耦继电开关；2004.发光二极管；2005.开关。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，本发明提出了一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统，其包括：无线应变采集仪101，无线路由器102，PC(个人计算机)端103。他们之间通过无线网络相连。

无线应变采集仪当中的WiFi模块为通用的能够提供WiFi无线网络电路模块，具有最基本的AP模式或Client模式的功能；当WiFi模块处于AP模式时，PC端通过无线网卡加入WiFi模块的SSID(ServiceSet Identifier，服务集标识)组网，当WiFi模块处于Client模式时，PC端通过无线网卡与WiFi模块共同加入无线路由器102的SSID进行组网。

所述PC端103部署了应变采集模块，该应变采集模块通过PC机的无线网卡经无线路由器102或直连WiFi模块1001实现与无线应变采集仪通讯，以实现应变采集。该应变采集模块除了具备应变采集的基本功能，还具备远程深度休眠功能、远程深度唤醒功能、远程桥路休眠功能和远程桥路唤醒功能。操作者可以通过操作相应的功能实现无线应变采集仪的上述四种功能。

下面通过图2对本发明的无线应变采集仪作进一步的介绍。本发明系统中的无线应变采集仪，包括：WiFi模块1001，与主控芯片1002及桥路唤醒电路1003相连，可以工作在AP(Access Point)模式或Client模式；

该WiFi模块1001通过通讯接口与主控芯片1002连接，该通讯接口可以为串口通讯方式，也可以为并口通讯方式；该WiFi模块1001的IO引脚通过桥路唤醒电路1003的电平转换芯片2001与主控芯片1002的中断引脚INT连接。

主控芯片1002，与WiFi模块1001及桥路唤醒电路1003相连，为具有中断和深度休眠功能的微控制器。

该主控芯片一般为51单片机、ARM、DSP、FPGA等嵌入式微处理器。该主控芯片不仅与WiFi模块1连接，而且某一IO引脚与桥路唤醒电路2003经发光二级管304与光耦继电开关2003的负极相连。

桥路唤醒电路2003由电平转换芯片2001、分压电阻2002、光耦继电开关2003、发光二极管2004和开关2005组成；电平转换芯片2001的两端分别连接主控芯片1002的IO引脚和WiFi模块1001的IO引脚；电源经桥路唤醒电路2003的分压电阻2002与光耦继电开关2003的正极相连；光耦继电开关2003的负极经发光二级管2004分为两条并联支路，一条支路连接到主控芯片1002的IO引脚，另一条支路经开关2005连接到公共地；光耦继电开关2003的集电极与桥路供电电源1005的正极相连，光耦继电开关2003的发射级与桥路稳压芯片1006的正极相连，通过光耦继电开关2003的通断实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通与断开。

桥路供电电源1004，用于为无线应变采集仪桥路供电总电源。该电源一支路经光耦继电开关2003的集电极与桥路稳压芯片1005相连。

桥路稳压芯片1005与光耦继电开关2003的发射级相连，并与桥路供电电源1004构成电路回路。该稳压芯片为惠斯通电桥桥路提供标准激励电源。

所述无线应变采集仪的唤醒控制系统的控制方法是针对桥路休眠模式和深度休眠模式的唤醒控制提出的，与之对应的唤醒方式有桥路唤醒模式和深度唤醒模式；桥路休眠模式是指仅切断供电电源1004与桥路稳压芯片1005的连接，主控芯片不进入休眠模式，无线应变采集仪可以实现除了应变采集功能以外的所有功能；深度休眠模式是指主控芯片1002进入休眠模式，供电电源1004与桥路稳压芯片1005处于断开状态，整个无线应变采集仪除了WiFi模块1001处于运行状态外，应变采集仪不能完成任何功能，此时无线应变采集仪工作在最小功耗模式下。

唤醒模式是指通过一定的操作，使处于休眠模式下的无线应变采集仪运行于正常工作状态；在两种休眠模式下，无线应变采集仪都处于低功耗运行状态，通过休眠与唤醒可以实现无线应变采集仪节约能源，提高续航能力；通过设置不同的休眠模式，可以更灵活的对。

所述无线应变采集仪的唤醒控制系统具有本地操作和上位机远程操作两种方式。

本地操作仅能实现桥路唤醒模式和桥路休眠模式的控制，通过硬件开关2005的通断控制光耦继电开关2003的通断状态来实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通与断开，当开关2005闭合，桥路唤醒模式开启，当开关2005打开，桥路休眠模式开启。

上位机远程操作不仅可以实现桥路唤醒模式和桥路休眠模式的控制，而且还可以实现深度唤醒模式和深度桥路休眠模式的控制。上位机远程的桥路唤醒模式和桥路休眠模式是通过PC端应变采集模块来控制主控芯片1002的IO引脚的高低电平来控制光耦继电开关2003的通断状态来实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通与断开，当IO引脚为低电平，桥路唤醒模式开启，当IO引脚为高电平，桥路休眠模式开启。

上位机远程深度休眠模式是通过PC端应变采集模块控制主控芯片1002的IO引脚电平为高电平，切断桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的连接，再通过命令控制主控芯片进入休眠模式来实现；上位机远程深度唤醒模式是通过PC端应变采集模块控制WiFi模块1001的IO引脚的高低电平来控制主控芯片1002的中断，实现主控芯片1002唤醒并启动内置命令控制IO引脚为低电平，开启桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通。

本发明还提供了一种应用于上述控制系统的控制方法。

该方法包括如下步骤：

步骤S201，检测无线应变采集仪的工作模式，如果是上位机操作模式，进入步骤S205；

步骤S202，检测开关2005的通断状态；

步骤S203，当开关2005为打开时，控制光耦继电开关2003以实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的断开，进入桥路休眠模式；

步骤S204，当开关为闭合时，控制光耦继电开关2003以实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通，进入桥路唤醒模式；

步骤S205，检测WiFi模块1001的工作模式；

步骤S206，当WiFi模块1001处于AP模式时，控制命令通过PC端无线网卡直连到WiFi模块1001的SSID组网上，控制主控芯片1002和WiFi模块1001；

步骤S207，当WiFi模块1001处于Client模式时，PC端无线网卡和WiFi模块1001共同加入无线路由器102的SSID进行组网，控制命令经无线路由器102控制WiFi模块1001和主控芯片1002；

步骤S208，主控芯片1002检测PC端应变采集模块发送的控制命令；

步骤S209，主控芯片1002接收到桥路休眠模式控制命令时，将IO引脚改为高电平，进而控制控制光耦继电开关2003以实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的断开，开启桥路休眠模式；主控芯片1002接收到桥路唤醒模式控制命令时，将IO引脚改为低电平，进而控制控制光耦继电开关2003以实现桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通，开启桥路唤醒模式。

步骤S210，主控芯片1002接收到深度休眠模式控制命令时，将IO引脚改为高电平，从而切断桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的连接，在通过内置命令控制主控芯片进入休眠模式，此时仅仅Wifi模块1001处于工作状态，开启深度休眠模式；

步骤S211，WiFi模块1001检测PC端应变采集模块发送的控制命令；

步骤S212，WiFi模块1001接收到桥路唤醒模式控制命令时，通过控制WiFi模块1001的IO引脚的高低电平来控制主控芯片1002的中断，实现主控芯片1002的唤醒并启动内置命令控制IO引脚为低电平，开启桥路供电电源1004与桥路稳压芯片1005的导通，开启深度唤醒模式。

本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (9)

1.一种无线应变采集仪的休眠与唤醒控制系统，其特征在于，包括：无线应变采集仪，无线路由器，PC端，他们之间通过无线网络相连；

所述PC端部署了应变采集模块，该应变采集模块通过PC端的无线网卡经无线路由器或直连无线应变采集仪的WiFi模块实现与无线应变采集仪通讯，以实现应变采集；

所述无线应变采集仪包括：

WiFi模块，该WiFi模块的IO引脚通过桥路唤醒电路的电平转换芯片与主控芯片的中断引脚INT连接，可以工作在AP模式或Client模式；

主控芯片，为具有中断和深度休眠功能的微控制器，该主控芯片不仅与WiFi模块连接，而且某一IO引脚与桥路唤醒电路经发光二级管与光耦继电开关的负极相连；

桥路唤醒电路由电平转换芯片、分压电阻、光耦继电开关、发光二极管和开关组成；电平转换芯片的两端分别连接主控芯片的IO引脚和WiFi模块的IO引脚；电源经桥路唤醒电路的分压电阻与光耦继电开关的正极相连；光耦继电开关的负极经发光二级管分为两条并联支路，一条支路连接到主控芯片的IO引脚，另一条支路经开关连接到公共地；光耦继电开关的集电极与桥路供电电源的正极相连，光耦继电开关的发射级与桥路稳压芯片的正极相连，通过光耦继电开关的通断实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通与断开；

桥路供电电源，用于为无线应变采集仪桥路供电总电源，该电源一支路经光耦继电开关的集电极与桥路稳压芯片相连。

桥路稳压芯片与光耦继电开关的发射级相连，并与桥路供电电源构成电路回路。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该应变采集模块除了具备应变采集的基本功能外，还具备远程深度休眠功能、远程深度唤醒功能、远程桥路休眠功能和远程桥路唤醒功能。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，主控芯片一般为51单片机、ARM、DSP、FPGA等嵌入式微处理器。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，该WiFi模块通过串口或并口接口与主控芯片连接。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，当所述WiFi模块处于AP模式时，PC端通过无线网卡加入WiFi模块的SSID组网，当WiFi模块处于Client模式时，PC端通过无线网卡与WiFi模块共同加入无线路由器的SSID进行组网。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制系统具有本地操作和上位机远程操作两种方式。

7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制系统本地操作仅能实现桥路唤醒模式和桥路休眠模式的控制，上位机远程操作不仅可以实现桥路唤醒模式和桥路休眠模式的控制，而且还可以实现深度唤醒模式和深度桥路休眠模式的控制。

8.一种应用于如权利要求1-7任一所述的控制系统中的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S201，检测无线应变采集仪的工作模式，如果是上位机操作模式，进入步骤S205；

步骤S202，检测开关的通断状态；

步骤S203，当开关为打开时，控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的断开，进入桥路休眠模式；

步骤S204，当开关为闭合时，控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通，进入桥路唤醒模式；

步骤S205，检测WiFi模块的工作模式；

步骤S206，当WiFi模块处于AP模式时，控制命令通过PC端无线网卡直连到WiFi模块的SSID组网上，控制主控芯片和WiFi模块；

步骤S207，当WiFi模块处于Client模式时，PC端无线网卡和WiFi模块共同加入无线路由器的SSID进行组网，控制命令经无线路由器控制WiFi模块和主控芯片；

步骤S208，主控芯片检测PC端应变采集模块发送的控制命令；

步骤S209，主控芯片接收到桥路休眠模式控制命令时，将IO引脚改为高电平，进而控制控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的断开，开启桥路休眠模式；主控芯片接收到桥路唤醒模式控制命令时，将IO引脚改为低电平，进而控制控制光耦继电开关以实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通，开启桥路唤醒模式。

步骤S210，主控芯片接收到深度休眠模式控制命令时，将IO引脚改为高电平，从而切断桥路供电电源与桥路稳压芯片的连接，在通过内置命令控制主控芯片进入休眠模式，此时仅仅Wifi模块处于工作状态，开启深度休眠模式；

步骤S211，WiFi模块检测PC端应变采集模块发送的控制命令；

步骤S212，WiFi模块接收到桥路唤醒模式控制命令时，通过控制WiFi模块的IO引脚的高低电平来控制主控芯片的中断，实现主控芯片的唤醒并启动内置命令控制IO引脚为低电平，开启桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通，开启深度唤醒模式。

9.一种无线应变采集仪，其特征在于，所述无线应变采集仪包括：

WiFi模块，该WiFi模块的IO引脚通过桥路唤醒电路的电平转换芯片与主控芯片的中断引脚INT连接，可以工作在AP模式或Client模式；

主控芯片，为具有中断和深度休眠功能的微控制器，该主控芯片不仅与WiFi模块连接，而且某一IO引脚与桥路唤醒电路经发光二级管与光耦继电开关的负极相连；

桥路唤醒电路由电平转换芯片、分压电阻、光耦继电开关、发光二极管和开关组成；电平转换芯片的两端分别连接主控芯片的IO引脚和WiFi模块的IO引脚；电源经桥路唤醒电路的分压电阻与光耦继电开关的正极相连；光耦继电开关的负极经发光二级管分为两条并联支路，一条支路连接到主控芯片的IO引脚，另一条支路经开关连接到公共地；光耦继电开关的集电极与桥路供电电源的正极相连，光耦继电开关的发射级与桥路稳压芯片的正极相连，通过光耦继电开关的通断实现桥路供电电源与桥路稳压芯片的导通与断开；

桥路供电电源，用于为无线应变采集仪桥路供电总电源，该电源一支路经光耦继电开关的集电极与桥路稳压芯片相连。

桥路稳压芯片与光耦继电开关的发射级相连，并与桥路供电电源构成电路回路。