CN104748868A - 测量装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量装置，包括：温度传感器，检测设备所处环境的温度；触发模块，周期性地生成触发信号；存储芯片，存储检测的温度数据；无线通信模块，与远程服务器进行无线通信，将存储的温度数据发动至远程服务器；控制芯片，每次接收到触发信号时，由休眠模式转至采集模式，并在采集完成后，由采集模式转至休眠模式；壳体，壳体具有供电接口，供电接口与控制芯片相连。本发明实施例的测量装置可以提高温度测量的准确度，实现精确测量外部环境温度的目的，并且通过互联网可以查看设备所在环境下的温度，简单便捷。

Description

测量装置

技术领域

本发明涉及无线传感网络技术领域，特别涉及一种测量装置。

背景技术

温度与人们的生产及生活密切相关，随着人们生活质量的提高，用户对室内环境的要求也越来越高，因此需要对温度进行实时监控。

其中，相关技术中的温度测量，其大多是从传感器引出线缆到主机然后显示在面板上，从而显示温度数据，或者首先保存采集的温度数据，其次通过下载温度数据至上位机进行查看。

然而，相关技术中的测温方式不但成本高，而且可靠性以及集成度相对较低，并且随着大量廉价和高度集成的无线模块的普及，尤其是WIFI网络的大面积覆盖，实现无线的高效温度测量已经成为现实。但是，紫蜂协议Zigbee为低功耗方案，且适合温度的采集，但是不能直接接入互联网，并且WIFI虽然为高速率的通信方式，但其本身功耗较大，导致对温度传感器的示数有很大影响，无法很好地满足用户的使用需求。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种测量装置，该装置可以提高温度测量的准确度，并且简单便捷。

为达到上述目的，本发明实施例提出了一种测量装置，包括：温度传感器，用于检测设备所处环境的温度；触发模块，所述触发模块周期性地生成触发信号；存储芯片，用于存储所述温度传感器检测的温度数据；无线通信模块，所述无线通信模块与远程服务器进行无线通信，将所述存储芯片存储的温度数据发动至所述远程服务器；控制芯片，所述控制芯片分别与所述温度传感器、所述触发模块、所述存储芯片和所述无线通信模块相连，每次接收到所述触发信号时，由休眠模式转至采集模式，并在采集完成后，由所述采集模式转至所述休眠模式；以及壳体，所述壳体具有供电接口，所述供电接口与所述控制芯片相连，其中，所述温度传感器、所述触发模块、所述存储芯片、所述无线通信模块和所述控制芯片设置在所述壳体内。

根据本发明实施例提出的测量装置，在每次接收到触发信号时，由休眠模式转至采集模式，通过温度传感器检测设备所处环境的温度，从而存储温度数据，并且发送温度数据至远程服务器，以及在采集模式完成后重新转至休眠模式，通过多种低功耗形式严格控制设备的自身发热，降低功耗，提高温度测量的准确度，实现精确测量外部环境温度的目的，简单便捷，很好地满足了用户的使用需求，提高用户的使用体验。

另外，根据本发明上述实施例的测量装置还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述触发模块包括：RTC时钟模块，所述RTC时钟模块周期性地生成时钟信号，并将所述时钟信号作为所述触发信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述RTC时钟模块由设置在所述壳体内的纽扣电池供电。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述触发模块包括：看门狗；和计数器，所述计数器用于记录所述看门狗溢出的次数，并在所述看门狗溢出的次数达到预设次数后，向所述控制芯片发送所述触发信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述休眠模式为所述无线通信模块关闭、所述温度传感器和所述存储芯片断电、所述控制芯片处于低功耗运行的模式；所述采集模式为所述无线通信模块开启、所述温度传感器和所述存储芯片上电、所述控制芯片处于正常运行的模式。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述无线通信模块的关闭和开启、所述温度传感器和所述存储芯片的断电和上电由所述控制芯片控制。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述装置还包括：设置在所述壳体上的USB接口，所述USB接口与所述控制芯片相连。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述壳体上设置有通风孔。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述无线通信模块可以为WIFI通信模块。

优选地，在本发明的一个实施例中，所述存储芯片可以为EEPROM或FLASH。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的测量装置的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的测量装置的结构示意图；

图3为根据本发明一个实施例的测量装置的控制流程图；以及

图4为根据本发明一个具体实施例的测量装置的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的测量装置。参照图1所示，该测量装置包括：温度传感器10、触发模块20、存储芯片30、无线通信模块40、控制芯片50和壳体60。

其中，温度传感器10用于检测设备所处环境的温度。触发模块20周期性地生成触发信号。存储芯片30用于存储温度传感器10检测的温度数据。无线通信模块40与远程服务器进行无线通信，将存储芯片30存储的温度数据发送至远程服务器。控制芯片50分别与温度传感器10、触发模块20、存储芯片30和无线通信模块40相连，每次接收到触发信号时，由休眠模式转至采集模式，并在采集完成后，由采集模式转至休眠模式。壳体60具有供电接口61，供电接口61与控制芯片50相连，其中，温度传感器10、触发模块20、存储芯片30、无线通信模块40和控制芯片50设置在壳体60内。在本发明的实施例中，本发明实施例可以通过WIFI无线通信与服务器交换数据，并且通过控制设备整体功耗以达到精确的温度采集，从而提高温度测量的准确度，实现精确测量外部环境温度的目的。

进一步地，在本发明的另一个实施例中，触发模块20包括：看门狗和计数器。其中，计数器用于记录看门狗溢出的次数，并在看门狗溢出的次数达到预设次数后，向控制芯片发送触发信号。

进一步地，在本发明的一个实施例中，触发模块20包括：RTC时钟模块(图中未标示)。其中，RTC时钟模块周期性地生成时钟信号，并将时钟信号作为触发信号。

其中，在本发明的一个实施例中，RTC时钟模块由设置在壳体60内的纽扣电池(图中未标示)供电。具体地，RTC时钟模块由纽扣电池供电，独立于中心控制器即控制芯片50，从而给中心控制器提供用于唤醒的触发信号。RTC内部运行的时钟除了给系统提供时钟接口外，还能够产生定时信号用于设备的定期唤醒，由于看门狗唤醒设备的方法时间不是很精确，所以如果对采样周期要求比较严格，则可以选择用RTC的Alarm功能，每次系统采集完成后都会设定下一次的唤醒时间，比如10:59:00唤醒设备执行采集功能。

具体地，在本发明的一个实施例中，休眠模式为无线通信模块40关闭、温度传感器10和存储芯片30断电、控制芯片50处于低功耗运行的模式；采集模式为无线通信模块40开启、温度传感器10和存储芯片30上电、控制芯片50处于正常运行的模式。

其中，在本发明的一个实施例中，无线通信模块40的关闭和开启、温度传感器10和存储芯片30的断电和上电由控制芯片50控制。

具体而言，参照图2所示，本发明实施例的测量装置采用定时休眠的方法降低功耗。系统分为两种工作模式：休眠模式和采集模式。

在采集模式下，系统由外部RTC即RTC时钟模块触发信号唤醒，然后开始采集温度传感器10检测所处环境的温度，采集完成后控制芯片50开始配置WIFI通信，随后将数据包发送至远程服务器，接着开始低功耗工作，包括温度传感器10和储存器即存储芯片30的断电处理，RTC时钟模块的触发配置，以及WIFI通信模块即无线通信模块40的关闭，最后控制芯片50进入休眠状态，等待RTC时钟模块下一次触发信号的到来。

在休眠模式下，系统中RTC时钟模块正常工作，控制芯片50和无线通信模块40处于深度休眠或关闭状态，温度传感器10和存储芯片30处于断电模式。当采集时间到达时，RTC时钟模块产生一个触发信号唤醒控制芯片50进入采集模式。

以上描述的唤醒方式为RTC时钟模块触发信号唤醒控制芯片50。第二种唤醒方式为内部看门狗信号触发，由于STM32的独立看门狗可以在系统处于深度休眠时唤醒系统，最长定时为4095/(32000/256)s≈32s，即系统最长休眠32s就会被看门狗唤醒。因此，利用存储芯片30可以提高休眠的时间长度，系统每次被看门狗唤醒时，会在存储芯片30的特定区域储存一个标志位，用于记录看门狗唤醒次数，当唤醒次数到达设定的值(采样频率)即预设次数则清空标志位并进入采集模式。以上两种方式都可以使用触发信号对深度休眠的控制芯片50进行唤醒操作。

在本发明的实施例中，本发明实施例适当的进行休眠操作，使得设备整体的发热不会影响到温度传感器10对周围环境的正常采集，用户可以方便的使用该装置进行便携采集，或者通过互联网就可以查看设备所在环境下的温度，使得系统整体功耗大大的降低，在温湿度的精度范围内，不对其产生影响。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图3所示，本发明实施例的具体控制流程如下：

S301，上电。

其中，无线通信模块40的关闭和开启、温度传感器10和存储芯片30的断电和上电由控制芯片50控制。

S302，判断温度传感器10是否检测设备所处环境的温度完毕。

S303，温度数据采集。

S304，WIFI模块联网发送。

其中，在温度传感器10检测完毕之后，WIFI模块即无线通信模块40与远程服务器进行无线通信，以将存储芯片30存储的温度数据发送至远程服务器。

S305，判断是否发送完成。如果成功，则进入步骤S307；如果失败，则进入步骤S306。

S306，数据储存，并进入步骤S307。

存储芯片30存储温度传感器10检测的温度数据。

S307，配置RTC(看门狗)。

S308，进入休眠模式，等待下一次触发信号。

由于温度传感器对周围温度极为敏感，本发明实施例通过采用智能休眠的低功耗方式，从而克服WIFI发热对其产生的影响。简言之，本发明实施例通过定期的唤醒设备进行数据处理并通过WIFI发送至服务器进行数据分析。

进一步地，在本发明的一个实施例中，温度传感器10可选用高精度的数字传感器或者模拟传感器，本发明实施例采用SHT11温湿度传感器。该传感器温度精度为0.3℃，通过IIC总线接口连接至控制芯片50，非采集时间时控制芯片50切断传感器的电源，从而降低系统功耗。

进一步地，在本发明的一个实施例中，无线通信模块40可以为WIFI通信模块如MXCHIP的EMW3162模块。具体地，WIFI通信采用MXCHIP的EMW3162模块，该模块使用STM32F205RG芯片作为WIFI的控制器，同时又预留了大部分功能提供给用户，因此可以在EMW3162模块上开发相应的应用，即用EMW3162模块采集温度数据并控制WIFI发送出去。需要说明的是，当连接用户提供的接入点后和服务器交换数据，无数据传送时则处于低功耗状态。

进一步地，在本发明的一个实施例中，存储芯片30可以为EEPROM或FLASH。具体地，存储芯片30如外部储存器可以是EEPROM或者是FLASH。在本发明的一个具体实施实例中，存储芯片30采用的是Atmel公司的ATC2402，拥有三个地址线，容量为2K，该器件用来储存设备信息，比如WIFI热点信息、传感器数据等。利用该EEPROM可以实现长时间的休眠，当利用内部看门狗唤醒时，由于看门狗最多能够定时32s，即设备最多休眠32s，因此可以在该EEPROM中加入一个计数值，用来存放看门狗溢出的次数，系统每30秒被唤醒后先检查该计数值是否为设定的采样周期，如果到达采样周期就开始采集并发送，然后清零EEPROM中的计数值，如果没有到达采样周期就累加计数值，并进入休眠模式。当然采样周期设置的越大，新设备睡眠的时间越长。

进一步地，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的装置还包括：设置在壳体60上的USB接口(图中未标示)，USB接口与控制芯片50相连。设备用USB电源供电，随后电压由5V转为3.3V为整个系统供电。简言之，本发明实施例还包括电源管理单元(图中未标示)，电源管理单元负责整个系统的供电，分为稳压部分和电源转换部分。

进一步地，在本发明的一个实施例中，壳体60上设置有通风孔(图中未标示)。

在本发明的一个具体实施例中，参照图4所示，本发明实施例的测量装置包括：外壳通风孔01(相当于上述通风孔)、外壳维护结构02、微控制器03(相当于上述控制芯片50)、WIFI模块04(相当于上述无线通信模块40)、EEPROM储存器05(相当于上述存储芯片30)、USB充电接口06(相当于上述USB接口)、温度传感器07(相当于上述温度传感器10)、底板围护结构08、底板供电接口负极09、底板供电接口正极10。其中，外壳维护结构02与底板围护结构08组合相当于构成上述壳体60。

其中，外壳通风孔01用于及时将内部电路产生的热量散发出去，避免影响到传感器测量。外壳维护结构02用于保护电路。微控制器03用于负责处理模块正常工作任务。WIFI模块04用于将传感器数据发送至服务器。EEPROM储存器05用于储存传感器数据以及其他配置信息。USB充电接口06用于为系统供电。温度传感器07可以为高精度感器。底板围护结构08用于保护电路。底板供电接口负极09可以放在专用底座上进行供电。底板供电接口正极10可以放在专用底座上进行供电。

在本发明的实施例中，首先，本发明实施例集成了WIFI以及温度传感器，从而满足无线异地温度的采集需求，并且采用了RTC时钟单元，从而通过WIFI网络和互联网时间进行同步，以及提供了一个大容量的储存器，当网络发生异常的时候用来储存数据，确保不会丢失数据，进一步提升了数据局的可靠性。其次，本发明实施例用智能休眠方式，由内部或外部信号唤醒设备，进一步的降低功耗，确保设备自身不会因为功耗而发热，使温度传感器的测量更加具有真实性，并且传感器采集部分模块化，同时采用标准的接口，方便维护及扩展，解决了WIFI功耗较大对温湿度采集的问题，并且能够精确的测量周围环境的温度。

根据本发明实施例提出的测量装置，在每次接收到触发信号时，由休眠模式转至采集模式，通过温度传感器检测设备所处环境的温度，从而存储温度数据，并且发送温度数据至远程服务器，以及在采集模式完成后重新转至休眠模式，通过多种低功耗形式严格控制设备的自身发热，降低功耗，提高温度测量的准确度，实现精确测量外部环境温度的目的，简单便捷，很好地满足了用户的使用需求，提高用户的使用体验。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种测量装置，其特征在于，包括：

温度传感器，用于检测设备所处环境的温度；

触发模块，所述触发模块周期性地生成触发信号；

存储芯片，用于存储所述温度传感器检测的温度数据；

无线通信模块，所述无线通信模块与远程服务器进行无线通信，将所述存储芯片存储的温度数据发送至所述远程服务器；

控制芯片，所述控制芯片分别与所述温度传感器、所述触发模块、所述存储芯片和所述无线通信模块相连，每次接收到所述触发信号时，由休眠模式转至采集模式，并在采集完成后，由所述采集模式转至所述休眠模式；以及

壳体，所述壳体具有供电接口，所述供电接口与所述控制芯片相连，其中，所述温度传感器、所述触发模块、所述存储芯片、所述无线通信模块和所述控制芯片设置在所述壳体内。

2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述触发模块包括：RTC时钟模块，所述RTC时钟模块周期性地生成时钟信号，并将所述时钟信号作为所述触发信号。

3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述RTC时钟模块由设置在所述壳体内的纽扣电池供电。

4.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述触发模块包括：

看门狗；和

计数器，所述计数器用于记录所述看门狗溢出的次数，并在所述看门狗溢出的次数达到预设次数后，向所述控制芯片发送所述触发信号。

5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，

所述休眠模式为所述无线通信模块关闭、所述温度传感器和所述存储芯片断电、所述控制芯片处于低功耗运行的模式；

所述采集模式为所述无线通信模块开启、所述温度传感器和所述存储芯片上电、所述控制芯片处于正常运行的模式。

6.根据权利要求5所述的测量装置，其特征在于，所述无线通信模块的关闭和开启、所述温度传感器和所述存储芯片的断电和上电由所述控制芯片控制。

7.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，还包括：设置在所述壳体上的USB接口，所述USB接口与所述控制芯片相连。

8.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述壳体上设置有通风孔。

9.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述无线通信模块为WIFI通信模块。

10.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所述存储芯片为EEPROM或FLASH。