CN107404333A - 模块化无线数据采集设备 - Google Patents

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CN107404333A
CN107404333A CN201710761498.7A CN201710761498A CN107404333A CN 107404333 A CN107404333 A CN 107404333A CN 201710761498 A CN201710761498 A CN 201710761498A CN 107404333 A CN107404333 A CN 107404333A
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CN201710761498.7A
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林奕林
关凯元
王李
侯宇菲
蔡文祥
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Nanjing University of Science and Technology
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Nanjing University of Science and Technology
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/38—Transceivers, i.e. devices in which transmitter and receiver form a structural unit and in which at least one part is used for functions of transmitting and receiving
    • H04B1/40—Circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W88/00—Devices specially adapted for wireless communication networks, e.g. terminals, base stations or access point devices
    • H04W88/02—Terminal devices

Abstract

本发明公开了一种模块化无线数据采集器，包括主控单元、触摸屏控制单元、通信单元、A/D单元、存储单元、电源管理单元、辅助单元；存储单元包括FLASH存储单元和TF卡；A/D单元用于将传感器测得模拟信号转换为数字信号；主控单元用于将A/D单元转换后的数字信号存储到存储单元；当数据采集完毕后，转存至存储单元；通信单元用以通过主控单元读取TF卡中的数据，上传到上位机；触摸屏控制单元用以显示当前采集数据曲线，采集参数进行设置、采集控制以及数据传输的控制；辅助单元用以连接主控单元和外部的触发装置；电源管理用以对上述各单元进行供电；本发明可同时具备组网通信与独立工作的功能，可分时设置三种不同的采集触发方式。

Description

模块化无线数据采集设备
技术领域
本发明属于数据采集设备领域，特别是一种模块化无线数据采集设备。
背景技术
工业现场及武器试验中数据采集设备往往分布在不同的地方，通常需要利用总线技术将分散采集到的数据通过信号线传输到一个集中的监控设备，以便于监控和管理。采用无线通信技术组建数据采集网络可以简化布线操作且不受工作环境限制，适用于多点分布的数据采集情况。
目前市场上常见的无线数据采集设备通常采用WIFI技术或ZigBee技术组建无线通信网络，通信距离通常小于500m且均无法脱离主机(PC机)独立工作；常见的离线数据采集设备虽然可以脱离主机(PC机)工作，但均不具备无线数据传输的功能。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种模块化无线数据采集装置，以解决现有的数据采集设备不能同时兼备独立工作，以及无法远距离无线数据传输(>1Km)功能的问题。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种模块化无线数据采集器，包括主控单元、触摸屏控制单元、通信单元、A/D单元、存储单元、电源管理单元、辅助单元；所述存储单元包括FLASH存储单元和TF卡；
述A/D单元与外部的传感器相连，用于将传感器测得模拟信号转换为数字信号；
所述主控单元分别与A/D单元、存储单元、辅助单元相连，用于将A/D单元转换后的数字信号存储到存储单元中的FLASH存储单元；当数据采集完毕后，读取存储单元中FLASH存储单元的数据，按照预设程序处理完毕后，转存至存储单元中的TF卡中；
所述通信单元与主控单元相连，用以通过主控单元读取TF卡中的数据，通过无线电或串口上传到上位机；
所述触摸屏控制单元与主控单元通过FMSC相连，用以显示当前采集数据曲线，对整个采集模块的采集参数进行设置、采集控制以及数据传输的控制；
所述辅助单元包括触发信号接线，触发信号接线用以连接主控单元和外部的触发装置；
所述电源管理单元分别与主控单元、触摸屏控制单元、通信单元、A/D单元、存储单元、辅助单元相连，用以对上述各单元进行供电。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明采用触摸屏作为人机交互平台，实现数据采集模块脱离PC机控制独立工作的功能；采用无线电通信(433MHz)星型拓扑组网方式，可实现以PC机为主节点的通信网络搭建；模块化的无线数据采集系统设计克服了现有数据采集设备无法实现同时具备组网通信与独立工作功能的弊端。
(2)本发明克服了现有设备触发方式单一受限的缺陷。
(3)本发明的通信单元3的型号为E32-TTL-1W串口通信无线模块，可提高1瓦的传输功率，以提高传输距离，可达到1公里距离的传输。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明模块化无线数据采集设备的总体结构示意图。
图2为本发明模块化无线数据采集设备的实现方法的流程图。
具体实施方式
为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
本发明的一种模块化无线数据采集器，包括主控单元1、触摸屏控制单元2、通信单元3、A/D单元4、存储单元5、电源管理单元6、辅助单元7；所述存储单元5包括FLASH存储单元和TF卡；
所述A/D单元4与外部的传感器相连，用于将传感器测得模拟信号转换为数字信号；
所述主控单元1分别与A/D单元4、存储单元5、辅助单元7相连，用于将A/D单元4转换后的数字信号存储到存储单元5中的FLASH存储单元；当数据采集完毕后，读取存储单元5中FLASH存储单元的数据，按照预设程序处理完毕后，转存至存储单元5中的TF卡中；
所述通信单元3与主控单元1相连，用以通过主控单元1读取TF卡中的数据，通过无线电或串口上传到上位机。载入完成之后，上位机软件会将数据转换成波形数据，转换后的波形数据自动保存至软件根目录的“数据”文件夹。
所述触摸屏控制单元2与主控单元1通过FMSC相连，用以显示当前采集数据曲线，对整个采集模块的采集参数进行设置、采集控制以及数据传输的控制。通过触摸屏控制单元2可实现整个数据采集装置在脱离上位机后进行离线采集功能。
所述辅助单元包括触发信号接线，触发信号接线用以连接主控单元1和外部的触发装置，通过外部的触发装置对主控单元1采集开始的控制，可实现自动控制。
进一步的，通过对主控单元1接口的软件初始化设计，可分时设置三种不同的采集触发方式，包括上升沿触发、下降沿触发和立即触发。
进一步的，所述辅助单元还包括蜂鸣器、LED灯、控制按键；所述蜂鸣器、LED灯、控制按键均与主控单元1相连，蜂鸣器用以提供采集开始、采集结束、报警的提示音；LED灯用以提供采集开始、采集结束、报警的闪烁提示；控制按键用以对主控单元采集开始的控制，可实现人工控制；
所述电源管理单元6分别与主控单元1、触摸屏控制单元2、通信单元3、A/D单元4、存储单元5、辅助单元7相连，用以对上述各单元进行供电。
进一步的，所述的主控单元采用芯片型号为STM32F103ZET6。STM32F103ZET6基于Cortex-M3内核，其最高主频率为72MHz，STM32拥有16个12位逐次逼近型的模拟数字转换器，最大转换速率为1MHz。
所述的外部存储设备的片外FLASH芯片型号为W25Q128，通过SPI接口与主控单元1进行数据交换；
所述的通信单元3的型号为E32-TTL-1W串口通信无线模块，可提高1瓦的传输功率，以提高传输距离，可达到1公里距离的传输；所述通信单元3包括无线通信单元、串口通信单元；主控单元1通过串口通信单元与无线通信单元进行数据传输，无线通信单元基于SX1278射频芯片，采用433MHz无线电通信。
本发明的模块化无线数据采集器工作过程为：首先是参数初始化流程，主控单元1从存储单元5中TF卡中读取预设参数文件，用以设置模块化无线采集设备的采样参数。预设参数文件内容包括采样时间、采样频率、采样通道、触发方式、标定系数。参数设置具备手动设置与无线设置功能，用以设置模块化无线采集设备的采样参数。手动设置通过触摸屏单元2设置参数；所述无线设置通过通信单元3中的无线通信模块与PC机无线通信设置参数。在参数设置流程之后，将采样参数保存至存储单元5中的TF卡中。然后开始采集流程，用于控制模块化无线采集设备的采集触发。可分时设置三种不同的采集触发方式(上升沿触发、下降沿触发、立即触发)。立即触发使用辅助单元7中的控制按键，控制采集开始。采集流程，A/D单元4将传感器信号转换为数字信号，通过主控单元1的SPI接口保存在存储单元5中的片外FLASH中。在采集结束后，将数据按照文本表格格式由存储单元5中的片外FLASH通过主控单元1读取出来，并通过SDIO接口转存于存储单元5中的TF卡的数据保存文件中。在采集数据保存后，通过主控单元1从存储单元5中的TF卡中读取数据，由触摸屏单元2显示数据曲线。在采集数据保存后，通过通信单元3中的无线通信模块与PC机无线通信上传数据并保存。在采集数据保存后，通过通信单元3中的无线通信模块与PC机无线通信接收重启指令，使设备重启。

Claims (6)

1.一种模块化无线数据采集器，其特征在于，包括主控单元(1)、触摸屏控制单元(2)、通信单元(3)、A/D单元(4)、存储单元(5)、电源管理单元(6)、辅助单元(7)；所述存储单元(5)包括FLASH存储单元和TF卡；
述A/D单元(4)与外部的传感器相连，用于将传感器测得模拟信号转换为数字信号；
所述主控单元(1)分别与A/D单元(4)、存储单元(5)、辅助单元(7)相连，用于将A/D单元(4)转换后的数字信号存储到存储单元(5)中的FLASH存储单元；当数据采集完毕后，读取存储单元(5)中FLASH存储单元的数据，按照预设程序处理完毕后，转存至存储单元(5)中的TF卡中；
所述通信单元(3)与主控单元(1)相连，用以通过主控单元(1)读取TF卡中的数据，通过无线电或串口上传到上位机；
所述触摸屏控制单元(2)与主控单元(1)通过FMSC相连，用以显示当前采集数据曲线，对整个采集模块的采集参数进行设置、采集控制以及数据传输的控制；
所述辅助单元包括触发信号接线，触发信号接线用以连接主控单元(1)和外部的触发装置；
所述电源管理单元(6)分别与主控单元(1)、触摸屏控制单元(2)、通信单元(3)、A/D单元(4)、存储单元(5)、辅助单元(7)相连，用以对上述各单元进行供电。
2.如权利要求(1)所述的一种模块化无线数据采集器，其特征在于，所述辅助单元还包括蜂鸣器、LED灯、控制按键；所述蜂鸣器、LED灯、控制按键均与主控单元(1)相连，蜂鸣器用以提供采集开始、采集结束、报警的提示音；LED灯用以提供采集开始、采集结束、报警的闪烁提示；控制按键用以对主控单元采集开始的控制，可实现人工控制。
3.如权利要求1所述的一种模块化无线数据采集器，其特征在于，所述辅助单元还所述的主控单元(1)采用芯片型号为STM32F103ZET6。
4.如权利要求1所述的一种模块化无线数据采集器，其特征在于，所述的外部存储设备的片外FLASH芯片型号为W25Q128，通过SPI接口与主控单元(1)进行数据交换。
5.如权利要求1所述的一种模块化无线数据采集器，其特征在于，所述通信单元(3)包括无线通信单元、串口通信单元；主控单元(1)通过串口通信单元与无线通信单元进行数据传输，无线通信单元基于SX1278射频芯片，采用433MHz无线电通信。
6.如权利要求5所述的一种模块化无线数据采集器，其特征在于，所述的通信单元(3)的型号为E32-TTL-1W串口通信无线模块。
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