CN110276940A - 一种兼容多设备端口的多功能采集器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种兼容多设备端口的多功能采集器，包括主控制器、无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路，无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路与主控制器均为电性连接，主控制器用于实现数据处理和电路控制，数据采集器通过无线收发模块与集中器实现通信，时钟模块用于为数据采集器提供时钟信息，电源模块用于向数据采集器提供电能扔，存储模块用于将仪表计量的数据进行存储，数据采集器通过通讯接口电路与仪表进行数据通信，JTAG调试接口电路用于调试。本发明能够适用于多设备端口，兼容性好。

Description

一种兼容多设备端口的多功能采集器

技术领域

本发明涉及采集器技术领域，具体涉及一种兼容多设备端口的多功能采集器。

背景技术

随着测量技术、信息技术的飞速发展，企业生产、管理条件的智能化水平越来越高，企业生产计量仪表数据的自动抄收以及集中管理具有非常重要的意义，因为流量计数据抄送的准确性、及时性，直接影响产品的质量，甚至生产安全和经济效益。仪表行业也迫切希望新技术的应用能够解决长期困扰他们的抄表难、管理难等问题，从而实现节省人力、减少企业流动资金占用，方便用户及提高管理水平的目的。

传统的手工抄表劳动强度大，工作效率低，浪费了大量人力物力，且由于人工抄表所带来的漏抄误抄、估抄，都会给企业造成不可估量的损失，同时对于具有潜在危险的生产现场，抄表工人还会存在一定的危险，此外各类有线远程抄表系统由于长距离室内外布线，存在着短路、断线隐患，错综复杂的线路使得系统调试维护困难重重，而且有线抄表系统增加了综合布线的费用和难度，降低了系统的应用灵活性，限制了有线抄表系统的推广和应用。因此，传统的抄表模式已经不能实用当前信息化发展的要求，如何采用当前技术设计出一种投资少、便于维护、通讯可靠且计量准确的流量计远程集中抄表解决方案已迫在眉睫。

目前国内的自动仪表系统一般都采用两层结构，底层一般利用低压载波或RS485总线的通信方式；上层的通信根据信道介质不同有电话线、电力线载波、光纤和无线等多种方式。这种自动仪表系统存在功耗大，不兼容多重设备端口的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的问题是提供一种兼容多设备端口的多功能采集器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种兼容多设备端口的多功能采集器，包括主控制器、无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路，所述无线收发模块、所述时钟模块、所述电源模块、所述存储模块、所述通讯接口电路和所述JTAG调试接口电路与所述主控制器均为电性连接，所述主控制器用于实现数据处理和电路控制，所述数据采集器通过所述无线收发模块与集中器实现通信，所述时钟模块用于为所述数据采集器提供时钟信息，所述电源模块用于向所述数据采集器提供电能扔，所述存储模块用于将仪表计量的数据进行存储，所述数据采集器通过所述通讯接口电路与所述仪表进行数据通信，所述JTAG调试接口电路用于调试。

本发明中，优选地，所述主控制器通过其NRST引脚外接有复位电路，所述复位电路用于使得系统进行自动复位，所述复位电路包括电阻R2和滤波电容C1，所述NRST引脚通过所述电阻R2接3.3V电压，所述NRST引脚通过所述滤波电容C1接地，所述滤波电容C1用于减小电源纹波带来的干扰。

本发明中，优选地，所述无线收发模块和所述主控制器的SPI总线引脚连接，所述无线收发模块的SDI引脚、SDO引脚、SCLK引脚和NSEL引脚分别与所述主控制器的PB15引脚、PB14引脚、PB13引脚和PB12引脚相连，能够完成数据的写入以及读取过程，所述无线收发模块的NIRQ引脚与所述主控制器的PA8引脚相连，通过NIRQ引脚的电平高低来判断是否有中断信号产生，所述无线收发模块的SDN引脚与所述主控制器的PB0引脚相连，通过所述SDN引脚的电平选择以实现对所述无线收发模块的工作模式进行控制，从而降低功耗的目的。

本发明中，优选地，所述时钟电路包括晶振、OC1电容和OC2电容，所述晶振与所述主控制器的OSC1引脚和OSC2引脚相连，所述晶振的两端分别通过OC1电容和OC2电容接地，所述时钟电路通过所述主控器内部的PLL使得系统在72MHZ工作，所述晶振采用的是8M的无源晶振。

本发明中，优选地，所述电源模块采用电压转换芯片将5V的VCC输入电压转为3.3V电压输出。

本发明中，优选地，所述通讯接口电路的D引脚和R引脚分别与所述主控制器的U3TX引脚和U3RX引脚相连，所述通讯接口电路采用RS485总线进行信号传输，所述RS485总线采用A引脚和B引脚进行双线传输，所述A引脚和B引脚分别连接有电阻R11和电阻R2，以保持总线维持平衡传输。

本发明中，优选地，所述JTAG调试接口电路的JRST引脚、JTDI引脚、JTMS引脚、JTCK引脚和JTDO引脚分别与所述主控制器PB4引脚、PB3引脚、PA13引脚、PA14引脚和PA15引脚相连。

本发明中，优选地，所述数据采集器采集并接收来自仪表计量的数据，并负责将该仪表计量的数据通过无线通信的方式传递给集中器，所述集中器将仪表计量的数据通过GPRS通信模块传递给中心站，且所述集中器根据所述中心站发出的指令控制管辖范围内的仪表。

本发明中，优选地，所述主控制器外接有指示灯和报警装置，所述指示灯用于反映系统的运行和通讯状况，所述报警装置用于发出警示信号以使得操作人员及时处理。

本发明中，优选地，所述仪表计量的数据包括实时数据、历史数据和事件数据。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)将无线收发模块和主控制器的SPI总线引脚连接，无线收发模块的SDI引脚、SDO引脚、SCLK引脚和NSEL引脚分别与主控制器的PB15引脚、PB14引脚、PB13引脚和PB12引脚相连，能够完成数据的写入以及读取过程，无线收发模块的NIRQ引脚与主控制器的PA8引脚相连，通过NIRQ引脚的电平高低来判断是否有中断信号产生，无线收发模块的SDN引脚与主控制器的PB0引脚相连，通过SDN引脚的电平选择以实现对无线收发模块的工作模式进行控制，从而降低功耗的目的。

(2)通过主控制器、无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路之间的相互配合，无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路与主控制器均为电性连接，主控制器用于实现数据处理和电路控制，数据采集器通过无线收发模块与集中器实现通信，时钟模块用于为数据采集器提供时钟信息，电源模块用于向数据采集器提供电能扔，存储模块用于将仪表计量的数据进行存储，数据采集器通过通讯接口电路与仪表进行数据通信，JTAG调试接口电路用于调试，能够实现数据的传输和通信，兼容多重设备端口，广泛应用于水利、气象、自来水、环境等领域。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的主控制器的电路原理图；

图2是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的无线收发模块的电路原理图；

图3是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的电源模块的电路原理图；

图4是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的JTAG接口电路的电路原理图；

图5是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的通讯接口电路的电路原理图；

图6是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的电路框图；

图7是本发明的一种兼容多设备端口的多功能采集器的系统原理示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图7所示，本发明提供一种兼容多设备端口的多功能采集器，包括主控制器、无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路，所述无线收发模块、所述时钟模块、所述电源模块、所述存储模块、所述通讯接口电路和所述JTAG调试接口电路与所述主控制器均为电性连接，所述主控制器用于实现数据处理和电路控制，所述数据采集器通过所述无线收发模块与集中器实现通信，所述时钟模块用于为所述数据采集器提供时钟信息，所述电源模块用于向所述数据采集器提供电能扔，所述存储模块用于将仪表计量的数据进行存储，所述数据采集器通过所述通讯接口电路与所述仪表进行数据通信，所述JTAG调试接口电路用于调试。

本实施例中，进一步地，所述主控制器通过其NRST引脚外接有复位电路，所述复位电路用于使得系统进行自动复位，所述复位电路包括电阻R2和滤波电容C1，所述NRST引脚通过所述电阻R2接3.3V电压，所述NRST引脚通过所述滤波电容C1接地，所述滤波电容C1用于减小电源纹波带来的干扰。

本实施例中，进一步地，所述无线收发模块和所述主控制器的SPI总线引脚连接，所述无线收发模块的SDI引脚、SDO引脚、SCLK引脚和NSEL引脚分别与所述主控制器的PB15引脚、PB14引脚、PB13引脚和PB12引脚相连，能够完成数据的写入以及读取过程，所述无线收发模块的NIRQ引脚与所述主控制器的PA8引脚相连，通过NIRQ引脚的电平高低来判断是否有中断信号产生，所述无线收发模块的SDN引脚与所述主控制器的PB0引脚相连，通过所述SDN引脚的电平选择以实现对所述无线收发模块的工作模式进行控制，从而降低功耗的目的。无线收发模块采用RS485总线收发器，采用平衡发送和差分接收的组合模式，具有抑制共模干扰的能力，抗噪声干扰性能好，其最大传输距离标准值可达到4千英尺，实际可达3千米，最高传输速率为10Mbps，RS485通信系统具有成本较低、操作简便的特点，RS485数据信号采用差分传输方式，采用屏蔽双绞线传输，仅对平衡发送器和接收器的电气特性进行规定，但对接插件、传输电缆和应用层通信协议并未进行规定。利用RS485接口标准建立通信平台，有抗共模干扰能力强、传输距离远、传输速率高以及相对经济、控制方便等优点。

本实施例中，进一步地，所述时钟电路包括晶振、OC1电容和OC2电容，所述晶振与所述主控制器的OSC1引脚和OSC2引脚相连，所述晶振的两端分别通过OC1电容和OC2电容接地，所述时钟电路通过所述主控器内部的PLL使得系统在72MHZ工作，所述晶振采用的是8M的无源晶振。

本实施例中，进一步地，所述电源模块采用电压转换芯片将5V的VCC输入电压转为3.3V电压输出。

本实施例中，进一步地，所述通讯接口电路的D引脚和R引脚分别与所述主控制器的U3TX引脚和U3RX引脚相连，所述通讯接口电路采用RS485总线进行信号传输，所述RS485总线采用A引脚和B引脚进行双线传输，所述A引脚和B引脚分别连接有电阻R11和电阻R2，以保持总线维持平衡传输。

本实施例中，进一步地，所述JTAG调试接口电路的JRST引脚、JTDI引脚、JTMS引脚、JTCK引脚和JTDO引脚分别与所述主控制器PB4引脚、PB3引脚、PA13引脚、PA14引脚和PA15引脚相连，JRST引脚作为电路的复位信号端口；JTDI引脚是测试数据的串行输入端口；JTMS引脚是测试模式的选择端口，JTCK引脚进行测试时钟端口，JTDO引脚测试数据的串行输出端口，通过设置JTAG调试接口电路能够实现程序的写入和调试。

本实施例中，进一步地，所述数据采集器采集并接收来自仪表计量的数据，并负责将该仪表计量的数据通过无线通信的方式传递给集中器，所述集中器将仪表计量的数据通过GPRS通信模块传递给中心站，且所述集中器根据所述中心站发出的指令控制管辖范围内的仪表。

本实施例中，进一步地，所述主控制器外接有指示灯和报警装置，所述指示灯用于反映系统的运行和通讯状况，所述报警装置用于发出警示信号以使得操作人员及时处理。

本实施例中，进一步地，所述仪表计量的数据包括实时数据、历史数据和事件数据。

本发明广泛应用于水利、气象、自来水、环境等领域，接下来以水泵自动控制系统由地面自动化监控的工作原理和工作过程进行举例说明：采集器首先釆集监测水泵、电机、各个排水管、阀门、水仓等所有现场设备的实时数据，然后主控制器对数据进行特定的处理，通过无线收发模块将数据信息传送至上级设备，在采集数据时，通讯接口电路通过RS485总线将请求采集命令发送到对应的现场设备中，现场设备接收信息后给予回复，然后采集器再将该回复信息封装向上反馈给集中器，采集器用于监测无线信号，查看是否有属于自己地址的信息到来；如果没有接收到，则采集器保持当前状态；如果接收到，则采集器做出相应反应，解析接收到的数据。实时采集数据，控制水泵启停，以实时图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地反映系统工作状态。通过主控制器电性连接有存储模块，具有数据记录和存储功能，地面监控系统实时采集重要参量并进行定期存储，操作人员可查询存储到历史数据库的数据，以报表和曲线的形式展示，并支持打印功能，为技术员分析系统运行状况提供数据支持和科学依据。

无线收发模块和主控制器的SPI总线引脚连接，无线收发模块的SDI引脚、SDO引脚、SCLK引脚和NSEL引脚分别与主控制器的PB15引脚、PB14引脚、PB13引脚和PB12引脚相连，能够完成数据的写入以及读取过程，无线收发模块的NIRQ引脚与主控制器的PA8引脚相连，通过NIRQ引脚的电平高低来判断是否有中断信号产生，无线收发模块的SDN引脚与主控制器的PB0引脚相连，通过SDN引脚的电平选择以实现对无线收发模块的工作模式进行控制，从而降低功耗的目的。无线收发模块采用RS485总线收发器，采用平衡发送和差分接收的组合模式，具有抑制共模干扰的能力，抗噪声干扰性能好，其最大传输距离标准值可达到4千英尺，实际可达3千米，最高传输速率为10Mbps，RS485通信系统具有成本较低、操作简便的特点，RS485数据信号采用差分传输方式，采用屏蔽双绞线传输，仅对平衡发送器和接收器的电气特性进行规定，但对接插件、传输电缆和应用层通信协议并未进行规定。利用RS485接口标准建立通信平台，有抗共模干扰能力强、传输距离远、传输速率高以及相对经济、控制方便等优点。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，包括主控制器、无线收发模块、时钟模块、电源模块、存储模块、通讯接口电路和JTAG调试接口电路，所述无线收发模块、所述时钟模块、所述电源模块、所述存储模块、所述通讯接口电路和所述JTAG调试接口电路与所述主控制器均为电性连接，所述主控制器用于实现数据处理和电路控制，所述数据采集器通过所述无线收发模块与集中器实现通信，所述时钟模块用于为所述数据采集器提供时钟信息，所述电源模块用于向所述数据采集器提供电能扔，所述存储模块用于将仪表计量的数据进行存储，所述数据采集器通过所述通讯接口电路与所述仪表进行数据通信，所述JTAG调试接口电路用于调试。

2.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述主控制器通过其NRST引脚外接有复位电路，所述复位电路用于使得系统进行自动复位，所述复位电路包括电阻R2和滤波电容C1，所述NRST引脚通过所述电阻R2接3.3V电压，所述NRST引脚通过所述滤波电容C1接地，所述滤波电容C1用于减小电源纹波带来的干扰。

3.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述无线收发模块和所述主控制器的SPI总线引脚连接，所述无线收发模块的SDI引脚、SDO引脚、SCLK引脚和NSEL引脚分别与所述主控制器的PB15引脚、PB14引脚、PB13引脚和PB12引脚相连，能够完成数据的写入以及读取过程，所述无线收发模块的NIRQ引脚与所述主控制器的PA8引脚相连，通过NIRQ引脚的电平高低来判断是否有中断信号产生，所述无线收发模块的SDN引脚与所述主控制器的PB0引脚相连，通过所述SDN引脚的电平选择以实现对所述无线收发模块的工作模式进行控制，从而降低功耗的目的。

4.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述时钟电路包括晶振、OC1电容和OC2电容，所述晶振与所述主控制器的OSC1引脚和OSC2引脚相连，所述晶振的两端分别通过OC1电容和OC2电容接地，所述时钟电路通过所述主控器内部的PLL使得系统在72MHZ工作，所述晶振采用的是8M的无源晶振。

5.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述电源模块采用电压转换芯片将5V的VCC输入电压转为3.3V电压输出。

6.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述通讯接口电路的D引脚和R引脚分别与所述主控制器的U3TX引脚和U3RX引脚相连，所述通讯接口电路采用RS485总线进行信号传输，所述RS485总线采用A引脚和B引脚进行双线传输，所述A引脚和B引脚分别连接有电阻R11和电阻R2，以保持总线维持平衡传输。

7.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述JTAG调试接口电路的JRST引脚、JTDI引脚、JTMS引脚、JTCK引脚和JTDO引脚分别与所述主控制器PB4引脚、PB3引脚、PA13引脚、PA14引脚和PA15引脚相连。

8.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述数据采集器采集并接收来自仪表计量的数据，并负责将该仪表计量的数据通过无线通信的方式传递给集中器，所述集中器将仪表计量的数据通过GPRS通信模块传递给中心站，且所述集中器根据所述中心站发出的指令控制管辖范围内的仪表。

9.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述主控制器外接有指示灯和报警装置，所述指示灯用于反映系统的运行和通讯状况，所述报警装置用于发出警示信号以使得操作人员及时处理。

10.根据权利要求1所述的一种兼容多设备端口的多功能采集器，其特征在于，所述仪表计量的数据包括实时数据、历史数据和事件数据。