CN204425407U - 一种网络仪表系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种网络仪表系统，包括数据采集模块、web服务器模块和用户终端设备；数据采集模块和web服务器模块通过2.4-GHz无线网络连接，web服务器模块通过以太网控制器接入以太网网络，用户终端设备以有线或无线的方式接入以太网网络。本系统无需布线即可远程采集数据，计算机和无线移动设备只需连上以太网网络访问服务器模块即可查看所有数据采集模块连接上的仪器仪表的数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种仪表系统，特别是涉及一种具有采集仪表数据，通过自组建无线网络传输数据到web服务器，再通过无线和有线网络提供给电脑或者无线移动设备查看数据的网络仪表系统。
背景技术
随着网络技术的不断发展和普及，给生活带来了越来越多的便利，然而网络技术在教育和科研领域上的应用还非常局限。在进行一些人不能靠近的科研实验时，在目前往往使用的方法是通过有线电缆进行远距离连接仪表仪器，布线麻烦，而且距离很受限制，特别是在户外条件下，实施有线连接尤其繁琐，并且往往需要使用安装了特定软件的计算机进行有线连接才能查看到仪表仪器数据，而且数据需要人工汇总，给科研带来较多不便。在拥有较多实验仪表仪器的实验室进行实验课时，一名教师经常需要指导一定数量的学生进行实验，这样造成教师难以顾及到每位学生的实验状况，工作效率不高。尤其是在实验考试的时候，监考老师需要逐一对每位考生的实验仪器进行数据记录并进行评分，耗时耗力，效率较低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本实用新型提出一种网络仪表系统，该系统可以通过无线网络采集仪表仪器上的数据，并把数据汇集到web服务器模块上，无需安装特定软件，用户终端设备就能够用于查看数据，以此解决有线布线和数据采集汇总带来的问题。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案为：
一种网络仪表系统，包括数据采集模块、web服务器模块和用户终端设备；数据采集模块和web服务器模块通过2.4-GHz无线网络连接，web服务器模块通过以太网控制器接入以太网网络，用户终端设备以有线或无线的方式接入以太网网络；
所述数据采集模块包括第一无线微控制器和采集器，采集器的输出端通过ADC转换器接第一无线微控制器的输入端或采集器的输出端直接接第一无线微控制器的输入端；
所述web服务器模块包括第二无线微控制器和微处理器，第一无线微控制器的输出端通过2.4-GHz无线网络接第二无线微控制器的输入端，第二无线微控制器的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端通过SPI接口连接以太网控制器，以太网控制器通过TPIN+、TPIN-、TPOUT+和TPOUT-连接JR-45网口。
采集器采集现场仪器仪表的数据，如果所采集的数据为数字信号则直接输入到第一无线微控制器，如果采集的数据为模拟信号则先通过ADC转换器将模拟信号转换为数字信号后再输入到第一无线微控制器。第一无线微控制器将数字信号传输至第二无线微控制器，当同时启动第一、二无线微控制器时，可自组建一个2.4-GHz无线网络来连接数据采集模块和web服务器模块；第二无线微控制器通过2.4-GHz无线网络收集所有数据采集模块采集到的数据传输至web服务器模块的缓冲区上，当有用户终端设备访问时，直接将缓冲区中数据汇总返回给发送到用户终端设备。
为了在网络仪表系统处观察采集到的数据，同时显示web服务器模块信息，网络仪表系统还包括与微处理器IO口连接的LCD显示屏。
LCD显示屏通过四根高位数据线接口接微处理器；这种方式是为了节省IO接口资源，LCD显示屏只是用4根高四位数据线接口，每次发送显示数据时，需要先发送高四位数据，等下一个信号脉冲来时再发送低四位数据。
网络仪表系统还包括四个按键，分别接微处理器四个IO口。四个按键分别为SW1、SW2、SW3、SW4。SW1为SET设置按键，SW2为MENU菜单按键，SW3为UP向上按键，SW4为DOWN向下按键。
更进一步的，以太网控制器还接有两个LED灯，LED灯用于显示发送和接受数据状态，各LED灯分别接以太网控制器两个IO口。
更进一步的，所述用户终端设备为PC机或手持移动设备。
更进一步的，第一无线微控制器和第二无线微控制器为ZigBee控制芯片，微处理器为8位及8位以上的单片机。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型无需布线即可远程采集数据，计算机和无线移动设备无需安装特定软件，连上web服务器模块接入的以太网网络即可查看所有数据采集模块采集到的仪器仪表的数据，在户外科研实验的时候免除了实验仪表仪器有线布线和收集汇总数据的麻烦；实验课时指导老师可以在电脑，手机或平板上实时查看学生数据，及时进行辅导和评分；在实验考试时，无需一一查看所有考生仪表仪器上的数据，只要访问本系统web服务器即可一次获得所有考生的数据，快捷有效提高工作效率。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是web服务器模块中微处理器的基本组成电路图。
图3是web服务器模块中独立以太网控制器组成电路图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述，但本实用新型的实施方式并不限于此。
图1中，1-电脑、2-无线移动设备、3-网络、4-web服务器模块、5-2.4-GHz无线网络、6-数据采集模块。
如附图1所示，一种网络仪表系统，包括一个或多块数据采集模块、web服务器模块、以太网网络和用户终端设备，数据采集模块和web服务器模块通过2.4-GHz无线网络连接，web服务器模块通过以太网控制器接入以太网网络，用户终端设备以有线或无线的方式接入以太网网络；
所述数据采集模块包括第一无线微控制器和采集器，采集器的输出端通过ADC转换器接第一微控制器的输入端或采集器的输出端接第一微控制器的输入端；
所述web服务器模块包括第二无线微控制器和微处理器，第一无线微控制器的输出端通过2.4-GHz无线网络接第二无线微控制器的输入端，第二无线微控制器的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端通过SPI接口连接以太网控制器，以太网控制器通过TPIN+、TPIN-、TPOUT+和TPOUT-连接JR-45网口。
数据采集模块中的第一无线微控制器采用具有自组网功能的微控制器，在本实施例中采用TI公司的ZigBee芯片CC2530作为核心芯片，其中采集器包括电压采集器，电流采集器，温度采集器和湿度采集器，采集器直接通过CC2530的I2C接口进行连接，采集仪表仪器时搭配不同仪表仪器使用不同的外围电路获取数字及模拟信号经过IO接口或者ADC接口接入CC2530芯片。
附图2为web服务器模块中高性能低功耗的微处理器的基本组成电路，微处理器采用8 位AVR Atmega32，通过IO接口连接一块LCD1602屏幕用于显示web服务器模块信息，为了节省IO接口资源，LCD1602只是用4根高四位数据线接口，每次发送显示数据时，需要先发送高四位数据，等下一个信号脉冲来时再发送低四位数据。web服务器模块还提供按键SW1、SW2、SW3和SW4。SW1为SET设置按键，SW2为MENU菜单按键，SW3为UP向上按键，SW4为DOWN向下按键。
为了使web服务器模块可以接收到数据采集模块的数据，web服务器模块包括有TI公司的ZigBee芯片CC2530，将其设置为主协调器模式，通过CC2530自动组建的2.4-GHz无线网络，所有数据采集模块的数据将通过处于主协调器模式的CC2530将数据传输到微处理器Atmega32。Atmega32通过SPI接口连接以太网控制器ENC28J60。
以太网控制器ENC28J60组成电路如附图3所示，电路中连接两个LED灯，用于显示发送和接受数据状态，通过TPIN+、TPIN-、TPOUT+和TPOUT-连接JR-45网口。通过在微处理器Atmega32控制以太网控制器ENC28J60收发数据。当有访问请求时，web服务器模块将通过以太网控制器ENC28J60向以太网网络发送数据。
本实用新型工作过程为由附图1进行说明：
1.布置好数据采集模块中的采集器后，开启电源，连接指示灯开始闪烁，数据采集模块开始工作，采集器开始采集数据；
2.开启web服务器模块的电源，通过SW1（SET设置按键），SW2（MENU菜单按键），SW3（UP向上按键），SW4（DOWN向下按键）对web服务器模块进行设置；电源开启后，处于主协调器模式的第二无线微控制器CC2530开始联系周围各数据采集模块中的第一无线微控制器CC2530搭建无线自组建的2.4-GHz无线网络，网络搭建好后，各数据采集模块及web服务器模块上的对应的连接指示灯常亮；
3.web服务器模块上的JR-45网口通过网线连接上路由器或交换机，从而接入以太网网络；
4.电脑或无线移动设备通过有线或无线的方式接入到web服务器模块接入的网3；
5. 电脑或无线移动设备即可查看来自各个数据采集模块采集到的各个采集器及采集模块采集到的仪表仪器上的数据。
以上所述的本实用新型的实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何在本实用新型的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的权利要求保护范围之内。
Claims (8)
1.一种网络仪表系统，其特征在于，包括数据采集模块、web服务器模块和用户终端设备；数据采集模块和web服务器模块通过2.4-GHz无线网络连接，web服务器模块通过以太网控制器接入以太网网络，用户终端设备以有线或无线的方式接入以太网网络；
所述数据采集模块包括第一无线微控制器和采集器，采集器的输出端通过ADC转换器接第一无线微控制器的输入端或采集器的输出端接第一无线微控制器的输入端；
所述web服务器模块包括第二无线微控制器和微处理器，第一无线微控制器的输出端通过2.4-GHz无线网络接第二无线微控制器的输入端，第二无线微控制器的输出端接微处理器的输入端，微处理器的输出端通过SPI接口连接以太网控制器，以太网控制器通过TPIN+、TPIN-、TPOUT+和TPOUT-连接JR-45网口。
2.根据权利要求1所述的网络仪表系统，其特征在于，网络仪表系统还包括与微处理器IO口连接的LCD显示屏。
3.根据权利要求2所述的网络仪表系统，其特征在于，所述LCD显示屏通过四根高位数据线接口接微处理器。
4.根据权利要求3所述的网络仪表系统，其特征在于，网络仪表系统还包括四个按键，分别接微处理器四个IO口。
5.根据权利要求4所述的网络仪表系统，其特征在于，以太网控制器还接有两个LED灯，各LED灯分别接以太网控制器两个IO口。
6.根据权利要求5项所述的网络仪表系统，其特征在于，所述用户终端设备为PC机或手持移动设备。
7.根据权利要求1至6任一项所述的网络仪表系统，其特征在于，第一无线微控制器和第二无线微控制器为ZigBee控制芯片，微处理器为8位及8位以上的单片机。
8.根据权利要求1所述的网络仪表系统，其特征在于，所述采集器包括电压采集器、电流采集器，温度采集器和湿度采集器，其中温度采集器和湿度采集器通过ADC转换器接第一无线微控制器；电压采集器和电流采集器的输出端接第一无线微控制器的输入端。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN106526364A (zh) * | 2016-11-01 | 2017-03-22 | 株洲中车时代电气股份有限公司 | 一种三相集成式功率组件在线监测系统 |
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2015
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