CN205428186U - 基于stm32的环境信息采集与同步存储兼wi-fi回传装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI‑FI回传装置，它包括主控制模块，所述主控制模块采用单片机主控芯片，所述单片机主控芯片的FSMC外部设备端口与显示模块的显示屏相连并驱动实时显示采集到的数据；所述单片机主控芯片上连接有传感器模块；所述单片机主控芯片与电源模块相连；所述单片机主控芯片上连接有串口模块，所述串口模块将整个装置与PC的串口连接；所述单片机主控芯片上连接有数传模块将采集到的数据通过该模块无线传输到上位机供用户查看；所述单片机主控芯片上连接有存储模块。此装置可以采集环境温湿度和光照强度数据并且可以实时存储同时支持数据无线回传的能够搭载在移动机器人上的便携式装置。

Description

基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型的水上吊装工装设备，具体为一种基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置。

背景技术

在当下，不少科研院校对于农业环境的研究已经投入了机器人等相关移动平台来实现对环境实施管理的目的，然而，大多数移动平台只是通过路径规划来完成自身的运动控制，缺乏专门的独立环境信息采集模块来实现对现场环境信息的采集、保存和传输。并且现有的农田信息采集方案也无法在移动平台上得以应用。

现有的农田信息采集方案1如说明书附图2所示，该方案主要可以实现（1）在田间采样时，通讯模块接收GPS经纬度位置信息，数据采集模块完成土壤参数信息的采集，系统的多个模拟信号输入通道与土壤水分、温度、养分等传感器探针相连，测量土壤的水分、养分、温度等参数值，然后与上位机相连，进行处理；（2）在工作室进行数据处理时，通讯模块将采集到的数据传给PC，PC上的软件进行一系列处理，最终生成农田水分分布图，养分分布图和温度变化图等等并保存。然而，该方案不能实现对现场数据的无线传输，丢失了数据的实时性这一重要特点，这给后期工作人员对数据的分析带来了较大的困难。

农田信息采集方案2如说明书附图3所示，该系统采用LCD进行数据的实时显示。在进行采集的过程中，可以利用GPRS将环境信息数据实时的传到远程的数据中心，也可以利用CF卡，对现场数据进行保存。该方案很好的解决了方案1的实时数据无线传输的问题，然而，这个方案并不完善，首先，利用GPRS进行数据传输时，当信号不稳定时，会丢失较多的帧数据，这对于最终的数据分析是极为不利的，并且不符合精准农业的要求。再次，不间断地使用GPRS会带来昂贵的费用，产生较大的科研成本，故该方案也不是一个很好的方案。而且，以上两个方案都无法合理协同移动平台的控制系统从而实现移动采集环境数据，保存并回传的功能。

综上所述，对于一种可以搭载在移动平台上，并且能够实现采集、显示、保存和无线回传数据的装置，目前还没有好的设计方案。故本方案旨在解决移动平台无法实时采集现场数据以及回传数据等问题。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，此装置可以采集环境温湿度和光照强度数据并且可以实时存储同时支持数据无线回传的能够搭载在移动机器人上的便携式装置。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，它包括主控制模块，所述主控制模块采用单片机主控芯片，所述单片机主控芯片的FSMC外部设备端口与显示模块的显示屏相连并驱动实时显示采集到的数据；所述单片机主控芯片上连接有传感器模块，所述传感器模块包括温湿度传感器和光强度传感器，分别采集环境的温度、湿度以及光照度数据并传输到主控芯片；所述单片机主控芯片与电源模块相连，并通过降压装置以及稳压电路给单片机主控芯片提供电源；所述单片机主控芯片上连接有串口模块，所述串口模块将整个装置与PC的串口连接，进而将装置保存的数据通过串口传输到PC；所述单片机主控芯片上连接有数传模块，所述数传模块采用WI-FI无线传输模块，将采集到的数据通过该模块无线传输到上位机供用户查看；所述单片机主控芯片上连接有存储模块，所述存储模块用于实时保存装置采集的数据；所述单片机主控芯片上连接有按键模块。

所述单片机主控芯片采用STM32F103ZET6主控芯片。

所述显示屏采用TFT液晶显示屏，所述TFT液晶显示屏的数据管脚D[0:15]分别与FSMC外部设备的数据管脚PD10，PD9，PD8，PE[15:7]，PD1，PD0，PD15和PD14相连接；所述FSMC外部设备的片选信号线PD7、数据读取命令线PD4、写入数据命令线PD5、复位线PE1和命令线PD11，分别与TFT液晶显示屏的使能线CSX管脚、RD管脚、WR管脚、RESET管脚和D/CX管脚相连接。

所述温湿度传感器采用DHT11半导体温湿度传感器，所述DHT11半导体温湿度传感器的数据线DAT、时钟线CLK和使能线EN分别与单片机主控芯片的PG1、PG2和PG3相连，将采集的温湿度数据，经数据校验通过后显示在TFT液晶显示屏上。

所述光强度传感器采用BH1750FVI半导体传感器，所述BH1750FVI半导体传感器采用IIC通信协议，利用单片机主控芯片的IIC硬件接口与传感器进行相应时序的通信，从而达到光照强度的测量；所述BH1750FVI半导体传感器的地址线接地，所述BH1750FVI半导体传感器的数据总线SDA和时钟线SCK分别与单片机主控芯片的B7和PB6相连。

所述WI-FI无线传输模块采用ESP8266 WI-FI模块，通过无线局域网WI-FI来实现数据的无线传输，所述ESP8266在正常启动后产生热点，相应的PC接收装置接入热点，ESP8266即可将要发送的数据实时通过TCP/IP协议发送到PC机供工作人员查看。

所述ESP8266的发送数据管脚TX、接收数据管脚RX和使能端EN分别与单片机主控芯片的PA3、PA2和3V3相连，通过WI-FI无线传输模块将数据发送到PC上位机，在上位机上，用户可以打开网络调试助手，即可看到准确的日期时间以及装置即时采集到的数据。

所述存储模块采用Flash存储芯片，所述Flash存储芯片接口遵循SPI通信协议，所述单片机主控芯片的SPI1硬件接口与Flash存储芯片进行通讯，单片机主控芯片将采集到的数据写入到Flash存储芯片中。

该装置有两种工作模式，一种是采集数据模式，适合搭载的移动平台上采集以及保存和回传数据，另外一种是读取数据模式，方便工作人员读取装置中存储的数据。

本实用新型能够得到以下有益效果：

（1）本实用新型是一种独立的嵌入式装置，可以便携的装载在移动平台上以实现移动的数据采集及处理，使用方便。

（2）本实用新型采用精度较高的温湿度传感器DHT11和光强度传感器BH1750FVI传感器，精度可达0.1，满足绝大多数科研项目或者大部分科研人员的需求。

（3）本实用新型利用WI-FI无线局域网将数据传回至工作室，并且可以将采集的信息实时的显示在上位机上，解决了用GPRS传输数据方案费用高昂以及数据易丢失等问题，极大程度的降低了成本。

（4）本实用新型可以在读取数据和采集数据两个模式下工作，用户可以通过按键自行选择，具有较好的用户友好性。

（5）本实用新型可以通过串口将存储的数据读取到电脑，给工作人员带来了极大的便利性。

（6）本实用新型主要由半导体传感器以及部分按键电路构成，结构简单，工作稳定。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为第一种现有方案的系统结构图。

图3为第二种现有方案的系统结构图。

具体实施方式

如图1，基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，它包括主控制模块，所述主控制模块采用单片机主控芯片，所述单片机主控芯片的FSMC外部设备端口与显示模块的显示屏相连并驱动实时显示采集到的数据；所述单片机主控芯片上连接有传感器模块，所述传感器模块包括温湿度传感器和光强度传感器，分别采集环境的温度、湿度以及光照度数据并传输到主控芯片；所述单片机主控芯片与电源模块相连，并通过降压装置以及稳压电路给单片机主控芯片提供电源；所述单片机主控芯片上连接有串口模块，所述串口模块将整个装置与PC的串口连接，进而将装置保存的数据通过串口传输到PC；所述单片机主控芯片上连接有数传模块，所述数传模块采用WI-FI无线传输模块，将采集到的数据通过该模块无线传输到上位机供用户查看；所述单片机主控芯片上连接有存储模块，所述存储模块用于实时保存装置采集的数据；所述单片机主控芯片上连接有按键模块。

进一步的，所述按键模块包括按钮1和按钮2，通过上拉电阻连接到相对应的GPIO管脚端口。

进一步的，所述单片机主控芯片采用STM32F103ZET6主控芯片。

进一步的，所述显示屏采用TFT液晶显示屏，所述TFT液晶显示屏的数据管脚D[0:15]分别与FSMC外部设备的数据管脚PD10，PD9，PD8，PE[15:7]，PD1，PD0，PD15和PD14相连接；所述FSMC外部设备的片选信号线PD7、数据读取命令线PD4、写入数据命令线PD5、复位线PE1和命令线PD11，分别与TFT液晶显示屏的使能线CSX管脚、RD管脚、WR管脚、RESET管脚和D/CX管脚相连接。

进一步的，所述温湿度传感器采用DHT11半导体温湿度传感器，所述DHT11半导体温湿度传感器的数据线DAT、时钟线CLK和使能线EN分别与单片机主控芯片的PG1、PG2和PG3相连，将采集的温湿度数据，经数据校验通过后显示在TFT液晶显示屏上。

进一步的，所述光强度传感器采用BH1750FVI半导体传感器，所述BH1750FVI半导体传感器采用IIC通信协议，利用单片机主控芯片的IIC硬件接口与传感器进行相应时序的通信，从而达到光照强度的测量；所述BH1750FVI半导体传感器的地址线接地，所述BH1750FVI半导体传感器的数据总线SDA和时钟线SCK分别与单片机主控芯片的B7和PB6相连。

进一步的，所述WI-FI无线传输模块采用ESP8266 WI-FI模块，通过无线局域网WI-FI来实现数据的无线传输，所述ESP8266在正常启动后产生热点，相应的PC接收装置接入热点，ESP8266即可将要发送的数据实时通过TCP/IP协议发送到PC机供工作人员查看。

进一步的，所述ESP8266的发送数据管脚TX、接收数据管脚RX和使能端EN分别与单片机主控芯片的PA3、PA2和3V3相连，通过WI-FI无线传输模块将数据发送到PC上位机，在上位机上，用户可以打开网络调试助手，即可看到准确的日期时间以及装置即时采集到的数据。

进一步的，所述存储模块采用Flash存储芯片，所述Flash存储芯片接口遵循SPI通信协议，所述单片机主控芯片的SPI1硬件接口与Flash存储芯片进行通讯，单片机主控芯片将采集到的数据写入到Flash存储芯片中。

进一步的，所述该装置有两种工作模式，一种是采集数据模式，适合搭载的移动平台上采集以及保存和回传数据，另外一种是读取数据模式，方便工作人员读取装置中存储的数据。

本实用新型的具体施工过程及工作原理：

拨动装置的开机按钮，装置开始工作，显示模块会显示“欢迎使用移动平台”，“请选择工作模式”，“模式1 采集数据”，“模式2 读取数据”，如用户预用该装置采集信息，按下按键1，装置进入采集数据模式下工作，此时，传感器模块开始采集环境温湿度以及光照强度数据，并显示到显示模块，存储模块同时工作，将数据存储到存储模块当中，数传模块开始工作，通过无线局域网将数据无线传回到上位机，如用户需要在远处了解传回的数据，需要打开网络调试助手，并且打开相对应的端口号。如用户需预用该装置读取信息，按下按键2，装置进入读取数据模式下工作，此时，串口模块开始工作，串口将存储的数据发送到本地。如用户需要读取装置中保存的信息，需打开串口调试助手，并打开相应的端口。

Claims (9)

1.基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：它包括主控制模块，所述主控制模块采用单片机主控芯片，所述单片机主控芯片的FSMC外部设备端口与显示模块的显示屏相连并驱动实时显示采集到的数据；所述单片机主控芯片上连接有传感器模块，所述传感器模块包括温湿度传感器和光强度传感器，分别采集环境的温度、湿度以及光照度数据并传输到主控芯片；所述单片机主控芯片与电源模块相连，并通过降压装置以及稳压电路给单片机主控芯片提供电源；所述单片机主控芯片上连接有串口模块，所述串口模块将整个装置与PC的串口连接，进而将装置保存的数据通过串口传输到PC；所述单片机主控芯片上连接有数传模块，所述数传模块采用WI-FI无线传输模块，将采集到的数据通过该模块无线传输到上位机供用户查看；所述单片机主控芯片上连接有存储模块，所述存储模块用于实时保存装置采集的数据；所述单片机主控芯片上连接有按键模块。

2.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述单片机主控芯片采用STM32F103ZET6主控芯片。

3.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述显示屏采用TFT液晶显示屏，所述TFT液晶显示屏的数据管脚D[0:15]分别与FSMC外部设备的数据管脚PD10，PD9，PD8，PE[15:7]，PD1，PD0，PD15和PD14相连接；所述FSMC外部设备的片选信号线PD7、数据读取命令线PD4、写入数据命令线PD5、复位线PE1和命令线PD11，分别与TFT液晶显示屏的使能线CSX管脚、RD管脚、WR管脚、RESET管脚和D/CX管脚相连接。

4.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述温湿度传感器采用DHT11半导体温湿度传感器，所述DHT11半导体温湿度传感器的数据线DAT、时钟线CLK和使能线EN分别与单片机主控芯片的PG1、PG2和PG3相连，将采集的温湿度数据，经数据校验通过后显示在TFT液晶显示屏上。

5.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述光强度传感器采用BH1750FVI半导体传感器，所述BH1750FVI半导体传感器采用IIC通信协议，利用单片机主控芯片的IIC硬件接口与传感器进行相应时序的通信，从而达到光照强度的测量；所述BH1750FVI半导体传感器的地址线接地，所述BH1750FVI半导体传感器的数据总线SDA和时钟线SCK分别与单片机主控芯片的B7和PB6相连。

6.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述WI-FI无线传输模块采用ESP8266 WI-FI模块，通过无线局域网WI-FI来实现数据的无线传输，所述ESP8266在正常启动后产生热点，相应的PC接收装置接入热点，ESP8266即可将要发送的数据实时通过TCP/IP协议发送到PC机供工作人员查看。

7.根据权利要求6所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述ESP8266的发送数据管脚TX、接收数据管脚RX和使能端EN分别与单片机主控芯片的PA3、PA2和3V3相连，通过WI-FI无线传输模块将数据发送到PC上位机，在上位机上，用户可以打开网络调试助手，即可看到准确的日期时间以及装置即时采集到的数据。

8.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：所述存储模块采用Flash存储芯片，所述Flash存储芯片接口遵循SPI通信协议，所述单片机主控芯片的SPI1硬件接口与Flash存储芯片进行通讯，单片机主控芯片将采集到的数据写入到Flash存储芯片中。

9.根据权利要求1所述的基于STM32的环境信息采集与同步存储兼WI-FI回传装置，其特征在于：该装置有两种工作模式，一种是采集数据模式，适合搭载的移动平台上采集以及保存和回传数据，另外一种是读取数据模式，方便工作人员读取装置中存储的数据。