CN205620992U - 一种多功能并行数据采集装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能并行数据采集装置，涉及粮仓、地窖、沼气池、城市下水道等特殊作业领域的数据采集装置，该装置以控制单元为核心，配以与控制单元连接的触摸显示屏电路、存储单元、系统时钟电路、按键电路、电源管理电路、温度、湿度传感器电路和通信电路；与现有技术相比，本实用新型的多功能并行数据采集装置采用并行数据采集与传输的方式，减小了数据传输过程中产生的偏差，提高了系统的可靠性，同时，该装置集数据显示、存储、查看于一体，功能丰富；该装置结合了有线与无线信息采集技术，使用范围更广，具有通用性高，功耗低，操作简易，价格低廉等优势，可适应于多种复杂的数据采集现场，具有一定的实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及粮仓、地窖、沼气池、城市下水道等特殊作业领域的数据采集装置，尤其涉及的是一种多功能并行数据采集装置。
背景技术
现代工农业发展中，存在一些特殊的作业领域需要进行数据采集工作。这些领域中可能会存在较多有毒气体，既可能是在空间内已经存在的，也可能是在工作过程中产生的。聚积的有害气体常见的有一氧化碳、甲烷、沼气等，这些都对施工人员构成中毒或缺氧威胁。其次，这些工作环境还会存在可燃气体，包括：甲烷、天然气、氢气、挥发性有机化合物等。另外，过冷、过热、潮湿的作业空间有可能对人员造成危害，长时间施工作业，会由于受冻、受热、受潮，致使工作人员体力不支。在具有湿滑表面的特殊领域作业，更有导致人员摔伤、磕碰等的危险。因此，这些特殊的作业领域，或空间地域受限，或存在安全隐患，不方便大型机械或者施工人员作业，作业效率低下，极易发生事故，例如粮仓、地窖、沼气池、城市下水道等等。对于这些特殊的作业领域，如果能发明一种方便快捷的数据采集终端，对于保障作业效率，提高作业安全性很有必要。目前，国内外市场上已经出现了能同时对多种数据进行采集的设备，然而这些产品多存在价格昂贵、操作繁琐、适用场景单一、功能不全面等缺点。设计一种能适应于多种特殊施工领域的多功能终端，具有通用性、便捷性、低功耗性、简易操作性，以应对复杂的应用场景，并以有线通信方式监测数据、无线通信方式发送数据，是一个很有现实意义的问题。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种多功能并行数据采集装置，以提供一种操作方便且能够进行数据监测、传输、发送的多功能并行数据采集终端，适用于多种特殊作业领域，能够为使用人员提供故障定位功能，提高工作效率，保障施工安全。
本实用新型是通过以下技术方案实现的：
本实用新型提供了一种多功能并行数据采集装置，该装置以控制单元为核心，配以与控制单元连接的触摸显示屏电路、存储单元、系统时钟电路、按键电路、电源管理电路、温度、湿度传感器电路和通信电路，其中：
所述控制单元包括单片机及其外围振荡电路组成的最小系统；
所述触摸显示屏电路包括触摸显示屏、逻辑开关芯片及其相应外围电路，其中触摸显示屏的数据接口和控制接口与单片机的I/O接口连接，逻辑开关芯片的I/O接口与触摸显示屏连接；
所述存储单元包括SD存储卡及其相应的外围电路，其中，SD存储卡的数据接口和读写控制接口分别连接至单片机的串行数据接口和通用I/O接口；
所述系统时钟电路包括时钟芯片及其外围电路，其中时钟芯片的接口分别连接至单片机的通用I/O接口；
所述按键电路的信号输出端与单片机的通用I/O接口连接；
所述电源管理电路包括电池充电管理电路、升压电路和降压电路，其中，电池充电管理电路的输入端与外部的电脑USB接口或5V电压输出设备连接，所述升压电路和降压电路的输入端分别与电池充电管理电路连接，所述升压电路的输出端与通信电路的供电I/O接口连接，所述降压电路的输出端与控制单元的供电端连接；电源管理模块的设计可以满足不同使用情况下装置的充电、电池余量监测等电源管理需求；
所述温度、湿度传感器电路包括温度传感器阵列电路和数字湿度传感器芯片电路，其中，温度传感器的输出端连接至单片机的具有A/D转换功能的I/O接口，数字湿度传感器芯片电路数字信号输出端连接至单片机的I/O接口；
所述通信电路包括USB通信电路和GSM通信电路，USB通信电路和GSM通信电路的串行数据接口分别连接至单片机的串行数据I/O接口。
所述控制单元包括型号为ATmega128L的单片机及其外围振荡电路组成的最小系统。
所述GSM通信模块为串口通信模块、2G/3G/4G通信模块、GPRS通信模块、ZigBee通信模块、WIFI通信模块和蓝牙通信模块中的一种或多种。
所述多功能并行数据采集装置还包括甲烷传感器、二氧化碳传感器和气压传感器中的一种或多种，所述甲烷传感器、二氧化碳传感器和气压传感器的信号输入端通过通用串行总线与中央处理模块连接。
本实用新型相比现有技术具有以下优点：本实用新型提供了一种多功能并行数据采集装置，该装置采用并行数据采集与传输的方式，减小了数据传输过程中产生的偏差，提高了系统的可靠性，同时，该装置集数据显示、存储、查看于一体，功能丰富；该装置结合了有线与无线信息采集技术，使用范围更广，具有通用性高，功耗低，操作简易，价格低廉等优势，可适应于多种复杂的数据采集现场，具有一定的实用价值。
附图说明
图1为本实用新型多功能并行数据采集装置的整体结构示意图；
图2为控制单元的电路结构示意图；
图3为触摸显示屏电路的结构示意图；
图4为存储单元的电路结构示意图；
图5为系统时钟电路的结构示意图；
图6为按键电路的结构示意图；
图7为电池充电管理电路的结构示意图；
图8为升压电路的结构示意图；
图9为降压电路的结构示意图；
图10为温度传感器阵列电路的结构示意图；
图11为数字湿度传感器芯片电路的结构示意图；
图12为USB通信电路的结构示意图；
图13为GSM通信电路的结构示意图。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例提供了一种多功能并行数据采集装置，具有如图1-13所示的结构，包括控制单元，及与控制单元连接的触摸显示屏电路、存储单元、系统时钟电路、按键电路、电源管理电路、温度、湿度传感器电路和通信电路，其中：
如图2所示，所述控制单元包括型号为ATmega128L的单片机及其外围振荡电路组成的最小系统；
如图3所示，所述触摸显示屏电路包括触摸显示屏、74HC4052逻辑开关芯片及其相应外围电路，其中触摸显示屏的数据接口和控制接口与单片机的I/O接口连接，74HC4052的I/O接口与触摸显示屏连接；
如图4所示，所述存储单元包括SD存储卡及其相应的外围电路，其中，SD存储卡的数据接口和读写控制接口分别连接至单片机的串行数据接口和通用I/O接口；
如图5所示，所述系统时钟电路包括DS1302时钟芯片及其外围电路，其中DS1302的时钟接口、I/O接口和复位接口分别与单片机的通用I/O接口A0、A1、A2连接；
如图6所示，所述按键电路的信号输出端与单片机的通用I/O接口PA3、PA4、PA5、PA6连接；
所述电源管理电路包括电池充电管理电路、升压电路和降压电路，其中，如图7所示，所述电池充电管理电路包括CN3052锂电池充电管理芯片及其外围电路组成的电池充电电路和连接于电池充电电路输出端的聚合物锂电池，该电池充电管理电路的输入端与外部电脑USB接口或5V电压输出设备连接；如图8所示，所述升压电路为BOOST同步升压控制电路，其输入端与聚合物锂电池连接，输出端与通信电路的供电I/O接口连接；如图9所示，所述降压电路为线性稳压电路，其输入端与聚合物锂电池连接，输出端与控制单元的供电引脚VCC、GND和A/D转换参考电压引脚AVCC、AGND连接；电源管理电路的设计可以满足不同使用情况下装置的充电、电池余量监测等电源管理需求。
如图10、11所示，所述温度、湿度传感器电路包括温度传感器阵列电路和数字湿度传感器芯片电路，其中，温度传感器的输出端连接至单片机的具有A/D转换功能的I/O接口，数字湿度传感器芯片电路的数字信号输出端连接至单片机的I/O接口；
如图12、13所示，所述通信电路包括USB通信电路和GSM通信电路，其中，所述USB通信电路包括CP2102驱动芯片和USB接口电路，所述USB接口电路通过CP2102驱动芯片与单片机的串行数据I/O接口RXD0-128、TXD0-128连接；所述GSM通信电路为由SIM300芯片及其外围电路组成的GPRS通信模块，所述SIM300芯片的信号收发端RXD、TXD分别与单片机的串行数据I/O接口RXD1-128、TXD1-128连接，所述GSM通信电路也可为串口通信模块、2G/3G/4G通信模块、ZigBee通信模块、WIFI通信模块和蓝牙通信模块中的一种或多种。
所述多功能并行数据采集装置还可以包括甲烷传感器、二氧化碳传感器和气压传感器中的一种或多种，所述甲烷传感器、二氧化碳传感器和气压传感器的信号输入端通过通用串行总线与单片机连接，用于进行甲烷、二氧化碳、及气压等数据的采集。
Claims (3)
1.一种多功能并行数据采集装置，其特征在于，该装置以控制单元为核心，配以与控制单元连接的触摸显示屏电路、存储单元、系统时钟电路、按键电路、电源管理电路、温度、湿度传感器电路和通信电路，其中：
所述控制单元包括单片机及其外围振荡电路组成的最小系统；
所述触摸显示屏电路包括触摸显示屏、逻辑开关芯片及其相应外围电路，其中触摸显示屏的数据接口和控制接口与单片机的I/O接口连接，逻辑开关芯片的I/O接口与触摸显示屏连接；
所述存储单元包括SD存储卡及其相应的外围电路，其中，SD存储卡的数据接口和读写控制接口分别连接至单片机的串行数据接口和通用I/O接口；
所述系统时钟电路包括时钟芯片及其外围电路，其中时钟芯片的接口分别连接至单片机的通用I/O接口；
所述按键电路的信号输出端与单片机的通用I/O接口连接；
所述电源管理电路包括电池充电管理电路、升压电路和降压电路，其中，电池充电管理电路的输入端与外部的电脑USB接口或5V电压输出设备连接，所述升压电路和降压电路的输入端分别与电池充电管理电路连接，所述升压电路的输出端与通信电路的供电I/O接口连接，所述降压电路的输出端与控制单元的供电端连接；
所述温度、湿度传感器电路包括温度传感器阵列电路和数字湿度传感器芯片电路，其中，温度传感器的输出端连接至单片机的具有A/D转换功能的I/O接口，数字湿度传感器芯片电路数字信号输出端连接至单片机的I/O接口；
所述通信电路包括USB通信电路和GSM通信电路，USB通信电路和GSM通信电路的串行数据接口分别连接至单片机的串行数据I/O接口。
2.根据权利要求1所述的一种多功能并行数据采集装置，其特征在于，所述控制单元包括型号为ATmega128L的单片机及其外围振荡电路组成的最小系统。
3.根据权利要求1所述的一种多功能并行数据采集装置，其特征在于，所述GSM通信模块为串口通信模块、2G/3G/4G通信模块、GPRS通信模块、ZigBee通信模块、WIFI通信模块和蓝牙通信模块中的一种或多种。
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|---|---|---|---|---|
| CN106643876A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-10 | 安康学院 | 一种无线传感器及无线传感器系统 |
| CN107464409A (zh) * | 2017-09-04 | 2017-12-12 | 福建通力达实业有限公司 | 一种安全监测装置 |
| CN111882849A (zh) * | 2020-07-24 | 2020-11-03 | 安徽大学 | 一种粮仓内外温湿度采集检测装置及其检测方法 |
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