CN215895274U - 一种基于rs485通讯协议的通用采集控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器，包括：主控模块、电源模块、电压检测模块、通信模块、DTU模块和交互存储模块；通信模块包括485模块、485和232结合模块，主控模块通过通信模块的485模块连接外部485通信设备，485和232结合模块连接DTU模块；交互存储模块包括线路切换单元、第一USB接口座、U盘存储模块和第二USB接口座，U盘存储模块连接在第一USB接口座上，主控模块通过线路切换单元连接第一USB接口座，并且第一USB接口座和第二USB接口座通过线路切换单元连接，主控模块通过控制线路切换单元的线路状态，来选择主控模块与U盘存储模块连通或者U盘存储模块与第二USB接口座连通。

Description

一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器

技术领域

本实用新型涉及数据通信和存储技术领域，特别是涉及一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器。

背景技术

变形监测是使用专业的仪器和方法，对变形体进行不断的观察和分析并预测变形体的发展趋势。变形监测需要建立变形监测网络以监测水平位移、沉降、倾斜、裂缝、挠度、摆动和振动。

本控制器主要用于相关仪器的数据处理并存储或传输，大多数仪器设备需要携带相关设备到现场进行数据采集处理，采集好的数据不能及时反馈降低了施工效率。

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，提供一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器，包括：主控模块、电源模块、电压检测模块、通信模块、DTU模块和交互存储模块；

电源模块的输入端连接外部电源，用于将外部电源转换成5V和3.3V，其中电源模块的5V输出端用于连接外部485通信设备；

电压检测模块与电源模块的5V输出端连接，用于检测电源模块对外部485通信设备的供电电压是否正常；

通信模块包括485模块、485和232结合模块，主控模块通过通信模块的485模块连接外部485通信设备，主控模块通过通信模块的485和232结合模块连接DTU模块；

所述交互存储模块包括线路切换单元、第一USB接口座、U盘存储模块和第二USB接口座，U盘存储模块连接在第一USB接口座上，主控模块通过线路切换单元连接第一USB接口座，并且第一USB接口座和第二USB接口座通过线路切换单元连接，主控模块通过控制线路切换单元的线路状态，来选择主控模块与U盘存储模块连通或者U盘存储模块与第二USB接口座连通。

在上述技术方案中，所述主控模块采用STM32F407Z芯片。

在上述技术方案中，电源模块包括JCK2012S05模块、AMS1117芯片和MP2359芯片，所述JCK2012S05模块的输入端连接外部12V电源，JCK2012S05模块的正极输出电压端经过第一继电器M1供给外部485通信设备的正极供电端，JCK2012S05模块的负极输出电压端供给外部485通信设备的负极供电端，并且所述第一继电器HK4100F与主控模块连接；所述MP2359芯片的输入端也连接外部12V电源，外部12V电源经过MP2359芯片转换为5V电压后再次经过AMS111芯片转换为3.3V输出。

在上述技术方案中，电压检测模块采用ADS7822芯片，ADS7822芯片的检测输入端连接第一继电器的输出端和JCK2012S05模块的负极输出端，ADS7822芯片的输出端和主控模块连接。

在上述技术方案中，ADS7822芯片的引脚1与稳压芯片REF02AU-5.0的输出端连接，该稳压芯片5REF02AU-5.0的输入端是与电源模块的JCK2012S05模块的5V电压输出端连接。

在上述技术方案中，所述通信模块包括485模块、485和232结合模块，所述485模块采用SP3485芯片，该SP3485芯片的引脚1、2、4分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚122、92、119连接，该SP3485芯片的引脚6和7连接至接口座P4，用于连接外部485通信设备；所述485和232结合模块包括一个SP3485芯片和一个SP3232芯片，该SP3485芯片的引脚1、2、4分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚35、93、34连接，该SP3485芯片的引脚6和7连接至接口座P3的1、2引脚，所述SP3232芯片的引脚11、22分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚34、35连接，该SP3232芯片的引脚14和13连接至接口座P3的3、4引脚，接口座P3的引脚5连接GND。

在上述技术方案中，所述通信模块包括USB模块，USB模块采用CH340芯片，该CH340芯片的引脚2和3分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚102和101，CH340芯片的引脚5和6连接至一个USB接口座P5上。

在上述技术方案中，所述交互存储模块包括线路切换单元、第一USB接口座、U盘存储模块和第二USB接口座，线路切换单元包括第二继电器和第三继电器，第二继电器的线圈端和第三继电器的线圈端与主控模块连接，第二继电器的第一选择触点连接主控模块的PA11引脚，第二继电器的第二选择触点连接第二USB接口座的D-引脚，第二继电器的公共触点连接第一USB接口座的D-引脚；第三继电器的第一选择触点连接主控模块的PA12引脚，第三继电器的第二选择触点连接第二USB接口座的D+引脚，第三继电器的公共触点连接第一USB接口座的D+引脚；所述U盘存储模块连接在第一USB接口座上。当主控模块控制第二继电器和第三继电器为第一种开关状态时，主控模块的PA11引脚与第一USB接口座的D-引脚连通，主控模块的PA12引脚与第一USB接口座的D+引脚连通，此时主控模块与第一USB接口座上的U盘存储模块进行通信，将数据存储进U盘存储模块；当主控模块控制第二继电器和第三继电器为第二种开关状态时，第一USB接口座的D-引脚与第二USB接口座的D-引脚连通，第一USB接口座的D+引脚与第二USB接口座的D+引脚连通，此时，将外部设备通过USB线缆连接第二USB接口座，即可实现外部设备与第一USB接口座上的U盘存储模块进行通信。

在上述技术方案中，主控模块还通过连接USB驱动模块扩展第三USB接口座，用于实现外部设备与主控模块直接进行通讯。

在上述技术方案中，主控模块还连接有复位按键，复位按键是当板子程序出现问题按下复位按键能使电路板程序重新运行。

本实用新型的优点和有益效果为：

本实用新型可实现各种基于RS485通讯协议设备的数据采集；具有外部电源电压检测功能，可避免电压过高或过低；可实现数据的无线传输，远程配置。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构框图。

图2为本实用新型实施例的主控模块电路图。

图3.1-3.3为本实用新型实施例的电源模块电路图。

图4为本实用新型实施例的电压检测模块电路图。

图5.1-5.3为本实用新型实施例的通信模块电路图。

图6为本实用新型实施例的交互存储模块电路图。

图7为本实用新型实施例的扩展第三USB接口座的电路图。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

由图1所示，本实用新型的一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器主要包括：主控模块、电源模块、电压检测模块、通信模块、DTU模块和交互存储模块。主控模块作为主控器，电源模块连接外部电源，将外部电源转换成5V和3.3V，其中5V输出端用于连接外部485通信设备，为其供电，3.3V输出端用于为本采集控制器的各用电模块供电；电压检测模块用于检测电源模块对外部485通信设备的供电电压是否正常；通信模块用于实现外部485通信设备与主控模块通讯以及实现主控模块与DTU模块通信，通过DTU模块与远程端进行无线通信；交互存储模块用于存储主控模块传送来的数据以及根据需要将存储的数据与PC端进行数据交互。

参见附图2，所述主控模块采用STM32F407Z芯片，主控模块通过通信模块连接外部485通信设备，接收外部485通信设备的数据；并且主控模块通过通信模块连接DTU模块，把从外部485通信设备采集并经过处理的数据通过DTU模块传输到服务器端。

参见附图3.1-3.3，电源模块包括JCK2012S05模块、AMS1117芯片和MP2359芯片。具体的讲，参见图3.1，所述JCK2012S05模块的输入端(引脚1和引脚2)连接外部12V电源，经过JCK2012S05模块将输入的外部12V电源转换为5V输出电压，其中，JCK2012S05模块的引脚4为JCK+，代表正极输出电压，JCK2012S05模块的引脚6为JCK-，代表负极输出电压。参见图3.3并结合图1，JCK2012S05模块的正极输出电压端(即JCK+)经过第一继电器M1(型号为HK4100F)供给外部485通信设备的正极供电端，JCK2012S05模块的负极输出电压端(JCK-)供给外部485通信设备的负极供电端，并且所述第一继电器HK4100F与主控模块连接，由主控模块控制其通断，也即是说，由主控模块通过控制第一继电器实现对外部485通信设备的供电与否。参见图3.1和3.2，所述MP2359芯片的输入端(引脚2和引脚5)也连接外部12V电源，外部12V电源经过MP2359芯片转换为5V电压后再次经过AMS111芯片转换为3.3V供给本采集控制器系统的所需模块使用。

参见附图4，所述电压检测模块用于监测电源模块的JCK2012S05模块对外部485通信设备的供电电压是否正常。具体的讲，电压检测模块采用ADS7822芯片，ADS7822芯片的检测输入端连接第一继电器的输出端和JCK2012S05模块的负极输出端(即，参见图4和图3.3和3.1，ADS7822芯片的引脚2连接第一继电器的触点1，ADS7822芯片的引脚3连接JCK2012S05模块的引脚6)，从而采集JCK2012S05模块对外部485通信设备的供电电压。ADS7822芯片的输出端和主控模块连接(即，参见图4和图1，ADS7822芯片的引脚5与主控模块的引脚36连接，ADS7822芯片的引脚6与主控模块的引脚137连接，ADS7822芯片的引脚7与主控模块的引脚136连接)，从而ADCS7822芯片采集的电压数据传输给主控模块。并且ADS7822芯片的引脚1与稳压芯片(型号为REF02AU-5.0)的输出端连接，由5REF02AU-5.0芯片为ADCS7822芯片提供精密基准电压源，该5REF02AU-5.0芯片的输入端是与电源模块的JCK2012S05模块的5V电压输出端连接，即，由电源模块的JCK2012S05模块转换的5V电压再次经过5REF02AU-5.0芯片转换成为精密稳定的5V电压源供给ADCS7822芯片作为基准电压。

参见附图5.1-5.3，所述通信模块包括485模块、485和232结合模块、USB模块。参见附图5.1，是485模块的电路图，该485模块采用SP3485芯片，该SP3485芯片的引脚1、2、4分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚122、92、119连接，该SP3485芯片的引脚6和7连接至接口座P4，用于连接外部485通信设备。参见附图5.2，是485和232结合模块的电路图，其包括一个SP3485芯片和一个SP3232芯片，该SP3485芯片的引脚1、2、4分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚35、93、34连接，该SP3485芯片的引脚6和7连接至接口座P3的1、2引脚；SP3232芯片的引脚11、22分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚34、35连接，该SP3232芯片的引脚14和13连接至接口座P3的3、4引脚，接口座P3的引脚5连接GND，这样接口座P3能够提供RS484或者RS232连接方式，满足连接DTU模块的需要(DTU模块(DataTransfer unit)，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备)。参见附图5.3，是USB模块的电路图，USB模块采用CH340芯片，CH340是一个USB总线的转接芯片,实现USB转串口，该CH340芯片的引脚2和3分别连接主控模块STM32F407Z芯片的引脚102和101，CH340芯片的引脚5和6连接至一个USB接口座P5上，从而实现主控模块具有USB通信方式。

参见附图6并结合图1，所述交互存储模块包括线路切换单元、第一USB接口座、U盘存储模块和第二USB接口座，线路切换单元S1包括第二继电器M2和第三继电器M3(型号均为HK4100F)，第二继电器和第三继电器与主控模块连接(即，参见附图6，主控模块的PF11引脚通过三极管放大电路连接第二继电器的线圈端，以及主控模块的PF11引脚通过另一三极管放大电路连接第三继电器的线圈端)，从而通过主控模块同时控制第二继电器M2和第三继电器M3动作；第二继电器的第一选择触点连接主控模块的PA11引脚，第二继电器的第二选择触点连接第二USB接口座N2的D-引脚，第二继电器的公共触点连接第一USB接口座N1的D-引脚；第三继电器的第一选择触点连接主控模块的PA12引脚，第三继电器的第二选择触点连接第二USB接口座N2的D+引脚，第三继电器的公共触点连接第一USB接口座N1的D+引脚；所述U盘存储模块连接在第一USB接口座N1上。当主控模块控制第二继电器M2和第三继电器M3为第一种开关状态时(图6的状态)，主控模块的PA11引脚与第一USB接口座N1的D-引脚连通，主控模块的PA12引脚与第一USB接口座N1的D+引脚连通，此时主控模块与第一USB接口座上的U盘存储模块进行通信，将数据存储进U盘存储模块；当主控模块控制第二继电器M2和第三继电器M3为第二种开关状态时，第一USB接口座N1的D-引脚与第二USB接口座N2的D-引脚连通，第一USB接口座N1的D+引脚与第二USB接口座N2的D+引脚连通，此时，将外部设备(例如PC)通过USB线缆连接第二USB接口座，即可实现外部设备与第一USB接口座上的U盘存储模块进行通信，读取U盘存储模块中存储的数据。

实施例二

在实施例一的基础上，进一步的说，参见附图7和图1，主控模块还通过连接USB驱动模块(选用USB3300芯片)扩展第三USB接口座N3，用于实现外部设备(例如PC)与主控模块直接进行通讯。

实施例三

在实施例一的基础上，进一步的说，主控模块的25引脚还连接有复位按键(图2)，复位按键是当板子程序出现问题按下复位按键能使电路板程序重新运行。

本采集控制器还包含采集和存储指示灯，DTU模块运行指示灯，电源通断指示灯。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于，包括：主控模块、电源模块、电压检测模块、通信模块、DTU模块和交互存储模块；

电源模块的输入端连接外部电源，用于将外部电源转换成5V和3.3V，其中电源模块的5V输出端用于连接外部485通信设备；

电压检测模块与电源模块的5V输出端连接，用于检测电源模块对外部485通信设备的供电电压是否正常；

通信模块包括485模块、485和232结合模块，主控模块通过通信模块的485模块连接外部485通信设备，主控模块通过通信模块的485和232结合模块连接DTU模块；

所述交互存储模块包括线路切换单元、第一USB接口座、U盘存储模块和第二USB接口座，U盘存储模块连接在第一USB接口座上，主控模块通过线路切换单元连接第一USB接口座，并且第一USB接口座和第二USB接口座通过线路切换单元连接，主控模块通过控制线路切换单元的线路状态，来选择主控模块与U盘存储模块连通或者U盘存储模块与第二USB接口座连通。

2.根据权利要求1所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：所述主控模块采用STM32F407Z芯片。

3.根据权利要求2所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：电源模块包括JCK2012S05模块、AMS1117芯片和MP2359芯片，所述JCK2012S05模块的输入端连接外部12V电源，JCK2012S05模块的正极输出电压端经过第一继电器供给外部485通信设备的正极供电端，JCK2012S05模块的负极输出电压端供给外部485通信设备的负极供电端，并且所述第一继电器与主控模块连接；所述MP2359芯片的输入端也连接外部12V电源，外部12V电源经过MP2359芯片转换为5V电压后再次经过AMS111芯片转换为3.3V输出。

4.根据权利要求3所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：电压检测模块采用ADS7822芯片，ADS7822芯片的检测输入端连接第一继电器的输出端和JCK2012S05模块的负极输出端，ADS7822芯片的输出端和主控模块连接。

5.根据权利要求4所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：ADS7822芯片的引脚1与稳压芯片REF02AU-5.0的输出端连接，该稳压芯片5REF02AU-5.0的输入端是与电源模块的JCK2012S05模块的5V电压输出端连接。

6.根据权利要求1所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：所述通信模块包括485模块、485和232结合模块，所述485模块采用SP3485芯片；所述485和232结合模块包括一个SP3485芯片和一个SP3232芯片。

7.根据权利要求1所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：所述通信模块包括USB模块，USB模块采用CH340芯片，该CH340芯片的引脚2和3连接主控模块，CH340芯片的引脚5和6连接至一个USB接口座上。

8.根据权利要求2所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：所述交互存储模块包括线路切换单元、第一USB接口座、U盘存储模块和第二USB接口座，线路切换单元包括第二继电器和第三继电器，第二继电器的线圈端和第三继电器的线圈端与主控模块连接，第二继电器的第一选择触点连接主控模块的PA11引脚，第二继电器的第二选择触点连接第二USB接口座的D-引脚，第二继电器的公共触点连接第一USB接口座的D-引脚；第三继电器的第一选择触点连接主控模块的PA12引脚，第三继电器的第二选择触点连接第二USB接口座的D+引脚，第三继电器的公共触点连接第一USB接口座的D+引脚；所述U盘存储模块连接在第一USB接口座上；当主控模块控制第二继电器和第三继电器为第一种开关状态时，主控模块的PA11引脚与第一USB接口座的D-引脚连通，主控模块的PA12引脚与第一USB接口座的D+引脚连通，此时主控模块与第一USB接口座上的U盘存储模块进行通信，将数据存储进U盘存储模块；当主控模块控制第二继电器和第三继电器为第二种开关状态时，第一USB接口座的D-引脚与第二USB接口座的D-引脚连通，第一USB接口座的D+引脚与第二USB接口座的D+引脚连通，此时，将外部设备通过USB线缆连接第二USB接口座。

9.根据权利要求1所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：主控模块还通过连接USB驱动模块扩展第三USB接口座，用于实现外部设备与主控模块直接进行通讯。

10.根据权利要求1所述的基于RS485通讯协议的通用采集控制器，其特征在于：主控模块还连接有复位按键。

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