CN2715431Y - 分体式数据采集发送装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分体式数据采集发送装置，它由主机和从机构成，主机和从机的串口之间采用标准的RS－485总线相连，进行数据传输。所述从机为数据采集部分，它可以安装在学校的不同地方，在学生出/入校门时，采集学生身份卡上的信息；所述主机为数据发送装置，它接收从机上传的数据，并将接收到的数据打包处理后，以手机短信息的方式，通过网络通信系统发送到学生家长手机上。由于本实用新型采用分体式设计，将刷卡信息采集部分即从机与主控机即主机分离开，主机与从机之间采用RS－485标准总线进行通信，且从机电压由主机使用交流低压传输方式供电，所以，一台主机可支持多达16个分布在不同位置的从机，大大地降低了使用者的投资，应用更广泛。

Description

分体式数据采集发送装置

技术领域

本实用新型涉及一种应用于校园短信通系统中的分体式数据采集和发送装置。

背景技术

随着人们物质文化的飞速发展，社会上出现了许多网吧、游戏厅、迪厅。许多在校学生，由于自制力差，过多地沉溺在这些场所，久而久之影响了学习。为了增强学校与家长的沟通，加强对学生的管理，本发明人开发研制了校园短信通系统。该系统利用现已成熟的短信息平台实现学校与学生家长之间的信息交互。加入校园短信通系统的学生每人持有一个存储有该学生个人信息的IC卡，在出/入校门时需要刷卡，系统在得到刷卡信息后自动将该学生入校/离校时间以短信方式发送给该学生家长和学校管理服务终端，以便家长和老师随时掌握学生的动态。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种应用于校园短信通系统中的、用于采集学生IC卡信息，并将学生出/入校信息以短信息方式发送出去的分体式数据采集、发送装置。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种分体式数据采集发送装置，其特征在于：它由主机和从机构成，主机和从机的串口TXD、RXD之间采用标准的RS-485总线相连，进行数据传输；

所述从机为数据采集部分，它可以安装在学校的不同地方，在学生出/入校门时，采集学生身份卡上的信息；

所述主机为数据发送装置，它接收从机上传的数据，并将接收到的数据打包处理后，以手机短信息的方式发送到学生家长的手机上。

在本实用新型的具体实施例中：

所述主机由壳体和安装在壳体内的主控电路构成；

所述主控电路包括主控芯片、显示电路、时钟电路、手机短信发送模块、电源电路和RS-485总线驱动芯片；

所述主控电路主要接收来自所述从机读卡器采集的数据，处理后传输给手机短信发送模块；手机短信发送模块接收主控芯片下传的数据，通过短信息网络通信系统以短信息形式发送到学生家长手机上；

所述主控芯片具有两个全双工的串行口，其中，一个串行口通过所述RS-485总线驱动芯片与从机的串口相连，另一个串口与手机短信发送模块相连；主控芯片数据/地址总线与显示电路相连；主控芯片的I/O口与时钟电路相连。

所述从机由壳体、安装在壳体内的主控电路构成；

所述从机主控电路包括微处理器芯片、RS-485总线驱动芯片、显示/按键电路、读卡电路和电源电路；

所述读卡电路由读卡逻辑芯片构成，读卡逻辑芯片的数据总线与所述从机主控电路上的微处理器芯片的数据总线相连；微处理器芯片的串行口通过RS-485总线驱动芯片与所述主机的主控芯片的串口相连。

本实用新型构思新颖，结构简单，技术成熟、性能可靠。

附图说明

图1为本实用新型的系统结构示意图

图2为本实用新型主机部分的系统框图

图3为本实用新型主机部分主控芯片及外扩RAM具体接线图

图4为本实用新型主机部分RS-485接口电路图

图5为本实用新型主机部分手机短信息发送模块具体电路图

图6为本实用新型主机部分实时时钟芯片具体电路图

图7为本实用新型主机部分显示电路具体电路图

图8为本实用新型主机部分电源电路具体电路图

图9为本实用新型从机部分的系统框图

图10为本实用新型从机部分读卡电路具体电路图

图11为本实用新型从机部分微处理器芯片具体接线图

图12为本实用新型从机部分显示电路具体电路图

具体实施方式

如图1所示，本实用新型提供的应用于校园短信通系统中的分体式数据采集发送装置由主机和从机构成，主机和从机的串口TXD、RXD之间采用标准的RS-485总线相连，进行数据传输。从机为本实用新型的数据采集部分，它可以安装在学校的不同地方或学校不同方向的校门口，在学生出/入校门时，采集学生IC卡上的信息；主机为本实用新型的数据发送装置，它接收从机上传的数据，并将接收到的数据打包处理后，以手机短信息的方式发送到学生家长的手机上。

构成本实用新型的主机主要由壳体和安装在壳体内的主控电路构成，如图2所示，安装在主机壳体内的主控电路包括主控芯片、显示电路、时钟电路、手机短信发送模块、电源电路、RS-485总线驱动芯片和外扩RAM存储器。主控电路主要接收来自从机读卡器采集的数据，处理后传输给手机短信发送模块；手机短信发送模块接收主控芯片下传的数据，通过短信息网络通信系统以短信息形式发送到学生家长手机上。

本实用新型主机选用的主控芯片具有两个全双工的串行口，其中，一个串行口通过RS-485总线与从机的串口相连，另一个串口与手机短信发送模块相连。主控芯片还通过总线方式与显示电路、外扩RAM存储器相连；同时，主控芯片的P1口还与时钟电路相连。

图3为本实用新型主机主控芯片具体电路图。本实用新型主机选用华邦公司生产的W77E58芯片作为主控芯片，用以完成接收从机读卡器上传的数据、进行数据处理、向手机短信息发送模块下传数据、以及控制时钟显示等工作。

本实用新型选用的W77E58微处理器是与MCS51系列单片机兼容的、可多次编程的快速微处理器，在它内部集成有32K的可重复编程的flash ROM、256字节的片内存储器、1K的用MOVX指令访问的SRAM、可编程的看门狗定时器、3个16位定时器、2个增强型的全双工串行口、片内RC振荡器、双16位数据指针等诸多功能。

采用W77E58芯片，主要出于三方面的考虑：

(1)W77E58工作频率高，最高可达40MHz，而且W77E58的机器工作频率只是晶体振荡频率的4分频，即40MHz的频率相当于普通MCS-51系列单片机的120MHz。由于负责数据处理中心的主控芯片要接收及处理读卡器和手机端子的信息，快速处理数据是必需的。

(2)W77E58拥有2个全双工异步串口，给读卡器及手机端子的数据通信提供了便利。

(3)W77E58片内有1KB的SRAM(采用MOVX指令)，无须外扩数据存储芯片。

当然，W77E58还有其它一些特点也为程序设计带来了极大的便利：由于它采用了全新设计的微处理器内核，去除多余的时钟和存储周期，因此，在相同的晶振频率下，根据不同的指令类型，其运行速度一般比传统8051系列快1.5到3倍，一般情况下，平均可达2.5倍以上。另外，由于W77E58采用全静态CMOS设计，能工作在低速晶振频率下，因此，和普通的8051相比，若W77E58采用低速工作频率，在相同的指令吞吐量下，W77E58的节电性能也将大大提高。

如图3、图4所示，主机主控芯片D1(W77E58)的3脚P1.2和4脚P1.3作为串口1(RXD1、TXD1)经RS-485总线驱动芯片D3(SN75176)，使用双绞线将A-B端与从机主控芯片的串口相连，接收从机读卡器读取的学生IC卡上的数据；同理，如图11所示，从机主控芯片U1(89C52)的串口第10、11脚RXD、TXD也通过RS-485总线驱动芯片U8(SN75176)使用双绞线与主机主控芯片D1的串口相连，进行数据的传输。

由于RS-485串行总线接口标准是以差分平衡方式传输信号，具有很强的抗共模干扰的能力，允许一对双绞线上一个发送器驱动多个负载设备；又由于本实用新型主机主控芯片W77E58本身就带有两个全双工的串行口，所以，本实用新型利用主机主控芯片的串行接口，加上总线驱动器如SN75176等组合成简单的RS-485串行通讯网络，使得一台主机可以与4至16台从机通讯，通讯波特率可达9600BPS。

在本实用新型的多机串行通信系统中，采用主从式结构：从机不主动发送命令或数据，一切都由主机控制。并且在一个多机通信系统中，只有一台单机作为主机，各台从机之间不能相互通讯，即使有信息交换也必须通过主机转发。同时，为了保证正常传输信号干净、无毛刺，如图4所示，本实用新型在RS-485总线驱动芯片D3(SN75176)的第3脚末端接一个匹配电阻R301，用于吸收总线上的反射信号。匹配电阻的取值应该与总线的特性阻抗相当。

如图3、图5所示，主机主控芯片D1(W77E58)的10脚P3.0和11脚P3.1作为串口2(RXD2、TXD2)与手机短信息发送模块的串口相连，将处理后的数据发送手机短信息发送模块。本实用新型选用WAVECOM公司生产的DG-C1A型号手机端子作为手机短信息发送模块，主要用于将读取的卡号经主控芯片打包处理后发送至短信中心。如图5所示，为了避免忙时手机端子出现发送不及时或死机等情况，本案使用了两个手机短信息发送模块M1、M2分别发送信息。

具体连接关系如图3、图5所示，手机短信息发送模块M1的串口RXD3、TXD3与MAX232的管脚7、8相连；手机短信息发送模块M2的串口RXD4、TXD4与MAX232的管脚14、13相连；MAX232的TTL电平输入管脚12、9与图3中所示的电子开关74LS157的管脚10、11相连，MAX232的管脚11、10、12、9分别与电子开关74LS157的管脚9、12、2、3相连；电子开关74LS157的管脚4、11和13分别与图3中主控芯片W77E58的串口2即10脚P3.0和11脚P3.1相连。

如图3所示，为了存储从机读卡器上传的读卡数据，主机主控电路外扩了数据存储器RAM D8(6264)。主控芯片D1(W77E58)的数据总线P0.0～P0.7与存储器D8(6264)的数据总线I/O1～I/O7相连；主控芯片D1的低8位地址总线P0.0～P0.7经地址锁存器D7(74LS373)与数据存储器D8的低8位地址A0～A7相连，主控芯片D1的地址总线P2.4～P2.0与数据存储器D8的地址线A8～A12相连。

为了将学生出/入校的准确时间随该学生IC卡信息一并以短信息方式发送出去，本实用新型主机主控电路还包括有一时钟电路。如图6所示，本实用新型选用美国达拉斯公司出品的DS1302芯片构成时钟电路，提供时钟信号。DS1302芯片是DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟芯片，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿功能，工作电压宽达2.5～5.5V。采用三线接口与微处理器进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器，并增加了主电源/后背电源双电源引脚，同时提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。

如图6、图3所示，主控芯片D1的第5、6、7脚P1.4、P1.5、P1.6直接与时钟芯片D2(DS1302)的第7、6、5脚相连。时钟芯片D2(DS1302)的第7引脚(SCLK)为串行时钟，它直接与微处理器芯片(W77E58)的P1.4脚相连，用于串口同步数据的传输；时钟芯片D2(DS1302)的第6引脚(I/O)用于数据的传输，直接与微处理器芯片(W77E58)的P1.5脚相连；时钟芯片D2(D81302)的第5引脚(RST)直接与微处理器芯片(W77E58)的P1.6脚相连。

为方便调试时钟，如图3所示，本实用新型使用了两个按钮SW1、SW2来调整时间。SW1用来选择时、分、秒，SW2每按一次数值就顺序加一，SW1、SW2分别和主控芯片D1的2脚P1.1和8脚P1.7连接；D1的第16脚P3.6(WR)用于时钟显示的时序调整。

图7为本实用新型主机显示电路的具体电路图。如图所示，本实用新型主机选用了8个共阴数码管，利用总线概念，将各数码管的位码、段码数据线以总线方式与微处理器芯片D1(W77E58)的P0口相连，用以显示时间及卡号。由于显示电路为典型的共阴极数码管显示电路，在此不在详述。

为防止高频信号各个部分的干扰问题，本实用新型采用对主机主控电路、手机短信息发送模块和从机读卡器三部分分别供电的方式，如图8所示。以其中一路为例，其原理如下：先将220V交流市电通过变压器T7转为9V的交流，再经过π型复合滤波，电桥和电容整流滤波为直流；再经LM317稳压，将电压稳到5V。

由于主机主控电路及手机模块的电流比较大，我们采用的是9V/1.1A的变压器，后面的三端稳压块LM317采用的是铁封的器件，加上散热片后其最大功率可达到15W。为读卡器部分供电的电路采用塑料封装即可。

三端稳压集成块LM317为输出电压可调的稳压集成电路。其特性参数Vo为1.2至37V，最大输出电流为1.5安培。最小输入、输出压差(Vi-Vo)为3V，最大输入、输出压差为40V。其电压计算的公式为：1.25*(1+R1/R2)。取标称值后，稳压电路的R1为620欧姆，R2选定为2K欧姆。在实际的电路中还加上适当的散热片。

对于从机部分的电压问题，考虑到实际工程中传输距离较远，在主机的电源部分将220V交流市电通过变压器T7转为9V的交流，再通过电源线传输9V交流电压实现对从机读卡器供电。

构成本实用新型的从机主要由壳体、安装在壳体内的主控电路构成。如图9所示，本实用新型从机主控电路包括微处理器芯片、RS-485总线驱动芯片、看门狗芯片、拨码开关、显示/按键电路、读卡电路和电源电路。

所述读卡电路主要用于采集、读取学生IC卡上的信息，然后将采集、读取的学生IC卡上的信息传输给从机主控电路板上的微处理器，微处理器再通过RS-485总线驱动芯片将采集到的信息传输给主机的主控电路。

图10为本实用新型读卡电路的具体电路图。如图所示，本实用新型选用Philips公司生产的RC500读卡逻辑芯片实现IC卡的读写。读卡芯片RC500的管脚5、7即TX1、TX2脚通过射频方式读取IC卡上的信息，读卡芯片RC500将读取的信息通过数据/地址总线AD0～AD7传输至图11中微处理器芯片U1的P0.0～P0.7口。

如图11所示，从机微处理器U1将接收的信息通过串口RXD、TXD、RS-485接口芯片U8(SN75176)，并通过主、从机之间的通信协议将读卡电路读取的信息上传给主机。

本实用新型从机主控电路选用ATMEL公司生产的AT89C52芯片作为微处理器，用以读取读卡器传输的数据、处理接收的数据、将处理后的数据打包上传给主机，以及对从机部分的显示部分进行控制。

本案选用的AT89C52是一种带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器，低电压，高性能CMOS8位微处理器。AT89C51与MCS-51兼容、4K字节可编程闪烁存储器、128*8位内部RAM、两个16位定时器/计数器、5个中断源等。

由于主、从机之间的信号传输距离较远，为了提高抗干扰的能力，减少传输损耗，电源部分采用交流9V供电。即主机只是将220市电经过变压器调整到9V交流，而从9V交流到5V直流的调整工作由从机完成，即由电感L801、L802、电容C802、整流桥B801、稳压芯片M801完成。

如图11所示，本实用新型从机微处理器芯片U1的管脚9即RESET脚还连接有一看门狗芯片。本实用新型选用XICOR公司的X5045看门狗芯片。该芯片采用SPI总线方式和微处理器进行通信，其RESET脚接在微处理器芯片的RESET脚上，为单片机提供上电复位信号和单片机死机时的复位信号。

另外，由于本实用新型一台主机可以和16台从机进行通信，所以，本实用新型从机微处理器芯片的P1.0～P1.3口与拨码开关SW1～SW4相连，通过对拨码开关SW1～SW4的设置，灵活地设定从机地址。

图12为本实用新型从机部分显示电路具体电路图。与主机相同，从机也选用了8个共阴数码管，利用总线概念，将各数码管的位码、段码数据线以总线方式与微处理器芯片U1(8952)的P0口相连，用以显示时间及卡号；其中，通过主机的广播方式获得显示的时间。与主机显示电路不同之处在于：本实用新型从机还设有一个3行×8列的薄膜键盘，与单片机U1的P1.3～P1.5口相连。人们可以通过键盘输入卡号或者是其他信息，其原理是在按键的同时，键盘向微处理器发送一中断信号，微处理器检测键盘所在的行和列以确定按键位置。

在本实用新型的具体实施例中，采用读卡芯片以非接触式方式-----射频方式采集学生IC卡上的信息，还可以通过接触式的刷卡器读取学生IC卡上的信息，或通过扫描枪扫描学生身份卡上的个人信息。

由于本实用新型采用分体式设计，将刷卡信息采集部分即从机与主控机即主机分离开，主机与从机之间采用RS-485标准总线进行通信，且从机电压由主机使用交流低压传输方式供电，所以，一台主机可支持多达16个分布在不同位置的从机，大大地降低了使用者的投资，应用更广泛。

Claims (9)

1、一种分体式数据采集发送装置，其特征在于：它由主机和从机构成，主机和从机的串口TXD、RXD之间采用标准的RS-485总线相连，进行数据传输；

所述从机为数据采集部分，它可以安装在学校的不同地方，在学生出/入校门时，采集学生身份卡上的信息；

所述主机为数据发送装置，它接收从机上传的数据，并将接收到的数据打包处理后，以手机短信息的方式发送到学生家长的手机上。

2、根据权利要求1所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述主机由壳体和安装在壳体内的主控电路构成；

所述主控电路包括主控芯片、显示电路、时钟电路、手机短信发送模块、电源电路和RS-485总线驱动芯片；

所述主控电路主要接收来自所述从机读卡器采集的数据，处理后传输给手机短信发送模块；手机短信发送模块接收主控芯片下传的数据，通过短信息网络通信系统以短信息形式发送到学生家长手机上；

所述主控芯片具有两个全双工的串行口，其中，一个串行口通过所述RS-485总线驱动芯片与从机的串口相连，另一个串口与手机短信发送模块相连；主控芯片数据/地址总线与显示电路相连；主控芯片的I/O口与时钟电路相连。

3、根据权利要求2所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述主机主控电路还包括用于存储从机上传的数据的外扩RAM存储器；主控芯片的数据总线与外扩RAM存储器的数据总线相连，主控芯片的低8位地址总线经地址缓冲器与外扩RAM存储器的低8位地址总线相连，主控芯片的A8-A12地址总线与外扩RAM存储器的A8-A12地址总线相连。

4、根据权利要求2所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：在所述RS-485总线驱动芯片3脚末端连接一个用于吸收总线上反射信号的匹配电阻。

5、根据权利要求2所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述主机包括有两个手机短信息发送模块分别发送信息；两个手机短信息发送模块的串口经MAX232电平转换芯片、电子开关74LS157与主机主控芯片的串口2相连。

6、根据权利要求2所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述从机由壳体、安装在壳体内的主控电路构成；

所述从机主控电路包括微处理器芯片、RS-485总线驱动芯片、显示/按键电路、读卡电路和电源电路；

所述读卡电路由读卡逻辑芯片构成，读卡逻辑芯片的数据总线与所述从机主控电路上的微处理器芯片的数据总线相连；微处理器芯片的串行口通过RS-485总线驱动芯片与所述主机的主控芯片的串口相连。

7、根据权利要求6所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述从机主控电路还包括拨码开关，拨码开关的公共端与+5V电源相连，拨码开关的另几端与从机微处理器芯片的I/O口相连，通过对拨码开关的设置设定从机地址。

8、根据权利要求2所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述主机电源电路包括三路分别向主机主控电路、手机短信息发送模块和从机供电的电路。

9、根据权利要求8所述的分体式数据采集发送装置，其特征在于：所述从机电压由主机使用交流低压传输方式供电。

Images