一种数据采集装置以及数据采集系统的制作方法

1.本实用新型实施例涉及数据采集技术领域，尤其涉及一种数据采集装置以及数据采集系统。


背景技术：

2.目前的数据采集装置是带有电池可离线操作的终端电脑设备，其具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能，为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证，并且其具有一体性、机动性、体积小、重量轻、高性能，并适于手持等特点。但是现有的数据采集装置在每次进行数据获取的时候，由于接口数量以及接口协议的限制使得其每次获取到的传感器数据相对较少，因此，设计一种能够同时获取多种不同传感器数据的方案成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例提供一种数据采集装置，能够通过外设扩展电路以及内部转换电路实现多种类型传感器的连接，能够提升数据采集装置的外设接口数量，进而提升整体设备的传感数据采集能力。
4.在第一方面，本实用新型实施例提供了一种数据采集装置，包括主控模块、外设扩展电路、外设转换电路、内部转换电路、接线端子和供电模块；所述接线端子包括第一接线端子、第二接线端子，所述外设扩展电路、内部转换电路和供电模块均与主控模块电性连接，所述外设扩展电路用于将主控模块的一路串口外设转换为多路串口外设，所述外设扩展电路的输出端通过外设转换电路与相应的第一接线端子电性连接，所述内部转换电路与相应的第二接线端子电性连接，所述供电模块还与第一接线端子和第二接线端子电性连接，所述供电模块用于对主控模块、第一接线端子和第二接线端子供电。
5.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，还包括第一保护电路和第二保护电路；所述第一保护电路设置于外设转换电路和第一接线端子之间，所述第二保护电路设置于内部转换电路与第二接线端子之间。
6.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，还包括与主控模块电性连接的输出控制电路；所述输出控制电路用于控制第一接线端子和/或第二接线端子的通断状态。
7.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，所述供电模块包括第一供电模块和第二供电模块，所述第一供电模块用于将12v输出电压转换为5v输出电压；所述第二供电模块用于将5v输出电压转换为3.3v输出电压；所述第一供电模块的电源芯片型号为mp4462dn；所述第二供电模块的电源芯片型号为ams1117
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3.3v。
8.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，还包括与主控模块电性连接的sram存储模块和eeprom存储模块，所述sram存储模块用于将采集到的传感器数据进行存储；所述eeprom存储模块用于存储配置数据、故障数据和缓存数据。
9.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，还包括与主控模块电性连接的sd卡模块、booto电路和复位电路；所述sd卡模块用于对采集到的传感器数据进行存储；主控模块的型号是stm32f103vgt6。
10.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，还包括与主控模块电性连接的温度采集模块和电压采集模块；所述温度采集模块用于实时采集主控模块的温度信号，所述电压采集模块用于实时采集主控模块的电压信号。
11.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，还包括与主控模块电性连接的显示模块和显示开关，所述显示开关用于控制显示模块的开启或者关闭。
12.作为一种可选的实施方式，在本实用新型实施例第一方面中，所述第一接线端子和所述第二接线端子的数量均有多个。
13.在第二方面，本实用新型实施例提供了一种数据采集系统，包括如本实用新型目的之一中任意一项所述的数据采集装置和与相应的接线端子电性连接的温湿度传感器、风速风向传感器、波浪传感器、gps传感器、海流传感器、水质传感器、舱内进水检测模块和舱门安全检测模块中的一种或者多种。
14.本实用新型实施例通过设置外设扩展电路来提升该设备的传感器数据接口，进而提升数据采集装置的数据采集能力；进而使得其更便于与其他的外设进行数据采集配合，提升数据采集装置的整体适应性。
附图说明
15.图1是本实用新型实施例提供的一种数据采集装置的电路框图；
16.图2是本实用新型实施例提供的主控模块的电路原理图；
17.图3是本实用新型实施例提供的外设扩展电路的电路原理图；
18.图4是本实用新型实施例提供的外设转换电路的电路原理图；
19.图5是本实用新型实施例提供的第一接线端子的电路原理图；
20.图6是本实用新型实施例提供的内部转换电路的串口1以及串口2的电路原理图；
21.图7是本实用新型实施例提供的内部转换电路的串口3的电路原理图；
22.图8是本实用新型实施例提供的内部转换电路的串口4以及串口5的电路原理图；
23.图9是本实用新型实施例提供的第二接线端子的电路原理图；
24.图10是本实用新型实施例提供的第一供电模块的电路原理图；
25.图11是本实用新型实施例提供的第二供电模块的电路原理图；
26.图12是本实用新型实施例提供的输出控制模块的电路原理图；
27.图13是本实用新型实施例提供的预留的控制接口的电路原理图；
28.图14是本实用新型实施例提供的温湿度传感器的电路原理图；
29.图15是本实用新型实施例提供的风速风向传感器的电路原理图；
30.图16是本实用新型实施例提供的sd卡电路模块的电路原理图；
31.图17是本实用新型实施例提供的sram存储模块的电路原理图；
32.图18是本实用新型实施例提供的eeprom存储模块的电路原理图；
33.图19是本实用新型实施例提供的主板温度采集及电压采集的电路原理图；
34.图20是本实用新型实施例提供的boot0电路及复位电路的电路原理图。
具体实施方式
35.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型具体实施例作进一步的详细描述。需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。除特殊说明的之外，本实施例中所采用到的材料及设备均可从市场购得。实施例的实例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本技术，而不能理解对本技术的限制。
36.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
37.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连通”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中介媒介间相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
38.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
39.实施例一
40.图1是本实用新型实施例提供的一种数据采集装置的电路框图，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种数据采集装置，包括主控模块、外设扩展电路、外设转换电路、内部转换电路、接线端子和供电模块；所述接线端子包括第一接线端子、第二接线端子，所述外设扩展电路、内部转换电路和供电模块均与主控模块电性连接，所述外设扩展电路用于将主控模块的一路串口外设转换为多路串口外设，所述外设扩展电路的输出端通过外设转换电路与相应的第一接线端子电性连接，所述内部转换电路与相应的第二接线端子电性连接，所述供电模块还与第一接线端子和第二接线端子电性连接，所述供电模块用于对主控模块、第一接线端子和第二接线端子供电。
41.具体的，图2是本实用新型实施例提供的主控模块的电路原理图，如图2所示，本实施例提供的主控模块的芯片型号采用的是stm32f103vgt6，其有后备寄存器纽扣电池供电电路，32.768k hz以及8mhz的震荡晶振电路、4线swd下载接口、3.3v的参考电压(ref+)。
42.图3是本实用新型实施例提供的外设扩展电路的电路原理图，图4是本实用新型实施例提供的外设转换电路的电路原理图；如图3和图4所示，其提供了将一个串口转换为四个串口的方式，因mcu内部只有5个串口外设，此电路可多出4路串口用于与传感器进行数据交互，极大的解决了数据采集装置的数据串口不够用的问题。并且在具体实施时通过rs232芯片(max232ese)将spi转出的ttl串口电路，转换成rs232电平接口的电路。为了达到更好的保护目的，在本实施例设置相应的保护电路来进行串口保护，图5是本实用新型实施例提
供的第一接线端子的电路原理图，如图5所示，以上rs232串口电路的接线端子电路均外接自恢复保险丝rt11～rt18，以及tvs二极管d18～d25，可达到外接设备防雷防浪涌的作用。
43.更为优选的，还包括与主控模块电性连接的输出控制电路；所述输出控制电路用于控制第一接线端子和/或第二接线端子的通断状态。图12是本实用新型实施例提供的输出控制模块的电路原理图，如图12所示，其将spi接口转为4路rs232接口的外接端子的供电口控制电路，同时控制4个串口端子的外部供电是否输出；以及mcu内部串口1～串口5外接端子的供电口，可供串口1至5设备的供电。方便采集板控制外部设备是否通电。图13是本实用新型实施例提供的预留的控制接口的电路原理图，如图13所示，包括预留的5v输出控制接口、舱门传感器(12v输出)、及12v外设adc传感器。
44.更为优选的，所述供电模块包括第一供电模块和第二供电模块，所述第一供电模块用于将12v输出电压转换为5v输出电压；所述第二供电模块用于将5v输出电压转换为3.3v输出电压；所述第一供电模块的电源芯片型号为mp4462dn；所述第二供电模块的电源芯片型号为ams1117
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3.3v。图10是本实用新型实施例提供的第一供电模块的电路原理图；图11是本实用新型实施例提供的第二供电模块的电路原理图；如图10和图11所示，电源芯片为mp4462dn可支持10v～36v的宽压输入(一般使用12v电源)，输出固定为5v。以供3.3v的元器件模块使用。电源芯片为通用型的ams1117
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3.3v芯片。将5v电源转换成3.3v电源，以供3.3v的元器件模块使用。通过多种类型的供电模块来满足不同的传感器接口供电需求。
45.更为优选的，还包括与主控模块电性连接的sram存储模块和eeprom存储模块，所述sram存储模块用于将采集到的传感器数据进行存储；所述eeprom存储模块用于存储配置数据、故障数据和缓存数据。图17是本实用新型实施例提供的sram存储模块的电路原理图；图18是本实用新型实施例提供的eeprom存储模块的电路原理图；如图17和图18所示，外部sram电路可支持将采集到的传感器数据(当接收到的传感器数量较大且mcu内部sram不足以处理时)临时存入外部srom进行数据解析处理，最终将有用数据提取出来。外部eeprom电路其通过iic接口进行数据传输，其用于存储重要数据(如配置、故障、缓存等)。支持数据掉电保存，最大可写入64k数据。
46.更为优选的，还包括与主控模块电性连接的sd卡模块、booto电路和复位电路；所述sd卡模块用于对采集到的传感器数据进行存储；主控模块的型号是stm32f103vgt6。图16是本实用新型实施例提供的sd卡电路模块的电路原理图；图20是本实用新型实施例提供的boot0电路及复位电路的电路原理图。本实用新型实施例中采用spi2外设读取及写入sd卡数据，可以将采集到的重要数据记录在sd卡上，并且其支持到64g数据的存储，进行数据补传时，mcu可将需要补传的数据提取出来进行数据补传。
47.更为优选的，还包括与主控模块电性连接的温度采集模块和电压采集模块；所述温度采集模块用于实时采集主控模块的温度信号，所述电压采集模块用于实时采集主控模块的电压信号。图19是本实用新型实施例提供的主板温度采集及电压采集的电路原理图；如图19所示，可用于实时采集主板温压数据，使主板更加可靠安全。当温度或者压力数据异常时，启动相应的保护机制。
48.更为优选的，还包括与主控模块电性连接的显示模块和显示开关，所述显示开关用于控制显示模块的开启或者关闭。
49.更为优选的，所述第一接线端子和所述第二接线端子的数量均有多个。
50.具体的，关于内部转换电路，图6是本实用新型实施例提供的内部转换电路的串口1以及串口2的电路原理图，如图6所示，串口1为ttl电平或rs232电平接口电路，可通过选择焊接与ttl电平设备接口或rs232设备通信。当焊接r45、r48并且不焊接r116、r118的时候为rs232电路；相反，不焊接r45、r48并且焊接r116、r118的时候为ttl电路的串口；串口2只能与rs232电路的设备通信。
51.图7是本实用新型实施例提供的内部转换电路的串口3的电路原理图；串口3为可选电路设计，可支持与ttl设备或者rs485设备通信。可通过去除焊接r28、r29来选择rs485通信。或者焊接r28、r29，并去除rs485电路中的元器件r31、r32、r33、r20、r21、r17、u5以与ttl设备进行通信。
52.图8是本实用新型实施例提供的内部转换电路的串口4以及串口5的电路原理图；串口4和串口5可通过选择电路与rs232设备或者rs485设备通信。当与rs232设备通信时，应将rs485电路中的芯片u15、u16及其外围元器件去除，同理，当与rs485设备通信的时候，应去除芯片u4及其外围电子元器件；以上串口电路的接线端子电路均外接自恢复保险丝以及tvs二极管，其可达到外接设备防雷防浪涌的作用；具体的电路结构如图9所示，图9是本实用新型实施例提供的第二接线端子的电路原理图。
53.图14是本实用新型实施例提供的温湿度传感器的电路原理图；图15是本实用新型实施例提供的风速风向传感器的电路原理图；如图14和图15所示，温湿度传感器及风速风向传感器均为模拟量接口(adc电压)。上述仅仅是给出了两种传感器接线示例，具体的其他的传感器接线方式可以依据实际情况来进行相应的电路配置以及传感器接线。
54.本实用新型实施例通过设置外设扩展电路来提升该设备的传感器数据接口，进而提升数据采集装置的数据采集能力；进而使得其更便于与其他的外设进行数据采集配合，提升数据采集装置的整体适应性。
55.实施例二
56.本实用新型实施例提供了一种数据采集系统，包括如本实用新型目的之一中任意一项所述的数据采集装置和与相应的接线端子电性连接的温湿度传感器、风速风向传感器、波浪传感器、gps传感器、海流传感器、水质传感器、舱内进水检测模块和舱门安全检测模块中的一种或者多种。
57.在本实用新型实施例中可以将多种传感器直接集成于数据采集装置中，进而实现其
58.上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用的技术原理。本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由权利要求的范围决定。