一种适用于室内环境的信号采集装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种适用于室内环境的信号采集装置，包括电源模块及相互连接的处理器模块和传感器接口模块，所述的处理器模块和传感器接口模块均与电源模块连接，所述的传感器接口模块连接有至少一个用于采集环境信息的传感器。与现有技术相比，本实用新型具有成本低、功耗低等优点。
【专利说明】
一种适用于室内环境的信号采集装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种信号采集装置，尤其是涉及一种适用于室内环境的信号采集
目.0
【背景技术】
[0002]人们对于目标感知的需求也越来越大，尤其针对一些特殊场合，如博物馆、档案室、机房、银行金库、监狱等安全警戒级别较高的地方，需要实时监测是否有非法出入;对于野生动物迀徙轨迹的调查，需要探测野生动物是否进入或经过几个监测区域;对于因矿井塌方、恐怖袭击或地震、雪崩等自然灾害导致的被困人员搜救时的感知定位;对于智能家居、智能楼宇中根据人员的存在和移动而动态地调整照明、通风和室温以达到能源节约的目的等。
[0003]随着传感器技术的飞速发展，现在的传感器种类愈来愈多，能够感知的环境信息也越来越多。但是调用每个传感器的方式又千差万别，用户在使用的时候更加希望能够实现即插即用的功能，而不用了解如何实现传感器的调度问题，更加不关心传感器如何实现感知或者内部数据如何处理等。
[0004]在传统的智能感知系统中，往往需要采集的信息并不是简单的一种，在实际生活中主要有光照信息、温度信息、湿度信息、空气质量信息、安防信息、声音信息、位置信息等等。而现如今的采集装置往往都只具备单独一种专用传感器，在实现不同信息源采集时需要整个调换传感器，费时费力。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种安全可靠、可用于多传感器信息采集的适用于室内环境的信号采集装置，采用同一种传感器节点，只需要更换适用的传感器，就可以组成新的传感器采集节点，可即插即用。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种适用于室内环境的信号采集装置，包括电源模块及相互连接的处理器模块和传感器接口模块，所述的处理器模块和传感器接口模块均与电源模块连接，所述的传感器接口模块连接有至少一个用于采集环境信息的传感器。
[0006]所述的电源模块包括实现2.4V电压输出的电源稳压电路、电源电压检测电路及传感器电源控制电路，所述的电源电压检测电路与电源稳压电路并联，所述的传感器电源控制电路分别与处理器模块及传感器接口模块连接。
[0007]所述的电源稳压电路包括3.3V纽扣电池、电压稳压器及第一电容，所述的电压稳压器的输入端连接3.3V纽扣电池的正极，电压稳压器的公共连接端连接3.3V纽扣电池的负极，所述的第一电容的两端分别连接电压稳压器的输出端和公共连接端。
[0008]所述的电源电压检测电路包括相互连接的第一电阻和第二电阻，所述的第一电阻和第二电阻的公共连接端与所述的处理器模块连接。
[0009]所述的传感器电源控制电路包括三极管和第三电阻，所述的三极管的集电极通过第三电阻与所述的3.3V纽扣电池的正极连接，所述的三极管的发射极与所述的3.3V纽扣电池的负极连接，所述的三极管的基极与所述的处理器模块连接。
[0010]所述的处理器模块包括相互连接的单片机和射频发射电路，所述的单片机的电源接口与所述的电源模块连接。
[0011]所述的处理器模块还包括用于为单片机输入程序的5端口接插件，所述的5端口接插件与所述的单片机连接。
[0012]所述的传感器接口模块包括为模拟传感器提供连接接口的模拟传感器接口、为使用异步串行通信的传感器提供连接接口的异步串口通信接口、为使用同步串行通信的传感器提供连接接口的同步串口通信接口及为使用I2C通信的传感器提供连接接口的I2C通信接口，所述的模拟传感器接口、异步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口均与单片机连接。
[0013]与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:
[0014](I)本信号采集装置具有多种传感器接口，操作简便，可以适用于各种类型接口的传感器，即插即用，相比于传统的设计专用采集装置更为方便；
[0015](3)本装置采用纽扣电池供电的方式，解决了供电不方便时还需要寻找电源的问题，大大提高了使用的灵活性；
[0016](3)本装置采用多传感器通用的接口电路，即插即用，无需对专用传感器设计专用接口电路，降低了设计成本。
【附图说明】
[0017]图1为本申请一种适用于室内环境的信号采集装置的连接框图；
[0018]图2为电源稳压电路的连接图；
[0019]图3为电源电压检测电路的连接图；
[0020]图4为传感器电源控制电路的连接图；
[0021]图5为单片机的连接图；
[0022]图6为5端口接插件的连接图；
[0023]图7为AD采集芯片的连接示意图；
[0024]图8为模拟传感器接口的连接图；
[0025]图9为异步串口通信接口的连接图；
[0026]图10为I2C通信接口的连接图；
[0027]图11为同步串口通信接口的连接图。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
[0029]如图1所示，一种适用于室内环境的信号采集装置，包括电源模块、处理器模块、传感器接口模块和用于采集环境信息的传感器，电源模块与处理器模块及传感器连接，传感器设有至少一个，并与传感器接口模块连接，传感器接口模块与处理器模块连接。
[0030]电源模块包括实现2.4V电压输出的电源稳压电路、电源电压检测电路及传感器电源控制电路，电源电压检测电路与电源稳压电路并联，传感器电源控制电路与处理器模块及传感器连接。
[0031]如图2所示，电源稳压电路中选用XC6202芯片作为电压稳压器，电源稳压电路的输入电压为3.3V纽扣电池，通过本电路实现2.4V稳定的电压输出。把电压降低可以有效的延长本装置的工作寿命。其电路连接方式为:3.3V纽扣电池的正级连接XC6206芯片的IN管脚，3.3V纽扣电池的负极连接XC6206芯片的VSS管脚。2.4V电压输出连接XC6202芯片的OUT管脚，第二电容C2大小IuF并联在XC6206芯片的IN管脚和VSS管脚之间，第一电容C3大小IuF并联在XC6206芯片的OUT管脚和VSS管脚之间。
[0032]如图3所示，电源电压检测电路用于检测当前电池的电量状态。其电路连接方式为:3.3V纽扣电池的正极连接第一电阻R6其大小为10kQ，第一电阻R6连接单片机的Pl.0端口，Pl.0端口连接第二电阻R7其大小为10kQ，第二电阻R7连接3.3V纽扣电池的负极。
[0033]如图4所示，传感器电源控制电路，通过此电路，本装置可以有选择的控制传感器的供电情况，休眠的时候，可以关闭传感器的供电以达到省电的功能。其电路连接方式为:单片机的Pl.7端口连接第三电阻R8其大小为IkQ，第三电阻R8连接三极管Ql的基极，3.3V纽扣电池正极连接第四电阻R9其大小为100Ω，第四电阻R9连接SVCC即传感器的电源口，SVCC连接三极管Ql的集电极，三极管Ql的发射极连接3.3V纽扣电池的负极。
[0034]处理器模块选择与射频芯片结合的单芯片方式，即选择自带8位机内核的射频处理芯片，同时具有射频网络功能和简单8位处理器功能。处理器模块包括相互连接的单片机、射频发射电路及用于为单片机输入程序的5端口接插件。
[0035]如图5所示，本装置采用的是CC2530单片机，其电路连接方法为:在VCC管脚和接地管脚间并联第三电容Cl其值为10nF，2.4V电源连接第五电阻R2其值为1kQ，第五电阻R2连接nRST管脚，2.4V电源连接第六电阻R4其值为1k Ω，第六电阻R4连接SCL管脚，2.4V电源连接第六电阻R4其值为1kQ，第六电阻R4连接SDA管脚。
[0036]如图6所示，5端口接插件Pl，用于对本系统编程使用。其电路连接方式为:I号管脚连接3.3V纽扣电池正极，2号管脚连接单片机DD管脚，3号管脚连接DC管脚，4号管脚连接单片机nRST管脚，5号管脚连接3.3V纽扣电池负极。
[0037]传感器接口模块根据目前市场上主流的传感器分类，分为数字传感器接口和模拟传感器接口，均通过总线与单片机相连。
[0038]传感器接口模块包括为模拟传感器提供连接接口的模拟传感器接口、为使用异步串行通信的传感器提供连接接口的异步串口通信接口、为使用同步串行通信的传感器提供连接接口的同步串口通信接口及为使用I2C通信的传感器提供连接接口的I2C通信接口，模拟传感器接口、异步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口。异步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口均为数字传感器接口。
[0039]如图8所示为模拟传感器接口，用于连接连接模拟传感器，通过AD采集芯片(如图7所示)把模拟信号转化为数字量信号后与单片机通信。其电路连接方式为:单片机P0.0端口连接AD采集芯片的CLK管脚，单片机P0.4端口连接AD采集芯片的DI和DO管脚，单片机P0.5端口连接AD芯片的CS管脚，传感器电源SVCC连接AD采集芯片VCC管脚，电池负极连接AD采集芯片GND管脚。如图8所示，接插件P2的I号管脚连接电池负极，接插件P2的2号管脚连接AD芯片的CHO管脚，接插件P2的3号管脚连接传感器电源SVCC。
[0040]如图9所示为异步串口通信接口，其主要功能是为使用异步串行通信的数字式传感器提供接口。其电路连接方式为:接插件P3的I号管脚连接电池负极，接插件P3的2号管脚连接单片机的Rx管脚，接插件P3的3号管脚连接单片机的Tx管脚，接插件P2的4号管脚连接传感器电源SVCC。
[0041]如图10所示为I2C通信接口，其主要功能是为使用I2C通信的数字式传感器提供接口。其电路连接方式为:接插件P4的I号管脚连接电池负极，接插件P4的2号管脚连接单片机的SDA管脚，接插件P4的3号管脚连接单片机的SCL管脚，接插件P4的4号管脚连接传感器电源SVCCο
[0042]如图11所示为同步串口通信接口，其主要功能是为使用同步串口通信的数字式传感器提供接口。其电路连接方式为:接插件P5的I号管脚连接电池负极，接插件P5的2号管脚连接单片机的CLK管脚，接插件P5的3号管脚连接单片机的DATA管脚，接插件P5的4号管脚连接单片机的CS管脚，接插件P5的5号管脚连接传感器电源SVCC。
【主权项】
1.一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，包括电源模块及相互连接的处理器模块和传感器接口模块，所述的处理器模块和传感器接口模块均与电源模块连接，所述的传感器接口模块连接有至少一个用于采集环境信息的传感器。2.根据权利要求1所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的电源模块包括实现2.4V电压输出的电源稳压电路、电源电压检测电路及传感器电源控制电路，所述的电源电压检测电路与电源稳压电路并联，所述的传感器电源控制电路分别与处理器模块及传感器接口模块连接。3.根据权利要求2所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的电源稳压电路包括3.3V纽扣电池、电压稳压器及第一电容，所述的电压稳压器的输入端连接3.3V纽扣电池的正极，电压稳压器的公共连接端连接3.3V纽扣电池的负极，所述的第一电容的两端分别连接电压稳压器的输出端和公共连接端。4.根据权利要求2所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的电源电压检测电路包括相互连接的第一电阻和第二电阻，所述的第一电阻和第二电阻的公共连接端与所述的处理器模块连接。5.根据权利要求3所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的传感器电源控制电路包括三极管和第三电阻，所述的三极管的集电极通过第三电阻与所述的3.3V纽扣电池的正极连接，所述的三极管的发射极与所述的3.3V纽扣电池的负极连接，所述的三极管的基极与所述的处理器模块连接。6.根据权利要求1所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的处理器模块包括相互连接的单片机和射频发射电路，所述的单片机的电源接口与所述的电源模块连接。7.根据权利要求6所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的处理器模块还包括用于为单片机输入程序的5端口接插件，所述的5端口接插件与所述的单片机连接。8.根据权利要求6所述的一种适用于室内环境的信号采集装置，其特征在于，所述的传感器接口模块包括为模拟传感器提供连接接口的模拟传感器接口、为使用异步串行通信的传感器提供连接接口的异步串口通信接口、为使用同步串行通信的传感器提供连接接口的同步串口通信接口及为使用I2C通信的传感器提供连接接口的I2C通信接口，所述的模拟传感器接口、异步串口通信接口、同步串口通信接口及I2C通信接口均与单片机连接。
【文档编号】G05B19/042GK205507448SQ201620221053
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】丁澍南, 邵晨, 曹俊铨, 唐柳松
【申请人】上海工程技术大学