专利名称：多传感器信息采集系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种信息采集系统，特别是一种可同时连接GPS定位器和多个其它传感器，进行数据信息采集的便携式多传感器信息采系统。
背景技术：
科学化种田以及现代数字农业技术的发展，对土地状况的了解提出了需要精确量化的要求，这就需要通过各种技术手段，使用各种传感器、测量仪对土地的多种状况信息(如土壤水分、养分等)进行采集，为农业、林业生产提供可靠、准确的农艺参数。
过去，采集土地信息所采用的方式通常是在田间分布设置各种传感器或用于测量的仪器，再由人工针对每个地区的每个传感器或仪器进行数据采集、记录。在采集过程中，虽然可以采用诸如掌上电脑、笔记本电脑或其他专用设备进行数据记录，但对于大面积土地(例如上万公顷)的数据信息采集，则会出现许多不便，尤其是采取人工记录的方式在建立采集位置与该位置处所采集数据的对应关系方面，更为突出。
利用GPS定位器虽然可以准确的获得采集位置信息，但是由于GPS定位器只能获取和记录位置信息，无法与其它传感器进行连接，不能同时采集几个传感器的信息，因此，仍然无法满足上述建立采集位置与采集数据对应关系的需求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术在采集土壤信息数据中所存在的不便于建立采集位置与采集数据对应关系的缺陷提供一种多传感器信息采集系统，该系统能够同时连接GPS定位器和多个传感器，实现同时获取并记录位置信息和由多个传感器传来的成组测量数据信息，建立位置数据与该成组测量数据之间的对应关系，为随时调用土壤数据，进行大面积土壤分析提供了快速获取信息参数的手段。
本实用新型所要解决的技术问题是通过以下技术方案实现的一种多传感器信息采集系统，它包括通过控制电路和数据线相互电气连接的微处理器CPU、存储单元、模数转换芯片、电平转换芯片、操作控制键及电源。
所述模数转换芯片上连接有用于插接外部传感器信号线的测量信号接口。电平转换芯片用于对输入/输出信号的电平进行转换，该电平转换芯片上连接有用于插接外部设备，如GPS定位器或计算机通讯口的数据交换接口。
为了能够直观的、方便的进行数据信息采集，上述系统还可以设液晶显示屏，该液晶屏通过驱动电路与所述控制电路连接。
上述的测量数据信号接口为一个以上，其中可以包括电平信号接口、电流信号接口，也可以混合设置。
操作中，数据采集人员可以将上述系统集成安装在一个盒中制成专用采集器随身携带，并在安装有传感器或者在需要进行土壤数据采集的地方将多个传感器的信号输出与测量数据信号接口插接，同时，将GPS定位器的输出与数据交换接口插接，就可以进行土壤数据信息的定位采集。通过数据采集人员的操作，微处理器CPU将位置信号和所采集的土壤数据信息进行对应处理，并存储在存储单元中。当一个地区的土壤数据采集完毕，数据采集人员可以到另一个地区进行土壤数据采集，所有被采集的数据信息都得到了与该地区位置信息相对应的存储。当完成土壤数据采集后，可以将数据交换接口另与计算机连接，从而将采集到的数据信息输出进行后续的分析处理。采用GPS定位信息与土壤数据信息的对应处理，使分析人员、数据采集人员能够方便、直观的从计算机屏幕或者液晶显示屏上了解的种土壤状况的分布。
由以上技术方案可知，本实用新型具有以下优点本实用新型解决了现有技术中只能采集GPS定位数据的不足，可以同时采集和记录GPS和其它多个传感器的数据，并可以现场查看数据，以便实时作出分析处理；本实用新型提供的便携式GPS多传感器信息采集器，携带方便、操作简单，可使用于多种不同的场合，尤其可以在野外使用；同时本实用新型结构简单，功能丰富，外形小巧，直接在掌上操作。
图1是本实用新型结构连接示意图；图2是本实用新型供电电路和单片机核心部分的原理图；图3是本实用新型液晶屏显示和键盘接口电路部分的原理图；图4是本实用新型数据存储、模数转换、电平转换部分的原理图。
具体实施方式
以下，通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
如图1所示，为本实用新型所提供的一个较佳实施例的结构示意图。它采用单片机1作为微处理器。单片机1通过控制电路与存储单元2、模数转换芯片3、电平转换芯片4连接，同时，单片机1还与一个128×64象素的图形液晶屏的驱动电路5、操作控制键6及电源7连接。
在模数转换芯片3上连接有测量数据信号接口31。在电平转换芯片4上连接有数据交换接口41。模数转换芯片3用于将传感器输出的模拟信号转换为数字信号。电平转换芯片4用于对输入/输出信号的电平进行转换。数据交换接口41可以使本实施例与外部GPS定位器或者外部计算机的通讯口连接。
测量数据信号接口共设8个传感器接口，其中，6个可插接输出电平为0-5V的传感器；2个可插接输出电流为4-20mA的传感器。使用者可根据具体需要和传感器的输出类型灵活使用。数据交换接口采用标准RS232接口。
参见图2，单片机U5为WINBOND 78E58系列，它通过一个稳压芯片U1和直流电池组为其提供电源。供电电路由4节1.5V的电池作为电源，一片7805稳压芯片U1可以向整个系统提供5V电源。
参见图3，J12为液晶屏接口，J13为键盘接口。液晶屏接口连接128×64象素的图形液晶屏，该图形液晶屏可以显示中文和图形。图2中的单片机U5与J12液晶屏接口相连实现了液晶屏显示。图2中的单片机U5与图3中的键盘控制芯片U8相连。键盘控制芯片U8采用HD7279芯片。键盘控制芯片U8连接J13键盘接口，实现了键盘输入。键盘可以是4×4矩阵键盘，实现数字0-9的输入和6种功能的操作。具体功能可以根据应用程序设定。液晶屏和操作控制键配合，提供丰富的操作界面，实现对系统的控制操作和显示GPS与传感器的数据。
图4所示为存储器、模数转换芯片、电平转换芯片、串行接口的连接示意图。存储单元U3采用2M字节的非易失性随机存储器DS1270芯片构成，该芯片可以在系统掉电的情况下保存数据达5年以上。
模数转换芯片U4为12位的MAX197，U10为电平转换芯片MAX232，可以转换6路0-5V、2路4-20mA的模拟信号，即该电路可以实现连接和采集6个输出0-5V模拟电平信号的传感器和2个输出4-20mA电流信号的传感器。
CON3为数据交换串行接口，其中，V0、V1、V2、V3、V4、V5为电压输入电路，可接6路输出为0-5V的传感器，IV0、IV1为电流输入电路，可接2路输出为4-20mA的传感器。
电平转换芯片MAX232芯片完成单片机U5串行接口的TTL电平和数据交换串行口的EIA电平相互转换，实现了单片机U5与外部GPS定位器或计算机之间的通讯连接。
图2中单片机U5与图4中存储器U3相连实现了数据的存储；单片机U5与图4中模数转换芯片U4连接，可实现模数转换电路；单片机U5与图4中电平转换芯片U10相连，实现串口的电平转换。
系统的软件可以采用KEIL C语言实现，包括了信号采集子程序，键盘控制子程序、液晶显示子程序、串口通讯子程序等。
本实施例工作时8路传感器采集的模拟信号经由以模数转换芯片U4为主所组成模数转换电路输入单片机U5，同时GPS或计算机的信息经过RS232电平转换输入单片机U5，单片机U5对输入的数据通过存储电路进行存储，单片机U5还可以将输入的数据通过液晶屏显示电路进行显示，使得用户能够从显示中了解所测参数的具体值，用户可以通过操作控制键接口电路向单片机U5发送命令，供电电路向系统中的各个电路模块提供电源。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求1.一种多传感器信息采集系统，包括一微处理器，该微处理器的各对应连接端通过控制电路分别与存储单元、模数转换芯片、电平转换芯片、操作控制键及电源连接，其特征在于所述模数转换芯片上连接有用于插接外部传感器信号线的测量信号接口；所述电平转换芯片上连接有用于插接外部设备通讯口的数据交换接口。
2.根据权利要求1所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的控制电路还通过驱动电路与一液晶显示屏连接。
3.根据权利要求1所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的测量数据信号接口为一个以上，其中包括电平信号接口和/或电流信号接口。
4.根据权利要求3所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的测量数据信号接口为八个，其中六个为电平信号接口，两个为电流信号接口。
5.根据权利要求1-4任一所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的数据交换接口为RS232接口。
6.根据权利要求5所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的微处理器CPU为单片机。
7.根据权利要求5所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的操作控制键为4×4的矩阵键盘，该矩阵键盘具有数字键及功能键。
8.根据权利要求5所述的多传感器信息采集系统，其特征在于所述的电源是包括7805稳压芯片及5V电池在内的电源电路，或者是能够与外部直流供电装置连接的电源接口。
专利摘要一种多传感器信息采集系统，它包括通过控制电路和数据线相互电气连接的微处理器、存储单元、模数转换芯片、电平转换芯片、操作控制键及电源；模数转换芯片上连接有用于插接外部传感器信号线的测量信号接口；所述电平转换芯片上连接有用于插接外部设备的数据交换接口。本实用新型可以同时采集、记录GPS位置信息和其它多个传感器的数据，并可以现场查看数据；系统操作简单，便于携带，可在野外使用；同时结构简单，功能丰富，外形小巧，直接在掌上操作。
文档编号G06F3/00GK2727846SQ20042008925
公开日2005年9月21日 申请日期2004年9月17日 优先权日2004年9月17日
发明者叶涛, 王秀, 杨皓珅, 赵春江 申请人:北京农业信息技术研究中心