专利名称：嵌入式以太网机场噪声数据传输系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数据传输系统，特别是一种适用于机场噪音数据传输的嵌入式数据传输系统。
背景技术：
随着经济的发展，机场已经成为现代化城市的标志之一。机场带来了货物和旅客运输的方便，但也带来了噪音污染。机场航空噪声影响范围广，噪声烦恼度高，是城市区域环境噪声防治的难题之一。据国外文献报道，在欧美发达的大中型城市中，受机场、飞机噪声影响的居住区人口已经超过了车辆交通噪声，排在首位。1996年，我国颁布实施了《环境噪声污染防治法》，该法针对工业噪声污染、建筑施工噪声污染、交通运输噪声污染和社会生活噪声污染的防治分别进行了规定。实际操作多为通过利用采集来的机场噪声数据，将数据代表的噪声用可视化技术显示出来，根据噪声数据判断飞机的航迹是否达标，并对飞机的航迹进行优化；利用经济手段，对噪声超标的飞机进行经济处罚；依据噪声数据限制某些机型在机场的降落等。噪声标准体系在欧美起步比较早，但是，国内目前还没有成型的机场噪声监测控制系统产品。
实用新型内容本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种嵌入式以太网机场噪声数据传输系统。本实用新型解决其技术问题的技术方案是一种嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，其特征在于包括以太网数据采集传输子系统和服务器端数据接收存储子系统；其中以太网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集处理模块、Ethernet接入模块和电源模块；声音采集处理模块包括电路相连的麦克风、低通滤波器、信号放大器以及AD采样器出thernet接入模块包括电路相连的单片机、以太网控制芯片和以太网变压器；服务器端数据接收存储子系统为服务器，包括由Khernet网数据接收端以及数据的存储器，月艮务器通过网卡来接入Khernet。上述的信号放大器为MC33204DR2放大器。上述的单片机型号为C8051F020。上述的以太网控制芯片采用CP2200芯片。上述的以太网变压器为HR911105A型变压器。与现有技术相比较，本实用新型具有以下突出的有益效果1、实现了基于低端MCU的嵌入式TCP/IP协议栈，以满足实际的应用需求为目的， 对标准的TCP/IP协议进行了裁剪，保留了 ARP、IP、I CMP, UDP协议，并且具有高度的可移植性，在对网络要求不高的嵌入式应用场合，具有很高的实用性和参考性。2、本实用新型数据传输成本低廉，传输速度快，可靠性较高，适用于能够实现有线传输的地方。[0012]3、本实用新型除了可以应用于机场噪声数据采集，还可以应用在水文、气象观测等其它领域，具有广阔的应用前景。
图1是本实用新型的系统结构示意图；图2是本实用新型的以太网数据采集传输子系统结构框图。图3是本实用新型的声音信号低通滤波放大电路图。图4是本实用新型的以太网数据采集传输子系统数据流向图。图5是本实用新型的以太网连接的硬件设计简图。图6是本实用新型的CP2200的晶振电路图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本实用新型进一步说明。如图1所示，本实用新型包括以太网数据采集传输子系统(Ethernet接入设备广 Ethernet接入设备η)和服务器端数据接收存储子系统(服务器)。如图2所示，以太网数据采集传输子系统目的为完成数据的采集控制并通过以太网控制器将数据发送到Khernet。所述的以太网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集处理模块、Ethernet接入模块和电源模块。本实施例电源模块采用LM1117电源。 声音采集处理模块完成了机场噪声的采集以及对噪声信号的调理，包括电路连通的麦克风 (MIC)、低通滤波器、信号放大器以及AD采样器。所述的低通滤波可以通过硬件电路来完成，也可以通过数字滤波来完成；信号放大器由专业的放大芯片并搭配相应电路来完成； 本实施例采用的信号放大器为MC33204DR2，所设计的电路如图3所示。AD采样器则既可以由专业的AD采样芯片来完成，也可以通过单片机SOC集成的AD采样器来完成。如图4所示，本实施例中，由MIC出来的电平信号进入低通滤波器后，经过放大器MC33204DR2，实现了滤波放大，最后连接单片机C8051F020的ΑΙΝΟ. 0引脚，进行AD采样，采样的分辨率为12 位，采样速率为8Κ。而Khernet接入模块包括电路相连的单片机、以太网控制芯片和以太网变压器。 单片机中集成了精简的TCP/IP协议栈，使得单片机在进行数据采集和完成I/O控制任务的同时，还可完成以太网协议处理。所述的单片机可以选用C8051F系列单片机，该系列为完全集成的混合信号系统级芯片，具有与8051兼容的CIP-51微控制器内核，采用流水线结构，单周期指令运行速度是8051的12倍，全指令集运行速度是原来的9. 5倍。其中 C8051F020以其功能较全面，应用较广泛的特点成为C8051F的代表性产品，其性能价格比在目前应用领域也极具竞争力。C8051F020的内部电路包括CIP-51微控制器内核及RAM、 ROM、I / 0 口、定时/计数器、ADC、DAC、PCA、SPI和SMBus等部件，即把计算机的基本组成单元以及模拟和数字外设集成在一个芯片上，构成一个完整的片上系统G0C)。本实施例具体使用的是C8051F020，采用外部时钟输入22118400Hz。使用以太网控制芯片，可以将数据包发到以太网上，通过以太网实现与噪声数据服务器的互联，实现真正的嵌入式TCP/IP设备。本实施例嵌入式以太网控制芯片采用 CP2200，它符合IEEE 802. 3协议，支持IOM以太网接入，而且仅需很少的外部电路连线就可满足绝大多数嵌入式以太网接口的设计要求，简化了嵌入式以太网接口的设计，减小了占板空间，降低了系统开发成本。CP2200与C8051F020、RJ45连接的示意图如图5所示， C8051F020的外部存储器接口 EMIF配置在高端口(P4-P7)，通过设置EMIOCF寄存器的值来实现，同时将EMIF的工作方式配置为带块选择的方式和总线非复用方式。C8051F020的P7 端口和CP2200的数据线相连接，P6端口作为地址线和CP2200相连，CP2200的/WR、/RD引脚分别和P4. 7、Ρ4· 6相连，Ρ0. 3引脚与CP2200的中断信号/INT相连。CP2200具有上电复位功能，一旦VDD上升到某个门限值后，就会在片内产生上电复位脉冲，当VDD上升到足够器件正常工作时，器件会以初始化状态启动。CP2200支持软件复位，可以通过并口将复位寄存器置位来实现软件复位。CP2200的工作频率为20MHz，晶振连接在XTALl和XTAL2之间， CP2200也可由连接到XTALl引脚的外部时钟源驱动，晶振电路图如图6所示。CP2200的并行主机接口支持化切1总线方式，且支持地址数据复用和非复用方式，可以通过将MUXEN和 MOTEN引脚接地或拉高电平来实现对主机接口总线方式的配置。按照CP2200的要求，本实施例的以太网变压器采用的是HanRen系列的HR911105A 型变压器，该变压器集成了 RJ-45接头和变压线圈，在差分接收引脚(RX+ / RX-)上，需要 1个专用于10BASE-T操作的1:1脉冲变压器，在差分发送引脚(TX+ / TX-)上，需要外接1 个带有中心抽头的1 :2. 5脉冲变压器，变压器应具有2 KV以上的电压隔离性能，以防止静电干扰，发送端需要2个8Ω (精度为1%)的电阻和1个560pF的电容与特定端相连，接收端需要1个100 Ω电阻与特定端相连。服务器端数据接收存储子系统的主要功能是从Khernet接收数据并且将数据存储到数据库中，为了便于直观的观察声音数据，在接收的同时将所接收到的数据以折线图的方式动态显示。服务器包括由Khernet网数据接收端以及数据的存储器，服务器通过网卡来接入Ethernet。程序实现可以基于.NET Framework3. 5平台(VB2008)，采用Socket编程，利用多线程机制，大幅度提高软件效率，数据库采用SQL Server2005o如图4所示，数据的流向为由MIC采集的电平信号进入低通滤波器后，经过信号放大器处理，进入C8051F020的AD采样器，采样后的数字信号经过单片机TCP/IP协议栈处理后发送给以太网控制器芯片CP2200，CP2200将数据通过以太网变压器上的RJ45接口发送到Khernet上，以太网服务器端接收该数据包；服务器发送数据的流向与之相反，来自服务器的以太网帧数据，通过RJ45接口送到以太网控制器，处理后的数据包再送入单片机 TCP/IP协议栈。需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述， 对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，其特征在于包括以太网数据采集传输子系统和服务器端数据接收存储子系统；其中以太网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集处理模块、Ethernet接入模块和电源模块；声音采集处理模块包括电路相连的麦克风、低通滤波器、信号放大器以及AD采样器出thernet接入模块包括电路相连的单片机、以太网控制芯片和以太网变压器；服务器端数据接收存储子系统为服务器，包括由Khernet网数据接收端以及数据的存储器，服务器通过网卡来接入Khernet。
2.根据权利要求1所述的嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，其特征在于所述的信号放大器为MC33204DR2放大器。
3.根据权利要求1所述的嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，其特征在于所述的单片机型号为C8051F020。
4.根据权利要求1所述的嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，其特征在于所述的以太网控制芯片采用CP2200芯片。
5.根据权利要求4所述的嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，其特征在于所述的以太网变压器为HR911105A型变压器。
专利摘要本实用新型公开了一种嵌入式以太网机场噪声数据传输系统，属于数据传输领域，包括以太网数据采集传输子系统和服务器端数据接收存储子系统；其中以太网数据采集传输子系统包括电路相连的声音采集处理模块、Ethernet接入模块和电源模块；服务器端数据接收存储子系统为服务器，包括由Ethernet网数据接收端以及数据的存储器，服务器通过网卡来接入Ethernet。与现有技术相比较，本实用新型数据传输成本低廉，传输速度快，可靠性较高，适用于能够实现有线传输的地方。
文档编号H04L12/28GK202309747SQ201120451260
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月15日 优先权日2011年11月15日
发明者任光辉, 任铃, 张力, 禹荣, 秦杰 申请人:日照凌智软件科技有限公司