基于近场通讯技术的智能传感器的制作方法

本发明基于近场通讯技术的智能传感器，属于智能传感器技术领域。

背景技术

智能传感器被广泛应用于电器、工业、生物、医学、水利、农林牧等领域，现有的传感器通常以敏感元件为主，通过调理电路和接口电路输出模拟或数字信号，其预留的校准接口多为模拟调整元件，通常稳定性较差，校准有效期短。

在大规模分布安装传感器时，一个监测系统由大量传感器组网实现，当传感器可能因提高准确度或故障等原因需要校准或检修时，需要控制器提供一种可靠的接口实现在线校准和检测；传感器如果在粉尘、潮湿、烟雾等恶劣环境中使用，不便插拔数据接头或者打开机壳，则对传感器校准难度大、维护成本高；另一方面，传感器在出厂时会标记唯一序列号，通常是通过喷码、激光或者编码标签等方式将序列号附着在产品表面，现今也有部分领域使用条码或二维码作为传感器产品的识别标志，但是当产品表面被污染、腐蚀、磨损后，很难通过人眼或扫码枪识别，造成传感器参数读取困难。

技术实现要素：

本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于近场通讯技术的智能传感器；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：基于近场通讯技术的智能传感器，包括中央控制器，所述中央控制器通过导线分别与传感模块、数据存储模块、无线通信模块相连，所述无线通信模块通过无线网络与监控中心计算机无线连接；

所述中央控制器的电源输入端与电源模块相连；

所述中央控制器使用的芯片为控制芯片u1；

所述传感模块使用的芯片为传感器芯片u2；

所述数据存储模块具体为eeprom存储器，所述无线通信模块具体为nfc射频通信模块，所述数据存储模块和无线通信模块由nfc控制模块进行封装，所述nfc控制模块使用的芯片为控制芯片u3；

所述电源模块使用的芯片为稳压器u4；

所述中央控制器还连接有lcd显示屏和键盘。

所述中央控制器的电路结构为：

所述控制芯片u1的7脚并接晶振x1的一端后与电容c1的一端相连，所述控制芯片u1的8脚并接晶振x1的另一端后与电容c3的一端相连，所述电容c1的另一端并接电容c3的另一端后接地；

所述控制芯片u1的10脚和11脚与lcd显示屏的输入端接口p1相连；

所述控制芯片u1的20脚、1脚、2脚与nfc控制模块的输入端相连；

所述控制芯片u1的18脚与电源模块的输出端相连；

所述控制芯片u1的5脚并接电阻r1的一端，电容c4的一端后与编程接口p2的3脚相连，所述电阻r1的另一端接3.3v输入电源，所述电容c4的另一端接地；

所述控制芯片u1的6脚与编程接口p2的2脚相连；

所述控制芯片u1的12脚依次并接控制芯片u1的3脚、0脚、电容c2的一端后接地，所述控制芯片u1的4脚并接电容c2的另一端后接3.3v输入电源。

所述传感模块和nfc控制模块的电路结构为：

所述传感器芯片u2的1脚并接控制芯片u3的5脚、电阻r2的一端后与控制芯片u1的2脚相连；

所述传感器芯片u2的2脚接地；

所述传感器芯片u2的5脚并接电容c8的一端后接3v输入电源，所述电容c8的另一端接地；

所述传感器芯片u2的6脚并接控制芯片u3的6脚、电阻r3的一端后与控制芯片u1的1脚相连；

所述控制芯片u3的7脚并接电阻r4的一端后与控制芯片u1的20脚相连；

所述控制芯片u3的8脚依次并接电阻r2的另一端、电阻r3的另一端、电阻r4的另一端后接3v输入电源；

所述控制芯片u3的2脚、3脚接nfc通信天线；

所述控制芯片u3的4脚接地。

所述电源模块的电路结构为：

所述稳压器u4的1脚并接稳压二极管d1的负极、电容c5的一端后接3.3v输入电源，所述稳压二极管d1的正极串接热敏电阻f1后与蓄电池bt1的正极相连；

所述稳压器u4的2脚并接电容c5的另一端、蓄电池bt1的负极后接地，所述稳压器u4的3脚与控制芯片u1的18脚相连；

所述稳压器u4的4脚串接电容c6后接地；

所述稳压器u4的5脚并接电容c7的一端后接3v输入电源，所述电容c7的另一端接地。

所述nfc通信天线具体为fr-4材质的玻纤pcb微带天线，等效电感为4.7uh。

所述控制芯片u1的型号为efm8sb10f8g-a-qfn20；

所述传感器芯片u2的型号为si7053-a20-im1r；

所述控制芯片u3的型号为m24sr04-ymn6t/2；

所述稳压器u3具体为超低功耗低压差稳压器，型号为r1180n331b-tr-fe。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明提供一种智能传感器，通过设置非接触式的无线通讯接口可实现监控中心对传感器采集信息的读取和修改，智能传感器中设置的各个控制单元结构简单紧凑，抗干扰能力强，可以在多种恶劣环境中使用，其中nfc控制模块具备天线传输，通讯存储等功能，所述传感模块采集的数据上传至中央控制器，经运算处理后，将结果发送至相应显示单元及数据存储模块，所述nfc控制模块收到的数据可通过支持近场通讯技术的读取设备进行读写，并能实现将传感器数据导出、上传和对传感器工作参数的调整，提高了传感模块的工作效率。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明：

图1为本发明的电路结构示意图；

图2为本发明中央控制器的电路图；

图3为本发明传感模块和nfc控制模块的电路图；

图4为本发明电源模块的电路图；

图中：1为中央控制器、2为传感模块、3为数据存储模块、4为无线通信模块、5为监控中心计算机、6为电源模块、7为nfc控制模块、8为lcd显示屏、9为键盘。

具体实施方式

如图1至图4所示，本发明基于近场通讯技术的智能传感器，包括中央控制器1，所述中央控制器1通过导线分别与传感模块2、数据存储模块3、无线通信模块4相连，所述无线通信模块4通过无线网络与监控中心计算机5无线连接；

所述中央控制器1的电源输入端与电源模块6相连；

所述中央控制器1使用的芯片为控制芯片u1；

所述传感模块2使用的芯片为传感器芯片u2；

所述数据存储模块3具体为eeprom存储器，所述无线通信模块4具体为nfc射频通信模块，所述数据存储模块3和无线通信模块4由nfc控制模块7进行封装，所述nfc控制模块7使用的芯片为控制芯片u3；

所述电源模块6使用的芯片为稳压器u4；

所述中央控制器1还连接有lcd显示屏8和键盘9。

所述中央控制器1的电路结构为：

所述控制芯片u1的7脚并接晶振x1的一端后与电容c1的一端相连，所述控制芯片u1的8脚并接晶振x1的另一端后与电容c3的一端相连，所述电容c1的另一端并接电容c3的另一端后接地；

所述控制芯片u1的10脚和11脚与lcd显示屏8的输入端接口p1相连；

所述控制芯片u1的20脚、1脚、2脚与nfc控制模块7的输入端相连；

所述控制芯片u1的18脚与电源模块6的输出端相连；

所述控制芯片u1的5脚并接电阻r1的一端，电容c4的一端后与编程接口p2的3脚相连，所述电阻r1的另一端接3.3v输入电源，所述电容c4的另一端接地；

所述控制芯片u1的6脚与编程接口p2的2脚相连；

所述控制芯片u1的12脚依次并接控制芯片u1的3脚、0脚、电容c2的一端后接地，所述控制芯片u1的4脚并接电容c2的另一端后接3.3v输入电源。

所述传感模块2和nfc控制模块7的电路结构为：

所述传感器芯片u2的1脚并接控制芯片u3的5脚、电阻r2的一端后与控制芯片u1的2脚相连；

所述传感器芯片u2的2脚接地；

所述传感器芯片u2的5脚并接电容c8的一端后接3v输入电源，所述电容c8的另一端接地；

所述传感器芯片u2的6脚并接控制芯片u3的6脚、电阻r3的一端后与控制芯片u1的1脚相连；

所述控制芯片u3的7脚并接电阻r4的一端后与控制芯片u1的20脚相连；

所述控制芯片u3的8脚依次并接电阻r2的另一端、电阻r3的另一端、电阻r4的另一端后接3v输入电源；

所述控制芯片u3的2脚、3脚接nfc通信天线；

所述控制芯片u3的4脚接地。

所述电源模块6的电路结构为：

所述稳压器u4的1脚并接稳压二极管d1的负极、电容c5的一端后接3.3v输入电源，所述稳压二极管d1的正极串接热敏电阻f1后与蓄电池bt1的正极相连；

所述稳压器u4的2脚并接电容c5的另一端、蓄电池bt1的负极后接地，所述稳压器u4的3脚与控制芯片u1的18脚相连；

所述稳压器u4的4脚串接电容c6后接地；

所述稳压器u4的5脚并接电容c7的一端后接3v输入电源，所述电容c7的另一端接地。

所述nfc通信天线具体为fr-4材质的玻纤pcb微带天线，等效电感为4.7uh。

所述控制芯片u1的型号为efm8sb10f8g-a-qfn20；

所述传感器芯片u2的型号为si7053-a20-im1r；

所述控制芯片u3的型号为m24sr04-ymn6t/2；

所述稳压器u3具体为超低功耗低压差稳压器，型号为r1180n331b-tr-fe。

本发明提供一种可通过近场通讯技术实现传感器对数据采集、传输、存储和在线校准的智能传感器。

本发明在实际使用时，将多个控制模块集成在专业壳体中进行控制操作，所述壳体内置中央控制器1、传感模块2、nfc控制模块7，壳体外侧延伸出nfc通信天线，所述壳体的正面还设置有lcd显示屏8，所述lcd显示屏8下侧还设置有专用的控制键盘9；为保证传感器长时间稳定的工作，本发明在壳体底部还设置有电源模块6，由蓄电池为整个装置供电。

为方便模块集成设置，所述nfc控制模块7内置有eeprom存储器和nfc射频收发控制器，其中eeprom存储器中存储有该传感器的型号规格、生产批号、校准日期、校准有效期、修正参数等参数信息，可供随时调取，所述nfc射频收发控制器连接nfc通信天线可以实现近场通讯功能。

所述电源模块6中设置的蓄电池bt1具体为3.6v锂-亚硫酰氯电池，其外围电路由电池接口、超低压差二极管d1、滤波电容c5组成，所述电池接口与稳压器u4的电源输入端相连；所述电源模块6由超低功耗低压差稳压器u4、低通旁路电容c6和退耦电容c7组成，所述稳压器u4使能控制端en由所述中央控制器1的电源控制信号端控制；所述稳压器u3的电源输出端可以为传感模块2、nfc控制模块7和lcd显示屏8提供+3v电源。

所述中央控制器1由控制芯片u1、石英振荡器x1、匹配电容器c1和c3、复位电阻r1、复位电容c4、电源退耦电容c2和编程接口p2组成；

所述石英振荡器与控制芯片u1的xtal3和xtal4端口相连，所述退耦电容c2与控制芯片u1的电源端口vdd和gnd相连，所述控制芯片u1的c2k和c2d端口与编程接口p2相连。

所述nfc通信天线的两个接线端分别与控制芯片u3的ac0和ac1端口相连；

所述nfc控制模块7由控制芯片u3、上拉电阻r2、r3、r4组成；

所述控制芯片u3的gpo接口与控制芯片u1的中断输入接口p0.2相连，所述控制芯片u3的scl和sda接口与控制芯片u1的i2c接口p0.1和p0.0相连；所述gpo接口通过r4上拉至+3v电源，所述scl接口通过r3上拉至+3v电源，所述sda接口通过r2上拉至+3v电源。

所述传感模块2由传感器芯片u2和退耦电容c8组成，所述传感器芯片u2的scl和sda接口与控制芯片u1的i2c接口p0.1和p0.0相连。

所述显示单元的信号输入端p1与控制芯片u1的p1.2和p1.3显示信号输出接口相连。

本发明提供的基于近场通讯技术的智能传感器可实现传感器采集、存储、传输及在线校准，近场通讯功能便于传感器数据和信息的读出，同时支持传感器校准信息的在线查询和写入。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。