专利名称：具有网络接口的风向风速检测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高速公路测量风向风速的检测仪器，具体为一种具
有基于TCP/IP的嵌入式网络通信接口的风向风速检测仪。
背景技术：
现有的高速公路风向风速检测仪，数据传输方法有多信道数据传输，如 超短波数据传输、有线电话数据传输、标准RS_232和RS—485总线数据传输。
超短波数据传输，传输距离有限，容易受到干扰，稳定性差。
有线电话数据传输、标准RS—232和RS—485总线数据传输，在进行远距 离传输时需要配置PC机，设备比较昂贵，且占用空间大，对环境要其较高。
现在随着以太网日益普及，其覆盖范围越来越大，为一种利用以太网进 行数据传输的高速公路风向风速检测仪提供了条件。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有网络接口的风向风速检测仪，具有制 造简单、成本低、体积小节省空间、信息传输距离远和性能可靠的特点。 本实用新型所解决的问题可以采用以下技术方案来实现
具有网络接口的风向风速检测仪，包括风向风速传感器、A/D转换模块，
其特征在于，还包括微型处理器和以太网接口模块，风向风速传感器连
接A/D转换模块，模拟信号转化为数字信号并传递给微型处理器，微型 处理器将处理后的数据传递给以太网接口模块，进而传入以太网。
所述微型处理器是单片机。
所述以太网接口模块采用TCP/IP协议通讯。
上述的具有网络接口的风向风速检测仪，将风向风速传感器采集的信息 转化为数字量信号，并且传入以太网，因此具有网络接口的风向风速检测仪 可视为一个简易的网络终端。
这样就不需要再为了将采集到的数据传递到远处的数据终端铺设很长的
通信线路；也不需要为了实现有线电话数据传输或标准RS_232和RS—485总 线数据传输而专门设置PC机。
所以上述设计大大减少了风向风速检测项目的施工成本，减小了施工难 度，縮短了施工时间。
所述以太网接口模块包括以太网控制芯片、隔离滤波器、以太网 RJ-45接口，以太网控制芯片接收微型处理器传来的控制信号以及数据， 以太网控制芯片在微型处理器的控制下，对数据进行处理，并将处理后 的数据传入隔离滤波器，隔离滤波器对数据信号进行隔离和滤波后，将 数据信号传入以太网RJ-45接口，以太网RJ-45接口将数据信号传入以 太网。
上述设计中虽然仅对以太网接口模块数据输出的过程进行了描述， 不过上述以太网接口模块的结构显然既可接收远程控制端发来的控制命 令，也可把当前的工作状态反馈给远程控制端，以实现从远程控制端控 制对现场装置的调节及控制。
所述单片机为自带A/D转换模块的单片机。
采用这种单片机可以减少一个芯片，从而可以减少电路连线、增加 稳定性和减少干扰。
图1是本实用新型的整体结构示意框图。
图2是本实用新型的信号采集和处理电路原理图。
图3是本实用新型的网络接口模块电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明 白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
参考图l，具有网络接口的风向风速检测仪，包括风向风速传感器l，所
述风向风速传感器1的输出端，连接自带A/D转换模块的单片机2的信号输 入端；所述自带A/D转换模块的单片机2连接网络接口模块3。
风向风速传感器1对外界的风向及风速信息进行采集，并直接向自带A/D 转换模块的单片机2输出风向及风速相关的电压模拟信号，自带A/D转换模 块的单片机2能将该模拟信号转换为数字信号，并且自带A/D转换模块的单 片机2的运算器将该数字信号进行内部运算分析，产生调制信号，并将信号 输出给网络接口模块3，以控制以太网控制芯片的读写。
自带A/D转换模块的单片机2发出的信号通过对网络接口模块3中的以 太网控制芯片操作来控制向远程控制端发送信息，网络接口模块3也可以接 收远程控制端的反馈信息并传输给带有自带A/D转换模块的单片机2。
参考图2，为图l具体实施例的信号采集与处理电路原理图。其中，风向 风速传感器l的风速测量部分采用的是三风杯式的光电型风速计，由三风杯、 Dl发光二极管和Ql光敏三极管组成，风向测量部分包括环形线绕可变电阻 R6。自带A/D转换模块的单片机2，采用型号为ATMEGA128—AC的单片机。
参考图3，其中，网络接口模块3由以太网控制芯片31，隔离滤波器32， 以太网RJ-45接口 33组成。以太网控制芯片31采用的是RTL8019AS，隔离 滤波器32采用的是20F001N，以太网RJ-45接口 33采用的是RJ—45。
参照图2，发光二极管D1照射光电三极管Q1，根据风速不同，产 生的光脉冲不同。光电三极管Q1与单片机的计数输入口 PD7/T2相连。
风向测量部分的输出端与自带A/D转换模块的单片机2的AD转换 口 PF1/ADC1连接。
复位电路部分4包括R10、 Rll、 C1A和S1，输出端同时连接自带 A/D转换模块的单片机2的RESETA端和以太网控制芯片31的RSTDRV 端，同时为两者输出复位信号。
图2中自带A/D转换模块的单片机2的WR\、 RD\、 PE5、 PE6分别 与图3中以太网控制芯片31的IOWB、 IORB、 PE5、 PE6连接；自带 A/D转换模块的单片机2的数据线PA0—PA7分别与图3中以太网控制 芯片31的数据线SD0—SD7相连；自带A/D转换模块的单片机2的地 址线PA0—PA7和PC0—PC7与图3中以太网控制芯片31的地址线SAO
—SA15相连。
R8， R9构成的分压电路，得到一个可调的基准电压，此电压经C3 滤波，作为AD转换的参考电压，与自带A/D转换模块的单片机2的AREF 相连。
在图3中以太网控制芯片31的数据输入输出端TPIN+、 TPIN-、 TPOUT+、TPOUT-与隔离滤波器32输入输出端TPIN+、TPIN-、TPOUT+、 TPOUT-相连，隔离滤波器32的输出输入端TPRX+、 TPRX-、 TPTX+、 TPTX-与以太网RJ-45接口 33的RX+、 RX-、 TX+、 TX-端口连接。
以太网控制芯片31的JP脚接高电平，以选择跳线模式，同时JP也 和串行输入脚BD7(EEDO)与自带A/D转换模块的单片机2地址线A14 连接，以太网控制芯片31的串行数据时钟口 BD5(EESK)与自带A/D转 换模块的单片机2地址线A13连接。在以太网控制芯片31收到自带A/D 转换模块的单片机2的信号后会进行远程数据传输，也会接收远程反馈
"f曰息。
当风向或风速有变化时，整个电路工作，风向传感器采集外界风向 信息并输出电压直接传输给主控制器自带A/D转换模块的单片机2，自 带A/D转换模块的单片机2对输入的风向模拟信号进行AD转换，同时 对输入自带A/D转换模块的单片机2的风速传感器采集的脉冲信号进行 采集计数。自带A/D转换模块的单片机2对风向风速的数字信息进行内 部分析运算，同时向以太网控制芯片31发送读写信号，读写地址和读写 长度。以太网接口控制以太网控制芯片31根据自带A/D转换模块的单 片机2给出的读写起始地址和读写长度对RAM进行读写，每读一次数 据RAM自动加1。让芯片工作在跳线模式，在这，中模式下芯片的I/0和 中断由跳线决定。这样就可以设置网络通信的基地址，并进行远程数据 传输。
这样，在外界风向风速有变化时，通过所述的带有网络接口的风向 风速检测仪，就能按照需要实行分布式远程监控、信息交换与共享。所 示风向风速检测仪也能接收远程的信息。解决了传统上不具备远程控制 和数据传输能力的问题。
所述的单片机ATMEGA还可以用AD转换电路和具有相同功能的单 片机组成，如用ADC0804模数转换，80C51和8155组成的电路代替； 所述的以太网控制芯片也可以用DM9008代替；所述的隔离滤波器也可 以为FB2022代替；所述的通信接口还可为RS—485通信接口或RS_232 通信接口。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优 点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述 实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型 精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进 都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权 利要求书及其等效物界定。
权利要求1、具有网络接口的风向风速检测仪，包括风向风速传感器、A/D转换模块，其特征在于，还包括微型处理器和以太网接口模块，风向风速传感器连接A/D转换模块，模拟信号转化为数字信号并传递给微型处理器，微型处理器将处理后的数据传递给以太网接口模块，进而传入以太网。
2、 根据权利要求1所述的具有网络接口的风向风速检测仪，其特征在于， 所述微型处理器是单片机。
3、 根据权利要求1所述的具有网络接口的风向风速检测仪，其特征在于， 所述以太网接口模块包括以太网控制芯片、隔离滤波器、以太网RJ-45 接口，以太网控制芯片接收微型处理器传来的控制信号以及数据，以太 网控制芯片在微型处理器的控制下，对数据进行处理，并将处理后的数 据传入隔离滤波器，隔离滤波器对数据信号进行隔离和滤波后，将数据 信号传入以太网RJ-45接口，以太网RJ-45接口将数据信号传入以太网。
4、 根据权利要求2所述的具有网络接口的风向风速检测仪，其特征在于， 所述单片机为自带A/D转换模块的单片机。
5、 根据权利要求1所述的具有网络接口的风向风速检测仪，其特征在于， 还包括隔离滤波器，微型处理器通过隔离滤波器连接以太网接口模块。
专利摘要具有网络接口的风向风速检测仪涉及一种高速公路测量风向风速的检测仪器，具体为一种具有基于TCP/IP的嵌入式网络通信接口的风向风速检测仪。本实用新型将风向风速传感器采集的信息转化为数字量信号，并且传入以太网，因此具有网络接口的风向风速检测仪可视为一个简易的网络终端。不需要再为了将采集到的数据传递到远处的数据终端铺设很长的通信线路；也不需要为了实现有线电话数据传输或标准RS_232和RS_485总线数据传输而专门设置PC机。采用自带A/D转换模块的单片机。采用这种单片机可以减少一个芯片，从而可以减少电路连线、增加稳定性和减少干扰。
文档编号G01P13/02GK201188108SQ200820057798
公开日2009年1月28日 申请日期2008年4月28日 优先权日2008年4月28日
发明者甘江英, 龚兆岗 申请人:上海海事大学;上海邦达电子系统工程有限公司