专利名称：基于嵌入式操作系统的便携式数采仪的制作方法
技术领域：
本实用新型基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，属于大型机械机身状态数据采集领域。
背景技术：
从上个世纪中期，机械设备状态监测及诊断技术，逐渐开始应用于企业实际生产中，并且逐步发展起来，成为现代化机械设备管理与诊断维修的一种新技术。它作为机械设备管理的新理念，提高了机械设备运行的可靠性、利用率，而且降低了机械设备的维修费用。机械设备状态监测及诊断技术的基础是机械设备机身状态的数据采集。近年来，随着现代工业生产的飞速发展，机械设备朝着大型化、智能化方向发展，对数采仪的要求也越来越高，传统的数采仪CPU的处理能力较差，A/D转换器的精度较低，通道数少，采集信号种类单一，不能远程采集信号，没有内嵌操作系统，交互能力低，且通用性差，传统的数采仪已经不能满足现代机械工业对机身状态数据采集的要求。
发明内容发明目的:为了解决现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，丰富了数采仪采集信号的多样性，增强了数采仪的通用性，提高了数采仪的存储能力和交互能力。技术方案:为了实现以上目的，本实用新型所述的基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，包括S3C2440微处理器、A/D转换模块、稳压电源模块、RS-485串口模块、CAN总线模块、LCD显示模块、ZigBee模块、报警模块、数据存储模块和实时时钟模块，它们集成在一块电路板上，并移植了 ubuntu操作系统。所述的CAN总线模块包括CAN控制器(MCP2510)和CAN总线收发器(TJA1050)，它用来实现数采仪和上位机的通信，能够适应温度恶劣、电磁辐射强和振动大的工业环境。所述的ZigBee模块采用CC2530芯片作为一个完整的片上系统解决方案，用于无线信号的传输，实现数采仪的远程信号无线采集。所述的RS-485串口模块由MAX485芯片和S9013组成，它把S3C2440微处理器上的RS-232接口转换为RS-485接口，具有高速率、远距离传输能力，实现数采仪的远程信号有线采集。有益效果:本实用新型和现有技术相比具有以下优点:本实用新型所述的基于嵌入式操作系统的便携式数采仪具有多个信号采集通道，可采集多种信号，且可近程采集信号和远程采集信号，增强了数采仪的通用性；采用高主频CPU、高精度A/D转换器、嵌入式ubuntu操作系统，使系统运行高效可靠；采用7寸高分辨率的LCD触摸屏，使系统具有较强的人机交互能力；采用模块化设计方案，提高了系统的可扩展性。
[0010]图1为本实用新型数采仪的系统结构原理图。图2为本实用新型数采仪的AD转换模块电路图。图3为本实用新型数采仪的CAN总线模块电路图。图4为本实用新型数采仪的RS-485串口模块电路图。图5为本实用新型数采仪的ZigBee模块电路图。图6为本实用新型数采仪的数据存储模块电路图。图7为本实用新型数采仪的稳压电源模块和报警模块电路图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，进一步阐明本实用新型。如图1所示，本实用新型包括S3C2440微处理器、A/D转换模块、稳压电源模块、RS-485串口模块、CAN总线模块、LCD显示模块、ZigBee模块、报警模块、数据存储模块和实时时钟模块，它们集成在一块电路板中，并移植了 ubuntu操作系统。如图2所示，A/D转换模块采用AD7714芯片作为AD转换器，AD7714与S3C2440微处理器的SPI总线相连接，AD7714的SCLK、D0UT、DIN引脚分别连接在S3C2440微处理器的SCKO、MISOO、MOSIO引脚上，A/D转换模块提供了多个数据采集通道，能同时采集多路信号。如图3所示，CAN总线模块采用MCP2510作为CAN控制器，采用TJA105 0作为CAN总线收发器，CAN控制器MCP2510的
、SCK、S1、SO, WT 弓丨脚分别和 S3C2440 微处理器的 GPG6、CLKl、MOSI1、MISOl、EINTl 弓丨脚
相连；高速CAN隔离收发器TJA1050的TXD、RXD引脚分别和CAN控制器MCP2510的TXCAN、RXCAN引脚相连；高速CAN隔离收发器TJA1050的CANH、CANL引脚连接到CAN总线上。如图4所示，RS-485串口模块由MAX485芯片、S9013及其辅助电路组成，它把S3C2440微处理器上的RS-232接口转换为RS-485接口，提供了 RS485_A、RS485_B两个信号引脚，信号的不失真传输距离可以达到1000米，实现数采仪的远程信号有线采集。如图5所示，ZigBee模块采用CC2530芯片作为无线信号收发器，它的P0.2,P0.3、VDD引脚分别连接到S3C2440微处理器的RXD、TXD、VDD3.3V引脚上，它的X0SC_Q1、X0SC_Q2引脚分别连接到外部晶振，它们实现数采仪的远程信号无线采集。如图6所示，数据存储模块采用K9 F1208作为数据存储器，S3C2440微处理器的DATA0 DATA7分别和K9 F1208的Ι/0(Γ /07引脚相连，以实现对K9 F1208的读写；S3C2440
微处理器的 NFRE、NFCE, CLE、ALE、NFffE 引脚分别和 K9 F1208 的 Ι ,CE、CLE、ALE、WI 引脚
相连接，以实现对K9 F1208的控制。如图7所示，稳压电源模块采用LM1117-CT3.3芯片来给系统提供稳压电源；报警模块采用蜂鸣器进行报警，通过S3C2440的VDD5V、GPB0引脚对其进行控制。实时时钟模块采用S3C2440微处理器内置的实时时钟功能，IXD显示模块采用7寸的IXD显示屏，用于对信号进行显示。其工作过程是:传感器采集到的信号经过各种途径传送到S3C2440微处理器，S3C2440微处理器对信号进行处理，并输出到IXD显示模块上显示，如果处理过的信号超过了设定的限定值，则S3C2440微处理器使报警模块报警。S3C2440微处理器会把采集到的信号存储在数据存储模块中，同时通过CAN总线模块传送给上位机。上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此来限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做出的等同变换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，其特征在于包括S3C2440微处理器、A/D转换模块、稳压电源模块、RS-485串口模块、CAN总线模块、IXD显示模块、ZigBee模块、报警模块、数据存储模块和实时时钟模块，它们集成在一块电路板上，并移植了 ubuntu操作系统。
2.根据权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，其特征在于:CAN总线模块采用MCP2510作为CAN控制器，采用TJA1050作为CAN总线收发器，CAN总线模块实现了数采仪和上位机的通信。
3.根据权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，其特征在于=ZigBee模块采用CC2530芯片作为一个完整的片上系统解决方案，用于无线信号的传输，实现数采仪的远程信号无线采集。
4.根据权利要求1所述的基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，其特征在于:RS_485串口模块采用MAX485芯片把S3C2440微处理器上的RS-232接口转换为RS-485接口，实现数采仪的远程信号有线采集。
专利摘要本实用新型公开了一种基于嵌入式操作系统的便携式数采仪，属于大型机械机身状态数据采集领域。本实用新型包括S3C2440微处理器、A/D转换模块、数据存储模块、RS-485串口模块、CAN总线模块、LCD显示模块、ZigBee模块、稳压电源模块、报警模块及实时时钟模块，它们集成在一块电路板上，并移植了ubuntu操作系统。本实用新型数采仪可直接连接到大型机械的机身传感器上近程采集信号，也可以将机身信号通过串行总线或者ZigBee无线通信协议传输到数采仪进行信号的远程采集，具有较强的通用性和扩展性。
文档编号G05B19/418GK202995403SQ20122060158
公开日2013年6月12日 申请日期2012年11月15日 优先权日2012年11月15日
发明者毛成果, 张帅, 张业林 申请人:中国矿业大学