农业云服务数据采集装置的制作方法

本实用新型涉及农业物联网和智能控制技术领域，具体涉及一种农业云服务数据采集装置。

背景技术：

农业生产与生产环境条件关系密不可分，基于精准的农业传感器进行实时监测，利用云计算、数据挖掘等技术进行多层次分析，并将分析指令与各种控制设备进行联动完成农业生产、管理。这种智能机械代替人的农业劳作，不仅解决了农业劳动力日益紧缺的问题，而且实现了农业生产高度规模化、集约化、工厂化，提高了农业生产对自然环境风险的应对能力，使弱势的传统农业成为具有高效率的现代产业。

目前现有的数据采集装置大多功能单一，传感器接口类型少，无法满足种类繁多的传感器接口。数据远程传输大多需要外接专用的传输模块，安装麻烦，可靠性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种支持多类型数据采集的农业云服务数据采集装置，能够实时采集农业生产环境数据并进行显示，同时能够通过通讯电路接入田间物联网系统并将数据发送到远程农业云服务器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

设计一种农业云服务数据采集装置，包括微处理器电路、数据采集电路、控制输出电路、通讯电路、显示电路和存储电路，所述微处理器电路包括两个MCU模块，分别是AMCU模块和BMCU模块，所述数据采集电路、控制输出电路分别与所述AMCU对应连接，上述通讯电路、显示电路、时钟电路、存储电路和状态指示电路分别与BMCU对应连接，所述AMCU和BMCU通过SPI接口连接通讯。

所述数据采集电路的输出端连接到所述AMCU模块的输入端，所述数据采集电路的输入端用于采集外部输入的模拟、数字信号，并将该输入信号经过信号处理和转换后输入到所述AMCU模块。

所述控制输出电路的输入端连接到所述AMCU模块的输出端，所述控制输出电路的输出端连接外部被控设备。

所述通讯电路和显示电路分别连接到所述BMCU模块的串行通信端口，所述通讯电路实现与外部通讯数据的双向传输，所述显示电路控制LCD显示屏显示来自微处理器电路的数据。

所述存储电路与所述BMCU模块的SPI通讯接口对应连接，实现数据的存储和调用。

优选的，还包括时钟电路，所述时钟电路的输出端与所述BMCU模块的输入端对应连接，提供时间数据。

优选的，还包括状态指示电路，所述状态指示电路连接到所述BMCU模块的输出端，用于控制指示灯显示工作状态。

优选的，所述微处理器电路中的AMCU模块和BMCU模块的型号为STM32F103RCT6。

优选的，所述数据采集电路包括8通道A/D转换电路、6通道RS485数据采集电路和6通道脉冲采集电路。

优选的，所述通讯电路包括RS232通讯电路、RS485通讯电路、zigbee通讯电路、GPRS通讯电路和以太网通讯电路；所述的以太网通讯电路的接口为RJ45接口。

优选的，所述存储电路包括Flash存储模块，其通过SPI接口与所述微处理器电路实现通讯。

优选的，所述控制输出电路包括晶体管输出电路和继电器输出控制电路。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型能够实时采集多种类型农业生产环境数据并进行显示，同时将历史数据保存到存储电路中的Flash存储芯片，并能够通过通讯电路的zigbee通讯模块接入到田间zigbee无线网络，并将采集到的数据通过以太网通讯电路或GPRS发送到远程农业云服务器。

本实用新型解决了现有的数据采集装置功能单一、传感器接口类型少、无法满足种类繁多的传感器接口的问题，能够实现与多种接口的传感器进行连接和通讯，多种传感器检测的数据均可通过本实用新型进行数据收集、存储和传输。同时解决了现有的数据远程传输大多需要外接专用的传输模块、不便于安装、可靠性差的问题，能够采用多种传输方式进行数据传输，可直接将采集的数据远程传输至农业云服务器上，使数据采集和传输效率更高、更加便捷。

附图说明

图1是本实用新型的内部电路原理框图。

图2是本实用新型数据采集电路中的A/D转换电路原理图。

图3是本实用新型数据采集电路中的RS485信号采集电路原理图。

图4是本实用新型数据采集电路中的脉冲采集电路原理图。

图5是本实用新型控制输出电路中的晶体管输出电路原理图。

图6是本实用新型控制输出电路中的继电器控制电路原理图。

图7是本实用新型通讯电路中的RS232通讯电路原理图。

图8是本实用新型通讯电路中的RS485通讯电路原理图。

图9是本实用新型通讯电路中的zigbee通讯电路原理图。

图10是本实用新型通讯电路中的GPRS通讯电路原理图。

图11是本实用新型时钟电路的原理图

图12是本实用新型存储电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来说明本实用新型的具体实施方式，但下列实施例只是用来详细说明本实用新型的实施方式，并不以任何方式限制本实用新型的范围。在以上实施例中所涉及的设备元件如无特别说明，均为常规设备元件。

实施例1：一种农业云服务数据采集装置， 参见图1，包括微处理器电路、数据采集电路、控制输出电路、通讯电路、显示电路、时钟电路、存储电路和状态指示电路，微处理器电路包括两个MCU，即AMCU和BMCU，数据采集电路、控制输出电路分别连接到AMCU，通讯电路、显示电路、时钟电路、存储电路、状态指示电路分别连接到BMCU，AMCU和BMCU通过SPI接口连接通讯。微处理器电路的AMCU和BMCU型号为STM32F103RCT6。

数据采集电路的输出端连接到微处理器电路的AMCU模块的输入端，数据采集电路的输入端采集外部输入的模拟信号、数字信号，将输入信号经过信号处理和转换后输入到AMCU模块。数据采集电路包括8通道A/D转换电路、6通道RS485数据采集电路和6通道脉冲采集电路。

控制输出电路的输入端连接到微处理器电路的AMCU模块的输出端，控制输出电路的输出端连接外部被控设备；控制输出电路包含晶体管输出电路和继电器输出控制电路。

通讯电路连接到微处理器电路的BMCU模块的串行通信端口，数据为双向传输，通讯电路将微处理器电路的BMCU模块串行通讯端口数据转换处理后与外部通讯。通讯电路包含RS232通讯电路、RS485通讯电路、zigbee通讯电路、GPRS通讯电路和以太网通讯电路。该以太网通讯电路接口为RJ45接口。

显示电路连接到微处理器电路的BMCU的串行通讯端口，数据为双向传输，显示电路控制LCD显示屏显示来自微处理器电路的数据。

时钟电路的输出端连接到微处理器电路的BMCU的输入端，提供时间数据。

存储电路连接到微处理器电路的BMCU模块的SPI通讯接口，数据为双向传输，实现数据的存储和调用。存储电路选用Flash存储模块，通过SPI接口与微处理器电路通讯。

状态指示电路连接到微处理器的BMCU的输出端，用于控制指示灯显示工作状态。

本实用新型的工作方式为：微处理器电路的两个MCU芯片采用SPI通讯，AMCU芯片将数据采集电路采集的数据通过SPI发送到BMCU芯片，BMCU芯片运算处理后，将数据显示到LCD显示屏，同时将历史数据保存到存储电路中的Flash存储芯片，并能够通过通讯电路的zigbee通讯模块接入到田间zigbee无线网络，并将采集到的数据通过以太网通讯电路或GPRS发送到远程农业云服务器。状态指示电路包括状态指示灯，BMCU根据设备状态控制指示灯闪烁。

参见图2，A/D转换电路的输出端AIN连接到微处理器电路AMCU的输入端，A/D转换电路的输入端采集AIN+连接外部模拟信号，模拟信号经过隔离、信号处理和A/D转换后，输入到微处理器电路的AMCU。

参见图3，RS485信号采集电路采用SP3485芯片U15，U15的ATXD2、ARXD2分别连接到微处理器电路的AMCU的串行通讯口，输入端A+和B-连接外部设备。

参见图4，脉冲采集电路的输入脉冲信号输入到PLU2，经过高速光耦芯片TLP281-1隔离后，传输到微处理器电路的AMCU。

参见图5，晶体管输出电路的控制输入端OD1连接微处理器电路AMCU的输出端，经过1N5819二极管、电阻R47后接入达林顿晶体管TIP122的基极，控制流过晶体管的电流。晶体管输出电路的输出端连接外部声光报警设备，晶体管输出电路接收AMCU部分输出的控制信号，控制晶体管输出电路输出电流，进而控制外部声光告警设备。

参见图6，所述继电器控制电路的输入端OD5连接微处理器电路AMCU的输出端，经过1N5819二极管、电阻R45后连接到NPN型三极管5551的基极，通过三极管电流放大电路控制流过继电器JDQA线圈的电流，进而控制继电器常开触点的通断。

参见图7、图8、图9、图10，通讯电路中的RS232通讯电路、RS485通讯电路、zigee通讯电路、GPRS通讯电路，四个通讯电路的芯片分别是MAX3232、SP3485、CC2531、SIM900A，它们通过串口连接到微处理器电路BMCU的的串行端口，信号为双向传输，通讯电路将本实用新型数据采集电路采集的数据通过各种接口传输到外部设备。

参见图11，时钟电路主芯片U7采用DS1302，U7的X1、X2接外部石英晶振，VBAT接外部备份电池电源输出，时钟控制FSCK、数据FI/O、使能EN1302连接到微处理器电路BMCU的输入端。

参见图12，存储电路的主芯片U9采用大容量Flash芯片M25P16，，U9使用SPI总线方式通讯，通过SPIB_NSS、SPIB_MISO、SPIB_MOSI、SPIB_CLK连接到微处理器电路BMCU的SPI总线，接收并存储来本实用新型的历史数据，保护数据掉电不丢失。

上面结合附图和实施例对本实用新型的实施方式做了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下进行变更或改变。