专利名称：一种基于stm32芯片的多类型传感器信号采集传输设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多类型传感器信号调理与采集，多通信协议数据传输的传感器信号米集传输设备。
背景技术：
首先，传统的传感器信号采集传输设备往往只能采集固定的一种传感器信号，通常为电流型、电压型或者电阻型传感器信号，若要采集多种不同类型传感器信号时，往往需要使用不同的设备来进行传感器信号的采集，这就带来使用上的繁琐，也较易出错。其次，传统的传感器信号采集传输设备在数据传输方式上往往比较单一，单一的传输方式易受工作条件和场地的影响，容易造成数据传输的丢失和不准确，在某些特定场合和特定时段，若无法进行数据传输，则会造成采集数据的长时间丢失。
发明内容针对上述问题，本实用新型提供一种多用途、灵活、可靠、准确的多类型传感器信号米集传输设备。本实用新型所采用的技术方案是:一种基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，其特征在于包括:主控芯片STM32、多类型传感器信号调理电路、传感器信号模数转换电路和数据传输模块，其中所述多类型传感器信号调理电路将不同类型传感器输出信号调理成0-5V电压信号，输出至传感器信号模数转换电路，然后通过传感器信号模数转换电路转换成数字信号输出到主控芯片STM32，最终通过数据传输模块将表征传感器信号的数字信号传输给其它设备。所述多类型传感器信号调 理电路，内置1-V转换电路、电压放大电路、R-V转换电路，支持电流型传感器输出的4-20mA电流信号转换为0-5V电压信号；电压型传感器输出的微电压信号放大为0-5V电压信号；电阻型传感器输出的电阻信号转换为0-5V电压信号；考虑部分数字型传感器，该传感器信号调理电路中预留IIC、SP1、串口和一线制接口，以适应不同接口类型数字型传感器的信号采集需求。所述传感器信号模数转换电路，内置高速16位模数转换芯片，支持将多类型传感器信号调理电路输出的0-5V电压信号转换为表征传感器信号的数字信号，并传输给主控芯片STM32。所述数据传输模块，集成无线数传和有线数传两种传输方式，无线数传包括蓝牙通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信，有线数传包括RS232串行通行、USB2.0通信和嵌入式以太网通信。设备包括主控芯片STM32、多类型传感器信号调理电路、传感器信号模数转换电路和数据传输模块。多类型传感器信号调理电路内置电流型传感器、电压型传感器和电阻型传感器的输出信号转换为0-5V电压信号的转换电路，在此基础上，为了支持数字型传感器，预留IIC、SP1、串口和一线制接口，以适应不同接口类型数字型传感器。在进行传感器信号采集时，只要按照传感器的输出信号类型，将传感器连接到上述相应的传感器输入接口即可。数据传输模块集成有线数传和无线数传两种功能，有线数传包括RS232串口传输、USB2.0传输和嵌入式以太网传输；无线数传包括蓝牙传输、ZigBee传输、WiFi传输和GPRS/GSM通传输。设备可以同时使用其中的一种或几种传输方式，灵活可靠。本实用新型的有益效果是，首先，设备内置多类型传感器信号调理电路，支持连接多种类型传感器，传感器信号采集方式灵活、方便、可扩展性好。其次，本设备在传感器数据传输时采用多种无线数传和有线数传相结合的数据传输方式，当其中一种或者多种传输方式无法使用时，可以方便切换为其它数据传输方式，提高设备的易用性、可靠性和稳定性。
图1是一种基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备的模块示意图。图2是设备电路板连接图。附图标记:1-主控芯片STM32F107VCT6 ;2_电源电路；3_主控芯片最小系统电路；4-1-V转换电路；5-电压放大电路；6-R-V转换电路；7-1IC、SP1、串口和一线制接口 ；8-高速16位模数转换芯片AD7606 ;9_ RS232串口通信接口 ；10_ USB2.0传输接口 ； 11-嵌入式以太网传输接口 ； 12-蓝牙传输接口 ；13- ZigBee传输接口 ;14_ WiFi传输接口 ;15_ GPRS/GSM 传输接口 ；16- 16 位并口接口 ；17- Uart 接口 ；18_ SPI 接口。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。在图1中，系统包括如下 四个部分:主控芯片STM32、多类型传感器信号调理电路、传感器信号模数转换电路和数据传输模块。其中数据传输模块又分为有线数传和无线数传两部分。本实用新型的主控芯片采用意法半导体(ST)公司的STM32系列的芯片，但具体实施方式
仅以STM32F107VCT6芯片作为举例说明，该芯片完成传感器信号的采集、处理和传输等控制功能，是整个设备的核心器件。多类型传感器信号调理电路包括1-V转换电路、电压放大电路、R-V转换电路和基于IIC、SP1、串口和一线制接口字信号接口电路，1-V转换电路使用高精度采样电阻和电压跟随电路实现电流信号到电压信号的转换，电压放大电路使用放大器将微电压转换成0-5V电压，R-V转换电路使用恒流源实现电阻信号到电压信号的转换，考虑支持数字型传感器，还预留IIC、SP1、串口和一线制接口作为数字信号接口。传感器信号模数转换电路使用ADI公司的高速16位模数转换芯片AD7606将多类型传感器信号调理电路输出的0-5V电压信号转换成表征传感器信号的数字信号，传输给STM32芯片。数据传输模块集成有线数传和无线数传两种功能，有线数传包括RS232串行通信、USB2.0通信和嵌入式以太网通信。将主控芯片STM32的Uart接口通过MAX232芯片转换成RS232串行通信接口 ；将主控芯片STM32的SPIl接口通过嵌入式以太网控制器芯片ENC28J60转换成嵌入式以太网接口 ；主控芯片STM32本身自带USB2.0通信接口。无线数传包括蓝牙通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信。蓝牙通信采用BCM2070蓝牙芯片，ZigBee通信采用CC2530低功耗ZigBee芯片，WiFi通信采用EMW3180模块，GPRS/GSM通信使用SM900芯片，上述无线数传均做成单一模块，直接插在主控板上，通过Uart接口与主控芯片STM32相连，即插即用，灵活方便。数据传输模块集成多种无线传输方式，通过软件配置可以灵活选择其中的一种或几种无线通信方式，在无线通信无法传输时，可以使用有线传输方式，提高设备的可靠性。在图2中，参考设备电路板连接图，详细阐述设备的连接和工作原理。外部直流电源(9V-36V)通过电源电路2输入到设备电路板，电源电路2中将外部输入的直流电源转换成I路5V直流电源和I路3.3V直流电源，5V直流电源供1-V转换电路4、电压放大电路5、R-V转换电路6和高速16位模数转换芯片AD7606 8使用，I路3.3V直流电源供IIC、SP1、串口和一线制接口 7、主控芯片最小系统电路3、主控芯片STM32F107VCT6 1、USB2.0传输接口 10、嵌入式以太网传输接口 11、蓝牙传输接口 12、ZigBee传输接口 13、WiFi传输接口 14和GPRS/GSM传输接口 15使用。主控芯片STM32F107VCT6 I为设备的核心部件，负责设备的工作控制，并提供各类接口与设备中的各个模块互连。下面详细阐述主控芯片STM32F107VCT6 I如何与设备上其它模块进行互连。将1-V转换电路4、电压放大电路5和R-V转换电路6与高速16位模数转换芯片AD7606 8相连，将16位并口接口 16与高速16位模数转换芯片AD7606 8相连，实现将传感器信号转换为相应的数字信号的功能；
将SPI接口 18与嵌入式以太网传输接口 11相连，实现网口通信功能；将Uart接口 17与RS232串行通信接口 9、蓝牙传输接口 12、ZigBee传输接口 13、WiFi传输接口 14和GPRS/GSM传输接口 15相连，实现通过Uart接口驱动RS232、蓝牙、ZigBee, WiFi和GPRS/GSM通信并进行数据传输的功能；IIC、SP1、串口和一线制接口 7、USB2.0传输接口 10、主控芯片最小系统电路3和SPI接口 18均直接与主控芯片STM32F107VCT6 I相连；设备工作过程为:首先，将外部直流电源(9V-36V)通过电源电路2连接到设备电路板，其次主控芯片STM32F107VCT6 I通过高速16位模数转换芯片AD7606 8实时采集各种类型传感器信号，其中，各类型传感器根据其输出信号类型连接到1-V转换电路4、电压放大电路5、R-V转换电路6和IIC、SP1、串口和一线制接口 7的相应电路中，最后，主控芯片STM32F107VCT6 I选择RS232串行通信接口 9、蓝牙传输接口 12、ZigBee传输接口 13、WiFi传输接口 14、GPRS/GSM传输接口 15、USB2.0传输接口 10和嵌入式以太网传输接口 11的一种或几种传输方式将表征传感器信号的数据信号进行传输。以上为本实用新型的最佳实施方式，依据本实用新型公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见的想到一些雷同、替代方案，均应落入本实用新型保护的范围。
权利要求1.一种基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，其特征在于包括:主控芯片STM32、多类型传感器信号调理电路、传感器信号模数转换电路和数据传输模块，其中所述多类型传感器信号调理电路将不同类型传感器输出信号调理成0-5V电压信号，输出至传感器信号模数转换电路，然后通过传感器信号模数转换电路转换成数字信号输出到主控芯片STM32，最终通过数据传输模块将表征传感器信号的数字信号传输给其它设备。
2.根据权利要求1所述的基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，其特征在于:所述多类型传感器信号调理电路包括，1-V转换电路，电压发大电路，R-V转换电路和IIC、SP1、串口和一线制接口 ；其中1-V转换电路用于将电流型传感器输出的4-20mA电流信号转换为0-5V电压信号，电压发大电路用于将电压型传感器输出的微电压信号放大为0-5V电压信号，R-V转换电路用于将电阻型传感器输出的电阻信号转换为0-5V电压信号，基于IIC、SP1、串口和一线制接口用于将主控芯片STM32的IIC、SP1、串口和一线制接口与基于这些接口的数字型传感器相连接，实现数字型传感器信号的采集。
3.根据权利要求1所述的基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，其特征在于:所述传感器信号模数转换电路，用于将多类型传感器信号调理电路输出的0-5V电压信号通过高速16位模数转换芯片转换为表征传感器信号的数字信号，并传输给主控芯片STM32。
4.根据权利要求1所述的基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，其特征在于:所述数据传输模块集成了无线数传和有线数传两种传输方式，其中无线数传包括蓝牙通信、ZigBee通信、WiFi通信和GPRS/GSM通信，有线数传包括RS232串行通行、USB2.0通信和嵌入式以太网通信。
5.根据权利要求1至4中任一项权利要求所述的基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，其特征在 于:主控芯片STM32的型号可以是意法半导体公司的STM32F107VCT6。
专利摘要本实用新型公开了一种基于STM32芯片的多类型传感器信号采集传输设备，包括主控芯片STM32、多类型传感器信号调理电路、传感器信号模数转换电路和数据传输模块，其中所述多类型传感器信号调理电路将不同类型传感器输出信号调理成0-5V电压信号，然后通过传感器信号模数转换电路转换成数字信号输出到主控芯片STM32，最终通过数据传输模块将表征传感器信号的数字信号传输给其它设备。本实用新型可完成多类型传感器信号的采集、转换和传输功能，解决传统传感器信号采集传输设备采集传感器信号单一、传输方式单一的缺点。
文档编号G08C17/02GK203149806SQ201320181050
公开日2013年8月21日 申请日期2013年4月12日 优先权日2013年4月12日
发明者姚健东, 于继明, 胡勇, 严筱永 申请人:金陵科技学院