应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，包括数据采集电路、数据传输电路以及通信协议转换电路，其中数据采集电路和数据传输电路包括至少两种采集或传输方式，通信协议转换电路可以根据数据采集或传输方式自动转换通信协议，从而使得多种数据采集方式和数据传输方式能够兼容，更好的实现了物联网中数据的实时传递。
【专利说明】应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器
【技术领域】
[0001]本发明涉及物联网【技术领域】，更具体地涉及一种应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器。
【背景技术】
[0002]物联网的快速发展，对数据采集设备提出了更高的要求，尤其是在传统工业现场实时监控方面，对数据采集设备的要求更高。当前，在世界各国从事数据采集及其系列产品的开发研究、生产经营的厂家达几千家，产品的品种近万种，广泛应用于工控的数据采集中。
[0003]然而，目前市面上的产品所支持的数据采集接口较为单一、数据采集传输方式也非常有限，严重阻碍了物联网的向前发展。
[0004]因此，急需一种应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器来克服上述缺陷。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，以实现多种数据采集方式和数据传输方式的兼容，从而更好的在物联网中进行数据的实时传递。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，包括通信协议转换电路以及与所述通信协议转换电路连接的数据采集电路和数据传输电路，所述数据采集电路包括至少两种有线数据采集接口电路，所述数据传输电路包括至少两种无线数据传输接口电路，所述通信协议转换电路根据数据的采集方式及传输方式自动转换通信协议。
[0007]与现有技术相比，本发明应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器包括数据采集电路、数据传输电路以及通信协议转换电路，其中数据采集电路和数据传输电路包括至少两种采集或传输方式，通信协议转换电路可以根据数据采集或传输方式自动转换通信协议，从而使得多种数据采集方式和数据传输方式能够兼容，更好的实现了物联网中数据的实时传递。
[0008]较佳地，所述有线数据采集接口电路包括USB接口电路、RS232接口电路、RS485接口电路、以太网接口电路以及CAN总线接口电路。
[0009]较佳地，所述无线数据传输接口电路包括GPRS接口电路、WIFI接口电路、Zigbee接口电路以及RFID接口电路。
[0010]较佳地，所述应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器还包括与所述通信协议转换电路连接的存储电路以及电源电路。
[0011 ] 较佳地，所述通信协议转换电路具体为FPGA控制转换电路。
[0012]较佳地，所述RS232接口电路包括单电源电平转换芯片U11、接口 RS1以及接口RS232，所述单电源电平转换芯片U11的脚11、12与所述通信协议转换电路连接，所述单电源电平转换芯片U11的脚14与接口 RS232的脚2及RS1连接，所述单电源电平转换芯片U11的脚13与接口 RS232的脚3及RS1连接。
[0013]较佳地，所述CAN总线接口电路包括CAN总线控制芯片U13、CAN总线收发器U14、CAN总线保护芯片U12以及插座P19，所述CAN总线收发器U14的脚7、6分别与插座P19的脚1、脚2连接，所述CAN总线收发器U14的脚7、6分别与所述CAN总线保护芯片U12的脚
2、脚1连接，所述CAN总线收发器U14的脚1、4分别与所述CAN总线控制芯片U13的脚1、2连接，所述CAN总线收发器U14通过脚7、6与所述通信协议转换电路连接。
[0014]较佳地，所述Zigbee接口电路包括控制芯片CC2530、插座JP1、以及插座JP2，所述插座JP1的脚4、5、6、9、10、11、12、13、14分别与所述控制芯片CC2530的脚34、35、36、5、6、
7、8、9、11连接，所述插座JP1通过脚7、8与所述通信协议转换电路连接，所述插座JP2的脚
3、5、6、7、8、9、10、11、12分别与所述控制芯片0:2530的脚20、19、18、17、16、15、14、13、12连接。
[0015]较佳地，所述RFID接口电路包括RFID读写芯片U10以及插座J5，所述RFID读写芯片U10的脚31、30、29分别与所述插座J5的脚3、4、5连接，所述RFID读写芯片U10的脚6与所述插座J5的脚1及3V电源连接，所述RFID读写芯片U10的脚24与插座J5的脚6连接，所述插座J5的脚3、4、5、6与所述通信协议转换电路连接。
[0016]较佳地，所述USB接口电路包括2孔插针P17、USB-B-R芯片、电容C98、电阻R64、R62、R67以及晶体管Q2，所述电容C98及电阻R64并联后的一端与所述USB-B-R芯片的脚0连接、另一端接地，所述USB-B-R芯片的脚1与所述插针P17的脚1连接，插针P17的脚2接5V电源，所述USB-B-R芯片的脚2、3与所述通信协议转换电路连接，所述USB-B-R芯片的脚3与电阻R62的一端连接，电阻R62的另一端与晶体管Q2的集电极连接，晶体管Q2的发射极接3.3V电源，晶体管Q2的基极与电阻R67的一端连接，电阻R67的另一端形成端口PC13，端口 PC13与所述通信协议转换电路连接。
[0017]通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器一实施例的结构框图。
[0019]图2为本发明应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器通过RS232接口采集数据、USB接口上传数据的示意图。
[0020]图3为图1中USB接口电路121的电路图。
[0021]图4为图1中RS232接口电路122的电路图。
[0022]图5为图1中RS485接口电路123的电路图。
[0023]图6为图1中以太网接口电路124的电路图。
[0024]图7为图1中CAN总线接口电路125的电路图。
[0025]图8为图1中GPRS接口电路141的电路图。
[0026]图9为图1中WIFI接口电路142的电路图。[0027]图10为图1中Zigbee接口电路143的电路图。
[0028]图11为图1中RFID接口电路144的电路图。
[0029]图12为图1中通信协议转换电路10的电路图。
[0030]图13为图1中存储电路16的电路图。
[0031]图14为图1中电源电路17的电路图。
[0032]图15为图1中程序写入接口电路18的电路图。
【具体实施方式】
[0033]现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
[0034]请参考图1，描述了本发明应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器一实施例的结构框图。如图1所示，应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器100包括:
[0035]通信协议转换电路10、数据采集电路12以及数据传输电路14。其中，通信协议转换电路10具体为FPGA控制转换电路；数据采集电路12用于连接通信协议转换电路10与外部的数据采集设备，以将采集的到的数据传输至通信协议转换电路10，数据采集电路12包括至少两种有线数据采集接口电路，本实施例中数据采集电路12包括USB接口电路121、RS232接口电路122、RS485接口电路123、以太网接口电路124以及CAN总线接口电路125，USB接口电路121对应于USB接口，即通过USB接口传输数据，RS232接口电路122对应于RS232接口，即通过RS232接口传输数据，同理，可知RS485接口电路123、以太网接口电路124以及CAN总线接口电路125 ;数据传输电路14包括至少两种无线数据传输接口电路，本实施例中数据传输电路14包括GPRS接口电路141、WIFI接口电路142、Zigbee接口电路143以及RFID接口电路144。通信协议转换电路10用于根据数据的输入接口、输出接口以及传输方式自动进行通信协议的转换，其中数据的输入接口、输出接口为任意的USB接口、RS232接口、RS485接口、以太网接口或CAN总线接口。此外，装置100还包括存储电路16、电源电路17以及程序写入接口电路18，存储电路16用于存储写入的程序或采集的数据，电源电路17用于为通信协议转换电路10、数据采集电路12以及数据传输电路14提供工作电源。
[0036]本实施例中，装置100使用集成的ARM主板,应用嵌入式操作系统可兼容windows和linus操作系统。装置100支持多种有线的数据采集方式，如:RS232、RS485、MP1、DP、USB、以太网口、PLC等方式，以及多种无线的数据传输方式，如GPRS、Zigbee、RFID、蓝牙、WIF1、3G等。不同的数据传输方式之间可以实现通信协议的自动转换，通过协议转换，可以将传输数据转换为需要的格式，从而实现物联网的数据传输。其中，通信协议自动转换具体为:通过协议栈存储各种接口的通信协议，协议栈接收到数据后经过分析数据流，从而与各种接口的通信协议进行对照，进而判断出接收的数据流接口模式，并且根据检测到的输出接口模式，对照其通信协议进行转换，完成自动转换过程。
[0037]下面以“RS232接口采集数据、USB接口输出数据”为例具体说明通信协议自动转换的过程，包括以下步骤:
[0038]( 1)确定输入接口和输出接口，本发明中定义首先接入的接口为输入接口，其次接入的接口为输出接口 ；本实施例中输入接口为RS232接口、输出接口为USB接口(如图2所示)；[0039](2)处理输入数据流，RS232接口采集的数据传送给FPGA芯片(通信协议转换电路10中的FPGA芯片)处理，FPGA中嵌入了 32位的Nios-1I内核，并内置一个协议栈，协议栈首先提取RS232数据流，将传送进来的数据一帧一帧地接收，并分析其数据格式，然后存储，等待输出接口的接通；
[0040](3)确定输出接口模式并完成自动转换；输出接口接通后，FPGA通过向每个接口发送一帧检测数据来确定输出接口模式,本例中输出接口为USB接口，因此发送检测数据后，只有USB接口返回数据，FPGA内核便可确定输出接口模式为USB接口，确定输出接口后，FPGA芯片将存储的数据转换为USB传输格式的数据流，然后进行传输，从而完成了 RS232接口自动转换为USB接口的过程。
[0041]同理，当采用WIF1、蓝牙等无线数据传输方式进行数据传输时，也会通过通信协议转换电路10进行通信协议的转换，从而实现了支持多种数据采集方式及数据传输方式。
[0042]从以上描述可以看出，装置100通过各种接口电路连接到采集设备，然后将各个设备采集到的数据上传到主站计算机或服务器，具备实时采集、自动存储、即时反馈、自动处理、自动传输的功能，从而为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。
[0043]请参考图3，描述了图1中USB接口电路121的电路图。如图3所示，USB接口电路121包括2孔插针P17、USB-B-R芯片、电容C98、电阻R64、R62、R67以及晶体管Q2，其中晶体管Q2的型号为8550，电容C98为10pF，电阻R64为1MQ、R62为lkQ、R67为10k Ω。
[0044]具体地，电容C98及电阻R64并联后的一端与USB-B-R芯片的脚0连接、另一端接地，USB-B-R芯片的脚1与插针P17的脚1连接，插针P17的脚2接5V电源，USB-B-R芯片的脚2 (PA11),3 (PA12)分别与FPGA芯片的脚106、110连接，USB-B-R芯片的脚3 (PA12)同时与电阻R62的一端连接，电阻R62的另一端与晶体管Q2的集电极连接，晶体管Q2的发射极接3.3V电源，晶体管Q2的基极与电阻R67的一端连接，电阻R67的另一端形成端口PC13，端口 PC13与FPGA芯片的脚111连接。
[0045]请参考图4，描述了图1中RS232接口电路122的电路图。如图4所示，RS232接口电路122包括单电源电平转换芯片U11、接口 RS1、接口 RS232以及单电源电平转换芯片U11的外围电路所需的电阻、电容。其中单电源电平转换芯片U11具体为MAX232，其外围电路包括电阻R57、电容C73、C77、C63、C74以及C86。具体地，接口 RS232为九针串口，电容C73、C77、C63、C74 以及 C86 均为 100nF。
[0046]其中MAX232芯片是美信(MAXM)公司专为RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片，使用+5v单电源供电。MAX232芯片主要包括三部分:第一部分是电荷泵电路，由1、
2、3、4、5、6脚和4只电容构成，功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要；第二部分是数据转换通道，由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道，其中13 脚(R1IN)、12 脚(R10UT)、11 脚(T1IN)、14 脚(T10UT)为第一数据通道，8 脚(R2IN)、9 脚(R20UT)、10 脚(T2IN)、7 脚(T20UT)为第二数据通道，TTL/CM0S 数据从 11 引脚(T1IN)、10引脚(T2IN)输入转换成RS-232数据从14脚(T10UT)、7脚(T20UT)送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从13引脚(R1IN)、8引脚(R2IN)输入转换成TTL/CM0S数据后从12引脚(R10UT)、9引脚(R20UT)输出。第三部分是供电，15脚GND、16脚VCC (+5v)。
[0047]具体地，本实施例中使用MAX232的第一数据通道，MAX232的脚11 (2-R)与FPGA芯片的脚71 (2-R)连接，MAX232的脚12通过电阻R57与FPGA芯片的脚72 (2-T)连接，MAX232的脚14与RS232的脚2及RS1连接，MAX232的脚13与RS232的脚3及RS1连接。此外，MAX232的脚1与脚3通过电容C73连接在一起，MAX232的脚4与脚5通过电容C77连接在一起，MAX232的脚2与电容C63的一端连接，电容C63的另一端与MAX232的脚16及3.3V电源连接，MAX232的脚16通过电容C74接地，MAX232的脚15接地，MAX232的脚16通过电容C86接地。
[0048]工作时，设备采集得到的TTL/CM0S数据从11引脚(T1IN)输入转换成RS-232数据后，从14脚(T10UT)送到计算机的DB9插头;DB9插头的RS-232数据从13引脚(R1IN)输入，转换成TTL/CM0S数据后从12引脚(R10UT)输出。
[0049]请参考图5，描述了图1中RS485接口电路123的电路图。如图5所示，RS485接口电路123包括插座P15、芯片U15、接口 RS2、电阻R46、电阻R63、电阻R68、电阻R71以及电容C99。其中芯片U15具体为SP3485，电阻R46、R68为lOkQ，电容C99为100nF。
[0050]SP3485是+3.3V电源的半双工RS485收发器，符合RS-485和RS-422串行协议标准，数据传输速率可高达100Mbps (带负载)。SP3485采用差分输入、平衡输出方式，输出、输入共用一对线路，其管脚功能如下:脚A为同相端，脚B为反相端，脚R0为接收器输出，脚DI为发送器输入，脚RE为接收器输出使能端，脚DE为发送器输出使能端。
[0051]具体地，本实施例中SP3485的脚1通过电阻R63与FPGA芯片的脚69 (4-T)连接，SP3485的脚4与FPGA芯片的脚70 (4-R)连接，SP3485的脚2、脚3与FPGA芯片的脚68 (PB2)连接，其中SP3485的脚3通过电阻R68接地，SP3485的脚5接地，SP3485的脚6与电阻R71的一端及RS2连接，SP3485的脚7及电阻R71的另一端与RS连接，SP3485的脚8与3.3V电源及电容C99的一端连接，电容C99的另一端接地，插座P15的脚3与3.3V电源连接，插座P15的脚2与电阻R46的一端连接，电阻R46的另一端与FPGA芯片的脚68(PB2)及SP3485的脚2、脚3连接，插座P15的脚1接地。工作时，通过FPGA的脚68 (PB2)选择数据的传输方向，通过脚4-T、脚4-R传输串行数据，RS-485有2根信号线:发送和接收都是A和B。由于RS-485的收与发是共用两根线，所以不能同时收和发(半双工)，只能单独接收数据或发送数据。
[0052]工作时，计算机通过RS232、RS485转换器，依次连接多台485设备，对总线上的设备进行通讯。
[0053]请参考图6，为图1中以太网接口电路124的电路图。如图6所示，以太网接口电路124包括以太网控制器U9、接口 J4、若干电阻、电容、电感及晶振。本实施例中以太网控制器U9具体为ENC28J60，接口 J4具体为RJ45，本实施例中RJ45是用于以太网网卡、路由器、以太网接口等的DTE类型，DTE我可以称做“数据终端设备”，从某种意义来说，DTE设备为“主动通信设备”，RJ45总共有14个引脚。
[0054]具体地，以太网控制器ENC28J60 的脚 4 (PA1 )、6 (PA6)、7 (PA7)、8 (PA5)、9 (PA4)、10 (PE1)分别与FPGA芯片的脚75、76、77、80、83、84连接，以太网控制器ENC28J60的脚27,26分别与接口 RJ45的脚9、12连接；此外，以太网控制器ENC28J60的脚1通过电容C56接地，以太网控制器ENC28J60的脚2、11、18、21、22接地，以太网控制器ENC28J60的脚12、13分别与电阻R50、R51的一端连接，电阻R50、R51的另一端与电容C61的一端连接，电容C61的另一端接地，以及以太网控制器ENC28J60的脚14通过电阻R53接地，以太网控制器ENC28J60的脚15接3.3V电源，以太网控制器ENC28J60的脚16、17分别与电阻R52、R49的一端连接，电阻R52、R49的另一端与电容C60的一端以及电感L6的一端连接，电感L6的另一端接3.3V电源，电容C60的另一端接地，以太网控制器ENC28J60的脚19、20、25、28接
3.3V电源，以太网控制器ENC28J60的脚23、24连接时钟电路，时钟电路由电容C57、电容C59以及晶振Y3组成，连接关系如图6所示，此外，以太网控制器ENC28J60的脚28还连接有滤波电容C55 ;接口 RJ45的脚4、脚5分别与电容C62、C72的一端连接，电容C62、C72的另一端接地，接口 RJ45的脚10、11分别与电阻R55、R54的一端连接，电阻R55、R54的另一端接地，接口 RJ45的脚8、13、14接地。
[0055]其中，主干网采用100M的工业以太网技术，可以保证各监测、监控信息进行高速传输和交换，保证系统的实时性。主干网在设计时具有冗余性，设备具有纠错能力，具有灵活性和可扩展性，保证了高可靠性，同时还能支持多种网络协议。
[0056]其中电容C55 为 10pF,电容 C56、C62、C72 为 10uF,电容 C57、C59 为 20pF,晶振 Y3为 25MHz,电感 L6 为 lOOuHo
[0057]请参考图7，为图1中CAN总线接口电路125的电路图。如图7所示，CAN总线接口电路125包括CAN总线控制芯片U13、CAN总线收发器U14、CAN总线保护芯片U12、插座P19以及电容C104、C106、晶振Y6、电阻R70。本实施例中CAN总线控制芯片U13为MCP2515，CAN总线收发器U14为TJA1050，CAN总线保护芯片U12为PESN1CAN，插座P19为2孔插座，电容C104、C106均为30pF，晶振Y6为16MHz。CAN是ISO国际标准化的串行通信协议，具有高性能和可靠性，并被广泛地应用于工业自动化、船舶、医疗设备、工业设备等方面。CAN总线为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。
[0058]具体地，CAN总线收发器TJA1050的脚7 (CANH)、6 (CANL)分别与插座P19的脚
1、脚2连接，插座P19的脚1、脚2之间并联电阻R24，同时，CAN总线收发器TJA1050的脚7(CANH)、6 (CANL)分别与CAN总线保护芯片PESN1CAN的脚2、脚1连接，以起到线路保护的作用，CAN总线收发器TJA1050的脚1、4分别与CAN总线控制芯片MCP2515的脚l(TXCAN)、2 (RXCAN)连接，CAN总线控制芯片MCP2515的脚1、2同时与FPGA芯片的脚85、86连接，电容C104、C106以及晶振Y6构成CAN总线控制芯片MCP2515的时钟电路并通过CAN总线控制芯片MCP2515的脚7、8为其提供时钟，CAN总线控制芯片MCP2515的脚18接3.3V电源，CAN总线收发器TJA1050的脚2、8以及CAN总线保护芯片PESN1CAN的脚3接地，CAN总线收发器TJA1050通过脚7、6与FPGA芯片的脚112、113连接。
[0059]请参考图8，描述了图1中GPRS接口电路141的电路图。如图8所示，GPRS接口电路141包括GSM模块U1、无线模块U4、天线接口 CN1、SM接口 CN2、选通控制器U5、电池B2以及若干个电阻、电容、二极管、开关。本实施例中无线模块U4具体为SIM900，SIM接口CN2具体为SMCARD-6，选通控制器U5具体为SMF05C。
[0060]具体地，GSM模块U1的脚9 (PBll)UO (PB10)分别与FPGA芯片的脚115、114连接，GSM模块U1的脚10与脚15之间连接有电阻R11，GSM模块U1的脚55、56、57接地；无线模块SM900的脚1、2之间连接有开关S1，无线模块SM900的脚9(GSM_TXD)、lO(GSM-RXD)分别与FPGA芯片的脚104、105连接，无线模块SM900的脚16通过电容C15后接地，无线模块SIM900的脚17、18、29、39、45、46接地，无线模块SIM900的脚26与电池B1的正极连接，电池B1的负极接地，无线模块SM900的脚30与电阻R13的一端、SMCARD-6的脚6以及SMF05C的脚4连接，电阻R13的另一端通过电容C18接地，无线模块SIM900的脚31与电阻R13的另一端及电阻R14的一端连接，电阻R14的另一端与SMCARD-6的脚3以及SMF05C的脚1连接，无线模块SM900的脚32与电阻R15的一端连接，电阻R15的另一端与SMCARD-6的脚4以及SMF05C的脚6连接，无线模块SM900的脚33与电阻R16的另一端连接，电阻R16的另一端与SMCARD-6的脚5以及SMF05C的脚5连接，SIMCARD-6的脚1接地，SIMCARD-6的脚6还连接有滤波电容C17，SMF05C的脚2接地，无线模块SM900的脚52 (NET_LIGHT)通过电阻R1与发光二极管D2的正极连接，发光二极管D2的负极接地，无线模块 SM900 的脚 53、54、58、59、61、62、63、64、65 接地，无线模块 SM900 的脚 55、56、57与电容C3、C4、C5、C6的一端连接，电容C3、C4、C5、C6的另一端接地，无线模块SM900的脚60与电阻R2及电容C2的一端连接，电阻R2的另一端与电阻R1及电容C1的一端连接，电容Cl、C2的另一端接地，电阻R1的另一端与天线接口 CN1的脚1连接，天线接口 CN1的脚2、3、4、5接地，无线模块SM900的脚66 (STAUS)通过电阻R3与发光二极管D1的正极连接，发光二极管D1的负极接地。
[0061]请参考图9，描述了图1中WIFI接口电路142的电路图。如图9所示，WIFI接口电路142包括天线El、WIFI模块U8、模数转换芯片U7、电压调整器芯片U6、插座P10、接口J2、J3以及若干电阻、电容、电感、晶振。本实施例中WIFI模块U8具体为WM-G-MR-09，模数转换芯片U7具体为DAC2450A，电压调整器芯片U6具体为XC6219B332MR，插座P10具体为28孔插座，接口 J2、J3具体为12孔的接口。
[0062]具体地，插座P10的脚20 (W_R)、21 (ff-T)分别与FPGA芯片的脚101、103连接，插座P10的脚20同时与电阻R45的一端连接，插座P10的脚25与电阻R48的一端连接，插座P10的脚27通过电容C58接地，插座P10的脚28接5V电源，电阻R45、R48的另一端与插座P10的脚10及电阻R37的一端连接，电阻R37的另一端与插座P10的脚4 (SD_D2)连接，插座P10的脚2 (SD_D0)接地，插座P10的脚1接5V电源，同时，插座P10的脚1还并联有滤波电容C53、C54，插座P10的脚2 (SD_D0)与WIFI模块U8的脚21、接口 J3的脚7以及电阻R38的一端连接，插座P10的脚3 (SD_D1)与WIFI模块U8的脚5、接口 J3的脚8以及电阻R39的一端连接，插座P10的脚4 (SD_D2)与WIFI模块U8的脚22、接口 J3的脚9以及电阻R40的一端连接，插座P10的脚5 (SD_D3)与WIFI模块U8的脚12、接口 J3的脚10以及电阻R41的一端连接，插座P10的脚6 (SD_CMD)与WIFI模块U8的脚20、接口J3的脚11以及电阻R42的一端连接，插座P10的脚7 (SD_CLK)与WIFI模块U8的脚14、接口 J3的脚12以及电阻R43的一端连接，电阻R38、R39、R40、R41、R42、R43的另一端连接在一起并形成输入端VDD-WIFI ；WIFI模块U8的脚31通过电阻R20与输入端VDD-WIFI连接，WIFI模块U8的脚32与电阻R19和电阻R22的一端连接，电阻R19的另一端与输入端VDD-WIFI连接，电阻R22的另一端(WL_nRESET)与接口 J3的脚5连接，WIFI模块U8的脚1、3、8、19、26接地，WIFI模块U8的脚17连接有并联的滤波电容C47、C48，WIFI模块U8的脚18连接有滤波电容C49、C50, WIFI模块U8的脚25连接有并联的滤波电容C51、C52，WIFI模块U8的脚9、28、27与输入端VDD_WIFI连接，且均连接有并联的滤波电容C43、C44、C45、C46，WIFI模块U8的脚30 (WIFI WAKEUP)与电阻R23的一端及接口 J3的脚4连接，电阻R23的另一端与输入端VDD_WIFI连接，WIFI模块U8的脚2与电阻R18及电容C28的一端连接，电阻R18的另一端与DAC2450A的脚1、天线E1及电容C24连接，电容C24和电容C28 的另一端接地，DAC2450A 的脚 2 与 XC6219B332MR 的脚 4 连接，XC6219B332MR 的脚 1、3与接口 J2的脚11、12以及接口 J3的脚1、2连接，同时，XC6219B332MR的脚1、3与电容C25的一端连接，电容C25的另一端接地，XC6219B332MR的脚2接地，XC6219B332MR的脚5与输入端VDD-WIFI及电容C26的一端连接，电容C26的另一端接地；输入端VDD-WIFI接入晶振XI的脚4，同时，输入端VDD-WIFI通过电阻R30接入晶振XI的脚1，晶振XI的脚3输出32KHz的脉冲信号，晶振XI的脚3与WIFI模块U8的脚35连接。
[0063]请参考图10，描述了图1中Zigbee接口电路143的电路图。如图10所示，Zigbee接口电路143包括控制芯片CC2530、7孔双插座JP1、6孔双插座JP2以及若干电阻、电容、电感、晶振。
[0064]具体地，插座JP1 的脚 4 (P22)、5 (P21)、6 (P20)、9 (P15)、10 (P14)、ll (P13)、12 (P12)、13 (Pll)、14 (P10)分别与控制芯片 CC2530 的脚 34、35、36、5、6、7、8、9、11 连接，插座JP1的脚7 (Z-R)、8 (Z-T)与FPGA芯片的脚73,74连接，插座JP2的脚3 (RESET),5(P00),6 (P01),7 (P02)、8 (P03)、9 (P04)、10 (P05)、ll (P06)、12 (P07)分别与控制芯片 CC2530 的脚 20、19、18、17、16、15、14、13、12 连接，控制芯片 CC2530 的脚 1、2、3、4、41 接地，控制芯片CC2530的脚39、10、21、24、27、28、29、31与电感L7的一端接地，电感L7的另一端与3.3V电源连接；控制芯片CC2530的脚25、26分别与电容C87、C92的一端连接，电容C87的另一端与电感L9、L11以及电容C88的一端连接，电感L9的另一端接地，电容C92的另一端与电感L11的另一端、电感L12及电容C94的一端连接，电容C94的另一端接地，电感L12、电容C88的另一端与电容C93、C95的一端连接，电容C93的另一端与电容C96的一端及天线E2连接，电容C96、C95的另一端接地；电容C100、电容C105以及晶振Y5构成控制芯片CC2530的一路时钟信号，并通过控制芯片CC2530的脚22、23输入，电容C101、电容C102以及晶振Y4构成控制芯片CC2530的另一路时钟信号，并通过控制芯片CC2530的脚32、33输入；控制芯片CC2530的脚30通过电阻R57接地，控制芯片CC2530的脚40通过电容C103接地。
[0065]请参考图11，描述了图1中RFID接口电路144的电路图。如图11所示，RFID接口电路144包括RFID读写芯片U10、插座J5以及若干电阻、电容、电感、晶振。本实施例中RFID读写芯片U10为MF522，插座J5为8孔插座。
[0066]具体地，RFID读写芯片 MF522 的脚 31 (MIS0)、30 (MISI)、29 (SCK)分别与插座 J5的脚3 (PC2)、4 (PC3)、5 (PC5)连接，RFID读写芯片MF522的脚6与插座J5的脚1 (PC0)以及电阻R56的一端连接，电阻R56的另一端与3V电源连接，RFID读写芯片MF522的脚32与3V电源连接，RFID读写芯片MF522的脚24 (SDA)与插座J5的脚6 (PC1)连接，插座J5的脚2接3.3V电源，插座J5的脚7接地，插座J5的脚3 (PC2)、4 (PC3)、5 (PC5)、6 (PCI)分别与FPGA芯片的脚87、98、99、100连接，RFID读写芯片MF522的脚21与电容C91及晶振X2的一端连接，RFID读写芯片MF522的脚22与电容C97的一端及晶振X2的另一端连接，电容C91、C97的另一端与电容C90的一端连接，电容C90的另一端与RFID读写芯片MF522的脚16及电阻R60的一端连接，电阻R60的另一端与RFID读写芯片MF522的脚17及电阻R61的一端连接，电阻R61的另一端与电容C89的一端连接，RFID读写芯片MF522的脚11、13分别与电感L8、L10的一端连接，电感L8的另一端与电容C78、C80的一端连接，电感L10的另一端与电容C83、C85的一端连接，电容C80及电容C83的另一端连接，电容C78的另一端与电容C81、C79的一端及电容C89的另一端连接，电容C85的另一端与电容C84、C82的一端连接，电容C84、C82的另一端与电容C81、C79的另一端连接，RFID读写芯片MF522的脚2、3、12、15与3V电源连接，并连接并联的滤波电容C75、C76。
[0067]请参考图12，描述了图1中通信协议转换电路10的电路图，本实施例中通信协议转换电路10具体为FPGA控制转换电路。通信协议转换电路10与USB接口电路121、RS232接口电路122、RS485接口电路123、以太网接口电路124、CAN总线接口电路125、GPRS接口电路141、WIFI接口电路142、Zigbee接口电路143、RFID接口电路144、存储电路16以及程序写入接口电路18连接。具体地，通信协议转换电路10包括FPGA芯片及其外围电路，FPGA 芯片具体为 EP4CE6E22C8N。
[0068]请参考图13，描述了图1中存储电路16的电路图。如图13所示，存储电路由存储芯片IS63LC1024构成，存储芯片IS63LC1024与FPGA芯片连接，用于存储各种数据。
[0069]请参考图14，描述了图1中电源电路17的电路图。如图14所示，电源电路用于为图1中各部分电路提供工作电压。
[0070]请参考图15，描述了图1中程序写入接口电路18的电路图。如图15所示，具体电路图如图15所示。
[0071]从以上描述可以看出，本发明应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器100具有以下优点:
[0072]1、数据采集终端接口的多样化，集有线、无线通信技术于一身；
[0073]2、应用了云计算平台，降低了使用成本；
[0074]3、各传输方式之间可以自动识别，自动转换。
[0075]此外，本发明应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器100，预期的技术指标如下表1所示:
[0076]
【权利要求】
1.一种应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，包括通信协议转换电路以及与所述通信协议转换电路连接的数据采集电路和数据传输电路，所述数据采集电路包括至少两种有线数据采集接口电路，所述数据传输电路包括至少两种无线数据传输接口电路，所 述通信协议转换电路根据数据的采集方式及传输方式自动转换通信协议。
2.如权利要求1所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述有线数据采集接口电路包括USB接口电路、RS232接口电路、RS485接口电路、以太网接口电路以及CAN总线接口电路。
3.如权利要求2所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述无线数据传输接口电路包括GPRS接口电路、WIFI接口电路、Zigbee接口电路以及RFID接口电路。
4.如权利要求3所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，还包括与所述通信协议转换电路连接的存储电路以及电源电路。
5.如权利要求4所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述通信协议转换电路具体为FPGA控制转换电路。
6.如权利要求5所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述RS232接口电路包括单电源电平转换芯片U11、接口 RS1以及接口 RS232，所述单电源电平转换芯片U11的脚11、12与所述通信协议转换电路连接，所述单电源电平转换芯片U11的脚14与接口 RS232的脚2及RS1连接，所述单电源电平转换芯片U11的脚13与接口RS232的脚3及RS1连接。
7.如权利要求5所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述CAN总线接口电路包括CAN总线控制芯片U13、CAN总线收发器U14、CAN总线保护芯片U12以及插座P19，所述CAN总线收发器U14的脚7、6分别与所述插座P19的脚1、脚2连接，所述CAN总线收发器U14的脚7、6分别与所述CAN总线保护芯片U12的脚2、脚1连接，所述CAN总线收发器U14的脚1、4分别与所述CAN总线控制芯片U13的脚1、2连接，所述CAN总线收发器U14通过脚7、6与所述通信协议转换电路连接。
8.如权利要求5所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述Zigbee接口电路包括控制芯片CC2530、插座JP1以及插座JP2，所述插座JP1的脚4、5、6、9、10、11、12、13、14分别与所述控制芯片0:2530 的脚34、35、36、5、6、7、8、9、11连接，所述插座JP1通过脚7、8与所述通信协议转换电路连接，所述插座JP2的脚3、5、6、7、8、9、10、11、12 分别与所述控制芯片 CC2530 的脚 20、19、18、17、16、15、14、13、12 连接。
9.如权利要求5所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述RFID接口电路包括RFID读写芯片U10以及插座J5，所述RFID读写芯片U10的脚31、30、29分别与所述插座J5的脚3、4、5连接，所述RFID读写芯片U10的脚6与所述插座J5的脚1及3V电源连接，所述RFID读写芯片U10的脚24与插座J5的脚6连接，所述插座J5的脚3、4、5、6与所述通信协议转换电路连接。
10.如权利要求5所述的应用于传统工业现场实时质量监控的数据采集器，其特征在于，所述USB接口电路包括2孔插针P17、USB-B-R芯片、电容C98、电阻R64、R62、R67以及晶体管Q2，所述电容C98及电阻R64并联后的一端与所述USB-B-R芯片的脚0连接、另一端接地，所述USB-B-R芯片的脚1与所述插针P17的脚1连接，插针P17的脚2接5V电源，所述USB-B-R芯片的脚2、3与所述通信协议转换电路连接，所述USB-B-R芯片的脚3与电阻R62的一端连接，电阻R62的另一端与晶体管Q2的集电极连接，晶体管Q2的发射极接3.3V电源，晶体管Q2的基 极与电阻R67的一端连接，电阻R67的另一端形成端口 PC13，端口 PC13与所述通信协议转换电路连接。
【文档编号】H04L29/08GK103647801SQ201310581660
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月18日 优先权日:2013年11月18日
【发明者】韩清涛, 赖树明, 张丽娟, 任斌 申请人:东莞理工学院