一种用于表具的无线数据终端的制作方法

本实用新型属于表具技术领域，涉及一种用于表具的无线数据终端。

背景技术：

目前出现的无线抄表系统的无线表具的传输方式都以双向通信的问答方式为主，即在表具端安装一个双向微功率无线数传模块，集中器定时向表具终端发送请求数据，当表具端收到集中器发送的数据时，将表具端的计量数据、防拆、防剪、磁扰等抄表数据发送到集中器，集中器再通过手抄器等载体传输到计算机管理中心，这样的系统平均供耗大于100ua，系统功耗大，非常不适用于电池供电场合。

针对上述存在的问题，现有中国专利文献公开了一种无线远传水表的无线唤醒电路【申请号：cn201120169357.4】，该电路包括无线模块和微处理器，无线模块包括有无线收发芯片u1，无线模块与微处理器通过无线收发芯片u1的u1din，dout，cs，pwr，txen端分别与微处理器的txd，rxd，p2.0，p1.0，p2.0端相连接，微处理器的din和dout收发数据，通过cs控制无线收发芯片u1选择频率，通过pwr控制无线收发芯片u1的工作和睡眠，通过txen控制无线收发芯片u1处在发送或接收状态。该无线唤醒电路能够在抄表时开始无线远传上报工作；不抄表时，处于睡眠模式，只有微安级电流低功耗，保证自备电池的长期工作，但是该无线唤醒电路只有在抄表时开始无线远传上报工作，如若采集到数据异常，则无法及时上报异常数据，易造成能源浪费。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种用于表具的无线数据终端，该用于表具的无线数据终端所要解决的技术问题是：如何在保证电池长时间使用的同时保证异常数据及时上传。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种用于表具的无线数据终端，包括控制模块、电源模块和用于上传数据给数据服务平台的无线通讯模块，所述电源模块与控制模块连接，所述无线数据终端还包括数据采集模块和开关模块，所述数据采集模块、开关模块和无线通讯模块均与控制模块连接，所述电源模块通过开关模块与无线通讯模块连接，所述数据采集模块与无线通讯模块连接，所述控制模块用于在数据采集模块采集的数据正常时根据预设的上传频率控制开关模块接通来上传数据，所述控制模块用于在采集的数据异常时控制开关模块接通，进而按异常情况下的数据采样频率进行数据采集并按异常情况下的数据上传频率上传数据。

本用于表具的无线数据终端的工作原理为：数据采集模块与表具端连接，用于采集水表的数据并发送给控制模块，控制模块对采集的数据进行判断，在判断采集的数据正常时，根据预设的上传频率，控制开关模块接通，将采集的数据通过无线通讯模块上传到数据服务平台；在判断采集的数据异常时，即使不在上传频率中，控制模块也发出信号给开关模块，控制开关模块接通，进而将采集的数据通过无线通讯模块上传到数据服务平台，数据服务平台可以及时地根据异常数据进行报警，在数据异常情况下，数据采集模块按照异常情况下的数据采样频率进行数据采集，无线通讯模块按照异常情况下的数据上传频率进行数据上传；在数据正常时，预设的上传频率可设置为相对较长的上传频率，可保证电池的长时间使用，在数据异常时，直接上传异常数据并以异常情况下的数据采样频率和数据上传频率进行工作，保证及时上传异常数据，能够满足不同用户对异常数据监视的要求。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述开关模块包括三极管q2和场效应管q1，所述三极管q2的基极连接有电阻r5和电阻r6，所述控制模块的输出端与电阻r5连接，所述电阻r6和三极管q2的发射极均接地，所述三极管q2的集电极与电源模块之间串联连接有电阻r7，所述电阻r7的一端连接场效应管q1的栅极，另一端连接场效应管q1的源极，场效应管q1的源极连接电源模块，场效应管q1的漏极连接电容c2后接地，场效应管q1的漏极与无线通讯模块连接。在需要上传数据时，控制模块发出高电平信号给三级管q2，使三极管q2导通，进而使场效应管q1的栅极的电压变为低电压，场效应管q1导通，电源模块给无线通讯模块供电来进行上传数据，在不上传数据时，控制三级管q2断开，无线通讯模块与电源模块之间断开连接，无线通讯模块不会耗费电能，有效保证电源的长时间使用。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述数据采集模块包括数据采集接口j3和驱动芯片u2，所述数据采集接口j3的1脚和3脚用于与m-bus线路连接，所述数据采集接口j3的5脚与驱动芯片u2的b脚连接，数据采集接口j3的6脚与驱动芯片u2的a脚连接，数据采集接口j3的5脚和6脚之间连接有电阻r1，数据采集接口j3的2脚通过二极管d6与控制模块的输出端连接，4脚通过二极管d7与控制模块的输出端连接，所述驱动芯片u2的re脚、de脚和ro脚分别连接控制模块的输出端，所述驱动芯片u2的di脚与控制模块的输入端连接。

在上述的用于表具的无线数据终端中，驱动芯片u2采用max3483eesa型号的芯片。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述驱动芯片u2的re脚和de脚通过rs485总线与控制模块的输入端连接。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述控制模块包括控制芯片u1以及由晶振y1、电容c4和电容c5组成的振荡电路，所述控制芯片u1的pb7_lfx脚分别与晶振y1的一端和电容c4的一端连接，pb8_lfx脚分别与晶振y1的另一端和电容c5的一端连接，所述电容c4的另一端和电容c5的另一端连接后接地；所述控制芯片u1的pc14脚连接开关模块，所述控制芯片u1的pc13脚连接无线通讯模块的输入端，所述控制芯片u1的pf2脚与二极管d7的正极连接，pe10脚与二极管d6的正极连接,所述控制芯片u1的pb14脚与所述驱动芯片u2的re脚连接，pd5脚与所述驱动芯片u2的de脚连接，pd6脚与驱动芯片u2的ro脚连接，pd7脚与驱动芯片u2的di脚连接。由振荡电路产生控制芯片u1执行指令所需的时钟频率信号，时钟信号频率越高，控制芯片u1的运行速度也就越快。

在上述的用于表具的无线数据终端中，控制芯片u1采用efm32zg210型号的芯片。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述无线通讯模块包括gprs通讯控制接口j4，所述gprs通讯控制接口j4的6脚连接控制芯片u1的pc13脚，8脚连接控制芯片u1的pa2脚，所述gprs通讯控制接口j4的5脚连接驱动芯片u2的ro脚，7脚连接驱动芯片u2的di脚，所述gprs通讯控制接口j4的1脚与开关模块的输出端连接。由gprs通讯控制接口j4的7脚接收驱动芯片u2发送的数据，由gprs通讯控制接口j4的5脚发送数据，控制芯片u1通过gprs通讯控制接口j4的6脚和8脚来控制无线通讯模块的复位和判断。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述电源模块包括电池输入接口j1和二极管d1，所述电池输入接口j1的1脚接地，所述电池输入接口j1的2脚连接二极管d1的正极，二极管d1的负极输出电压vcc，二极管d1的负极连接有串联的电阻r3和电容c1，电容c1接地，所述电阻r3和电容c1的连接处与场效应管q1的源极连接。

在上述的用于表具的无线数据终端中，所述电源模块还包括电池输入接口j2和二极管d2，所述电池输入接口j2的1脚均接地，所述电池输入接口j2的2脚连接二极管d2的正极，二极管d2的负极连接二极管d1的负极。

与现有技术相比，本用于表具的无线数据终端能够在数据异常时，根据异常的数据采样频率和数据上传频率工作，保证及时上传异常数据，在正常情况下，根据正常的数据采样频率和数据上传频率工作，器正常情况下的数据上传频率可设置为长一点，如一天上传一次数据，在既可保证及时上传异常数据的同时，又可保证电池的长的时间使用。

附图说明

图1是本实用新型的电路示意图。

图中，1、控制模块；2、数据采集模块；3、开关模块；4、电源模块；5、无线通讯模块。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，本用于表具的无线数据终端包括控制模块1、数据采集模块2、开关模块3、电源模块4和用于上传数据给数据服务平台的无线通讯模块5，电源模块4与控制模块1连接，数据采集模块2、开关模块3和无线通讯模块5均与控制模块1连接，电源模块4通过开关模块3与无线通讯模块5连接，数据采集模块2与无线通讯模块5连接，控制模块1用于在数据采集模块2采集的数据正常时根据预设的上传频率控制开关模块3接通来上传数据，控制模块1用于在采集的数据异常时控制开关模块3接通，进而按异常情况下的数据采样频率进行数据采集并按异常情况下的数据上传频率上传数据。

作为优选方案，数据采集模块2包括数据采集接口j3和驱动芯片u2，数据采集接口j3的1脚和3脚用于与m-bus线路连接，数据采集接口j3的5脚与驱动芯片u2的b脚连接，数据采集接口j3的6脚与驱动芯片u2的a脚连接，数据采集接口j3的5脚和6脚之间连接有电阻r1，数据采集接口j3的2脚通过二极管d6与控制模块1的输出端连接，4脚通过二极管d7与控制模块1的输出端连接，驱动芯片u2的re脚和de脚分别连接控制模块1的输入端，驱动芯片u2的ro脚与控制模块1的输出端连接，驱动芯片u2的di脚与控制模块1的输入端连接。数据采集接口j3的1脚和3脚用于采集与m-bus线路连接的表具的数据，采集的数据通过驱动芯片u2传输给控制模块1的输入端，控制模块1的输出端通过二极管d6和d7控制数据采集接口j3以预设的正常情况下的采样频率进行采样或者以预设的异常情况下的采样频率进行采样，即保证电池的长时间使用，又能及时上报异常情况，使用更加可靠。

作为优选方案，驱动芯片u2采用max3483eesa型号的芯片。

作为优选方案，驱动芯片u2的re脚和de脚通过rs485总线与控制模块1的输入端连接。

作为优选方案，控制模块1包括控制芯片u1以及由晶振y1、电容c4和电容c5组成的振荡电路，控制芯片u1的pb7_lfx脚分别与晶振y1的一端和电容c4的一端连接，pb8_lfx脚分别与晶振y1的另一端和电容c5的一端连接，电容c4的另一端和电容c5的另一端连接后接地；控制芯片u1的pc14脚连接开关模块3，控制芯片u1的pc13脚连接无线通讯模块5的输入端，控制芯片u1的pf2脚与二极管d7的正极连接，pe10脚与二极管d6的正极连接,控制芯片u1的pb14脚与驱动芯片u2的re脚连接，pd5脚与驱动芯片u2的de脚连接，pd6脚与驱动芯片u2的ro脚连接，pd7脚与驱动芯片u2的di脚连接。由振荡电路产生控制芯片u1执行指令所需的时钟频率信号，时钟信号频率越高，控制芯片u1的运行速度也就越快。

作为优选方案，控制芯片u1采用efm32zg210型号的芯片。

作为优选方案，开关模块3包括三极管q2和场效应管q1，三极管q2的基极连接有电阻r5和电阻r6，控制模块1的输出端与电阻r5连接，电阻r6和三极管q2的发射极均接地，三极管q2的集电极与电源模块4之间串联连接有电阻r7，电阻r7的一端连接场效应管q1的栅极，另一端连接场效应管q1的源极，场效应管q1的源极连接电源模块4，场效应管q1的漏极连接电容c2后接地，场效应管q1的漏极与无线通讯模块5连接。其中，场效应管q1为p沟道场效应管，三极管q2为npn型三极管。

在需要上传数据时，控制模块1发出高电平信号给三级管q2，使三极管q2导通，进而使场效应管q1的栅极的电压变为低电压，场效应管q1导通，电源模块4给无线通讯模块5供电来进行上传数据，在不上传数据时，控制三级管q2断开，无线通讯模块5与电源模块4之间断开连接，无线通讯模块5不会耗费电能，有效保证电源的长时间使用。

作为优选方案，无线通讯模块5包括gprs通讯控制接口j4，gprs通讯控制接口j4的6脚连接控制芯片u1的pc13脚，8脚连接控制芯片u1的pa2脚，gprs通讯控制接口j4的5脚连接驱动芯片u2的ro脚，7脚连接驱动芯片的di脚，gprs通讯控制接口j4的1脚与开关模块3的输出端连接。由gprs通讯控制接口j4的7脚接收驱动芯片u2发送的数据，由gprs通讯控制接口j4的5脚发送数据，控制芯片u1通过gprs通讯控制接口j4的6脚和8脚来控制无线通讯模块5的复位和判断。

作为优选方案，电源模块4包括电池输入接口j1和二极管d1，电池输入接口j1的1脚接地，电池输入接口j1的2脚连接二极管d1的正极，二极管d1的负极输出电压vcc，二极管d1的负极连接有串联的电阻r3和电容c1，电容c1接地，电阻r3和电容c1的连接处与场效应管q1的源极连接。

作为优选方案，电源模块4还包括电池输入接口j2和二极管d2，电池输入接口j2的1脚均接地，电池输入接口j2的2脚连接二极管d2的正极，二极管d2的负极连接二极管d1的负极。增加电池输入接口j2的设置，可增大电池容量，通过双电池的输入，提高无线数据终端的使用时长。

作为优选，电压vcc还连接有并联连接的电容c3、电容c6、电容c7和电容c9，电容c3的一端接电压vcc，另一端接地。

作为优选方案，控制芯片u1还连接有调试接口j5，调试接口j5的1脚与2脚之间连接有电阻r2，调试接口j5的1脚接电源模块4的电压vcc，调试接口j5的3脚接地，调试接口j5的4脚与控制芯片u1的pf1_swdi0脚连接，调试接口j5的5脚与控制芯片u1的pf0_swclk脚连接。

如图1所示，本用于表具的无线数据终端包括控制模块1、数据采集模块2、无线通讯模块5、电源模块4和开关模块3，数据采集模块2中的数据采集接口j3的1脚和3脚与m-bus线路连接，用于采集数据；数据采集接口j3的2脚连接二极管d6的负极，二极管d6的正极与控制模块1中的控制芯片u1的pe10脚连接，数据采集接口j3的4脚连接二极管d7的负极，二极管d7的正极与控制芯片u1的pf2脚连接，数据采集接口j3用于通过控制芯片u1控制其数据采集频率；数据采集接口j3的5脚和6脚之间连接电阻r1，数据采集接口j3的5脚与数据采集模块2中的驱动芯片u2的a脚连接，6脚与驱动芯片u2的b脚连接，用于将采集的数据传输给驱动芯片u2；驱动芯片u2的ro脚分别与控制芯片u1的pd6脚和无线通讯模块5中的gprs通讯控制接口j4的5脚连接，驱动芯片u2的di脚分别与控制芯片u1的pd7脚和gprs通讯控制接口j4的7脚连接，驱动芯片u2的re脚接控制芯片u1的pb14脚，驱动芯片u2的de脚接控制芯片u1的pd5脚，用于接收控制芯片u1发送的信号，驱动芯片u2的vcc脚接电源模块4中的电压vcc；控制芯片u1的pc14脚与开关模块3中的电阻r5连接，控制芯片u1的pc13脚与gprs通讯控制接口j4的6脚连接，控制芯片u1的pa2脚与gprs通讯控制接口j4的8脚连接；gprs通讯控制接口j4的2脚与gprs通讯控制接口j4的1脚连接，gprs通讯控制接口j4的4脚与gprs通讯控制接口j4的3脚连接，gprs通讯控制接口j4的1脚与开关模块3中场效应管q1的漏极连接。

工作原理为：数据采集接口j3的1脚和3脚与m-bus线路连接用于采集表具的数据，并通过数据采集接口j3的5脚和6脚将数据传送给驱动芯片u2，驱动芯片u2将采集的数据输送给控制芯片u1和gprs通讯控制接口，由于gprs通讯控制接口的1脚与电源模块4处于断开状态，无法上传数据；控制芯片u1将接收到的数据进行判断，在判断数据异常时，控制芯片u1的pc14脚立即发送高电平信号给电源模块4的三级管q2的基极，从而控制三级管q2导通，三极管q2导通后使场效应管q1导通，从而接通电源模块4与gprs通讯控制接口j4之间的供电线路，gprs通讯控制接口j4得电开始工作，将驱动芯片u2输送的异常数据上传到数据服务平台，使数据服务平台根据异常数据进行报警，同时数据服务平台将数据异常的数据采样频率和数据上传频率传给无线通讯模块5，使gprs通讯控制接口j4按异常情况下的数据上传频率工作，数据采集接口j3按异常情况下的数据采样频率工作；当数据正常后，数据采集接口j3按预设的数据采样频率工作，gprs通讯控制接口j4按预设的上传频率工作，在不需要上传数据时，控制开关模块3中的三级管q2断开，从而断开无线通讯模块5与电源模块4之间的供电线路，在需要上传数据时，接通无线通讯模块5与电源模块4之间的供电线路，这样的设置，能够保证电池长的使用时间，且又能保证异常数据及时上传，同时，本无线数据终端在检测到数据正常时，也可以由数据服务平台下发正常的数据采样频率和数据上传频率给无线通讯模块5，这样的设置，能够满足不同用户对数据监视的要求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。