基於多傳感器數據採集與傳輸的微控制系統的製作方法

2023-11-06 06:52:07

本實用新型涉及微控制系統，具體涉及基於多傳感器數據採集與傳輸的微控制系統。

背景技術：

在一些工業現場的生產環境非常惡劣，工作人員無法長時間在現場觀察生產設備的運行是否正常，此時就需要通過採集現場的某些運行數據並傳輸到一個相對較好的操控室，那麼就會出現數據傳輸方式的問題。由於車間大、設備分別不均勻、需要傳輸數據較多，若使用有線數據傳輸的方式需要鋪設大量的通訊線，不僅浪費資源，佔用空間，而且可操作性差，若出現問題或設備位置變動，就會需要重新布線，操作非常繁瑣，不僅費時費力，更加大了生產成本。而且，如果數據採集點是處於運動狀態、所處的環境比較特殊不允許或根本無法鋪設電纜時，甚至數據無法傳輸，此時就需要通過無線傳輸技術進行數據採集與傳輸。在農業生產上，無論是對溫室大棚內不同位置點的溫溼度監測，還是糧倉的大範圍監測管理，傳統方法都是通過人工進行分區取樣的方法，不僅工作量非常大，可靠性差，而且溫室大棚或糧倉的佔地面積大，監測位置較分散，監測點多，使用傳統的方法已經無法滿足當前農業發展的需要。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是在環境惡劣的情況下無法靠人工採集溼度與溫度信息的問題，目的在於提供基於多傳感器數據採集與傳輸的微控制系統，通過無線傳輸的形式接收惡劣環境下的溼度與溫度信息，簡易溼度與溫度信息的採集方式，提高溼度與溫度信息的測量準確度。

本實用新型通過下述技術方案實現：

基於多傳感器數據採集與傳輸的微控制系統，包括主機、第一從機和第二從機，所述第一從機和第二從機分別通過無線網絡與主機交換數據；所述主機包括顯示模塊、燈光指示模塊、主機報警電路、主機處理器和主機無線通訊模塊，所述顯示模塊、燈光指示模塊、主機報警電路、主機處理器和主機無線通訊模塊均與主機處理器連接；所述第一從機包括第一時鐘復位模塊、第一溫溼度傳感器、第一報警電路、第一從機處理器、第一無線通訊模塊和第一燈光指示模塊，所述第一時鐘復位模塊、第一溫溼度傳感器、第一報警電路、第一從機處理器、第一無線通訊模塊和第一燈光指示模塊均與第一從機處理器連接；所述第二從機包括第二時鐘復位模塊、第二溫溼度傳感器、第二報警電路、第二從機處理器、第二無線通訊模塊和第二燈光指示模塊，所述第二時鐘復位模塊、第二溫溼度傳感器、第二報警電路、第二從機處理器、第二無線通訊模塊和第二燈光指示模塊均與第二從機處理器連接。

使用主機、第一從機和第二從機能擴大監控面積，同時也能分級管理採集的數據信息，主機控制整個大系統的正常運行，第一從機和第二從機則負責各自小區域系統的正常運行，並且及時將小區域的信息及時傳輸到主機，由主機監測整個系統的總體情況。

進一步地，主機還包括主機電源模塊，所述主機電源模塊與主機處理器連接。

進一步地，第一從機還包括第一電源模塊，所述第一電源模塊與第一從機處理器連接。

進一步地，第二從機還包括第二電源模塊，所述第二電源模塊與第二從機處理器連接。

本實用新型與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：採用多傳感器採集數據，能代替員工監測惡劣環境下的溫度和溼度；使用無線通訊模塊，使主機、第一從機和第二從機之間的數據傳輸少了搭線的麻煩，同時便於維護系統。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本實用新型實施例的進一步理解，構成本申請的一部分，並不構成對本實用新型實施例的限定。在附圖中：

圖1為本實用新型結構示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，本實用新型的示意性實施方式及其說明僅用於解釋本實用新型，並不作為對本實用新型的限定。

實施例

如圖1所示，基於多傳感器數據採集與傳輸的微控制系統，包括主機、第一從機和第二從機，所述第一從機和第二從機分別通過無線網絡與主機交換數據；除了第一從機和第二從機，還可以根據需要再加從機，可以在更多的環境中測量。

第一從機包括第一時鐘復位模塊、第一溫溼度傳感器、第一報警電路、第一從機處理器、第一無線通訊模塊和第一燈光指示模塊，所述第一時鐘復位模塊、第一溫溼度傳感器、第一報警電路、第一從機處理器、第一無線通訊模塊和第一燈光指示模塊均與第一從機處理器連接。第一從機處理器採用STM32F103C8T6單片機，第一溫溼度傳感器採用DHT11傳感器，它是一款能夠輸出溫度和溼度的數字式溫溼度一體傳感器並且該傳感器的輸出信號已經經過校準後輸出給第一從機處理器。該傳感器在剛剛上電時，需要一秒鐘左右的預熱時間，這是由於剛上電會有一個不穩定的過程，所以這段時間內第一從機處理器不需要發送任何指令給傳感器。第一無線通訊模塊採用有Nordic公司生產的nRF 24L01單片收發晶片及相關外圍電路搭建而成。nRF24L01無線通訊模塊是應用較為普遍的無線收發器件，STM32F103C8T6控制nRF24L01發射或接收數據，從而將DHT11採集的溫溼度信息傳輸給主機，溫溼度信息傳送成功，第一燈光指示模塊會閃爍，提示工作人員，這裡的第一燈光指示模塊採用普通LED燈，如果傳送失敗，則會啟動第一報警電路，第一報警電路使用的是蜂鳴器，蜂鳴器響，提示傳輸失敗。

所述第二從機包括第二時鐘復位模塊、第二溫溼度傳感器、第二報警電路、第二從機處理器、第二無線通訊模塊和第二燈光指示模塊，所述第二時鐘復位模塊、第二溫溼度傳感器、第二報警電路、第二從機處理器、第二無線通訊模塊和第二燈光指示模塊均與第二從機處理器連接。第二從機的工作原理以及採用的器件與第一從機相同，這裡不再贅述。

主機包括顯示模塊、燈光指示模塊、主機報警電路、主機處理器和主機無線通訊模塊，所述顯示模塊、燈光指示模塊、主機報警電路、主機處理器和主機無線通訊模塊均與主機處理器連接；主機處理器採用STM32F103C8T6單片機，STM32F103C8T6控制主機無線通訊模塊與從機的無線通訊模塊通信，接收數據之後進行處理和判斷，同時在顯示模塊中顯示，顯示模塊採用LCD液晶顯示屏，如果接收的溫度和溼度數據異常，例如高於使用者設置的溫度和溼度，將會觸動主機報警電路，主機報警電路採用蜂鳴器發聲，蜂鳴器響，提醒相關工作人員環境數據異常；如果接收的溫度和溼度數據正常，燈光指示模塊將會閃爍，提醒數據接收成功且環境數據正常。

本實施例中，主機處理器、第一從機處理器和第二從機處理器採用的STM32F103C8T6單片機，工作電壓為3.3V，且含有32位的高速處理晶片，其運算和運行速度都非常快，該單片機屬於Cortex-M3系列，其內部資源和接口非常強大，擁有多路串口、A/D接口、SPI接口及外部中斷，能夠很好的運用到系統中，並且該單片機的價格便宜，工作穩定。

本實施例中，顯示模塊LCD液晶顯示屏採用的是LCD12864液晶顯示，能夠顯示中文和英文，同時能顯示一些較為複雜的圖形符號，LCD12864液晶屏採用並行連接，並行連接的數據顯示和傳輸速度快，能夠滿足顯示速度要求高的場合，但是IO資源佔用較多。

本實施例中，第一溫溼度傳感器和第二溫溼度傳感器採用DHT11傳感器，這款傳感器能夠輸出溫度和溼度的數字式溫溼度一體傳感器，並且該傳感器的輸出信號已經經過校準後輸出給控制器，為了確保該傳感器的可靠性和穩定性，傳感器內部採用了專用的溫溼度傳感技術和數字模塊採集技術，該傳感器採用單總線的數據傳輸方式，並且體積小，功耗低，傳輸距離達到20米以上，能夠很好的與第一從機處理器和第二從機處理器進行連接並嵌入到系統中。

本實施例中，無線通訊模塊採用nRF24L01，它的工作頻率在2.4~2.5GHz範圍，是目前通用的一種基於ISM頻段的無線數據收發晶片；NRF24L01可以對通訊的通道及輸出功率進行配置，不僅內部融合了ShockBurst技術，而且內部繼承了多種功能模塊，包括頻率合成電路、功率放大器及振蕩器和調解器等。

主機中使用的主機電源模塊，所述主機電源模塊與主機處理器連接；第一從機使用的第一電源模塊，所述第一電源模塊與第一從機處理器連接；第二從機使用的第二電源模塊，所述第二電源模塊與第二從機處理器連接。主機電源模塊、第一電源模塊和第二電源模塊採用電源適配器，電源適配器能夠很好地輸出較為平穩的直流電壓，其輸出電流也相對穩定，並且電源適配器有塑料外殼能夠起到電源晶片的防塵和防爆作用，其內部電路的功耗較低，穩定性也相對較好，攜帶也比較方便。

以上所述的具體實施方式，對本實用新型的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施方式而已，並不用於限定本實用新型的保護範圍，凡在本實用新型的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。