一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置及方法，包括若干級聯(lián)的級聯(lián)單元，級聯(lián)單元包括PCB板，PCB板上設(shè)置有MCU單片機、存儲芯片、串行通信芯片、第一串口、第二串口和電源芯片；MCU單片機的GPIO接口與外接的傳感器的輸出端連接，MCU單片機分別與存儲芯片和串行通信芯片連接，串行通信芯片分別與第一串口和第二串口連接，第一串口連接上級級聯(lián)單元/終端，第二串口連接下級級聯(lián)單元。本發(fā)明解決了采用傳統(tǒng)的級聯(lián)方案檢測多個環(huán)境因素時，需要多個終端，同時各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互比較困難的問題；也解決了一個終端上固定多個傳感器，系統(tǒng)不靈活，傳感器變化都必須重新設(shè)計終端系統(tǒng)以滿足新的需要，增加了成本的問題。
【專利說明】一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科技的發(fā)展，要求控制系統(tǒng)越來越智能化，對周圍環(huán)境的各種因素的檢測，必然通過各種專業(yè)的傳感器來實現(xiàn)。現(xiàn)有的傳感器級聯(lián)方案是通過一個終端級聯(lián)若干同類型的傳感器，但是隨著對環(huán)境的要求越來越高，需要檢測多個環(huán)境因素，如果使用傳統(tǒng)的級聯(lián)方案就需要多個終端，形成多個系統(tǒng)，不僅成本較高同時各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互比較困難，不能在同一個系統(tǒng)中同時檢測不同的因素，比如同時檢測溫度，濕度，亮度，PM指數(shù)等；當然也有把所需要的檢測的因素的傳感器集成在一個終端單元，即在一個終端單元上固定多個傳感器，但是這樣的系統(tǒng)不靈活，不能自由組合，無論是更換傳感器器件還是增加或減少傳感器器件都必須重新設(shè)計終端系統(tǒng)以滿足新的需要，增加了成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置及方法，解決了采用傳統(tǒng)的級聯(lián)方案檢測多個環(huán)境因素時，需要多個終端，形成多個系統(tǒng)，不僅成本較高同時各個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互比較困難的問題，同時也解決了采用一個終端上固定多個傳感器，系統(tǒng)不靈活，不管是更換傳感器器件還是增加或減少傳感器器件都必須重新設(shè)計終端系統(tǒng)以滿足新的需要，增加了成本的問題。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置，包括若干級聯(lián)的級聯(lián)單元，所述級聯(lián)單元包括PCB板，所述PCB板上設(shè)置有MCU單片機、存儲芯片、串行通信芯片、第一串口、第二串口和電源芯片；所述MCU單片機的GPIO接口與外接的傳感器的輸出端連接，所述MCU單片機分別與存儲芯片和串行通信芯片連接，所述串行通信芯片分別與第一串口和第二串口連接，所述第一串口連接上級級聯(lián)單元/終端，所述第二串口連接下級級聯(lián)單元，所述電源芯片為MCU單片機、存儲芯片、串行通信芯片以及外接的傳感器提供電源；所述串行通信芯片用以實現(xiàn)MCU單片機分別與第一串口和第二串口的電平變換；所述MCU單片機根據(jù)外接傳感器配置GPIO接口模式；接收外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)，接收下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)單元發(fā)送給上級級聯(lián)單元/終端；接收上級級聯(lián)單元/終端發(fā)送的參數(shù)包，提取接收的參數(shù)包中的匹配參數(shù)并控制存儲芯片存儲參數(shù)，將接收的參數(shù)包發(fā)送給下級級聯(lián)單元；讀取存儲芯片內(nèi)存儲的參數(shù)。
[0006]所述級聯(lián)單元上還設(shè)置有金手指，所述外接的傳感器通過金手指與級聯(lián)單元連接。
[0007]所述存儲芯片為FLASH芯片。
[0008]使用所述的裝置實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)的方法，包括參數(shù)設(shè)置過程、參數(shù)初始化過程和數(shù)據(jù)采集過程；參數(shù)設(shè)置過程:終端往下級級聯(lián)單元發(fā)送參數(shù)包，下級級聯(lián)單元接收參數(shù)包，提取并存儲參數(shù)包中的匹配參數(shù)，同時下級級聯(lián)單元將接收的參數(shù)包發(fā)送給再下一級的級聯(lián)單元，直至發(fā)送到最后的級聯(lián)單元；參數(shù)初始化過程:上電后級聯(lián)單元從存儲芯片中讀取參數(shù)設(shè)置過程中存儲的參數(shù)，完成級聯(lián)單元的初始化；數(shù)據(jù)采集過程:級聯(lián)單元接收外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)單元發(fā)送給上級級聯(lián)單元，以此類推直至發(fā)送到終端。
[0009]有益效果:1、本發(fā)明通過級聯(lián)單元外接不同的傳感器，接收下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)和外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)單元發(fā)送給上級級聯(lián)單元，實現(xiàn)了只需一個終端，形成一個系統(tǒng)，就能同時檢測多個環(huán)境因素，成本低同時在同一系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的交互較為簡單方便；2、級聯(lián)單元外接不同的傳感器只需要一套程序，級聯(lián)單元會在上電后完成參數(shù)初始化，級聯(lián)單元的MCU單片機根據(jù)外接傳感器配置GPIO接口模式，調(diào)用對應(yīng)的程序，節(jié)省重復(fù)開發(fā)設(shè)計成本。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。
[0011]圖2為級聯(lián)單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0013]如圖1和2所示:一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置，包括若干級聯(lián)的級聯(lián)單元，所述級聯(lián)單元包括PCB板，所述PCB板上設(shè)置有MCU單片機1、存儲芯片2、串行通信芯片3、第一串口 5、第二串口 6和電源芯片4 ;所述MCU單片機I的GPIO接口通過金手指與外接的傳感器的輸出端連接，所述MCU單片機I分別與存儲芯片2和串行通信芯片3連接，所述串行通信芯片3分別與第一串口 5和第二串口 6連接，所述第一串口 5連接上級級聯(lián)單元/終端，所述第二串口 6連接下級級聯(lián)單元，所述電源芯片4為MCU單片機1、存儲芯片2、串行通信芯片3以及外接的傳感器提供電源，并且電源芯片4用以+5V到+3.3V的電壓轉(zhuǎn)換。
[0014]所述串行通信芯片3用以實現(xiàn)MCU單片機I分別與第一串口 5和第二串口 6的電平變換，以達到各自在各自正當?shù)碾妷合鹿ぷ鳎?MAX232等。
[0015]所述MCU單片機I根據(jù)外接傳感器配置GPIO接口模式，用以實現(xiàn)級聯(lián)單元能外接不同的傳感器，比如若連接的是光敏電阻，則可以配置成模擬輸入10，若連接的IIC總線的接口的傳感器，則可以把時鐘腳配置成復(fù)用的推免輸出，數(shù)據(jù)腳配置成復(fù)用的開門漏極輸出。所述MCU單片機I接收外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)，接收下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)發(fā)送給上級級聯(lián)單元/終端。所述MCU單片機I接收上級級聯(lián)單元/終端發(fā)送的參數(shù)包，所述參數(shù)包包括對傳感器的各種配置，比如傳感器類型，采集間隔時間，采集關(guān)閉/打開等等，甚至第一串口 5和第二串口 6波特率的設(shè)置，MCU單片機I提取接收的參數(shù)包中的匹配參數(shù)并控制存儲芯片2存儲參數(shù)，將接收的參數(shù)包發(fā)送給下級級聯(lián)單元；讀取存儲芯片2內(nèi)存儲的參數(shù)。
[0016]所述存儲芯片2為FLASH芯片，可擦除，可讀可寫，用于存儲MCU單片機I控制的級聯(lián)單元的所有參數(shù)，對級聯(lián)單元配置參數(shù)的同時，把配置的參數(shù)信息保存到對應(yīng)地址的ROM中，避免每次上電通過終端來進行初始化配置，達到同一套程序?qū)?yīng)不同的應(yīng)用。
[0017]所述級聯(lián)單元能外接不同的傳感器，不同的傳感器有不同的通信接口，但用的比較多的仍是低速的通用接口，比如Iic接口，通用串行UART接口，SPI接口，甚至單行串行接口，不同的傳感器，甚至不同的廠家都有不同的接口，但是萬變不離其宗，四線接口基本能夠滿足需求，所以級聯(lián)單元設(shè)置有四個金手指，其中兩個與MCU單片機I的GPIO接口連接，其余兩個，一個接地，另一個與電源芯片4相連為外接的傳感器提供電源；當然以上所述連接MCU單片機I的GPIO的金手指可以兩個同時使用，也可以只用其中的一個，根據(jù)連接的傳感器接口需求而定。
[0018]使用所述的裝置實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)的方法，包括參數(shù)設(shè)置過程、參數(shù)初始化過程和數(shù)據(jù)采集過程；參數(shù)設(shè)置過程:終端往下級級聯(lián)單元發(fā)送參數(shù)包，下級級聯(lián)單元接收參數(shù)包，提取并存儲參數(shù)包中的匹配參數(shù)，同時下級級聯(lián)單元將接收的參數(shù)包發(fā)送給再下一級的級聯(lián)單元，直至發(fā)送到最后的級聯(lián)單元；參數(shù)初始化過程:上電后級聯(lián)單元從存儲芯片2中讀取參數(shù)設(shè)置過程中存儲的參數(shù)，完成級聯(lián)單元的初始化；數(shù)據(jù)采集過程:級聯(lián)單元接收外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)單元發(fā)送給上級級聯(lián)單元，以此類推直至發(fā)送到終端。
[0019]以上所述的一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置，只需通過串口線將終端和級聯(lián)單元、級聯(lián)單元和級聯(lián)單元之間連接即可。
[0020]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，比如更換FLASH存儲芯片為其他類型存儲芯片，更改串口通信為其他協(xié)議的通信方式等等，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置，其特征在于:包括若干級聯(lián)的級聯(lián)單元，所述級聯(lián)單元包括PCB板，所述PCB板上設(shè)置有MCU單片機(I)、存儲芯片(2)、串行通信芯片(3)、第一串口(5)、第二串口(6)和電源芯片(4)； 所述MCU單片機(I)的GPIO接口與外接的傳感器的輸出端連接，所述MCU單片機(I)分別與存儲芯片(2)和串行通信芯片(3)連接，所述串行通信芯片(3)分別與第一串口(5)和第二串口(6)連接，所述第一串口(5)連接上級級聯(lián)單元/終端，所述第二串口(6)連接下級級聯(lián)單元，所述電源芯片(4)為MCU單片機(I)、存儲芯片(2)、串行通信芯片(3)以及外接的傳感器提供電源； 所述串行通信芯片(3)用以實現(xiàn)MCU單片機(I)分別與第一串口( 5)和第二串口(6)的電平變換； 所述MCU單片機(I)根據(jù)外接傳感器配置GPIO接口模式；接收外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)，接收下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)單元發(fā)送給上級級聯(lián)單元/終端；接收上級級聯(lián)單元/終端發(fā)送的參數(shù)包，提取接收的參數(shù)包中的匹配參數(shù)并控制存儲芯片(2)存儲參數(shù),將接收的參數(shù)包發(fā)送給下級級聯(lián)單元；讀取存儲芯片(2)內(nèi)存儲的參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置，其特征在于:所述級聯(lián)單元上還設(shè)置有金手指，所述外接的傳感器通過金手指與級聯(lián)單元連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)裝置，其特征在于:所述存儲芯片(2)為FLASH芯片。
4.使用權(quán)利要求1所述的裝置實現(xiàn)傳感器多級級聯(lián)的方法，其特征在于:包括參數(shù)設(shè)置過程、參數(shù)初始化過程和數(shù)據(jù)采集過程； 參數(shù)設(shè)置過程:終端往下級級聯(lián)單元發(fā)送參數(shù)包，下級級聯(lián)單元接收參數(shù)包，提取并存儲參數(shù)包中的匹配參數(shù)，同時下級級聯(lián)單元將接收的參數(shù)包發(fā)送給再下一級的級聯(lián)單元，直至發(fā)送到最后的級聯(lián)單元； 參數(shù)初始化過程:上電后級聯(lián)單元從存儲芯片(2)中讀取參數(shù)設(shè)置過程中存儲的參數(shù)，完成級聯(lián)單元的初始化； 數(shù)據(jù)采集過程:級聯(lián)單元接收外接的傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元的發(fā)送的數(shù)據(jù)，并將接收的外接傳感器采集的數(shù)據(jù)和下級級聯(lián)單元發(fā)送的數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)單元發(fā)送給上級級聯(lián)單元，以此類推直至發(fā)送到終端。
【文檔編號】G01D21/02GK103471656SQ201310412323
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月11日
【發(fā)明者】楊露 申請人:南京德普達電子技術(shù)有限公司