口 電路 7 相連接，實現(xiàn)傳感器的RS485電平與MSP430單片機(jī)串口 O (P3.4、P3.5)的TTL的電平之間的轉(zhuǎn)換。可實現(xiàn)帶RS485接口的傳感器的數(shù)據(jù)采集。
[0056]傳感器信號調(diào)理電路，通過J5插座與外設(shè)相連。
[0057]如圖8所示，GPRS無線通信模塊6
[0058]優(yōu)選GTM900-40PGPRS模塊，其作用是將采集的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)上傳到遠(yuǎn)程PC機(jī)。GPRS與MSP430單片機(jī)通過串口 I (P3.6、P3.7)進(jìn)行通信。GPRS的15腳為其電源開關(guān)控制端，與MSP430單片機(jī)的Pl.1相連，由Pl.1控制GPRS模塊電源的通斷，可實現(xiàn)模塊的間隙性工作。GPRS模塊通過J61插座與數(shù)據(jù)采集器的主線路板相連，采用可插拔結(jié)構(gòu)。J62為SM卡專用插座，SIM卡通過此插座與GPRS無線通信模塊6相連。
[0059]如圖9所示，RS485接口 7
[0060]實現(xiàn)MSP403單片機(jī)串口 O與傳感器RS485電平之間的轉(zhuǎn)換。優(yōu)選MAX3485芯片，MAX3485 的 RO 及 DI 端口與 MSP430 單片機(jī)串口 O (P3.4、P3.5)相連。MAX3485 的 /RE 及 DE端口與MSP430單片機(jī)P4.7、P4.6相連，用于MAX3485收發(fā)與低功耗控制。R71、R73為偏置電阻，R72為終端電阻。
[0061]如圖10所示，ZigBee無線通信模塊8
[0062]當(dāng)ZigBee無線通信模塊8用于無線節(jié)點時，其作用是將采集數(shù)據(jù)通過ZigBee無線通信模塊8發(fā)送到ZigBee網(wǎng)絡(luò)。
[0063]當(dāng)用作無線網(wǎng)關(guān)時是用于采集ZigBee網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)，再通過GPRS無線通信模塊6將ZigBee無線通信模塊8的數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程PC機(jī)。
[0064]ZigBee無線通信模塊8優(yōu)選CC2530型模塊，其中LED81、LED82、LED83分別用于指示PIN狀態(tài)、入網(wǎng)狀態(tài)及節(jié)點確認(rèn)狀態(tài)指示，S81為PING按鍵，按下S81模塊進(jìn)行PING操作。模塊的第8腳(1l)為休眠狀態(tài)喚醒口線，與MSP430單片機(jī)P4.0 口線相連，ZigBee無線通信模塊8在空閑狀態(tài)下進(jìn)入休眠模式，以降低功耗，通過P4.0可對模塊進(jìn)行休眠喚醒操作。
[0065]R84、S82、C81構(gòu)成了上電及手動復(fù)位電路，其復(fù)位端與MSP430的P4.1 口線相連，通過P4.1可對ZigBee無線通信模塊8進(jìn)行復(fù)位操作。
[0066]J82為ZigBee無線通信模塊調(diào)試及下載接口，采用JTAG接口形式，其中的DC、DD引腳為調(diào)試編程接口，可以進(jìn)行在線編程調(diào)試。
[0067]而SCLKl,MOSII,MlSOUCSnl為SPI快速下載接口，并與MSP430單片機(jī)相應(yīng)的SPI接口(P3.0、P3.1、P3.2)及片選信號控制口線(P3.3)通過零歐姆電阻R35至R38相連，而MSP430單片機(jī)與ZigBee無線通信模塊8之間是通過此SPI接口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其中CSnl為片選信號。
[0068]如果需要對ZigBee無線通信模塊8進(jìn)行在線(在數(shù)據(jù)采集器上)快速下載，需通過鍵盤及液晶將數(shù)據(jù)采集器設(shè)置成ZigBee模塊下載模式，此模式下MSP430單片機(jī)與所有其它SPI接口外設(shè)不進(jìn)行SPI通信，確保下載正常。
[0069]ZigBee無線通信模塊8進(jìn)行在線快速下載也可在R35至R38焊接前進(jìn)行。另外ZigBee無線通信模塊8也可脫離數(shù)據(jù)采集器主線路板，插到專門的下載器中進(jìn)行快速下載、升級。
[0070]J81為ZigBee無線通信模塊8與數(shù)據(jù)采集器主線路板的連接插座，采用可插拔式結(jié)構(gòu)。
[0071]如圖11所示，外部看門狗9
[0072]由于GPRS模塊在通信狀態(tài)時，干擾較強(qiáng)，當(dāng)MSP430單片機(jī)采用內(nèi)部看門狗時易出現(xiàn)死機(jī)現(xiàn)象，因此采用了外部看門狗電路9，優(yōu)選TPS3823看門狗芯片，其I腳/REST端與MSP430單片機(jī)的58腳/RST端相連，其4腳WDI端與MSP430單片機(jī)Pl.0 口線相連。
[0073]如圖12所示，液晶顯示電路11
[0074]優(yōu)選ST7920、ST7921為控制芯片的128X64液晶模塊。用于GPRS無線通信模塊6、ZigBee無線通信模塊8、實時時鐘等數(shù)據(jù)及工作狀態(tài)的顯示。
[0075]液晶的串并口工作方式選擇端LCD_PSB設(shè)計為高電平狀態(tài)，選擇并口工作方式，液晶的DB0-DB7數(shù)據(jù)端與單片機(jī)的P2 口(P2.0-P2.7)相連。
[0076]液晶的A、K端為背光電源正負(fù)端，背光電源通過三極管QlOl、MSP430單片機(jī)的Pl.3 口線及鍵盤電路中相應(yīng)的鍵盤控制其開啟與關(guān)閉。
[0077]LCD_VCC端為液晶的工作電源端，通過三極管Q102、MSP430單片機(jī)的Pl.4 口線及鍵盤電路中相應(yīng)的鍵盤控制其開啟與關(guān)閉。開啟后，如無相應(yīng)的鍵盤操作，則延時一定時間后會自動關(guān)閉液晶的工作電源。
[0078]液晶的對比度調(diào)節(jié)電壓端V0、驅(qū)動電壓端VOUT的電壓由LCD_VCC經(jīng)R103、R104分壓得到，通過調(diào)整R103、R104可改變相應(yīng)的電壓。
[0079]液晶的LCR_RS端為DB0-DB7是數(shù)據(jù)還是命令控制端，LCD_R/W為數(shù)據(jù)讀/寫操作控制端，LCD_E為使能端，分別與MSP430單片機(jī)的Pl.5、Pl.6、Pl.7相連。
[0080]液晶的LCD_RST復(fù)位端與MSP430單片機(jī)的Pl.2相連，可由單片機(jī)控制其復(fù)位。
[0081]128X64液晶模塊通過J4插座與數(shù)據(jù)采集器主線路板相連，采用可插拔結(jié)構(gòu)。多個數(shù)據(jù)采集器也可以共用一個液晶模塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，以節(jié)省成本。
[0082]如圖13所示，外部存貯器11
[0083]當(dāng)GPRS通信失效無法上傳采集數(shù)據(jù)時，可將采集數(shù)據(jù)及實時時間暫存到外部存貯器中，一旦通信狀態(tài)正常，再將貯存的數(shù)據(jù)上傳。
[0084]外部存貯器11優(yōu)選16Mbit的AT4OTB161貯存器，也可更換管腳兼容的同系列容量更大的貯存器。
[0085]AT45DB161貯存器通過SPI接口與MSP430單片機(jī)進(jìn)行通信，其CS、S1、SO、SCLK端分別與MSP430單片機(jī)的SPI接口的P4.2、P3.2、P3.1、P3.0相連。其中CS為片選信號，有效時，才能對AT45DB161操作。
[0086]如圖14所示，RTC時鐘12
[0087]實時時鐘電路主要為數(shù)據(jù)采集器提供采集數(shù)據(jù)時的實時時間。優(yōu)選PCF2123實時時鐘芯片，芯片采用SPI接口與MSP430單片機(jī)進(jìn)行通信，其CS、SD1、SDO、SCLK端分別與MSP430單片機(jī)的SPI 口線P4.3、P3.2、P3.1、P3.0相連。其中CS為片選信號，有效時，才能對PCF2123操作。
[0088]實時時鐘的/INT及CLKOUT端分別與MSP430單片機(jī)的P4.5、P4.4相連，可以對MSP430單片機(jī)進(jìn)行定時喚醒操作，方便實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集器間隙性工作方式，以降低數(shù)據(jù)采集器的功耗。
[0089]實時時鐘及間隙性工作時間間隔可以通過鍵盤電路及液晶顯示器進(jìn)行設(shè)置，也可以由上位機(jī)通過GPRS模塊進(jìn)行遠(yuǎn)程設(shè)置。
[0090]數(shù)據(jù)采集器采用不間斷供電方式，因此實時時鐘電路未采用電池供電，但短時間斷電時，如插拔液晶等模塊時，則可由C122大容量電容為實時時鐘芯片供電，D122是作用就是在此模式下，防止電容向其它電路放電，延長實時時鐘芯片正常工作時間，D122采用肖特基二極管。
[0091]XT121為實時時鐘芯片外部晶振。
【主權(quán)項】
1.一種多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，包括MSP430單片機(jī)及外圍電路(3)、GPRS無線通信模塊(6 )、ZigBee無線通信模塊(8 )、DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路(I )、液晶顯示電路(10)，其特征在于:所述DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路(I)和GPRS無線通信模塊(6)連接，DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路(I)通過低壓差直流穩(wěn)壓電路(2)和MSP430單片機(jī)及外圍電路(3)、ZigBee無線通信模塊(8)連接；RS485接口( 7)、鍵盤電路(4)和MSP430單片機(jī)及外圍電路(3)連接，傳感器信號調(diào)理電路(5)、外部看門狗(9)、液晶顯示電路(10)、外部存貯器(11)、RTC時鐘(12)也和MSP430單片機(jī)及外圍電路(3)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于:所述DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路(I)由LM25575 DC-DC開關(guān)集成穩(wěn)壓芯片構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于:所述鍵盤電路(4)采用獨立式鍵盤電路，共4個鍵盤。
4.如權(quán)利要求1所述的多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于:所述傳感器信號調(diào)理電路(5)包括開信號信號調(diào)理電路、直流電壓信號調(diào)理電路4-20mA信號調(diào)理電路和另一 RS485接口。
5.如權(quán)利要求1所述的多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于:所述外部看門狗(9)采用TPS3823看門狗芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，其特征在于:所述外部存貯器(11)采用AT4OTB161貯存器。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多功能低功耗水環(huán)境無線數(shù)據(jù)采集器，包括MSP430單片機(jī)及外圍電路、GPRS無線通信模塊、ZigBee無線通信模塊、DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路、液晶顯示電路，所述DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路和GPRS無線通信模塊連接，DC/DC開關(guān)穩(wěn)壓電路通過低壓差直流穩(wěn)壓電路和MSP430單片機(jī)及外圍電路連接；RS485接口、鍵盤電路和MSP430單片機(jī)及外圍電路連接，傳感器信號調(diào)理電路、外部看門狗、液晶顯示電路、外部存貯器、RTC時鐘也和MSP430單片機(jī)及外圍電路連接。
【IPC分類】G08C17-02
【公開號】CN204516015
【申請?zhí)枴緾N201520093787
【發(fā)明人】謝少偉, 朱振宇
【申請人】浙江水利水電學(xué)院, 浙江八方電信有限公司
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年2月10日