專利名稱：嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，特別是一種適用于機(jī)場噪音數(shù)據(jù)傳輸?shù)那度胧綌?shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)場已經(jīng)成為現(xiàn)代化城市的標(biāo)志之一。機(jī)場帶來了貨物和旅客運(yùn)輸?shù)姆奖?，但也帶來了噪音污染。機(jī)場航空噪聲影響范圍廣，噪聲煩惱度高，是城市區(qū)域環(huán)境噪聲防治的難題之一。據(jù)國外文獻(xiàn)報(bào)道，在歐美發(fā)達(dá)的大中型城市中，受機(jī)場、飛機(jī)噪聲影響的居住區(qū)人口已經(jīng)超過了車輛交通噪聲，排在首位。1996年，我國頒布實(shí)施了《環(huán)境噪聲污染防治法》，該法針對工業(yè)噪聲污染、建筑施工噪聲污染、交通運(yùn)輸噪聲污染和社會生活噪聲污染的防治分別進(jìn)行了規(guī)定。實(shí)際操作多為通過利用采集來的機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)代表的噪聲用可視化技術(shù)顯示出來，根據(jù)噪聲數(shù)據(jù)判斷飛機(jī)的航跡是否達(dá)標(biāo)，并對飛機(jī)的航跡進(jìn)行優(yōu)化；利用經(jīng)濟(jì)手段，對噪聲超標(biāo)的飛機(jī)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)處罰；依據(jù)噪聲數(shù)據(jù)限制某些機(jī)型在機(jī)場的降落等。噪聲標(biāo)準(zhǔn)體系在歐美起步比較早，但是，國內(nèi)目前還沒有成型的機(jī)場噪聲監(jiān)測控制系統(tǒng)產(chǎn)品。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)任務(wù)是針對以上現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)；其中以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)包括電路相連的聲音采集處理模塊、Ethernet接入模塊和電源模塊；聲音采集處理模塊包括電路相連的麥克風(fēng)、低通濾波器、信號放大器以及AD采樣器出thernet接入模塊包括電路相連的單片機(jī)、以太網(wǎng)控制芯片和以太網(wǎng)變壓器；服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)為服務(wù)器，包括由Khernet網(wǎng)數(shù)據(jù)接收端以及數(shù)據(jù)的存儲器，月艮務(wù)器通過網(wǎng)卡來接入Khernet。上述的信號放大器為MC33204DR2放大器。上述的單片機(jī)型號為C8051F020。上述的以太網(wǎng)控制芯片采用CP2200芯片。上述的以太網(wǎng)變壓器為HR911105A型變壓器。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型具有以下突出的有益效果1、實(shí)現(xiàn)了基于低端MCU的嵌入式TCP/IP協(xié)議棧，以滿足實(shí)際的應(yīng)用需求為目的， 對標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議進(jìn)行了裁剪，保留了 ARP、IP、I CMP, UDP協(xié)議，并且具有高度的可移植性，在對網(wǎng)絡(luò)要求不高的嵌入式應(yīng)用場合，具有很高的實(shí)用性和參考性。2、本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸成本低廉，傳輸速度快，可靠性較高，適用于能夠?qū)崿F(xiàn)有線傳輸?shù)牡胤?。[0012]3、本實(shí)用新型除了可以應(yīng)用于機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)采集，還可以應(yīng)用在水文、氣象觀測等其它領(lǐng)域，具有廣闊的應(yīng)用前景。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖3是本實(shí)用新型的聲音信號低通濾波放大電路圖。圖4是本實(shí)用新型的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)數(shù)據(jù)流向圖。圖5是本實(shí)用新型的以太網(wǎng)連接的硬件設(shè)計(jì)簡圖。圖6是本實(shí)用新型的CP2200的晶振電路圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1所示，本實(shí)用新型包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)(Ethernet接入設(shè)備廣 Ethernet接入設(shè)備η)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)(服務(wù)器)。如圖2所示，以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)目的為完成數(shù)據(jù)的采集控制并通過以太網(wǎng)控制器將數(shù)據(jù)發(fā)送到Khernet。所述的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)包括電路相連的聲音采集處理模塊、Ethernet接入模塊和電源模塊。本實(shí)施例電源模塊采用LM1117電源。 聲音采集處理模塊完成了機(jī)場噪聲的采集以及對噪聲信號的調(diào)理，包括電路連通的麥克風(fēng) (MIC)、低通濾波器、信號放大器以及AD采樣器。所述的低通濾波可以通過硬件電路來完成，也可以通過數(shù)字濾波來完成；信號放大器由專業(yè)的放大芯片并搭配相應(yīng)電路來完成； 本實(shí)施例采用的信號放大器為MC33204DR2，所設(shè)計(jì)的電路如圖3所示。AD采樣器則既可以由專業(yè)的AD采樣芯片來完成，也可以通過單片機(jī)SOC集成的AD采樣器來完成。如圖4所示，本實(shí)施例中，由MIC出來的電平信號進(jìn)入低通濾波器后，經(jīng)過放大器MC33204DR2，實(shí)現(xiàn)了濾波放大，最后連接單片機(jī)C8051F020的ΑΙΝΟ. 0引腳，進(jìn)行AD采樣，采樣的分辨率為12 位，采樣速率為8Κ。而Khernet接入模塊包括電路相連的單片機(jī)、以太網(wǎng)控制芯片和以太網(wǎng)變壓器。 單片機(jī)中集成了精簡的TCP/IP協(xié)議棧，使得單片機(jī)在進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和完成I/O控制任務(wù)的同時(shí)，還可完成以太網(wǎng)協(xié)議處理。所述的單片機(jī)可以選用C8051F系列單片機(jī)，該系列為完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片，具有與8051兼容的CIP-51微控制器內(nèi)核，采用流水線結(jié)構(gòu)，單周期指令運(yùn)行速度是8051的12倍，全指令集運(yùn)行速度是原來的9. 5倍。其中 C8051F020以其功能較全面，應(yīng)用較廣泛的特點(diǎn)成為C8051F的代表性產(chǎn)品，其性能價(jià)格比在目前應(yīng)用領(lǐng)域也極具競爭力。C8051F020的內(nèi)部電路包括CIP-51微控制器內(nèi)核及RAM、 ROM、I / 0 口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、ADC、DAC、PCA、SPI和SMBus等部件，即把計(jì)算機(jī)的基本組成單元以及模擬和數(shù)字外設(shè)集成在一個芯片上，構(gòu)成一個完整的片上系統(tǒng)G0C)。本實(shí)施例具體使用的是C8051F020，采用外部時(shí)鐘輸入22118400Hz。使用以太網(wǎng)控制芯片，可以將數(shù)據(jù)包發(fā)到以太網(wǎng)上，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與噪聲數(shù)據(jù)服務(wù)器的互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)真正的嵌入式TCP/IP設(shè)備。本實(shí)施例嵌入式以太網(wǎng)控制芯片采用 CP2200，它符合IEEE 802. 3協(xié)議，支持IOM以太網(wǎng)接入，而且僅需很少的外部電路連線就可滿足絕大多數(shù)嵌入式以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)要求，簡化了嵌入式以太網(wǎng)接口的設(shè)計(jì)，減小了占板空間，降低了系統(tǒng)開發(fā)成本。CP2200與C8051F020、RJ45連接的示意圖如圖5所示， C8051F020的外部存儲器接口 EMIF配置在高端口(P4-P7)，通過設(shè)置EMIOCF寄存器的值來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)將EMIF的工作方式配置為帶塊選擇的方式和總線非復(fù)用方式。C8051F020的P7 端口和CP2200的數(shù)據(jù)線相連接，P6端口作為地址線和CP2200相連，CP2200的/WR、/RD引腳分別和P4. 7、Ρ4· 6相連，Ρ0. 3引腳與CP2200的中斷信號/INT相連。CP2200具有上電復(fù)位功能，一旦VDD上升到某個門限值后，就會在片內(nèi)產(chǎn)生上電復(fù)位脈沖，當(dāng)VDD上升到足夠器件正常工作時(shí)，器件會以初始化狀態(tài)啟動。CP2200支持軟件復(fù)位，可以通過并口將復(fù)位寄存器置位來實(shí)現(xiàn)軟件復(fù)位。CP2200的工作頻率為20MHz，晶振連接在XTALl和XTAL2之間， CP2200也可由連接到XTALl引腳的外部時(shí)鐘源驅(qū)動，晶振電路圖如圖6所示。CP2200的并行主機(jī)接口支持化切1總線方式，且支持地址數(shù)據(jù)復(fù)用和非復(fù)用方式，可以通過將MUXEN和 MOTEN引腳接地或拉高電平來實(shí)現(xiàn)對主機(jī)接口總線方式的配置。按照CP2200的要求，本實(shí)施例的以太網(wǎng)變壓器采用的是HanRen系列的HR911105A 型變壓器，該變壓器集成了 RJ-45接頭和變壓線圈，在差分接收引腳(RX+ / RX-)上，需要 1個專用于10BASE-T操作的1:1脈沖變壓器，在差分發(fā)送引腳(TX+ / TX-)上，需要外接1 個帶有中心抽頭的1 :2. 5脈沖變壓器，變壓器應(yīng)具有2 KV以上的電壓隔離性能，以防止靜電干擾，發(fā)送端需要2個8Ω (精度為1%)的電阻和1個560pF的電容與特定端相連，接收端需要1個100 Ω電阻與特定端相連。服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)的主要功能是從Khernet接收數(shù)據(jù)并且將數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫中，為了便于直觀的觀察聲音數(shù)據(jù)，在接收的同時(shí)將所接收到的數(shù)據(jù)以折線圖的方式動態(tài)顯示。服務(wù)器包括由Khernet網(wǎng)數(shù)據(jù)接收端以及數(shù)據(jù)的存儲器，服務(wù)器通過網(wǎng)卡來接入Ethernet。程序?qū)崿F(xiàn)可以基于.NET Framework3. 5平臺(VB2008)，采用Socket編程，利用多線程機(jī)制，大幅度提高軟件效率，數(shù)據(jù)庫采用SQL Server2005o如圖4所示，數(shù)據(jù)的流向?yàn)橛蒑IC采集的電平信號進(jìn)入低通濾波器后，經(jīng)過信號放大器處理，進(jìn)入C8051F020的AD采樣器，采樣后的數(shù)字信號經(jīng)過單片機(jī)TCP/IP協(xié)議棧處理后發(fā)送給以太網(wǎng)控制器芯片CP2200，CP2200將數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)變壓器上的RJ45接口發(fā)送到Khernet上，以太網(wǎng)服務(wù)器端接收該數(shù)據(jù)包；服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)的流向與之相反，來自服務(wù)器的以太網(wǎng)幀數(shù)據(jù)，通過RJ45接口送到以太網(wǎng)控制器，處理后的數(shù)據(jù)包再送入單片機(jī) TCP/IP協(xié)議棧。需要說明的是，本實(shí)用新型的特定實(shí)施方案已經(jīng)對本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)描述， 對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不背離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下對它進(jìn)行的各種顯而易見的改變都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)；其中以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)包括電路相連的聲音采集處理模塊、Ethernet接入模塊和電源模塊；聲音采集處理模塊包括電路相連的麥克風(fēng)、低通濾波器、信號放大器以及AD采樣器出thernet接入模塊包括電路相連的單片機(jī)、以太網(wǎng)控制芯片和以太網(wǎng)變壓器；服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)為服務(wù)器，包括由Khernet網(wǎng)數(shù)據(jù)接收端以及數(shù)據(jù)的存儲器，服務(wù)器通過網(wǎng)卡來接入Khernet。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的信號放大器為MC33204DR2放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的單片機(jī)型號為C8051F020。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的以太網(wǎng)控制芯片采用CP2200芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述的以太網(wǎng)變壓器為HR911105A型變壓器。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種嵌入式以太網(wǎng)機(jī)場噪聲數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，包括以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)和服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)；其中以太網(wǎng)數(shù)據(jù)采集傳輸子系統(tǒng)包括電路相連的聲音采集處理模塊、Ethernet接入模塊和電源模塊；服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收存儲子系統(tǒng)為服務(wù)器，包括由Ethernet網(wǎng)數(shù)據(jù)接收端以及數(shù)據(jù)的存儲器，服務(wù)器通過網(wǎng)卡來接入Ethernet。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型數(shù)據(jù)傳輸成本低廉，傳輸速度快，可靠性較高，適用于能夠?qū)崿F(xiàn)有線傳輸?shù)牡胤健?br> 文檔編號H04L12/28GK202309747SQ201120451260
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者任光輝, 任鈴, 張力, 禹榮, 秦杰 申請人:日照凌智軟件科技有限公司