本專(zhuān)利涉及一種傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置,更具體的說(shuō),涉及一種基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置。
背景技術(shù):
目前,傳感器尤其是教育類(lèi)傳感器在中小學(xué)教育實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用非常廣泛,但是大多數(shù)教育類(lèi)傳感器都處于單獨(dú)參數(shù)的獲取,無(wú)法形成一個(gè)有效的網(wǎng)絡(luò),學(xué)生之間獲得的數(shù)據(jù)無(wú)法共享,無(wú)法遠(yuǎn)距離獲得數(shù)據(jù),給教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)帶來(lái)很大的不便。
專(zhuān)利內(nèi)容
本專(zhuān)利所要解決的技術(shù)問(wèn)題是,克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn),提供一種獲得傳感器數(shù)據(jù)共享,方便教學(xué)和學(xué)習(xí)的基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置。
為了解決以上技術(shù)問(wèn)題,本專(zhuān)利提供一種基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置,包括數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置,所述數(shù)據(jù)采集裝置和所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信,
所述數(shù)據(jù)采集裝置包括信號(hào)采集器、中央處理器和無(wú)線(xiàn)發(fā)送器,所述信號(hào)采集器包括與不同類(lèi)型傳感器匹配的傳感器適配模塊,所述信號(hào)采集器的輸入端與所述傳感器連接,接收所述傳感器傳送的數(shù)據(jù)信號(hào),并將處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至所述中央處理器;所述中央處理器接收所述信號(hào)采集器傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)并將處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)傳 送至所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送器,所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送器將接收的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至物聯(lián)網(wǎng);
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置包括無(wú)線(xiàn)接收器和主控制器,所述無(wú)線(xiàn)接收器通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)接收所述數(shù)據(jù)采集裝置的無(wú)線(xiàn)發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào),并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至所述主控制器,所述主控制器將處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)輸出接口傳送至計(jì)算機(jī)。
本專(zhuān)利技術(shù)方案的進(jìn)一步限定為,與所述信號(hào)采集器的輸入端連接的傳感器類(lèi)型包括物理類(lèi)的壓力傳感器和化學(xué)類(lèi)的氧化還原反應(yīng)傳感器。
進(jìn)一步地,所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括提供當(dāng)前的實(shí)時(shí)鐘的實(shí)時(shí)鐘裝置,所述實(shí)時(shí)鐘裝置與所述中央處理器連接。
進(jìn)一步地,所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括提供溫度補(bǔ)償信息的溫度補(bǔ)償裝置,所述溫度補(bǔ)償裝置與所述中央處理器連接。
進(jìn)一步地,所述數(shù)據(jù)采集裝置還包括電源適配裝置,所述電源適配裝置與所述中央處理器連接,包括后備電池和外部電源適配器。
進(jìn)一步地,所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置還包括電源處理裝置,所述電源處理裝置的輸入端與所述數(shù)據(jù)輸出接口連接,其輸出端與所述主控制器連接。
進(jìn)一步地,所述數(shù)據(jù)輸出接口為USB口。
本專(zhuān)利的有益效果是:本專(zhuān)利所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置,適配于不同種類(lèi)的傳感器,并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信,使學(xué)生可以遠(yuǎn)距離的獲取數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,方便教師的教學(xué)和學(xué)生 的學(xué)習(xí),是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
附圖說(shuō)明
圖1為本專(zhuān)利所述的數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置,包括數(shù)據(jù)采集裝置和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置,所述數(shù)據(jù)采集裝置和所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)通信,所述數(shù)據(jù)采集裝置與所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置之間的通信基于ZIGBEE通訊協(xié)議。
所述數(shù)據(jù)采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示,包括信號(hào)采集器、中央處理器、無(wú)線(xiàn)發(fā)送器、實(shí)時(shí)鐘裝置、溫度補(bǔ)償裝置和電源適配裝置。
所述數(shù)據(jù)采集裝置中各個(gè)部分的連接關(guān)系為所述信號(hào)采集器的輸入端與傳感器連接,其輸出端與所述中央處理器連接,所述中央處理器的輸出端與所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送器連接,所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送器與物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)通信,所述實(shí)時(shí)鐘裝置與所述溫度補(bǔ)償裝置分別與所述中央處理器連接。
所述數(shù)據(jù)采集裝置中各個(gè)部分的信號(hào)傳遞方式為所述信號(hào)采集器的輸入端與所述傳感器連接,接收所述傳感器傳送的數(shù)據(jù)信號(hào),并將處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至所述中央處理器;所述中央處理器接收所述信號(hào)采集器傳送的數(shù)據(jù)信號(hào)并將處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至所述無(wú) 線(xiàn)發(fā)送器,所述無(wú)線(xiàn)發(fā)送器將接收的數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至物聯(lián)網(wǎng)。所述實(shí)時(shí)鐘裝置校驗(yàn)當(dāng)前時(shí)鐘信息并將實(shí)時(shí)鐘信息傳送至所述中央處理器。所述溫度補(bǔ)償裝置在需要時(shí)提供溫度補(bǔ)償信息至所述中央處理器。
所述數(shù)據(jù)采集裝置中各個(gè)部分的具體結(jié)構(gòu)及作用為:
信號(hào)采集器包括運(yùn)算放大器電路和傳感器適配模塊,其作用是與不同類(lèi)型傳感器匹配并將傳感器傳送的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行放大、濾波。其中,可以與之適配的傳感器類(lèi)型包括物理類(lèi)的壓力傳感器和化學(xué)類(lèi)的氧化還原反應(yīng)傳感器。
中央處理器是基于32位RICE的嵌入式處理機(jī),由RICE機(jī)核和FLASH、RAM、EEPROM等組成,其作用是將信號(hào)采集器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行A/D采樣,保持處理,從而得到有用的數(shù)字信號(hào)。
無(wú)線(xiàn)發(fā)送器內(nèi)置ZIGBEE現(xiàn)認(rèn)證堆棧和無(wú)線(xiàn)電,可配置的器件類(lèi)型和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,通過(guò)SPI接口與中央處理器進(jìn)行通訊,將中央處理器傳送的數(shù)字信號(hào)傳送至物聯(lián)網(wǎng)。
實(shí)時(shí)鐘裝置用于產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)間,中央處理器對(duì)實(shí)時(shí)鐘模塊進(jìn)行讀寫(xiě)控制,使實(shí)時(shí)鐘模塊按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行運(yùn)行,校驗(yàn)當(dāng)前時(shí)鐘信息,以整合傳感器參數(shù)的時(shí)間特性。當(dāng)中央處理器斷電時(shí),實(shí)時(shí)鐘模塊后備小電池供電,確保實(shí)時(shí)鐘仍能繼續(xù)運(yùn)行,保證時(shí)間的正確性。
溫度補(bǔ)償裝置主要由溫度傳感器與精密分壓電阻及運(yùn)算放大器組成,連接到中央處理器的輸入端,中央處理器對(duì)運(yùn)算放大器送出的電壓信號(hào)進(jìn)行采集,電壓信號(hào)通過(guò)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào),用于向需要用到溫度補(bǔ)償?shù)膫鞲衅?如與溫度密切相關(guān)的溶解氧傳感 器)提供溫度補(bǔ)償信息。
電源適配裝置包括后備電池和外部電源適配器,用于將外界電壓轉(zhuǎn)換成各部分所需的不同等級(jí)的電壓,并在外界電源斷電時(shí),提供后備電池。
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置包括無(wú)線(xiàn)接收器、主控制器和電源處理裝置。
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置中各個(gè)部分的連接關(guān)系為:所述無(wú)線(xiàn)接收器與物聯(lián)網(wǎng)連接,其輸出端與所述主控制器的輸入端連接,所述主控制器的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)輸出接口與計(jì)算機(jī)連接。所述電源處理裝置的輸入端與所述數(shù)據(jù)輸出接口連接,其輸出端與所述主控制器連接。
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置中各個(gè)部分的信號(hào)傳遞關(guān)系為:所述無(wú)線(xiàn)接收器通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)接收所述數(shù)據(jù)采集裝置的無(wú)線(xiàn)發(fā)送器發(fā)送的數(shù)據(jù)信號(hào),并將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至所述主控制器,所述主控制器將處理后的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)輸出接口傳送至計(jì)算機(jī)。所述電源處理裝置接收所述數(shù)據(jù)輸出接口由計(jì)算機(jī)獲取的電源信號(hào),并將處理后的電源信號(hào)傳送至所述主控制器。
所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置中各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)及作用為:
所述無(wú)線(xiàn)接收器芯片內(nèi)置ZIGBEE認(rèn)證堆棧和無(wú)線(xiàn)電,可配置的器件類(lèi)型和網(wǎng)絡(luò)設(shè)置,通過(guò)SPI接口與主控制器進(jìn)行通信,接收物聯(lián)網(wǎng)傳送的數(shù)據(jù)信號(hào),將數(shù)據(jù)信號(hào)傳送至所述主控制器。
所述主控制器基于32位RICE的嵌入式處理機(jī),由RICE機(jī)核和FLASH、RAM、EEPROM等組成,對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行處理并轉(zhuǎn)發(fā)。
所述數(shù)據(jù)輸出接口由全速USB芯片為核心組成,內(nèi)置USB協(xié)議, 可以通過(guò)計(jì)算機(jī)的USB口與計(jì)算機(jī)機(jī)交換數(shù)據(jù),同時(shí)將從計(jì)算機(jī)的他USB得到5V電源。
所述電源處理裝置將從USB側(cè)得到的電源轉(zhuǎn)換為各部分所需不同等級(jí)的低壓電源。
本專(zhuān)利所述的一種基于物聯(lián)網(wǎng)的傳感器數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置使用時(shí),傳感器感知的數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)信號(hào)采集器將信號(hào)送入中央處理器,實(shí)時(shí)鐘裝置將時(shí)間信號(hào)送入中央處理器,溫度補(bǔ)償裝置將溫度補(bǔ)償信號(hào)送入中央處理器,上述信號(hào)經(jīng)中央處理器處理后,將編碼加密后的信號(hào)送入無(wú)線(xiàn)發(fā)送器。數(shù)據(jù)信號(hào)通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)將信號(hào)傳送給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)裝置的無(wú)線(xiàn)接收器,所述無(wú)線(xiàn)接收器將信號(hào)接收后傳送至主控制器,主控制器將信號(hào)進(jìn)行解碼后通過(guò)數(shù)據(jù)輸出接口送入計(jì)算機(jī),再由計(jì)算機(jī)對(duì)多個(gè)或單個(gè)的傳感器信號(hào)按照不同的時(shí)間進(jìn)行曲線(xiàn)擬合與顯示。
本專(zhuān)利實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享,方便教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí),是學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握傳感器技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)。
除上述實(shí)施例外,本專(zhuān)利還可以有其他實(shí)施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案,均落在本專(zhuān)利要求的保護(hù)范圍。