CN109191821A - 无线智能dtu - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线智能DTU，包括单片机U1、GPRS模块、无线通信模块、SD卡模块、电源模块、RS485模块、LCD显示模块；GPRS模块，与芯片连接，提供整个设备的上网功能，同时实现远距离数据传输的功能；无线通信模块，与芯片连接，在779HMZ频段进行通信；SD卡模块，与芯片连接，进行数据的打包存储；RS485，与芯片连接，将串口信号转换成485信号，提供有线连接；LCD显示模块，与芯片连接，用于显示；电源模块，为芯片上述各个模块提供需要的电压。

Description

无线智能DTU

技术领域

本发明涉及一种数据传输设备，具体涉及一种能够替代电脑的无线智能DTU。

背景技术

现在市面上的DTU (Data Transfer unit)即数据传输单元，是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。

物联网技术在现代农业领域的应用是物联网技术较为热门的研究方向。在现代化农业生产环境需要若干传感器、电脑等设备来进行数据采集，电脑除了其固有的工作外主要是将采集到的数据上传至服务器进行保存。

但是在我国实际的农业情况下，采用电脑作为物联网中的数据传输中心有以下问题：

（1）大棚经常有几亩或几十亩，电脑需要稳定放置，一般最好是能够有个固定封闭的场所，但是实际上我国许多大型农业地区都是没有有线网的。

（2）电脑本身主要是一种操作型设备，将其作为数据中转站，其传输的效率不够高。

（3）农业数据实时监控，实时传输，而众所周知的，电脑长期处于开机状态的话是十分不稳定的。

发明内容

本发明目的在于提供无线智能DTU，其能替代电脑的功能，作为农业物联网中的数据传输中心，且解决上述缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

无线智能DTU，包括单片机U1、GPRS模块、无线通信模块、SD卡模块、电源模块、RS485模块、LCD显示模块；

GPRS模块，与芯片连接，提供整个设备的上网功能，同时实现远距离数据传输的功能；

无线通信模块，与芯片连接，在779HMZ频段进行通信；

SD卡模块，与芯片连接，进行数据的打包存储；

RS485，与芯片连接，将串口信号转换成485信号，提供有线连接；

LCD显示模块，与芯片连接，用于显示；

电源模块，为芯片上述各个模块提供需要的电压。

作为一种优选技术方案，单片机U1的型号为ATmega640/1280/2560。

作为一种优选技术方案，GPRS模块包括芯片U2，芯片U2为SIM卡，芯片U2的VCC脚依次通过电阻R28、电容C7接地，电阻R28与电容C7之间的公共端接入到排插J3的12脚；芯片U2的RST脚依次通过R27、电容C14连接到地，电阻R27与电容C14之间的公共端连接到排插J3的13脚；芯片U2的CLK脚依次通过电阻R29、电容C15连接到地，电阻R29与电容C15之间的公共端连接到排插J3的16脚；芯片U2的GND脚接地，芯片U2的DATA脚依次通过电阻R30、电容C16接地，电阻R30与电容C16之间的公共端连接到排插的15脚；

GPRS模块还包括三极管Q5、Q6，三极管Q5与三极管Q6的发射极相接后接地，三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极连接后连接到电阻R13的一端，电阻R13的另一端通过电阻R14连接到三极管Q6的集电极，电阻R13与电阻R14之间的公共端接入4V电压，电阻R14与三极管Q6的集电极之间的公共端与排插J3的6脚连接，作为GPRS信号接收端，三极管Q5的基极通过电阻R12连接到单片机U1的46脚，作为GPRS信号输出端；

GPRS模块还包括三极管Q7、Q8，三极管Q7与三极管Q8的发射极相接后接地，三极管Q8的集电极与三极管Q7的基极连接后连接到电阻R16的一端，电阻R16的另一端通过电阻R15连接到三极管Q7的集电极，电阻R15与电阻R16之间的公共端接入5V电压，电阻R15与三极管Q7的集电极之间的公共端连接到单片机U1的45脚，作为GPRS信号的接收端，三极管Q8的基极通过电阻R17连接到排插J3的5脚，作为GPRS信号的输出端；

GPRS模块还包括三极管Q11，三极管Q11的发射极与电阻R15的一端连接后连接到地，三极管Q11的基极与电阻R25的另一端连接后连接到电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接到单片机U1的69脚，三极管Q11的集电极连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接入4V电压，电阻R26与三极管Q11之间的公共端连接到排插的9脚。

作为一种优选技术方案，无线通信模块包括三极管Q1、Q2，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接后接地，三极管Q1的基极与三级管Q2的集电极连接后连接到电阻R5的一端，电阻R5的另一端通过电阻R3连接到三极管Q1的集电极，电阻R3与三极管Q1集电极之间的公共端作为无线信号接收端连接到单片机U1的12脚，接收单片机U1发送的信号，三极管Q2的基极通过电阻R7连接到排插J1的19脚，作为无线信号输出端将单片机U1的信号传输给下位的传感器等器件；电阻R3与电阻R5之间的公共端接入5V电压；

无线通信模块还包括三极管Q3和Q4，三极管Q3与三极管Q4的发射极连接后接地，三极管Q3集电极与三极管Q4基极连接后连接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端通过电阻R8连接到三极管Q4集电极，三极管Q4的集电极与电阻R8之间的公共端连接到排插J1的18脚作为无线信号接收端接收下位传感器等部件传输而来的信号，三极管Q3的基极通过电阻R4连接到单片机U1的13脚，作为无线信号输出端将信号发送给单片机U1。

作为一种优选技术方案， RS485模块包括芯片U13、U14，芯片U13的RO脚连接到单片机U1的46脚作为485信号的发送端，将485信号发送给单片机U1，芯片U13的RE脚与芯片U13的DE脚连接后连接到电阻R73一端与三极管Q16的集电极之间的公共端，电阻R73的另一端接地，三极管Q16的基极通过电阻R72连接到芯片U13的DI脚，三极管Q16的发射极连接到芯片U13的VCC脚和芯片U14的VCC脚；芯片U13的VCC脚还连接有并联的电容C43、C44的一端，并联的电容C43、C44的另一端接地；芯片U13的B脚与电阻R42、R79的一端、稳压二极管DD1的负极、保险丝F1的一端连接；芯片U13的A脚连接到电阻R76的一端、电阻R79的另一端、稳压二极管DD1的正极、保险丝F3的一端连接，保险丝F1的另一端连接到稳压二极管DD5的负极和排插J10的1脚，稳压二极管DD5的正极与稳压二极管DD3的正极连接且接地，稳压二极管DD3的负极与保险丝F3的另一端连接并连接到排插J10的2脚；

芯片U14的RO脚连接有电阻R74的一端，电阻R74的另一端连接到三极管Q17的基极，三极管Q17的发射极连接到芯片U14和芯片U13的VCC脚，三极管Q17集电极与电阻R75之间与芯片U14相互连接的RE脚和DE脚连接；芯片U14的DI脚连接到单片机U1的45脚；芯片U14的VCC脚连接有并联的电容C67、C68的一端，并联的电容C67、C68的另一端接地；芯片U14的B脚连接有电阻R77 、R80的一端、二极管DD2负极、保险丝F2的一端；芯片U14的A脚连接有电阻R78的一端、电阻R80的另一端、稳压二极管DD2的正极、保险丝F4的一端；保险丝F2的另一端连接有稳压二极管DD6的负极和排插J11的1脚，保险丝F4的另一端连接有稳压二极管DD4的负极和排插J11的2脚；稳压二极管DD6与DD4的正极相接并接地；

还包括光耦U9、光耦U10、光耦U11、光耦U12，上述光耦的型号皆为TLP2301，光耦U9的1脚通过电阻R40接入5V电压，光耦U9的2脚连接到单片机U1的46脚，光耦U9的4脚通过电阻R42连接到芯片U13和U14的VCC脚；光耦U9的4脚还连接到单片机U1的45脚；

光耦U10的3脚接地，4脚通过电阻R66接入5V电压，4脚还连接到单片机U1的45脚；光耦U10的1脚通过电阻R69连接到芯片U13和U14的VCC脚，光耦U10的2脚连接到单片机U1的46脚；

光耦U11的1脚通过电阻R67接入5V电压，光耦U11的2脚连接到单片机U1的13脚，光耦U11的4脚通过电阻R70连接到芯片U13和U14的VCC脚；光耦U11的4脚还连接到单片机U1的12脚；

光耦U12的1脚通过电阻R71连接到芯片U13和U14的VCC脚，光耦U12的2脚连接到单片机U1的13脚，光耦U12的4脚通过电阻R68接入5V电压；光耦U12的4脚还连接到芯片U1的12脚。

作为一种优选技术方案，RS485模块还包括芯片U5，芯片U5的型号为NN1-3V3，芯片U5的Vin+脚与电容C36的、电容C35的一端连接后接入5V电压，电容C35、C36的另一端与芯片U5的Vin-脚连接并接地；芯片U5的OUT+脚与电容C40、C41、C42的一端连接并连接到芯片U14的VCC脚和芯片U13的VCC脚，芯片U5的Out-脚与电容C40、C41、C42的另一端连接后接地。

作为一种优选技术方案，SD卡模块包括芯片U7，芯片U7为SD卡，还包括型号为CH376S的芯片U6，芯片U6用于读写SD卡中的数据；芯片U6是一个文件管理芯片，其一边与单片机U1串口相连另一边与SD卡连接。

作为一种优选技术方案，芯片U7的CD/DAT3脚连接到芯片U6的SD_CS脚，芯片U7的CMD脚连接到芯片U6的SD_DO脚；芯片U7的VSS1脚与芯片U7的VSS2脚连接后与电容C51、C50的一端连接并接地，电容C51、C50的另一端与电阻R52的一端连接后连接到芯片U7的VDD脚，电阻R52的另一端接入3.3V电压，芯片U7的CLK脚连接到芯片U6的SD_CK脚，芯片U7的DAT0脚连接到芯片U6的SD_DI脚；芯片U7的DAT1脚与DAT2脚连接后连接到电阻R49的一端，电阻R49的另一端与电阻R50、R51的另一端连接后接入3.3V电压，电阻R50、R51的一端分别连接芯片U7的WP脚和INSERT脚；芯片U7的GND脚接地；

芯片U6的VCC脚连接有并联的电容C48、C49的一端和发光二极管D6的正极后接入3.3V电压，发光二极管D6的负极通过电阻R47连接到芯片U6的ACT#脚，并联的电容C48、C49的另一端接地；

SD卡模块还包括三极管Q9、Q10、Q12、Q13、Q14、Q15、Q19、Q20；

三极管Q9的发射极与电阻R19的一端连接后接地，三极管Q9的基极与电阻R19的另一端连接后连接到电阻R18的一端，三极管Q9的集电极通过电阻R20接入3.3V电压；电阻R20与三极管Q9集电极之间的公共端连接到芯片U6的RST1脚，电阻R18的另一端连接到单片机U1的67脚；

三极管Q10的发射极与电阻R23的一端连接后连接到地，三极管Q10的基极与电阻R23的另一端连接后连接到R24的一端，电阻R24的另一端连接到芯片U6的INT#脚，三极管Q10的集电极通过电阻R21接入5V电压，三极管Q10与电阻R21之间的公共端接入单片机U1的68脚；

三极管Q12的发射极与三极管Q13的发射极连接后接地，三极管Q12的集电极与三极管Q13的基极连接后连接到电阻R45的一端，电阻R45的另一端通过电阻R46连接到三极管Q13的集电极，电阻R45、R46之间的公共端接入3.3V电压，电阻R46与三极管Q13集电极之间的公共端接入到芯片U6的RXD脚，三极管Q12的基极通过电阻R44接入到单片机U1的64脚；

三极管Q14的发射极与三极管Q15的发射极连接后接地，三极管Q15的集电极与三极管Q14的基极连接后连接到电阻R53的一端，电阻R53的另一端通过电阻R48连接到三极管Q14的集电极，电阻R48、R53之间的公共端接入5V电压，电阻R48与三极管Q14集电极之间的公共端接入到单片机U1的63脚，三极管Q15的基极通过电阻R45接入到芯片U6的TXD脚；

三极管Q19的发射极与电阻R84的一端连接后连接到地，三极管Q19的基极与电阻R84的另一端连接后连接到电阻R85的一端，电阻R85的另一端连接到芯片U7的WP脚，三极管Q19的集电极通过电阻R83接入3.3V电压，三极管Q19与电阻R83之间的公共端接入单片机U1的53脚；

三极管Q20的发射极与电阻R87的一端连接后连接到地，三极管Q20的基极与电阻R87的另一端连接后连接到电阻R88的一端，电阻R88的另一端连接到芯片U7的INSERT脚，三极管Q20的集电极通过电阻R86接入3.3V电压，三极管Q20与电阻R86之间的公共端接入单片机U1的54脚。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

提供了一种无线智能DTU，其具备了电脑大部分功能，作为电脑的替代品应用在农业物联网中，其相比于电脑具有功耗小很多、元件少很多、尺寸小很多、安全性高很多的效果。

附图说明

图1为本发明框架图。

图2为单片机及最小***。

图3为GPRS模块的电路原理图。

图4为无线通信模块的电路原理图。

图5为RS485模块的电路原理图。

图6为SD卡模块的电路原理图。

图7为LCD显示模块的电路原理图。

图8为电源模块的电路原理图。

图9为蜂鸣器和RJ45网口的电路原理图。

具体实施方式

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供无线智能DTU，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

无线智能DTU，包括单片机U1及其最小***，比ISP下载单元、复位单元、晶体单元、JTAG调试单元，如图1所示。单片机U1的型号为ATmega640/1280/2560。

为了解决农业所在地可能没有有线网路的问题，无线智能DTU还连接有GPRS模块，通信无线形式向服务器传输数据。

具体的，GPRS模块包括芯片U2，芯片U2为SIM卡，芯片U2的VCC脚依次通过电阻R28、电容C7接地，电阻R28与电容C7之间的公共端接入到排插J3的12脚。芯片U2的RST脚依次通过R27、电容C14连接到地，电阻R27与电容C14之间的公共端连接到排插J3的13脚。芯片U2的CLK脚依次通过电阻R29、电容C15连接到地，电阻R29与电容C15之间的公共端连接到排插J3的16脚。芯片U2的GND脚接地，芯片U2的DATA脚依次通过电阻R30、电容C16接地，电阻R30与电容C16之间的公共端连接到排插的15脚。

GPRS模块还包括三极管Q5、Q6，三极管Q5与三极管Q6的发射极相接后接地，三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极连接后连接到电阻R13的一端，电阻R13的另一端通过电阻R14连接到三极管Q6的集电极，电阻R13与电阻R14之间的公共端接入4V电压，电阻R14与三极管Q6的集电极之间的公共端与排插J3的6脚连接，作为GPRS信号接收端，三极管Q5的基极通过电阻R12连接到单片机U1的46脚，作为GPRS信号输出端。

GPRS模块还包括三极管Q7、Q8，三极管Q7与三极管Q8的发射极相接后接地，三极管Q8的集电极与三极管Q7的基极连接后连接到电阻R16的一端，电阻R16的另一端通过电阻R15连接到三极管Q7的集电极，电阻R15与电阻R16之间的公共端接入5V电压，电阻R15与三极管Q7的集电极之间的公共端连接到单片机U1的45脚，作为GPRS信号的接收端，三极管Q8的基极通过电阻R17连接到排插J3的5脚，作为GPRS信号的输出端。

三极管Q5和Q6对接收外界信号并进行驱动然后发送给单片机U1进行后续处理，使得抗干扰能力更强。且结构简单，元件少，好能少，功率低。

三极管Q7和Q8对接收单片机U1的信号并进行驱动然后发送给外界，其加强了抗干扰能力。且结构简单，元件少，好能少，功率低。

GPRS模块还包括三极管Q11，三极管Q11的发射极与电阻R15的一端连接后连接到地，三极管Q11的基极与电阻R25的另一端连接后连接到电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接到单片机U1的69脚，三极管Q11的集电极连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接入4V电压，电阻R26与三极管Q11之间的公共端连接到排插的9脚。三极管是对GPRS的复位信号进行驱动，抗干扰能力强。且结构简单，元件少，好能少，功率低。

上述GPRS模块主要是为了通过网络将数据远距离传输给服务器，传输距离更远便于管理，网络稳定，通讯能力强。通过GPRS模块还可以实现上网功能。

除此之外，为了接收农业生产基地现场各传感器的数据，由于传感器等与无线智能DTU之间距离较近，因此，无线智能DTU还包括无线通信模块，此无线通信模块的特点是在于其在779MHZ频段进行通信。现有常用的无线数据通信频段为433MHZ，433MHZ频段是我国的免申请段发射接收频率，可直接使用，因此，现有的无线传输基本都是采用433MHZ频段。而现在对讲机、电台等基本都在433MHZ频段，线路较为拥挤。而且频段越低，靠近工厂，大型电动机的电磁辐射都容易叠加到433MHZ频段，因此，现有采用433MHZ容易受到外界干扰。

无线通信模块包括三极管Q1、Q2，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接后接地，三极管Q1的基极与三级管Q2的集电极连接后连接到电阻R5的一端，电阻R5的另一端通过电阻R3连接到三极管Q1的集电极，电阻R3与三极管Q1集电极之间的公共端作为无线信号接收端连接到单片机U1的12脚，接收单片机U1发送的信号，三极管Q2的基极通过电阻R7连接到排插J1的19脚，作为无线信号输出端将单片机U1的信号传输给下位的传感器等器件；电阻R3与电阻R5之间的公共端接入5V电压。

无线通信模块还包括三极管Q3和Q4，三极管Q3与三极管Q4的发射极连接后接地，三极管Q3集电极与三极管Q4基极连接后连接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端通过电阻R8连接到三极管Q4集电极，三极管Q4的集电极与电阻R8之间的公共端连接到排插J1的18脚作为无线信号接收端接收下位传感器等部件传输而来的信号，三极管Q3的基极通过电阻R4连接到单片机U1的13脚，作为无线信号输出端将信号发送给单片机U1。

具体的说三极管Q1、Q2、Q3、Q4都是用于驱动，使得整个电路的抗干扰能力大大增强。

排插J1的20脚连接有并联的电解电容C1、电解电容C2、电容C3进行滤波，电解电容C1的正极与电解电容C2的正极与电容C3的一端连接并连接到排插J1的20脚和接入3.3V电压，电解电容C1、C2的负极与电容C3的另一端连接后连接到地。

当然，无线通信模块是一个模组包含了CPU和无线芯片，无线芯片的型号是AT86RF212D，通过此芯片来实现在779HMZ频段的信号传输。

同时，本实施例还赋予此无线智能DTU有线数据传输功能，即无线智能DTU还包括RS485模块，RS485模块包括芯片U5，芯片U5的型号为NN1-3V3，芯片U5的Vin+脚与电容C36的、电容C35的一端连接后接入5V电压，电容C35、C36的另一端与芯片U5的Vin-脚连接并接地。芯片U5的OUT+脚与电容C40、C41、C42的一端连接并连接到芯片U14的VCC脚和芯片U13的VCC脚，芯片U5的Out-脚与电容C40、C41、C42的另一端连接后接地。

芯片U13的RO脚连接到单片机U1的46脚作为485信号的发送端，将485信号发送给单片机U1，芯片U13的RE脚与芯片U13的DE脚连接后连接到电阻R73一端与三极管Q16的集电极之间的公共端，电阻R73的另一端接地，三极管Q16的基极通过电阻R72连接到芯片U13的DI脚，三极管Q16的发射极连接到芯片U13的VCC脚和芯片U14的VCC脚。芯片U13的VCC脚还连接有并联的电容C43、C44的一端，并联的电容C43、C44的另一端接地。芯片U13的B脚与电阻R42、R79的一端、稳压二极管DD1的负极、保险丝F1的一端连接。芯片U13的A脚连接到电阻R76的一端、电阻R79的另一端、稳压二极管DD1的正极、保险丝F3的一端连接，保险丝F1的另一端连接到稳压二极管DD5的负极和排插J10的1脚，稳压二极管DD5的正极与稳压二极管DD3的正极连接且接地，稳压二极管DD3的负极与保险丝F3的另一端连接并连接到排插J10的2脚。

芯片U14的RO脚连接有电阻R74的一端，电阻R74的另一端连接到三极管Q17的基极，三极管Q17的发射极连接到芯片U14和芯片U13的VCC脚，三极管Q17集电极与电阻R75之间与芯片U14相互连接的RE脚和DE脚连接。芯片U14的DI脚连接到单片机U1的45脚。芯片U14的VCC脚连接有并联的电容C67、C68的一端，并联的电容C67、C68的另一端接地。芯片U14的B脚连接有电阻R77 、R80的一端、二极管DD2负极、保险丝F2的一端；芯片U14的A脚连接有电阻R78的一端、电阻R80的另一端、稳压二极管DD2的正极、保险丝F4的一端；保险丝F2的另一端连接有稳压二极管DD6的负极和排插J11的1脚，保险丝F4的另一端连接有稳压二极管DD4的负极和排插J11的2脚。稳压二极管DD6与DD4的正极相接并接地。

芯片U13和U14的型号为MAX485,将串口转化为485信号。

其中，还包括光耦U9、光耦U10、光耦U11、光耦U12，上述光耦的型号皆为TLP2301，光耦U9的1脚通过电阻R40接入5V电压，光耦U9的2脚连接到单片机U1的46脚，光耦U9的4脚通过电阻R42连接到芯片U13和U14的VCC脚；光耦U9的4脚还连接到单片机U1的45脚。光耦U9的光耦的3脚接地。

光耦U10的3脚接地，4脚通过电阻R66接入5V电压，4脚还连接到单片机U1的45脚。光耦U10的1脚通过电阻R69连接到芯片U13和U14的VCC脚，光耦U10的2脚连接到单片机U1的46脚。

光耦U11的1脚通过电阻R67接入5V电压，光耦U11的2脚连接到单片机U1的13脚，光耦U11的4脚通过电阻R70连接到芯片U13和U14的VCC脚；光耦U11的4脚还连接到单片机U1的12脚。光耦U11的光耦的3脚接地。

光耦U12的1脚通过电阻R71连接到芯片U13和U14的VCC脚，光耦U12的2脚连接到芯片U1的13脚，光耦U12的4脚通过电阻R68接入5V电压；光耦U12的4脚还连接到单片机U1的12脚。光耦U12的光耦的3脚接地。

光耦U9~U12用于隔离、防雷击、抗干扰和防静电。值得说明的是光耦与芯片U13和U14连接的稳压二极管是配合的，稳压二极管DD1~DD6的存在使得间断性更好、抗干扰性更好、损坏率低，抗干扰雷击程度会好很多，若不加稳压二极管DD1~DD6损耗率在20%左右，加入稳压二极管后损耗率可以控制在5%以内。

本实施例中芯片U5是一个隔离电源，板上的电源经过它之后相当于把电流隔离一下，有噪声的话不至于反向影响到整个板子。

为了让无线智能DTU还包括存储功能，无线智能DTU还包括SD卡模块，SD卡模块包括芯片U7，芯片U7为SD卡，还包括型号为CH376S的芯片U6，芯片U6用于读写SD卡中的数据。芯片U6是一个文件管理芯片，其一边与单片机U1串口相连另一边与SD卡连接。CPU只需要发命令给它，它就可以自己构建文件***，像电脑一样把数据打包成文件写进去。

芯片U7的CD/DAT3脚连接到芯片U6的SD_CS脚，芯片U7的CMD脚连接到芯片U6的SD_DO脚；芯片U7的VSS1脚与芯片U7的VSS2脚连接后与电容C51、C50的一端连接并接地，电容C51、C50的另一端与电阻R52的一端连接后连接到芯片U7的VDD脚，电阻R52的另一端接入3.3V电压，芯片U7的CLK脚连接到芯片U6的SD_CK脚，芯片U7的DAT0脚连接到芯片U6的SD_DI脚；芯片U7的DAT1脚与DAT2脚连接后连接到电阻R49的一端，电阻R49的另一端与电阻R50、R51的另一端连接后接入3.3V电压，电阻R50、R51的一端分别连接芯片U7的WP脚和INSERT脚。芯片U7的GND脚接地。

芯片U6的VCC脚连接有并联的电容C48、C49的一端和发光二极管D6的正极后接入3.3V电压，发光二极管D6的负极通过电阻R47连接到芯片U6的ACT#脚，并联的电容C48、C49的另一端接地。

SD卡模块还包括三极管Q9、Q10、Q12、Q13、Q14、Q15、Q19、Q20。

三极管Q9的发射极与电阻R19的一端连接后接地，三极管Q9的基极与电阻R19的另一端连接后连接到电阻R18的一端，三极管Q9的集电极通过电阻R20接入3.3V电压。电阻R20与三极管Q9集电极之间的公共端连接到芯片U6的RST1脚，电阻R18的另一端连接到单片机U1的67脚。

三极管Q10的发射极与电阻R23的一端连接后连接到地，三极管Q10的基极与电阻R23的另一端连接后连接到R24的一端，电阻R24的另一端连接到芯片U6的INT#脚，三极管Q10的集电极通过电阻R21接入5V电压，三极管Q10与电阻R21之间的公共端接入单片机U1的68脚。

三极管Q9、Q10、Q12、Q13、Q14、Q15、Q19、Q20都是为了对信号进行驱动加强抗干扰。

具体的说，三极管Q9是对复位信号进行加强，三极管Q10是对中断信号驱动。三极管Q12与三极管Q13是对串口信号进行加强，具体的说是用于将芯片发送给芯片U6的串口进行驱动加强。三极管Q14与三极管Q15时候对芯片U6发送给芯片的信号进行处理。

三极管Q12的发射极与三极管Q13的发射极连接后接地，三极管Q12的集电极与三极管Q13的基极连接后连接到电阻R45的一端，电阻R45的另一端通过电阻R46连接到三极管Q13的集电极，电阻R45、R46之间的公共端接入3.3V电压，电阻R46与三极管Q13集电极之间的公共端接入到芯片U6的RXD脚，三极管Q12的基极通过电阻R44接入到单片机U1的64脚。

三极管Q14的发射极与三极管Q15的发射极连接后接地，三极管Q15的集电极与三极管Q14的基极连接后连接到电阻R53的一端，电阻R53的另一端通过电阻R48连接到三极管Q14的集电极，电阻R48、R53之间的公共端接入5V电压，电阻R48与三极管Q14集电极之间的公共端接入到单片机U1的63脚，三极管Q15的基极通过电阻R45接入到芯片U6的TXD脚。

三极管Q19的发射极与电阻R84的一端连接后连接到地，三极管Q19的基极与电阻R84的另一端连接后连接到电阻R85的一端，电阻R85的另一端连接到芯片U7的WP脚，三极管Q19的集电极通过电阻R83接入3.3V电压，三极管Q19与电阻R83之间的公共端接入单片机U1的53脚。

三极管Q20的发射极与电阻R87的一端连接后连接到地，三极管Q20的基极与电阻R87的另一端连接后连接到电阻R88的一端，电阻R88的另一端连接到芯片U7的INSERT脚，三极管Q20的集电极通过电阻R86接入3.3V电压，三极管Q20与电阻R86之间的公共端接入单片机U1的54脚。

三极管Q19是对起电保护信号进行驱动抗干扰，三极管Q20是对***SD卡的检测信号进行加强。

本实施例中，无线智能DTU为了替代电脑的展示功能，还包括LCD显示模块，LCD的VCC1脚和VCC2脚连接后与接入5V电压，并与电解电容C5、C6的正极、电容C4的一端连接，电容C4与电解电容C5、C6的负极连接后接地；LCD的BUSY脚、DOUT脚、DIN脚分别通过电阻R9、R10、R11与单片机U1的26脚、2脚、3脚连接。

当然，本实施例中还必须要包括电源模块为各个模块输送合适电压，如图8所示。

当然，本实施例还包括蜂鸣器和RJ45网口如图9所示。

本实施例由于电路结构的关系，所以最终做出来的产品尺寸是远远小于其要替代的电脑的，同时，其能够进行掉电保护，而电脑一般掉电未存储的数据就失去，而本实施的电路结构可以进行掉电保护。因此，本实施例相比于电脑来说，功耗小很多、元件少很多、尺寸小很多、安全性高很多，还能够达到电脑的主要大部分功能。

按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.无线智能DTU，其特征在于，包括单片机U1、GPRS模块、无线通信模块、SD卡模块、电源模块、RS485模块、LCD显示模块；

GPRS模块，与芯片连接，提供整个设备的上网功能，同时实现远距离数据传输的功能；

无线通信模块，与芯片连接，在779HMZ频段进行通信；

SD卡模块，与芯片连接，进行数据的打包存储；

RS485，与芯片连接，将串口信号转换成485信号，提供有线连接；

LCD显示模块，与芯片连接，用于显示；

电源模块，为芯片上述各个模块提供需要的电压。

2.根据权利要求1所述的无线智能DTU，其特征在于，单片机U1的型号为ATmega640/1280/2560。

3.根据权利要求1所述的无线智能DTU，其特征在于，GPRS模块包括芯片U2，芯片U2为SIM卡，芯片U2的VCC脚依次通过电阻R28、电容C7接地，电阻R28与电容C7之间的公共端接入到排插J3的12脚；芯片U2的RST脚依次通过R27、电容C14连接到地，电阻R27与电容C14之间的公共端连接到排插J3的13脚；芯片U2的CLK脚依次通过电阻R29、电容C15连接到地，电阻R29与电容C15之间的公共端连接到排插J3的16脚；芯片U2的GND脚接地，芯片U2的DATA脚依次通过电阻R30、电容C16接地，电阻R30与电容C16之间的公共端连接到排插的15脚；

GPRS模块还包括三极管Q5、Q6，三极管Q5与三极管Q6的发射极相接后接地，三极管Q5的集电极与三极管Q6的基极连接后连接到电阻R13的一端，电阻R13的另一端通过电阻R14连接到三极管Q6的集电极，电阻R13与电阻R14之间的公共端接入4V电压，电阻R14与三极管Q6的集电极之间的公共端与排插J3的6脚连接，作为GPRS信号接收端，三极管Q5的基极通过电阻R12连接到单片机U1的46脚，作为GPRS信号输出端；

GPRS模块还包括三极管Q7、Q8，三极管Q7与三极管Q8的发射极相接后接地，三极管Q8的集电极与三极管Q7的基极连接后连接到电阻R16的一端，电阻R16的另一端通过电阻R15连接到三极管Q7的集电极，电阻R15与电阻R16之间的公共端接入5V电压，电阻R15与三极管Q7的集电极之间的公共端连接到单片机U1的45脚，作为GPRS信号的接收端，三极管Q8的基极通过电阻R17连接到排插J3的5脚，作为GPRS信号的输出端；

GPRS模块还包括三极管Q11，三极管Q11的发射极与电阻R15的一端连接后连接到地，三极管Q11的基极与电阻R25的另一端连接后连接到电阻R22的一端，电阻R22的另一端连接到单片机U1的69脚，三极管Q11的集电极连接电阻R26的一端，电阻R26的另一端接入4V电压，电阻R26与三极管Q11之间的公共端连接到排插的9脚。

4.根据权利要求1所述的无线智能DTU，其特征在于，无线通信模块包括三极管Q1、Q2，三极管Q1的发射极与三极管Q2的发射极连接后接地，三极管Q1的基极与三级管Q2的集电极连接后连接到电阻R5的一端，电阻R5的另一端通过电阻R3连接到三极管Q1的集电极，电阻R3与三极管Q1集电极之间的公共端作为无线信号接收端连接到单片机U1的12脚，接收单片机U1发送的信号，三极管Q2的基极通过电阻R7连接到排插J1的19脚，作为无线信号输出端将单片机U1的信号传输给下位的传感器等器件；电阻R3与电阻R5之间的公共端接入5V电压；

无线通信模块还包括三极管Q3和Q4，三极管Q3与三极管Q4的发射极连接后接地，三极管Q3集电极与三极管Q4基极连接后连接到电阻R6的一端，电阻R6的另一端通过电阻R8连接到三极管Q4集电极，三极管Q4的集电极与电阻R8之间的公共端连接到排插J1的18脚作为无线信号接收端接收下位传感器等部件传输而来的信号，三极管Q3的基极通过电阻R4连接到单片机U1的13脚，作为无线信号输出端将信号发送给单片机U1。

5.根据权利要求1所述的无线智能DTU，其特征在于， RS485模块包括芯片U13、U14，芯片U13的RO脚连接到单片机U1的46脚作为485信号的发送端，将485信号发送给单片机U1，芯片U13的RE脚与芯片U13的DE脚连接后连接到电阻R73一端与三极管Q16的集电极之间的公共端，电阻R73的另一端接地，三极管Q16的基极通过电阻R72连接到芯片U13的DI脚，三极管Q16的发射极连接到芯片U13的VCC脚和芯片U14的VCC脚；芯片U13的VCC脚还连接有并联的电容C43、C44的一端，并联的电容C43、C44的另一端接地；芯片U13的B脚与电阻R42、R79的一端、稳压二极管DD1的负极、保险丝F1的一端连接；芯片U13的A脚连接到电阻R76的一端、电阻R79的另一端、稳压二极管DD1的正极、保险丝F3的一端连接，保险丝F1的另一端连接到稳压二极管DD5的负极和排插J10的1脚，稳压二极管DD5的正极与稳压二极管DD3的正极连接且接地，稳压二极管DD3的负极与保险丝F3的另一端连接并连接到排插J10的2脚；

芯片U14的RO脚连接有电阻R74的一端，电阻R74的另一端连接到三极管Q17的基极，三极管Q17的发射极连接到芯片U14和芯片U13的VCC脚，三极管Q17集电极与电阻R75之间与芯片U14相互连接的RE脚和DE脚连接；芯片U14的DI脚连接到单片机U1的45脚；芯片U14的VCC脚连接有并联的电容C67、C68的一端，并联的电容C67、C68的另一端接地；芯片U14的B脚连接有电阻R77 、R80的一端、二极管DD2负极、保险丝F2的一端；芯片U14的A脚连接有电阻R78的一端、电阻R80的另一端、稳压二极管DD2的正极、保险丝F4的一端；保险丝F2的另一端连接有稳压二极管DD6的负极和排插J11的1脚，保险丝F4的另一端连接有稳压二极管DD4的负极和排插J11的2脚；稳压二极管DD6与DD4的正极相接并接地；

还包括光耦U9、光耦U10、光耦U11、光耦U12，上述光耦的型号皆为TLP2301，光耦U9的1脚通过电阻R40接入5V电压，光耦U9的2脚连接到单片机U1的46脚，光耦U9的4脚通过电阻R42连接到芯片U13和U14的VCC脚；光耦U9的4脚还连接到单片机U1的45脚；

光耦U10的3脚接地，4脚通过电阻R66接入5V电压，4脚还连接到单片机U1的45脚；光耦U10的1脚通过电阻R69连接到芯片U13和U14的VCC脚，光耦U10的2脚连接到单片机U1的46脚；

光耦U11的1脚通过电阻R67接入5V电压，光耦U11的2脚连接到单片机U1的13脚，光耦U11的4脚通过电阻R70连接到芯片U13和U14的VCC脚；光耦U11的4脚还连接到单片机U1的12脚；

光耦U12的1脚通过电阻R71连接到芯片U13和U14的VCC脚，光耦U12的2脚连接到单片机U1的13脚，光耦U12的4脚通过电阻R68接入5V电压；光耦U12的4脚还连接到芯片U1的12脚。

6.根据权利要求5所述的无线智能DTU，其特征在于，RS485模块还包括芯片U5，芯片U5的型号为NN1-3V3，芯片U5的Vin+脚与电容C36的、电容C35的一端连接后接入5V电压，电容C35、C36的另一端与芯片U5的Vin-脚连接并接地；芯片U5的OUT+脚与电容C40、C41、C42的一端连接并连接到芯片U14的VCC脚和芯片U13的VCC脚，芯片U5的Out-脚与电容C40、C41、C42的另一端连接后接地。

7.根据权利要求1所述的无线智能DTU，其特征在于，SD卡模块包括芯片U7，芯片U7为SD卡，还包括型号为CH376S的芯片U6，芯片U6用于读写SD卡中的数据；芯片U6是一个文件管理芯片，其一边与单片机U1串口相连另一边与SD卡连接。

8.根据权利要求7所述的无线智能DTU，其特征在于，芯片U7的CD/DAT3脚连接到芯片U6的SD_CS脚，芯片U7的CMD脚连接到芯片U6的SD_DO脚；芯片U7的VSS1脚与芯片U7的VSS2脚连接后与电容C51、C50的一端连接并接地，电容C51、C50的另一端与电阻R52的一端连接后连接到芯片U7的VDD脚，电阻R52的另一端接入3.3V电压，芯片U7的CLK脚连接到芯片U6的SD_CK脚，芯片U7的DAT0脚连接到芯片U6的SD_DI脚；芯片U7的DAT1脚与DAT2脚连接后连接到电阻R49的一端，电阻R49的另一端与电阻R50、R51的另一端连接后接入3.3V电压，电阻R50、R51的一端分别连接芯片U7的WP脚和INSERT脚；芯片U7的GND脚接地；

芯片U6的VCC脚连接有并联的电容C48、C49的一端和发光二极管D6的正极后接入3.3V电压，发光二极管D6的负极通过电阻R47连接到芯片U6的ACT#脚，并联的电容C48、C49的另一端接地；

SD卡模块还包括三极管Q9、Q10、Q12、Q13、Q14、Q15、Q19、Q20；

三极管Q9的发射极与电阻R19的一端连接后接地，三极管Q9的基极与电阻R19的另一端连接后连接到电阻R18的一端，三极管Q9的集电极通过电阻R20接入3.3V电压；电阻R20与三极管Q9集电极之间的公共端连接到芯片U6的RST1脚，电阻R18的另一端连接到单片机U1的67脚；

三极管Q10的发射极与电阻R23的一端连接后连接到地，三极管Q10的基极与电阻R23的另一端连接后连接到R24的一端，电阻R24的另一端连接到芯片U6的INT#脚，三极管Q10的集电极通过电阻R21接入5V电压，三极管Q10与电阻R21之间的公共端接入单片机U1的68脚；

三极管Q12的发射极与三极管Q13的发射极连接后接地，三极管Q12的集电极与三极管Q13的基极连接后连接到电阻R45的一端，电阻R45的另一端通过电阻R46连接到三极管Q13的集电极，电阻R45、R46之间的公共端接入3.3V电压，电阻R46与三极管Q13集电极之间的公共端接入到芯片U6的RXD脚，三极管Q12的基极通过电阻R44接入到单片机U1的64脚；

三极管Q14的发射极与三极管Q15的发射极连接后接地，三极管Q15的集电极与三极管Q14的基极连接后连接到电阻R53的一端，电阻R53的另一端通过电阻R48连接到三极管Q14的集电极，电阻R48、R53之间的公共端接入5V电压，电阻R48与三极管Q14集电极之间的公共端接入到单片机U1的63脚，三极管Q15的基极通过电阻R45接入到芯片U6的TXD脚；

三极管Q19的发射极与电阻R84的一端连接后连接到地，三极管Q19的基极与电阻R84的另一端连接后连接到电阻R85的一端，电阻R85的另一端连接到芯片U7的WP脚，三极管Q19的集电极通过电阻R83接入3.3V电压，三极管Q19与电阻R83之间的公共端接入单片机U1的53脚；

三极管Q20的发射极与电阻R87的一端连接后连接到地，三极管Q20的基极与电阻R87的另一端连接后连接到电阻R88的一端，电阻R88的另一端连接到芯片U7的INSERT脚，三极管Q20的集电极通过电阻R86接入3.3V电压，三极管Q20与电阻R86之间的公共端接入单片机U1的54脚。