CN110350937A - 一种gprs网络通讯装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种GPRS网络通讯装置，包括单片机、传感器和用于收发GPRS通道数据的收发器，还包括数据采集器，数据采集器的输出端与单片机的输入端连接，单片机与收发器连接，数据采集器包括保护电路、AD转换电路和低通滤波电路；所述保护电路的输入端与传感器的输出端连接，所述保护电路的输出端通过AD转换电路与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与单片机的输入端连接；通讯数据通过数据采集的滤波处理后，使得进入单片机中的通讯数据噪音较低，提高了单片机对通讯数据的处理质量，解决了传统传输数据噪音大的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及网络通讯技术领域，尤其涉及一种GPRS网络通讯装置。
背景技术
传统网络通讯常用光纤、接口、以太网等，光纤和接口通讯一般适用于距离较近的通讯，进行远距离通讯时不如以太网，以太网通讯以高速、便捷及抗干扰强等优点，已经成为最主流的通讯方式，但以太网是一种有线通讯方式，很多现场环境复杂，布线难度大，使得传输的数据噪音较大；同时数据通讯中，相关模块的持续运行，将会引起相关模块温度过高，造成数据传输有误、速度慢等缺陷。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种GPRS网络通讯装置，通讯数据通过数据采集的滤波处理后，使得进入单片机中的通讯数据噪音较低，提高了单片机对通讯数据的处理质量。
本发明提出的一种GPRS网络通讯装置，包括单片机、传感器和用于收发GPRS通道数据的收发器，还包括数据采集器，数据采集器的输出端与单片机的输入端连接，单片机与收发器连接，数据采集器包括保护电路、AD转换电路和低通滤波电路；
所述保护电路的输入端与传感器的输出端连接，所述保护电路的输出端通过AD转换电路与所述低通滤波电路的输入端连接，所述低通滤波电路的输出端与单片机的输入端连接。
进一步地，所述保护电路包括二极管D5、D6，二极管D5的正极与二极管D6的负极连接后接入AD转换电路的输入端，二极管D5的负极接入3.3V电压，二极管D6的正极接地。
进一步地，所述低通滤波电路包括电阻R42和电容C25，电阻R42的一端与AD转换电路的输出端连接，电阻R42的另一端与电容C25一端连接后接入单片机的功能引脚中，电容C25另一端接地。
进一步地，所述低通滤波电路外接一电阻R43，电阻R43一端与AD转换电路的输出端连接，电阻R43另一端与电容C25连接并接地。
进一步地，还包括电源模块，所述电源模块包括整流电路、DC-DC降压电路、滤波电路和稳压电路；
所述整流电路的输入端连接DC12V，整流电路的输出端连接依次连接DC-DC降压电路、滤波电路、稳压电路，稳压电路的输出端分别连接到数据采集器、单片机、收发器上。
进一步地，所述滤波电路包括二极管D12和电感L7，所述DC-DC降压电路包括LM2576-ADJ降压器，所述LM2576-ADJ降压器的第1引脚与所述整流电路的输出端连接，所述LM2576-ADJ降压器的第2引脚通过电感L7连接到所述稳压电路的输入端，二极管D12的正极接地、负极连接到LM2576-ADJ降压器的第2引脚上。
进一步地，还包括移动端，单片机通过收发器与所述移动端连接。
进一步地，收发器外接有GPRS天线，所述GPRS天线与单片机的控制引脚连接，GPRS天线包括三极管Q6和两电阻R19、R20，三极管Q6的集电极连接到收发器的控制引脚上，三极管Q6的集极分别连接到电阻R19、电阻R20的一端，电阻R19的另一端和三极管Q6的发射极连接并接地，电阻R20的另一端连接到单片机的GSM_ON/OFF引脚上。
进一步地，收发器外接有指示灯，所述指示灯包括发光二极管D26、三极管Q8和电阻R23、R24、R25，三极管Q8的集电极通过电阻R25与发光二极管D26的负极连接，三极管Q8的基极分别与电阻R23、电阻R24的一端连接，三极管Q8的发射极与电阻R23另一端连接并接地，电阻R24的另一端与收发器的控制引脚连接。
进一步地，单片机外接有芯片ULN2003A，芯片ULN2003A的输出端连接有继电器。
本发明提供的一种GPRS网络通讯装置的优点在于：本发明结构中提供的一种GPRS网络通讯装置，数据采集器1采集到传感器3中的通讯数据，通过二极管D5、D6对信号进行缓冲，避免通讯数据冲击单片机2中，进而通过AD转换电路，将通讯数据由模拟信号转化为数字信号，该数字信号进入低通滤波电路，将电流信号转换成电压信号；收发器通过GPRS天线由单片机控制间断工作的设置，一方面避免收发器一直使用，造成寿命低的缺陷，另一方面避免因收发器一直工作造成的发热缺陷；数据采集电路采集外部传感器的4-20ma信号，成本低，稳定性好，采集的距离可达1000米，信号抗干扰能力强。
附图说明
图1为本发明一种GPRS网络通讯装置的流程示意图；
图2为数据采集器1的电路示意图；
图3为单片机的引脚示意图；
图4为收发器的引脚示意图；
图5为GPRS天线的电路示意图；
图6为指示灯的电路示意图；
图7为SIM卡的引脚示意图；
图8为供电电源的电路示意图；
图9为芯片ULN2003A的引脚示意图；
图10为芯片ULN2003A外接的继电器示意图；
其中，1、数据采集器，2、单片机，3、传感器，4、收发器，5、SIM卡，6、供电电源，11、保护电路，12、AD转换电路，13、低通滤波电路。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1和2，本发明提出的一种GPRS网络通讯装置，包括单片机2、传感器3和用于收发GPRS通道数据的收发器4，还包括数据采集器1，数据采集器1的输出端与单片机2的输入端连接，单片机2与收发器4连接，数据采集器1包括保护电路11、AD转换电路12和低通滤波电路13；所述保护电路11的输入端与传感器3的输出端连接，所述保护电路11的输出端通过AD转换电路12与所述低通滤波电路13的输入端连接，所述低通滤波电路13的输出端与单片机2的输入端连接。
如图3和4所示，单片机2采用STM32F207VET6单片机，收发器4采用SIMCOM公司生产的工业级双频GSM/GPRS模块：SIM900A，工作频段双频：900/1800Mhz。
单片机2与收发器4可以按以下连接方式连接：单片机2的92引脚与收发器4的10引脚连接，单片机2的93引脚与收发器4的9引脚连接。
可以设置多个传感器3，实现较大范围的数据捕捉和采集；数据采集器1获取传感器3上传的通讯数据：4-20mA的电流信号，采集的距离可达1000米，信号抗干扰能力强，通过数据采集器1的AD转换、低通滤波处理后，然后传送到单片机2，单片机处理后，将通讯数据发送到收发器4上，完成远距离传输。实现远距离的稳定传输。
进一步地，所述保护电路11包括二极管D5、D6，二极管D5的正极与二极管D6的负极连接后接入AD转换电路12的输入端，二极管D5的负极接入3.3V电压，二极管D6的正极接地。D5、D6为二极管IN4148，起保护作用，防止接入传感器3信号过高或过低而损坏单片机2。
进一步地，所述低通滤波电路13包括电阻R42和电容C25，电阻R42的一端与AD转换电路12的输出端连接，电阻R42的另一端与电容C25一端连接后接入单片机2的功能引脚中，电容C25另一端接地。具体地，电阻R42的另一端与电容C25一端连接后接入单片机2的AC1引脚（34引脚）中
进一步地，所述低通滤波电路13外接一电阻R43，电阻R43一端与AD转换电路12的输出端连接，电阻R43另一端与电容C25连接并接地。电阻R43为精密电阻，用于将传感器3上传的4-20mA电流信号转换为电压信号的作用。
如图8所示，进一步地，还包括电源模块，所述电源模块包括整流电路、DC-DC降压电路、滤波电路和稳压电路；
所述整流电路的输入端连接DC12V，整流电路的输出端连接依次连接DC-DC降压电路、滤波电路、稳压电路，稳压电路的输出端分别连接到数据采集器1、单片机2、收发器4上。
进一步地，所述滤波电路包括二极管D12和电感L7，所述DC-DC降压电路包括LM2576-ADJ降压器，所述LM2576-ADJ降压器的Vin引脚与所述整流电路的输出端连接，所述LM2576-ADJ降压器的第2引脚通过电感L7连接到所述稳压电路的输入端，二极管D12的正极接地、负极连接到LM2576-ADJ降压器的第2引脚上。
需要说明的是，此通讯装置中的数据采集器1、单片机2、收发器4等均使用的是DC3.3V工作电压，而外部的供电电压一般为DC12V，因此需要一个电源模块进行相应的降压处理，本实施例中，DC12V的电压经整流桥KBP307整流后，具有输入DC12V正负极随意接地的功能，然后经过DC-DC降压电路的LM2576-ADJ的降压、滤波电路的滤波，输出DC5V的电压，再然后经过芯片为AMS1117-3.3的稳压器，最终输出DC3.3V的工作电压，从而为数据采集器1、单片机2、收发器4等进行供电。
如图5所示，进一步地，收发器4外接有GPRS天线，所述GPRS天线与单片机2的控制引脚连接，GPRS天线包括三极管Q6和两电阻R19、R20，三极管Q6的集电极连接到收发器4的控制引脚上，三极管Q6的集极分别连接到电阻R19、电阻R20的一端，电阻R19的另一端和三极管Q6的发射极连接并接地，电阻R20的另一端连接到单片机2的GSM_ON/OFF引脚上。
具体地，GPRS天线与收发器4的PWRKEY引脚（1引脚）连接，GPRS天线与单片机2的GSM_ON/OFF引脚（86引脚）连接，单片机2通过GPRS天线控制收发器4的开和关，当GSM_ON/OFF引脚为低电平时，PWRKEY为高电平，模块为不工作状态，当GSM_ON/OFF为高电平时，PWRKEY为低电平，模块处于工作状态，可以进行正常的数据通讯。收发器4的这种间断工作设置，一方面避免收发器4一直使用，造成寿命低的缺陷，另一方面避免因收发器4一直工作造成的发热缺陷。
如图6所示，进一步地，收发器4外接有指示灯，所述指示灯包括发光二极管D26、三极管Q8和电阻R23、R24、R25，三极管Q8的集电极通过电阻R25与发光二极管D26的负极连接，三极管Q8的基极分别与电阻R23、电阻R24的一端连接，三极管Q8的发射极与电阻R23另一端连接并接地，电阻R24的另一端与收发器4的控制引脚连接。
具体地，指示灯与收发器4的NETLIGHT引脚（52引脚）连接，当NETLIGHT引脚为高电平时，指示灯D26亮，说明正在进行网络通讯传输，当NETLIGHT为低电平时，指示灯D26灭，说明此时不在进行网络通讯传输。当指示灯64ms亮/3000毫秒灭，说明注册到GPRS网络，当指示灯64ms亮/300ms灭，GPRS通讯正在进行。
本实施例中，传感器3包括光照传感器和CO2传感器，数据采集器1包括用于接收光照传感器的第一数据采集器和用于接收CO2传感器的第二数据采集器，一个是输送光照通讯数据、另一个是输送CO2通讯数据，两者均是输送通讯数据，因此第一数据采集器和第二数据采集器的电路构造一致。因此本申请中对于数据采集器1的描述，两者均适用。
本实施例中，数据采集器1采集到传感器3中的通讯数据，通过二极管D5、D6对信号进行缓冲，避免通讯数据冲击单片机2中，进而通过AD转换电路12，将通讯数据由模拟信号转化为数字信号，该数字信号进入低通滤波电路13，一方面将电流信号转换成电压信号，另一方面对该数字信号进行过滤、去燥，提高了进入单片机2的通讯数据信号质量较高。
单片机2与收发器4之间接通连接，单片机2采集各个传感器的数据，并将数据解析后传输到GPRS通道中，收发器4接收GPRS通道中的数据，并输送到移动端中；移动端将该数据进行处理，然后通过收发器4将处理后的数据输送到执行机构，以执行相关操作。
如图7所示，进一步地，还包括移动端，单片机2通过收发器4与所述移动端连接；移动端可以为SIM卡。所述收发器4的30引脚与SIM卡5的VCC引脚连接，所述收发器4的31引脚与SIM卡5的DATA引脚连接，所述收发器4的32引脚与SIM卡5的CLK引脚连接，所述收发器4的33引脚与SIM卡5的RST引脚连接。SIM卡5通过收发器4实现数据的收发传输。所述SIM卡5的VCC引脚与GND引脚通过电容C23连接，电容C23主要起高频旁路抗干扰的作用，以确保电源供电更加稳定可靠。
作为一实施例，GPRS网络通讯装置外接有报警装置，单片机2从数据采集器1通过内置的AD转换模块采集到数据采集器1的模拟信号，然后转换为数字信号，单片机2将此数字信号与设定的阈值相比较，若大于最大值或小于最小值，通过GPRS通讯装置发出报警信号并启动控制。
如图9、10所示，单片机2外接有芯片ULN2003A，芯片ULN2003A的输出端连接有继电器，继电器通过通断控制外设执行机构的工作情况。外设执行机构可以为风机、卷帘等。
单片机2的60引脚与芯片ULN2003A的RELAY1引脚连接，单片机2的59引脚与芯片ULN2003A的RELAY2引脚连接；J4是外设接线端口，接外设的电源线，可根据需要接继电器的常开、常闭点，当RELAY1或RELAY2为低电平时，芯片ULN2003A的RL1或RL2也为低电位，继电器动作，常开触点吸合，外设的电源线导通，外设执行机构工作。当RELAY1或RELAY2为高电平时，芯片ULN2003A的RL1或RL2也RL1或RL2为高电位，继电器不动作，外设执行机构不工作。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种GPRS网络通讯装置，包括单片机（2）、传感器（3）和用于收发GPRS通道数据的收发器（4），其特征在于，还包括数据采集器（1），数据采集器（1）的输出端与单片机（2）的输入端连接，单片机（2）与收发器（4）连接，数据采集器（1）包括保护电路（11）、AD转换电路（12）和低通滤波电路（13）；
所述保护电路（11）的输入端与传感器（3）的输出端连接，所述保护电路（11）的输出端通过AD转换电路（12）与所述低通滤波电路（13）的输入端连接，所述低通滤波电路（13）的输出端与单片机（2）的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，所述保护电路（11）包括二极管D5、D6，二极管D5的正极与二极管D6的负极连接后接入AD转换电路（12）的输入端，二极管D5的负极接入3.3V电压，二极管D6的正极接地。
3.根据权利要求1所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，所述低通滤波电路（13）包括电阻R42和电容C25，电阻R42的一端与AD转换电路（12）的输出端连接，电阻R42的另一端与电容C25一端连接后接入单片机（2）的功能引脚中，电容C25另一端接地。
4.根据权利要求3所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，所述低通滤波电路（13）外接一电阻R43，电阻R43一端与AD转换电路（12）的输出端连接，电阻R43另一端与电容C25连接并接地。
5.根据权利要求1所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块包括整流电路、DC-DC降压电路、滤波电路和稳压电路；
所述整流电路的输入端连接DC12V，整流电路的输出端连接依次连接DC-DC降压电路、滤波电路、稳压电路，稳压电路的输出端分别连接到数据采集器（1）、单片机（2）、收发器（4）上。
6.根据权利要求5所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，所述滤波电路包括二极管D12和电感L7，所述DC-DC降压电路包括LM2576-ADJ降压器，所述LM2576-ADJ降压器的第1引脚与所述整流电路的输出端连接，所述LM2576-ADJ降压器的第2引脚通过电感L7连接到所述稳压电路的输入端，二极管D12的正极接地、负极连接到LM2576-ADJ降压器的第2引脚上。
7.根据权利要求1-6任一所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，还包括移动端，单片机（2）通过收发器（4）与所述移动端连接。
8.根据权利要求1-6任一所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，收发器（4）外接有GPRS天线，所述GPRS天线与单片机（2）的控制引脚连接，GPRS天线包括三极管Q6和两电阻R19、R20，三极管Q6的集电极连接到收发器（4）的控制引脚上，三极管Q6的集极分别连接到电阻R19、电阻R20的一端，电阻R19的另一端和三极管Q6的发射极连接并接地，电阻R20的另一端连接到单片机（2）的GSM_ON/OFF引脚上。
9.根据权利要求1-6任一所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，收发器（4）外接有指示灯，所述指示灯包括发光二极管D26、三极管Q8和电阻R23、R24、R25，三极管Q8的集电极通过电阻R25与发光二极管D26的负极连接，三极管Q8的基极分别与电阻R23、电阻R24的一端连接，三极管Q8的发射极与电阻R23另一端连接并接地，电阻R24的另一端与收发器（4）的控制引脚连接。
10.根据权利要求1-6任一所述的GPRS网络通讯装置，其特征在于，单片机（2）外接有芯片ULN2003A，芯片ULN2003A的输出端连接有继电器。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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