CN2784881Y

CN2784881Y - 室外环境信息自动采集器

Info

Publication number: CN2784881Y
Application number: CNU2004200842410U
Authority: CN
Inventors: 乔晓军; 王成; 赵春江; 王纪华; 杜小鸿; 焦春岩
Original assignee: Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture
Current assignee: Beijing Research Center for Information Technology in Agriculture
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2014-07-23

Abstract

本实用新型属农业仪器领域，室外环境信息自动采集器，包括有前面板(1)、中文LCD液晶显示器(2)、触摸输入按键(3)、通讯状态指示灯(4)、电源指示灯(5)、主电路板(6)、由W77E58单片机及其***电路构成的控制模块(7)、电源接口(8)、USB主机接口(9)、RS232网络通讯接口电路(10)、RS485网络通讯接口电路(11)、传感器信号输入接口(12)、塑料仪器盒(13)、太阳能电池板(14)、蓄电池(15)、充放电控制器(16)和防雨铁箱(17)共同组成，可用于城市气象信息、野外气象信息、农田环境气象信息的自动测量。

Description

室外环境信息自动采集器

技术领域：

本实用新型属于农用仪器，可用于城市气象信息、野外气象信息、农田环境气象信息的自动测量。

背景技术

现有的室外环境信息自动采集器在使用过程中存在以下问题：1、英文人机界面，而且信息在气象站自带的LCD液晶屏或LED数码管上显示，方式单一，给用户的使用带来不便。2、机内数据存储容量的扩展采用CF卡方式，需专用读卡设备才能读取数据，通用性差。3、室外环境信息自动采集器和计算机进行数据通讯时，无明显通讯状态提示。4、连接的传感器数量固定、接口固定，如四参数气象站只可测量温度、湿度、气压、降雨，六参数气象站只可测量温度、湿度、气压、降雨、风速、风向等，无法根据用户需求的变化进行调整。5、使用非一线器件，每个传感器占用一个端口。6、供电方式单一，对环境的适应性差。

发明内容

本实用新型的目的，是推出一种中文人机交互界面、大容量U盘数据存储、可同时把采集信息发送到计算机和LED大屏幕、多传感器共用同一个端口、通讯状态和***运行状态有光电指示、多种供电方式、监测项目配制灵活、安装使用方便、操作简单的新型室外环境信息自动采集器。

室外环境信息自动采集器由前面板(1)、中文LCD液晶显示器(2)、触摸输入按键(3)、通讯状态指示灯(4)、电源指示灯(5)、主电路板(6)、由W77E58单片机及其***电路构成的控制模块(7)、电源接口(8)、USB主机接口(9)、RS232网络通讯接口电路(10)、RS485网络通讯接口电路(11)、传感器信号输入接口(12)、塑料仪器盒(13)、太阳能电池板(14)、蓄电池(15)、充放电控制器(16)和防雨铁箱(17)共同组成一体；中文LCD液晶显示器(2)、触摸输入按键(3)、通讯状态指示灯(4)、电源指示灯(5)固定在前面板(1)上，前面板(1)用螺丝固定在塑料仪器盒(13)的前部；由W77E58单片机及其***电路构成的控制模块(7)、电源接口(8)、USB主机接口(9)、RS232网络通讯接口电路(10)、RS485网络通讯接口电路(11)、传感器信号输入接口(12)焊接在主电路板(6)上，主电路板(6)用螺丝固定在塑料仪器盒(13)的内部；前面板(1)和主电路板(6)之间用电缆线连接；太阳能电池板(14)用支架固定在防雨铁箱(17)顶部；塑料仪器盒(13)、蓄电池(15)、充放电控制器(16)和用螺丝固定在防雨铁箱(17)内部。

室外环境信息自动采集器的电路部分由单片机W77E58、看门狗MAX813L、触摸输入按键扫描芯片82C79、实时时钟DS12C887、数据存储器HK1235、USB主机接口扩展芯片SL811HS、中文液晶显示器OCM2*10、模数转换器AD574和多路开关CD4067、数字传感器接口及驱动芯片74HC244和多路开关CD4051、MAX202芯片扩展的RS232网络接口、75LBC184芯片扩展的RS485网络接口、通讯状态指示灯共同组成；W77E58及其内部软件作为整个***的控制核心，看门狗连接在W77E58的复位管脚；触摸输入按键扫描芯片、实时时钟、数据存储器、USB主机接口扩展芯片、中文液晶显示器、模数转换器通过并行数据总线连接到W77E58的并行数据接口和地址接口上；模拟信号经模数多路开关CD4067切换后送转换器AD574，数字信号经驱动芯片和多路开关CD4051切换后送W77E58；RS232网络接口通过扩展芯片连接在W77E58的串口2，RS485网络接口通过扩展芯片连接在W77E58的串口1，通讯指示灯与RS485网络接口相连。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：单片机选用增强型51系列产品W77E58，片内有32kB可多次编程的程序存储器外，不用扩展外部程序存储器；有两个全双工的串行接口，串口1使用75LBC184扩展成RS485防雷接口，实现与上位机的数据传输，串口2使用MAX202扩展成RS232接口，实现与LED大屏幕的数据传输并在大屏幕上实时显示各种信息。实时时钟12C887为***提供时间基准，根据设置值采集的数据定时存入数据存储器。用HK1235扩展数据存储器用于存储设置的各种参数和部分采集数据。看门狗MAX813L用于增强抗干扰性，***遇强干扰崩溃后可自行恢复。数据采集接口分模拟信号接口和数字信号接口两部分，模拟信号传感器的输出经多路开关CD4067切换后由A/D转换器AD574进行转换进入单片机，数字信号传感器输出经驱动电路74HC244和多路开关CD4051切换后直接送单片机处理。温度传感器使用一线器件18B20，单个传感器接口可接多个温度传感器。使用SL811HS扩展USB主机接口，可控制U盘等USB接口从设备，实现进行数据的大容量存储以及下位机和通用计算机之间的数据转储。人机界面由触摸按键、OCM2*10中文液晶显示器、蜂鸣器、发光二级管组成，完成各种参数的设置、采集数据及时间的滚动显示、声音报警信息的提示、通讯状态的指示等。整个***的供电留有220V交流电接口、9-24V直流接口、太阳能板和蓄电池接口，在野外工作时可由太阳能板和蓄电池供电。整个***安装在防雨箱中。

本实用新型的有益效果：

1、采用触摸按键及中文LCD液晶显示屏构成的界面中文人机界面，适合国内用户的操作习惯。

2.采用USB主机接口控制U盘存储数据，存储容量大且通用性强。

3.采用RS232和RS485两个网络通讯接口，在通过RS485与计算机通讯的同时，还可通过RS232把数据和各种用户信息发送到LED大屏幕显示。

4.采用一线数字传感器信号输入接口及驱动电路，单个传感器接口可接多个温度传感器。

5.采用通讯状态指示器，指示***运行状态，有通讯错误发生时，给出光电指示报警信息。

6.采用太阳能电池板、蓄电池、充放电控制器，在野外使用时可由太阳能电池板、蓄电池供电，充放电控制器可防止蓄电池的过度充电或放电，延长蓄电池使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型的实物结构正视示意图。

图2是本实用新型的实物结构侧视示意图。

图3是塑料仪器盒的前面板示意图。

图4是本实用新型的***组成结构示意图。

图5是本实用新型的原理图

具体实施方式：

如图1所示，由太阳能电池板(14)和蓄电池、充放电控制器(16)组成供电***。在阳光充足时太阳能电池板产生的电能，经过充放电控制器(16)一方面给蓄电池充电，另一方面供***使用；在无阳光照射时，由蓄电池给整个***供电。充放电控制器可防止蓄电池的过度充电或放电，延长蓄电池使用寿命。同时整个***全部采用了低功耗设计，可以在不需外部供电的条件下长时间连续工作。除太阳能供电接口外，还留有220V交流电接口、9-24V直流接口，可适应不同的工作环境。

由触摸按键(3)、中文LCD液晶显示器(2)、通讯状态指示灯(4)组成人机界面和声光报警提示。通过人机界面可完成如***编号、***日期和时间、***连接的传感器数量、各通道连接的传感器类型、读取一线传感器编码、数据存储时间间隔、报警方式等各种参数的设置。设置完成后，采集的数据、***日期和时间、***运行状态等信息在中文液晶显示器滚动显示。***出现运行故障时，蜂鸣器给出声音报警信息。联机通讯出现故障时，由通讯状态指示灯给出通讯状态的指示。

USB主机接口(9)由W77E58控制SL811HS接口芯片组成，通过USB主机接口可以实现对U盘的读些。读写U盘工作过程可以简单地概括为：当SL811HS从USB总线检测U盘***后，通过中断方式将此信息通知***，***通过调用枚举模块获得与此次传输有关的各种参数，根据具体的传输参数和U盘文件***格式，遵循USB1.1协议和Bulk-only传输命令格式，调用数据读写模块对SL811HS的控制寄存器和数据寄存器进行相应的操作，最终完成对U盘的读写。

网络通讯接口由RS232网络通讯接口电路(10)和RS485网络通讯接口电路(11)组成。***可通过RS485网络通讯接口与计算机通讯，接收各种命令并发送采集的数据。***可通过RS232网络通讯接口，把数据和各种用户信息发送到LED大屏幕显示。

采用传感器信号输入接口(12)，单个传感器接口可接多个温度传感器18B20。通过人机界面依次读入每个温度传感器的ID号后，把所有温度传感器连接在一个信号输入接口上，***即可读取每个传感器的数值，相互之间没有影响。使用该接口可接入8个传感器，***和传感器之间的连接距离可超过100米。

控制模块(7)由W77E58单片机及其***电路构成，包括地址译码器电路、锁存器电路、数据存储器电路、实时时钟电路、看门狗电路、键盘中断电路等。控制模块作为整个***的控制核心，它控制各部分电路完成参数的设置、传感器数据的读取转换、时间和日期的读取判别、数据存储器中和U盘的数据存储、数据和提示信息的滚动显示、声光报警、与计算机的数据通讯、发送信息到LED大屏幕等总体任务。

太阳能电池板(14)、蓄电池(15)和充放电控制器(16)固定在防雨铁箱中，其它所有部件安装在一个的塑料盒中。该塑料盒与蓄电池、充放电控制器⑩，铁箱顶部固定太阳能电池板(14)。

Claims

1.室外环境信息自动采集器，其特征是由前面板(1)、中文LCD液晶显示器(2)、触摸输入按键(3)、通讯状态指示灯(4)、电源指示灯(5)、主电路板(6)、由W77E58单片机及其***电路构成的控制模块(7)、电源接口(8)、USB主机接口(9)、RS232网络通讯接口电路(10)、RS485网络通讯接口电路(11)、传感器信号输入接口(12)、塑料仪器盒(13)、太阳能电池板(14)、蓄电池(15)、充放电控制器(16)和防雨铁箱(17)共同组成一体；中文LCD液晶显示器(2)、触摸输入按键(3)、通讯状态指示灯(4)、电源指示灯(5)固定在前面板(1)上，前面板(1)用螺丝固定在塑料仪器盒(13)的前部；由W77E58单片机及其***电路构成的控制模块(7)、电源接口(8)、USB主机接口(9)、RS232网络通讯接口电路(10)、RS485网络通讯接口电路(11)、传感器信号输入接口(12)焊接在主电路板(6)上，主电路板(6)用螺丝固定在塑料仪器盒(13)的内部；前面板(1)和主电路板(6)之间用电缆线连接；太阳能电池板(14)用支架固定在防雨铁箱(17)顶部；塑料仪器盒(13)、蓄电池(15)、充放电控制器(16)和用螺丝固定在防雨铁箱(17)内部。

2.如权利要求1所述的室外环境信息自动采集器，其特征在于电路部分由单片机W77E58、看门狗MAX813L、触摸输入按键扫描芯片82C79、实时时钟DS12C887、数据存储器HK1235、USB主机接口扩展芯片SL811HS、中文液晶显示器OCM2*10、模数转换器AD574和多路开关CD4067、数字传感器接口及驱动芯片74HC244和多路开关CD4051、MAX202芯片扩展的RS232网络接口、75LBC184芯片扩展的RS485网络接口、通讯状态指示灯共同组成；W77E58及其内部软件作为整个***的控制核心，看门狗连接在W77E58的复位管脚；触摸输入按键扫描芯片、实时时钟、数据存储器、USB主机接口扩展芯片、中文液晶显示器、模数转换器通过并行数据总线连接到W77E58的并行数据接口和地址接口上；模拟信号经模数多路开关CD4067切换后送转换器AD574，数字信号经驱动芯片和多路开关CD4051切换后送W77E58；RS232网络接口通过扩展芯片连接在W77E58的串口2，RS485网络接口通过扩展芯片连接在W77E58的串口1，通讯指示灯与RS485网络接口相连。