基于射频通信的近红外光谱仪制造技术

本发明专利技术涉及光谱领域，针对现有的近红外光谱仪功耗高和抗干扰能力差的问题，提出一种基于射频通信的近红外光谱仪，包括单片机，还包括均与单片机电性连接的光谱传感器、红外测温传感器、射频模块、单片机、存储模块、电源管理模块及功能按键；射频模块用于采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信；单片机，用于当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红外测温传感器和光谱传感器对待测物品进行检测，将检测获得的温度数据及光谱数据进行处理后存放于存储模块或通过射频模块发送至上位机。本发明专利技术适用于近红外光谱仪。

【技术实现步骤摘要】
基于射频通信的近红外光谱仪
本专利技术涉及光谱领域，特别涉及一种近红外光谱仪。
技术介绍
近红外光谱仪是介于可见光和中红外之间的电磁辐射波，近红外光谱与有机分子中含氢基团振动的合频和各级备频的吸收区一致，通过扫描待测物品的近红外光谱，可得到待测物品中有机分子含氢气基团的特征信息，因其具有无损检测及不污染环境等优点，近红外光谱仪被广泛应用于食品车间、酿酒业、饲料制造和农药残留检测等领域。现有的近红外光谱仪一般包含光谱传感器和电子单元，其中光谱传感器用于采集待测物品的光谱数据，电子单元用于对采集到光谱数据进行模数转换等处理后直接发送上位机，上述近红外光谱仪都普遍存在功耗高、通信距离短和通信抗干扰能力差的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：克服现有的近红外光谱仪功耗高和通信抗干扰能力差的问题，提出一种基于射频通信的近红外光谱仪。本专利技术解决上述技术问题，采用的技术方案是：基于射频通信的近红外光谱仪，包括用于采集待测物品光谱数据的光谱传感器，还包括红外测温传感器、射频模块、单片机、存储模块、电源管理模块和功能按键，红外测温传感器、光谱传感器、射频模块、存储模块、电源管理模块和功能按键均与单片机电性连接；红外测温传感器，用于检测待测物品的温度并将温度发送给单片机；射频模块，用于采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信；单片机，用于当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红外测温传感器和光谱传感器对待测物品进行检测，将检测获得的温度数据及光谱数据进行处理后存放于存储模块或通过射频模块发送至上位机；电源管理模块，用于近红外光谱仪整机电源的供给管理；功能按键，用于实现近红外光谱仪的开机和关机。进一步的，还包括与单片机电性连接的USB接口，所述USB接口用于充电及在线调试近红外光谱仪。进一步的，所述单片机采用多SDADC模数转换单元协同工作的方式对检测到的温度数据及光谱数据进行模数转换。本专利技术的有益效果是：射频模块具有多频段通信的能力，采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信，提高了本近红外光谱仪的抗干扰能力。单片机当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红外测温传感器和光谱传感器对待测物品进行检测，如此极大的降低本近红外光谱仪的功耗，也就是说本专利技术具有低功耗抗干扰能力强的优点。附图说明图1为本专利技术实施例的结构框图；图2为本专利技术实施例中单片机的整体设计框图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本专利技术进行进一步详细说明。本专利技术旨在克服现有的近红外光谱仪功耗高和通信抗干扰能力差的问题，提出一种基于射频通信的近红外光谱仪，包括用于采集待测物品光谱数据的光谱传感器，还包括红外测温传感器、射频模块、单片机、存储模块、电源管理模块和功能按键，红外测温传感器、光谱传感器、射频模块、存储模块、电源管理模块和功能按键均与单片机电性连接；红外测温传感器，用于检测待测物品的温度并将温度发送给单片机；射频模块，用于采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信；单片机，用于当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红外测温传感器和光谱传感器对待测物品进行检测，将检测获得的温度数据及光谱数据进行处理后存放于存储模块或通过射频模块发送至上位机；电源管理模块，用于近红外光谱仪整机电源的供给管理；功能按键，用于实现近红外光谱仪的开机和关机。为了使得调试方便以及充电方便，还可包括与单片机电性连接的USB接口，所述USB接口用于充电及在线调试近红外光谱仪。为了提高检测速速并扩充检测范围，所述单片机可采用多SDADC模数转换单元协同工作的方式对检测到的温度数据及光谱数据进行模数转换。实施例如图1所示，基于射频通信的近红外光谱仪，包括用于采集待测物品光谱数据的光谱传感器，还包括红外测温传感器、射频模块、单片机、存储模块、电源管理模块和功能按键，红外测温传感器、光谱传感器、射频模块、存储模块、电源管理模块和功能按键均与单片机电性连接；红外测温传感器，用于检测待测物品的温度并将温度发送给单片机；射频模块，用于采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信；单片机，用于当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红外测温传感器和光谱传感器对待测物品进行检测，将检测获得的温度数据及光谱数据进行处理后存放于存储模块或通过射频模块发送至上位机；本实施例中设置的预定时间为30s，睡眠设定值为3s，本实施例中单片机根据检测命令的指令类型来决定温度数据及光谱数据进行处理后是存放在存储模块还是通过射频模块发送至上位机。电源管理模块，用于近红外光谱仪整机电源的供给管理；功能按键，用于实现近红外光谱仪的开机和关机。还包括与单片机电性连接的USB接口，所述USB接口用于充电及在线调试近红外光谱仪。所述单片机采用多SDADC模数转换单元协同工作的方式对检测到的温度数据及光谱数据进行模数转换。为了实现数据的大量存储后再与计算机进行交互，所述存储模块为大容量的SD卡。其中，光谱传感器采用型号为MEMS-FPISpectrumSensorC13272-01/02的光谱传感器，单片机采用型号为STM32F373的单片机，采用433MHz为主频的CC1201射频芯片通过SPI接口与上位机进行通信，该芯片具有低功耗、快速连接和多频段通信的能力，在数据帧封装帧头来代表不同的通信频率实现跳频通信，在保证通信速率的情况下，可以明显提高抗干扰能力。如图2所示，单片机的整体设计结构为硬件层、系统固件库、硬件驱动层、系统层和应用层，其中，硬件层主要包括单片机的控制模块及单片机的外设，主要完成红外测温传感器和光谱传感器发送的温度数据和光谱数据的采集；系统固件库是ST厂家编写的软件，依赖于特定的硬件环境，为系统软件运行提供接口；硬件驱动层作为硬件模块的抽象，起着承上启下的作用，向上为系统软件运行提供接口，向下直接控制着硬件模块的运行，硬件驱动层驱动的接口包括SPI、USB、IIC、SDADC、ADC、DAC和SD接口；系统层主要是指操作系统，本专利技术采用完全开源免费的FreeRTOS作为嵌入式操作系统，负责系统调度；应用层是近红外光谱仪的功能实现层，各个应用都有操作系统调度执行，主要包括光谱数据采集、温度检测、射频控制和数据通信。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于射频通信的近红外光谱仪，包括用于采集待测物品光谱数据的光谱传感器，其特征在于，还包括红外测温传感器、射频模块、单片机、存储模块、电源管理模块和功能按键，红外测温传感器、光谱传感器、射频模块、存储模块、电源管理模块和功能按键均与单片机电性连接；红外测温传感器，用于检测待测物品的温度并将温度发送给单片机；射频模块，用于采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信；单片机，用于当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红外测温传感器和光谱传感器对待测物品进行检测，将检测获得的温度数据及光谱数据进行处理后存放于存储模块或通过射频模块发送至上位机；电源管理模块，用于近红外光谱仪整机电源的供给管理；功能按键，用于实现近红外光谱仪的开机和关机。

【技术特征摘要】
1.基于射频通信的近红外光谱仪，包括用于采集待测物品光谱数据的光谱传感器，其特征在于，还包括红外测温传感器、射频模块、单片机、存储模块、电源管理模块和功能按键，红外测温传感器、光谱传感器、射频模块、存储模块、电源管理模块和功能按键均与单片机电性连接；红外测温传感器，用于检测待测物品的温度并将温度发送给单片机；射频模块，用于采用跳频通信的方式实现单片机与上位机的通信；单片机，用于当预定时间内未接收到上位机的检测命令时自动进入睡眠模式，当睡眠时间达到睡眠设定值或射频模块接收到了检测命令后自动唤醒，并根据检测命令控制红...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷勇，
申请(专利权)人：四川长虹电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51