一种无人值守信息采集器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种无人值守信息采集器，本实用新型专利技术的无人值守信息采集器其结构包括：电源部分（包括主电源，后备电源，智能切换模块）；时钟电路模块，传感器接口，微处理器，USB控制模块，U盘。可以在无人职守情况下完成全自动、长期、大容量的信息采集。用以满足低成本，低功耗，多信号量，大容量可扩充数据存储的需要，还可以胜任野外无市电场合工作需要。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种信息采集器，特别是用于无人值守情况下的数据采集。
技术介绍
传统的采集器一般将采样信号放大、处理后通过相应的通讯总线与PC机通讯对数据进行存储，有着成本高，可移动性差，功耗高，难以长期可靠的工作的缺点；还有将被采样信号通过芯片处理以GPRS无线方式传输到指定的服务器上，这种方式的缺点是系统结构复杂，租用无线通讯线路需要付费成本较高；现在市面上已经有带有存储记录功能的仪表便于携带可以进行短期数据存储，缺点是测量信号类型单一(如电压记录仪)存储空间有限，需要人为干预。
技术实现思路
本技术针对现有技术的问题，提供一种可以在无人职守条件下长期稳定运行的信息采集装置，用以满足低成本，多信号量，大容量可扩充数据存储的需要，还可以胜任野外工作需要。为实现上述目的，本技术的方案是一种无人值守信息采集器，包括MCU和用于将传感器信息传输到MCU的传感器接口，所述MCU还通过USB模块连接U盘。所述MCU还连接有时钟模块。所述信息采集器还包括为所述MCU、USB模块、传感器接口和时钟模块供电的电源模块。所述电源模块包括主电源和后备电源，主电源和后备电源输入连接一个用于选择将主电源或后备电源连接到电源模块的输出端的智能切换模块。所述主电源包括用于将市电转化为直流电的开关电源和/或太阳能电池板；所述后备电池为蓄电池。所述时钟模块与MCU通过SPI总线连接。所述传感器接口通过串行通讯方式连接MCU。所述USB模块通过并行总线连接MCU。本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点可以在无人职守条件下进行长期稳定的信息采集。市电、太阳能电池双电源设计可适应野外无市电场合工作。传感器接口是通用型接口支持多信号量采集。采集到的信息数据是包含当前时间特征的，用以区分不同时间段的数据。MCU处理过的数据是通过USB控制模块将写入U盘的，简化了 MCU操作和系统运行开销，信息数据存储介质为U盘，支持热拔插方式更换U盘，文件系统为FAT32目前支持容量32G及以下U盘。U盘中数据存储格式为扩展名.CSV的EXCEL电子表格文件，并以当前系统时间作为文件名如20111214. csv，方便导入数据库进行数据处理分析。MCU采取低功耗设计，可以设定采集间隔时间，设定空闲期间休眠。系统设计可靠性高，定期系统自动重启复位功能。附图说明图I为本技术一种无人值守信息采集器的原理框图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步详细的说明。如图I所示的采集器包括MCU和用于将传感器信息传输到MCU的传感器接口，所述MCU还通过USB模块连接U盘。由于采用U盘，所以能够存储大量数据，避免了有线和无线通讯方式的各种缺点。下面具体介绍图I中各个部分。主电源是为信息采集器提供电能的，当信息采集器工作场合有220V交流电时主 电源可采用220V市电转为直流10V/2A的开关电源，当在野外无市电情况可采用IOV功率为IOW太阳能电池板提供电能。(具体的电源容量，根据所连接传感器数量类型，实际工作情况因素进行调整)后备电源由蓄电池充电控制器组成，是在主电源停电或发生故障、掉电时(太阳能电池在夜间或阴天)以保证设备正常运行。主要部分为蓄电池采用7. 2V/5AH锂离子聚合物电池，是一种新型安全可循环充电池，具有能力密度高塑封安全不易爆炸的优点。主电源工作时一方面为信息采集器提供工作电能，同时由于压差作用自动对后备电源中的蓄电池充电；当主电源掉电时由智能切换模块判断无缝切换成后备电源方式供电。智能切换模块另一个作用是稳压将主电源和后备电源输送的直流电通过低压差稳压芯片AMS1117输出5V直流电源为框中4，5，6，7，8模块供电。时钟模块本实例采用DS1302为整个系统提供精确的时钟，DS1302是美国DALLAS公司推出的一种高性能低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2. 5V 5. 5V。通过SPI总线和微处理器连接，具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路，显示状态时电流为2 ii A (典型值)，省电模式时小于I PA。配有3V纽扣电池作为后备电源，在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。为了简化微处理器的操作复杂度和系统资源开销采用USB控制模块对U盘中的数据进行读写操作，本实例采用WCH公司的CH376S文件管理控制芯片。CH376支持USB设备方式和USB主机方式，并且内置了 USB通讯协议的基本固件，内置了处理Mass-Storage海量存储设备的专用通讯协议的固件支持常用的USB存储设备，兼容目前世面上99%的U盘(可以更新固件提供新优盘的升级)内置了 FAT32文件系统的管理固件支持容量高达32GB的U盘，全速USB通讯兼容USB2. 0接口。CH376支持三种通讯接口 8位并行口、SPI接口或者异步串口，单片机/DSP/MCU/MPU等控制器可以通过上述任何一种通讯接口控制CH376芯片，存取U盘中的文件或者与计算机通讯。本实例微处理器M⑶通过8位并行口控制CH376芯片将采集到的信息数据写入优盘。选用的是金士顿kingstonDTlOl 8G旋转式U盘。传感器接口是通用型接口，如I2C，SPI, UART等通过相应总线与微处理器连接可以扩展连接该类型相关的传感器。本实例采用的是2个I2C接口的传感器，温湿度传感器AM2301数字温湿度传感器是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。BH1750FVI是一种用于两线式串行总线接口的数字型光强度传感器集成电路。这种集成电路可以根据收集的光线强度数据来调整液晶或者键盘背景灯的亮度。利用它的高分辨率可以探测较大范围(llx_655351x)的光强度变化。光照，温度，湿度是3个被采集参数。微处理器部分本实例采用STC89C58单片机，STC89C58是一种低功耗、高性能CMOS 8位微控制器，具有32K在系统可编程Flash存储器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，具有以下标准功能32k字节Flash，32位I/O 口线，看门狗定时器，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口。另外STC89X58可降至OHz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。鉴于以上程序存储空间大，应用系统灵活、高效的特点采用了该微处理器，相应配套晶振工作作频率12Mhz。具体工作过程 采集器工作之前需通过RS232串行口连接至PC机通过设置软件对采集器的采集间隔时间，休眠时间，系统自动重启复位时间，等进行设置。本实例每5分钟采样一次其余空闲期间采集器进入低功耗休眠状态，待下一个采样周期到来唤醒。7X24小时工作，系统在每天凌晨0时自动重启复位。总开关打开后主电源(I)通过智能切换模块(3)稳压得到5V直流电压；同时也为(2)后备电源中的蓄电池充电。上电后时钟模块(4)由自带3V纽扣电池切换为5V直流供电。USB模块(7)上电初始化文件系统为FAT32方式，与微处理器通讯为8位被动并行总线本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛鹏军，徐锐良，闵俊杰，张伏，邱兆美，彭巧励，李水良，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：实用新型
国别省市：