本实用新型专利技术公开了一种多功能低功耗水环境无线数据采集器，包括MSP430单片机及外围电路、GPRS无线通信模块、ZigBee无线通信模块、DC/DC开关稳压电路、液晶显示电路，所述DC/DC开关稳压电路和GPRS无线通信模块连接，DC/DC开关稳压电路通过低压差直流稳压电路和MSP430单片机及外围电路连接；RS485接口、键盘电路和MSP430单片机及外围电路连接，传感器信号调理电路、外部看门狗、液晶显示电路、外部存贮器、RTC时钟也和MSP430单片机及外围电路连接。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及水环境无线通信数据采集领域，尤其涉及一种采用ZigBee及GPRS通信方式的水环境据无线采集器，可广泛用于水文，水质，气象等领域的环境等数据实时米集。
技术介绍
随着我国工业化社会的飞速发展，城镇人口增加，水资源日益紧缺，水体、空气等污染状况日趋严重，水环境的实时检测系统，特别是无线检测系统的需求也在增加，而其中的无线数据采集器功能较为单一，通用性不强。如单一功能的GPRS无线数据采集器、ZigBee无线数据采集节点，无数据采集功能的ZigBee转GPRS网关等。组网进所需数据采集器数量及品种较多，成本较高，管理维修有所不便。
技术实现思路
本技术主要解决现有水环境无线数据采集器功能单一、通用不强等问题，提供一种用ZigBee及GPRS通信方式的水环境无线采集器，具体技术方案如下:一种多功能低功耗水环境无线数据采集器，包括MSP430单片机及外围电路、GPRS无线通信模块、ZigBee无线通信模块、DC/DC开关稳压电路、液晶显示电路，所述DC/DC开关稳压电路和GPRS无线通信模块连接，DC/DC开关稳压电路通过低压差直流稳压电路和MSP430单片机及外围电路、ZigBee无线通信模块连接；RS485接口、键盘电路和MSP430单片机及外围电路连接，传感器信号调理电路、外部看门狗、液晶显示电路、外部存贮器、RTC时钟也和MSP430单片机及外围电路连接。进一步的，所述DC/DC开关稳压电路由LM25575 DC-DC开关集成稳压芯片构成。进一步的，所述键盘电路采用独立式键盘电路，共4个键盘。进一步的，所述传感器信号调理电路包括开信号信号调理电路、直流电压信号调理电路和4-20mA信号调理电路和另一 RS485接口。进一步的，所述外部看门狗采用TPS3823看门狗芯片。进一步的，所述外部存贮器采用AT4OTB161贮存器。本技术所用ZigBee及GPRS模块采用可插拔结构，具有以下四种功能:(I) ZigBee无线数据采集节点功能。此模式下，不用GPRS模块，数据采集器便成为可采集多种数据的ZigBee无线数据采集节点。(2) GPRS无线数据采集器功能。此模式下，不用ZigBee模块，数据采集器便成为可采集多种数据的GPRS无线数据采集器。(3)有线数据采集器功能。此模式下，不用GPRS、ZigBee模块，数据采集器便成为可采集多种数据的有线数据采集器，并通过RS485接口有线传输采集数据。(4)带有数据采集功能的ZigBee转GPRS网关功能。此状态下不仅能用作ZigBee转GPRS网关，同时还起到有线数据采集器的作用，可以节省多个ZigBee无线传感节点。如将本数据采集器安装于其中的一个传感器上，如雨量传感器，其开关量数据可通过本采集器进行采集，同时还可将附近安装的传感器通过有线的方式进行采集，而安装较远的传感器数据，则可采用ZigBee无线传感节点进行采集。上述4种模式，可通过数据采集器的键盘电路及液晶显示器进行设置。本技术的数据采集信号，适用如水位，流量，水温、PH值、溶解氧、电导率、浊度、气温、湿度、风速、风向、光照、露点水环境等传感器，主要包括以下4个方面:(I)开关信号数据采集通道:具有8路开关信号数据采集通道，并通过光耦进行了隔离。其中高电平/浮空，低电平/浮空开关量各4路，高电平/低电平开关量则有8路。(2)直流电压信号:具有2路直流电压数据采集通道，12位A/D采样。(3) 4-20mA电流信号:具有2路4_20mA电流信号数据采集通道，12位A/D采样。(4)具有一路RS485数据采集通道，可实现对多个(最高可达255个)带RS485接口传感器进行数据采集。本技术还有以下3个方面的特点:(I)低功耗:选择了 MSP430低功耗单片机，GPRS模块工作电源可关断，液晶显示器通过键盘操作开启后，如无键盘操作，则会自动延时关闭。ZigBee无线模块休眠可唤醒。可通实时时钟芯片现实数据采集器间隙性工作方式，以降低功耗，间隙时间可通过键盘或远程进行设置。(2)采集数据可本地贮存:采用了大容量外部存贮器，当GPRS无线数据通信不正常时可以将数据暂存。(3)液晶显示器采用可插拔结构:多个数据采集器可以共用一个液晶模块进行参数设置，以节省成本。【附图说明】图1是本技术的多功能低功耗水环境无线数据采集器结构框图；图2是DC/DC开关稳压电路图；图3是低压差直流稳压电路图；图4是MSP430单片机线路图；图5是MSP430单片机外围线路图；图6是键盘电路图；图7是传感器信号调理电路图；图8是GPRS无线通信模块电路图；图9是RS485接口电路图；图10是ZigBee模块图；图11是外部看门狗电路图；图12是液晶显不电路图；图13是外部存贮器电路图；图14是实时时钟电路图。【具体实施方式】下面结合附图对本技术作进一步说明。如图1所示，本技术的多功能低功耗水环境无线数据采集器，包括MSP430单片机及外围电路3、GPRS无线通信模块6、ZigBee无线通信模块8、DC/DC开关稳压电路1、液晶显示电路10，所述DC/DC开关稳压电路I和GPRS无线通信模块6连接，DC/DC开关稳压电路I通过低压差直流稳压电路2和MSP430单片机及外围电路3连接；RS485接口 7、键盘电路4和MSP430单片机及外围电路3连接，传感器信号调理电路5、外部看门狗9、液晶显示电路10、外部存贮器11、RTC时钟12也和MSP430单片机及外围电路3连接。各框图功能及线路分析:DC/DC开关稳压电路I该电路主要为GPRS无线通信模块6提供工作电源，如图2所示。优先LM25575DC-DC开关集成稳压芯片。DC/DC开关稳压电路I输入电压由Jl插座引入，由DC12电源供电，如12V光伏系统供电，输入电压VCC_IN经反向保护二极管Dll后为LM25575供电，输出电压GPRS_VCC可以通过R14、R15调整，以满足GPRS模块工作电压的需要。Dll、D12选择肖特基二极管，LI为储能电感。低压差直流稳压电路2优先LP2950-3.3V低压差直流稳压电源，其输出电压为3.3V，主要为MSP430单片机、ZigBee无线通信模块8等电路供电。输入电压也是由VCC_IN经反向保护二极管Dll后提供。电路如图3所示。MSP430单片机及外围线路3如图4所示，优选MSP430F247低功耗单片机，单片机具有2路UART及SPI串行通信接口，其中2路UART (Ρ3.4、Ρ3.5、Ρ3.6、Ρ3.7)分别与RS485接口 7及GPRS无线通信模块6相连。一路SPI串行通信接口(Ρ3.0、Ρ3.1、Ρ3.2)分别与ZigBee无线通信模块8、实时时钟PCF2123、AT4?B161D大容量外部存贮器SPI串行通信接口相联，通过各模块或芯片的CS片选信号，选择对其中一个器件进行操作。如图5所示，MSP430单片机外围线路包括:XT31、XT32两个外部晶振，在低速晶振状态(ΧΤ32)下可降低单片机的功耗。J3为JTAG调试下载接口，下载口线连接到单片机的54-57引脚。R34、C37、D31构成了上电复位电路，复位信号加到JTAG接口上，经R31输出到单片机57脚RS本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多功能低功耗水环境无线数据采集器，包括MSP430单片机及外围电路（3）、GPRS无线通信模块（6）、ZigBee无线通信模块（8）、DC/DC开关稳压电路（1）、液晶显示电路（10），其特征在于：所述DC/DC开关稳压电路（1）和GPRS无线通信模块（6）连接，DC/DC开关稳压电路（1）通过低压差直流稳压电路（2）和MSP430单片机及外围电路（3）、ZigBee无线通信模块（8）连接；RS485接口（7）、键盘电路（4）和MSP430单片机及外围电路（3）连接，传感器信号调理电路（5）、外部看门狗（9）、液晶显示电路（10）、外部存贮器（11）、RTC时钟（12）也和MSP430单片机及外围电路（3）连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢少伟，朱振宇，
申请(专利权)人：浙江水利水电学院，浙江八方电信有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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