一种传感器通用接口采集系统技术方案

本发明专利技术公开了一种传感器通用接口采集系统，包括用于数据处理的微处理器；与所述微处理器连接的传感器通用接口装置，用于与不同类型的传感器连接；与所述微处理器连接的电源管理模块，用于为所述系统提供电力，并对电力进行管理。本发明专利技术通过设置传感器参数或调用相关传感器库，实现各种传感器的连接及信号获取，可以根据需求更换不同传感器，系统具有多路接口，可多点测量，适合农业不同场合使用，进一步降低使用成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及农业信息采集领域，特别是涉及一种传感器通用接口 釆集系统。
技术介绍
农业生产—过程中需要通过多种传感器测量多种信息，作为数据釆 集装置，目前大都釆用方式为专用接口配专用传感器方式，针对具体 信号进行相关补偿、滤波、多极放大、校准、隔离、转换等处理，满 足传感器釆集需求，具有较好的精度、稳定性，能够最大范围发挥传感器的性能；而为了能够同时连接不同传感器，使传感器接口通用化、智能化，业内也做了相关努力，目前成熟应用比较少。德国Ahlbom (爱尔邦)公司就是其中 一家，其便携式采集装置釆用通用接口思想， 研制的通用接口，每个传感器必须通过专用调理转换模块，才能连接 到釆集装置中，其核心的调理转换模块，将不同传感器信号进行调理， 转换成标准信号，釆集装置统一采集处理。该产品将复杂的专用调理电路移到传感器前端，使系统更具有灵活性；随着对半导体技术和智能传感器的研究不断深入，国际上提出IEEE1451智能传感器标准， 规定开发传感器即插即用标准，能大幅度减少传感器系统的搭建、配 置与编程工作。公开号为CN101271616的中国专利公开了一种基于 正EE1451标准的无线智能传感器节点，包括普通传感器(实现原始 物理参数釆集)、与传感器电连接的信号转换模块(实现模拟信号到 数字信号转换)、智能传感器接口模块(STIM:实现普通传感器的智 能化)、与信号转换模块和智能传感器接口模块电连接的无线收发模 块。信号转换模块和STIM模块通过微处理器实现，通过TEDS数据 的设置和读取，实现传感器的即插即用和远程校正。针对通用接口部4分公司已提供集成芯片，荷兰Smartec公司推出的一种传感器接口集 成电路UTI，可以为容性器件、铂电阻、热敏电阻、电阻电桥及电位 差计等各种类型传感器提供接口电路，具有较高的精度和一致性。以上相关技术背景所涉及的装置和方法都是针对工业应用领域， 通用接口都是工业应用的传感器，在农业生产过程中，不仅需要对常 规的气象环境信息、土壤温湿度、EC/pH值、压力等常规参数测量， 同时还需要对叶片温湿度、果实膨大、径流量、土壤张力、营养液离 子浓度等相关的参数进行测量，而且，在农业设施、大田灌溉、水产 养殖、禽舍养殖等多个领域对采集参数有着不同要求，另外，野外以 及高温高湿的环境也是目前工业釆集装置所不能完全满足的。目前很多釆集装置采用专用接口，不允许其它类型传感器的连 接，灵活性低，测量参数少；具备通用接口电路的釆集装置，每个传 感器需要相关的转换接口，接线复杂，提高整体成本，同时接口部分 协议不公开，传感器使用受到限制；集成芯片方式的接口很多针对模 拟传感器，对传感器种类有限制，在数字传感器、标准信号模拟传感 器、脉冲传感器没有很好的解决方法；符合正EE1451标准的智能传 感器，需要对每个传感器进行相关处理，增加微处理器和存储器进行转换和标准化工作，增加了系统复杂程度和成本；部分高电压高功耗传感器需要外部电源供电，手持式采集装置不能满足该类传感器数据 的釆集。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供 一 种具有低功耗传感器接口的系统，适合农 业应用环境、标准接口协议，能够连接农业领域大部分模拟、数字、 脉冲、开关、频率等信号传感器，管理各种传感器和分析所采集数据， 准确实时显示、存储、报警、发布相关信息的便携式系统。为达到上述目的，本专利技术的技术方案提供一种传感器通用接口釆集系统，包括微处理器，用于数据处理；传感器通用接口装置，与所述微处理器连接，用于与不同类型的传感器连接；电源管理模块，与所述微处理器连接，用于为所述系统提供电力， 并对电力进行管理。其中，所述系统还包括液晶显示器和触摸按键，分别与所述微处理器连接，用于信息的显示及设置。其中，所述系统还包括存储器，与所述微处理器连接，用于数 据存储。其中，所述系统还包括实时时钟，与所述微处理器连接，用于 实现系统的定时釆集和唤醒。其中，所述系统还包括语音报警装置，与所述微处理器连接， 用于数据的实时报数和报警。其中，所述系统还包括通讯模块，与所述微处理器连接，用于 所述系统与上位机的通讯。其中，所述系统还包括联合测试行动小组JTAG接口，与所述 微处理器连接，用于程序的烧写。其中，所述传感器通用接口装置包括模拟电路模块，与所述微处理器连接，用于与输出模拟信号的传 感器连接；计数模块，与所述微处理器连接，用于与输出脉冲量信号的传感 器连接；数字i/o口模块，与所述微处理器连接，用于与输出数字信号的 传感器连接；供电模块，用于为所述传感器通用接口装置的各模块提供电力及 进行电力管理。其中，所述系统还包括前置调理装置，与所述传感器通用接口6装置连接，包括调理电路、前置微处理器、存储器、4-20mA输出模 块四个部分组成，调理电路根据实际需求釆用运放的分立电路，集成 电路UTI、 ZMD传感器处理芯片，完成对特殊信号的转换，低功耗、 低成本的前置微处理器MSP430F2013完成转换；存储器FM24CL08 存储校准表和传感器参数，4-20mA输出模块AD421完成4-10mA电 流输出，传感器通过I2C 口与系统的传感器通用接口连接通讯，获取 传感器参数和釆集数据。上述技术方案具有如下优点1、 通过设置传感器参数或调用相关传感器库，实现各种传感器 的连接及信号获取，可以根据需求更换不同传感器，系统具有多路接 口，可多点测量，适合农业不同场合使用，进一步降低使用成本；2、 由系统给传感器供电(24V、 12V、 9V、 5V、 3V),便携式系统和接口釆用低功耗设计，最大限度延长釆集时间；3、 多种保护措施的使用，使传感器数据获取抗干扰能力增强，系统防静电、辐射、高频干扰、串扰能力增强；4、 作为便携式釆集系统，操作过程简化，定时釆集存储，具有 报警设置、语音输出、USB、以太网、无线通讯等功能，扩大应用范围，使用简单方便，具有较高的实用价值。 附图说明图l是本专利技术实施例的一种传感器通用接口釆集系统的功能结构框图2是本专利技术实施例的 一种传感器通用接口采集系统的低功耗通用传感器接口功能结构框图3是本专利技术实施例的一种传感器通用接口釆集系统的前置调理装置的功能结构框图。 具体实施例方式下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。本专利技术针对农业生产过程中多种信息的测量，通过简单设置完成 不同传感器信号的滤波、转换、校对、显示、存储、发布，其通用传 感器接口使传感器即插即用，标准化、智能化，实现农业生产现场对 不同参数、相同参数多点移动式或固定式测量，增强了测量系统的通 用性、降低成本和操作复杂度。本专利技术主要涉及模拟信号釆集、数字 信号采集、频率/脉冲信号采集、信号调理、低功耗、隔离防护、通 讯等技术。本实施例的传感器通用接口釆集系统包括微处理器、实时时钟、 存储器、LCD显示器、触摸按键、语音报警装置、传感器通用接口装置、通讯模块、JTAG (Joint Test Action Group,联合测试行动小组)接 口、电源管理模块组成，如图1所示，微处理器为16位超低功耗单片 机MSP430F2418负责信号釆集、系统管理；实时时钟FM31256满足系 统定时釆集和唤醒；存储本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器通用接口采集系统，其特征在于，包括：　微处理器，用于数据处理；　传感器通用接口装置，与所述微处理器连接，用于与不同类型的传感器连接；　电源管理模块，与所述微处理器连接，用于为所述系统提供电力，并对电力进行管理。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：乔晓军，田宏武，王成，张馨，张云鹤，赵春江，
申请(专利权)人：北京市农林科学院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]