專利名稱：一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器的制作方法
技術領域：
一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采技術領域[0001]本實用新型涉及一種基于嵌入式處理器的手持式數據采集設備，用于桿塔雷電安全防護狀態信息的無線采集。屬于無線通信和信號采集技術領域。
背景技術：
[0002]高壓輸電線路的安全防護是確保電力傳輸安全的重要環節，而防護設施工作狀態的遠程數據采集是實現監測的一個重要部分。目前，大部分地區對輸電桿塔的防護狀態檢測，例如避雷器的泄放電流、接地電阻的變化趨勢等還是非實時、非在線的采集方式。這種方式是通過人工現場觀察或臨時儀表測試方式進行記錄，然后將數據帶回總控室進行分析，存在著太多的人為因素和繁重的工作量。發明內容[0003]為了克服目前桿塔安全防護狀態的數據采集與記錄方式的上述問題，本實用新型提供一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器。和配套安裝在桿塔上的無線監測終端機，有效地解決了野外惡劣環境下監測數據的采集問題。巡查人員只要隨身攜帶所述的一種用于桿塔雷電數據在線監測系統的手持式無線數據采集器，即可從監控終端機上遠程讀出安防狀態信息，進行存儲和簡單的數據處理。并可以將數據匯總到檢測中心的管理機上，以便及時、準確地掌握監控環境的情況。不僅避免了人工采集數據可能造成的錯誤和誤差，而且減小工作強度以及在惡劣環境下采集數據的危險。[0004]為了實現上述技術方案，本實用新型包含STM32嵌入式處理器，無線通信模塊，紅外數據采集模塊，大容量閃存芯片，SD卡模塊，觸摸屏模塊，矩陣鍵盤，UART串行接口模塊， USB數據傳輸模塊和電源管理模塊。其特征在于[0005]1.所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，采用 ST公司基于ARM Cortex-M3內核的STM32F103系列32位嵌入式處理器芯片；[0006]2.所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，采用 SM51 SLPL-470MHZ無線通信模塊和TFDU4300紅外數據采集模塊接收雷電數據，其分別通過串行接口與處理器連接；[0007]3.所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器的數據存儲包含了大容量閃存芯片FLASH和SD卡兩種存儲器，其中FLASH的型號分別是 AT45DB161D 和 M25P64-VME6G ；[0008]4.所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，利用2. 8寸的彩色LCD來實現數據顯示，人機交互方式包含14個按鍵組成的薄膜鍵盤和 ADS7843驅動的觸摸屏，它們均通過并行接口與處理器連接；[0009]5.所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器的電源管理主要包含TPS79533穩壓芯片和NCP1835芯片，分別用于控制系統的各部分的電源輸入和管理鋰電池的電量；[0010]6.所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，采用 UART串行接口和USB接口與PC機交換采集數據，同時可直接利用USB接口的5V電源為內部電池的充電。[0011]
[0012]圖1本實用新型應用系統架構圖[0013]圖2本實用新型硬件結構框圖[0014]圖3本實用新型STM32處理器電路[0015]圖4本實用新型無線通信模塊電路[0016]圖5本實用新型紅外數據通信模塊電路[0017]圖6本實用新型Flash存儲模塊電路[0018]圖7本實用新型SD卡存儲模塊電路[0019]圖8本實用新型觸摸屏電路[0020]圖9本實用新型按鍵鍵盤電路[0021]圖10本實用新型UART接口電路[0022]圖11本實用新型USB接口電路[0023]圖12本實用新型電源管理模塊電路[0024]具體實施方式
[0025]本實施例中的嵌入式處理器選用的是STM32F103VE芯片。STM32F103VE是一塊基于CorteX-M3架構，具有511片內flash的ARM處理器。其是整個系統的核心，負責采集數據接收、解析、存儲、顯示和傳輸的控制，及系統相關的設置。[0026]監測數據采集方式包含SM51 SLPL-470MHZ無線通信模塊和TFDU4300紅外數據采集模塊。SM51是一款微功率(IOOmW) ISM全波段工業無線串口通信模塊。[0027]數據存儲包含了大容量閃存芯片(FLASH)和SD卡兩種存儲方式，其中FLAHS包括 7 Atmel公司的生產的16Mbit SPI接口的AT4OTB161D和Numonyx公司制造的64Mbit SPI 接口的 M25P64-VME6G ；[0028]數據顯示是利用2. 8寸的豎屏液晶顯示模塊DST2001PH來實現的，其通過的并行接口連接在STM32處理器上；[0029]系統人機交互的方式包含14個按鍵組成的鍵盤和ADS7843驅動的觸摸屏，其中鍵盤中的12個按鍵以矩陣鍵盤的形式與STM32處理器連接；[0030]系統設計可以使用2個UART接口和USB接口將數據傳輸給PC機；[0031]電源管理主要包含TPS79533穩壓芯片(控制系統的各部分的電源輸入)和 NCP1835芯片(管理鋰電池的電量)；[0032]下面結合圖3 12詳細說明各芯片的連接。[0033]如圖3，4所示，STM32F103VC的PA. 9，PA. 10與無線通信模塊串口發送接收引腳連接，PD. 11, PD. 12分別于無線通信模塊的SLEEP，RESET引腳連接，實現無線通信模塊的工作狀態的控制；[0034]如圖3，5所示，STM32F103VC的PB. 1，PB. 10，PB. 11分別于紅外數據采集模塊的片選，發送和接收引腳連接，實現紅外數據采集的控制；4[0035]如圖3，6所示，STM32F103VC的SPIl接口分別于兩片FLASH連接，并通過PD. 9和 PD. 15分別進行片選，可以實現多Flash的分時復用；[0036]如圖3，7所示，STM32F103VC的SPI3接口與SD卡的數據發送、接收和時鐘引腳連接，并通過PD. 13和PD. 14進行連接判斷和片選；[0037]如圖3，8所示，STM32F103VC的PC. 7，PC. 8，PC. 9分別連接LCD的片選及數據讀寫等控制引腳，ΡΕ. 0-ΡΕ. 15連接IXD的16個數據位實現液晶屏顯示的控制。并且通過 STM32F103VC的SPI2接口連接ADS7843，實現觸摸屏的驅動和控制；[0038]如圖3，9所示，STM32F103VC的PD. 0-PD. 6引腳分別連接矩陣鍵盤的行和列引腳， 實現鍵盤按鍵的接收，PA. 0單獨連接一個按鍵，實現系統的喚醒；[0039]如圖3，10所示，STM32F103VC的UARTl和UART2接口通過MAX3232電平變換連接外部的UART接口 ；[0040]如圖3，11所示，STM32F103VC的USB接口直接連接外部的USB接口；[0041]如圖12所示，系統通過TPS79533穩壓芯片將5V的外部電源轉換為3. 3V電壓，為系統的各種芯片提供電源，并且通過NCP1835芯片管理鋰電池的電量，從而實現鋰電池的低電壓提示和充電管理。
權利要求1.一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，其特征在于所述的手持式無線數據采集器包含嵌入式處理器模塊，通信模塊，數據存儲模塊，顯示模塊，人機交互模塊和電源管理模塊。
2.根據權利要求1所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，其特征在于所述的嵌入式處理器模塊采用ST公司基于ARM Cortex-M3內核的 STM32F103系列32位嵌入式處理器芯片。
3.根據權利要求1所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，其特征在于通信模塊采用SM51 SLPL-470MHZ無線通信模塊和TFDU4300紅外數據通信模塊接收雷電數據，其分別通過串行接口與處理器連接，采用UART串行接口和USB接口與PC機交換采集數據。
4.根據權利要求1所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，其特征在于數據存儲模塊包含了大容量閃存芯片FLASH和SD卡兩種存儲器，其中 FLASH 的型號分別是 AT4OTB161D 和 M25P64-VME6G。
5.根據權利要求1所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，其特征在于顯示模塊利用2. 8寸的彩色IXD來實現數據顯示，人機交互模塊包含14 個按鍵組成的薄膜矩陣鍵盤和ADS7843驅動LCD的觸摸屏，它們均通過并行接口與處理器連接。
6.根據權利要求1所述的一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，其特征在于電源管理主要包含TPS79533穩壓芯片和NCP1835芯片，分別用于控制系統的各部分的電源輸入和管理鋰電池的電量，同時可直接利用USB接口的5V電源為內部電池的充電。
專利摘要本實用新型涉及一種用于桿塔安全防護在線監測系統的手持式無線數據采集器，屬于無線信號采集技術領域。系統包含STM32嵌入式處理器，觸摸屏模塊、大容量FLASH和SD卡存儲模塊、無線通信模塊、紅外數據采集模塊、UART串行接口模塊、USB數據傳輸模塊、矩陣鍵盤、JTAG接口和電源管理模塊。其中無線通信模塊和紅外數據采集模塊負責監測數據的采集，其分別通過串行接口與STM32處理器連接。STM32處理器通過連接的大容量存儲芯片實現采集的監測數據存儲，并通過連接的觸摸屏實現記錄數據的顯示。系統設計采用鍵盤和觸摸屏這兩種方式來實現人機交互、數據的收發、存儲與顯示，并可以進行系統參數設置。本系統可以通過UART串行接口和USB接口的方式，將采集記錄的數據傳輸給PC機，便于更進一步的統計和分析。
文檔編號G01R31/00GK202256513SQ201120213569
公開日2012年5月30日 申請日期2011年6月22日 優先權日2011年6月22日
發明者李少波, 王瓊潔, 王瑛 申請人:北京工業大學