專利名稱：基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于信息技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，特別是涉及一種基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
信息技術(shù)將在社會(huì)未來(lái)的發(fā)展中起到關(guān)鍵作用，而傳感器技術(shù)方便人們更高效地獲取信息，其應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。然而，由于傳感技術(shù)基于電子電路技術(shù)，集成度高體積小，原型傳感器既無(wú)法被直接控制，也無(wú)法輸出成能夠被直觀讀取的數(shù)據(jù)，這制約了傳感器在個(gè)人用戶中的大范圍直接使用。為解決傳感器技術(shù)無(wú)法被直接控制，也無(wú)法輸出成能夠北直觀讀取的數(shù)據(jù)的問題，已存在的解決方法就是將傳感器集成在各類儀表中，用戶通過(guò)購(gòu)買各種儀表來(lái)獲取相應(yīng)的信息與服務(wù)。然而這些不同的儀表外設(shè)消耗了大量資源，造成了重復(fù)和浪費(fèi)。另外的解決方法就是等待手機(jī)廠商將一些傳感器直接集成到手機(jī)中。但是手機(jī)更新?lián)Q代有一定的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、推廣周期，并且有些傳感器體積、功能限制等原因不能被集成，還有些傳感器由于比較小眾化，手機(jī)廠商不愿意集成，從來(lái)帶來(lái)一系列的限制。綜上，現(xiàn)已存在的解決傳感器技術(shù)缺陷的方法不足以應(yīng)對(duì)傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，無(wú)法促進(jìn)相對(duì)產(chǎn)業(yè)的興起。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法在智能終端和各類傳感器之間提供中轉(zhuǎn)而使得傳感器數(shù)據(jù)無(wú)法直觀地讀取和控制的問題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)包括:至少一傳感器、基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備、以及智能終端；所述至少一傳感器，用于輸出感測(cè)數(shù)據(jù)；所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與所述至少一傳感器連接，用于采集、處理所述至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)；其中，所述傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備包括:通用串行總線接口單片機(jī)，連接所述智能終端，用于獲取所述智能終端的USB電源；所述通用串行總線接口單片機(jī)上具有通用異步接收/發(fā)送接口及通用串行總線接口 ；數(shù)據(jù)采集處理模塊，連接至所述通用異步接收/發(fā)送接口，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集單片機(jī)，晶振電路、以及復(fù)位電路，其用于選擇至少一傳感器，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)采集所述至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)，并將所述感測(cè)數(shù)據(jù)整理壓縮后傳輸至所述智能終端，并判斷是否有停止采集感測(cè)數(shù)據(jù)的命令，若是，則停止進(jìn)程；若否，則繼續(xù)選擇傳感器；所述智能終端，通過(guò)通用串行總線接口連接至基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備，用于接收感測(cè)數(shù)據(jù)并予以顯示；還用于選擇至少一傳感器，通過(guò)通用串行總線接口發(fā)送所需感測(cè)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，監(jiān)聽通用串行總線接口處的數(shù)據(jù)。
優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單片具有28個(gè)引腳用于提供所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與傳感器和智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)及命令交互的端口。優(yōu)選地，所述智能終端還用于判斷與基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備之間，以及所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與至少一傳感器之間的鏈接是否正常。優(yōu)選地，所述通用串行總線接口單片機(jī)還包括第一電阻，第二電阻、第三電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管，以及12MHz的晶體，以及芯片ATmega8 ;所述ATmega8芯片具有28個(gè)引腳；其中，所述第一電阻的一端與第一穩(wěn)壓二極管的一端連接，第一電阻的另一端與第二穩(wěn)壓電阻的一端連接，第二電阻的另一端與芯片ATmegaS的第14引腳連接，第一穩(wěn)壓二極管的另一端接地；第三電阻的一端與芯片ATmegaS的第15引腳連接，第三電阻的另一端與第二穩(wěn)壓二極管的一端連接，第二穩(wěn)壓二極管的另一端接地；第一電容的一端與電壓VCC連接，第一電容的另一端接地。優(yōu)選地，所述晶振電路包括第四電容、第五電容、以及16MHz的晶體；第四電容的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第10引腳連接，第四電容的另一端接地，第五電容的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第9引腳連接，第五電容的另一端接地，所述16MHz的晶體連接在第四電容和第五電容之間，第六電容的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第20引腳連接，第六電容的另一端接地。優(yōu)選地，所述復(fù)位電路包括第七電容、第六電阻、第七電阻、發(fā)光二極管、接口、按鍵、第一電源部分、以及第二電源部分；其中，所述按鍵具有4個(gè)端口，即第I端口、第2端口、第3端口、以及第4端口 ；接口具有6個(gè)端口，即第I端口、第2端口、第3端口、第4端口、第5端口、以及第6端口 ；第六電阻的一端與第一電源部分連接，第六電阻的另一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第I引腳連接，第七電阻的一端與發(fā)光二極管連接，第七電阻的另一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第19引腳連接；第七電容的一端與第一電源部分連接，第七電容的另一端接地；接口的第I端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第18引腳連接，第2端口與第二電源部分連接，第3端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第19引腳連接，第4端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第17引腳連接，第5端口與所述按鍵的第4端口連接，第6端口接地。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第23到第28引腳為模擬量輸入輸出接口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第4、第6、第13、以及第14引腳為數(shù)字輸入輸出口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第5、第11、第12、以及第15引腳為PWM輸出口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第16、第17、第18、以及第19分別為串行外設(shè)接口和兩線式串行總線復(fù)用接口。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊還包括第四電阻和第五電阻，第四電阻的一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第2引腳連接，第四電阻的另一端作為串行通信的數(shù)據(jù)接收端與所述通用串行總線接口單片機(jī)連接，第五電阻的一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第3引腳連接，第五電阻的另一端作為串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送端與所述通用串行總線接口單片機(jī)連接。優(yōu)選地，所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中傳感器數(shù)據(jù)讀取的方法包括:模擬量直接讀取、數(shù)字量讀取、以及智能總線型交互讀取。如上所述，本發(fā)明所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，具有以下有益效果:1、所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)中的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備為各類傳感器與智能終端之間提供中轉(zhuǎn)，方便用戶個(gè)性化組裝各類傳感器的應(yīng)用，豐富了智能終端對(duì)各類傳感器的支持。2、所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)使智能終端實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器數(shù)據(jù)的直觀讀取和傳感器的控制。3、所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)解決了當(dāng)前傳感器應(yīng)用缺乏靈活性的問題，并具有高效、便捷、實(shí)用等特點(diǎn)。


圖1顯示為本發(fā)明的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。圖3顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中通用串行總線接口單片機(jī)的電路圖。圖4顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中數(shù)據(jù)處理模塊的電路圖。圖5顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與各類傳感器的安卓界面示意圖。圖6顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中串行外設(shè)接口連接示意圖。圖7顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中兩線式串行總線接口連接示意圖。圖8顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備運(yùn)行流程圖。圖9顯示為本發(fā)明基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)的智能終端運(yùn)行流程圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明I 傳感器2 基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備3 智能終端21 通用串行總線接口單片機(jī)22 數(shù)據(jù)采集處理模塊221 數(shù)據(jù)采集單片機(jī)222 晶振電路223 復(fù)位電路
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例設(shè)計(jì)了一種基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，如圖1所示，包括至少一個(gè)傳感器1，基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備2，以及智能終端3。用戶通過(guò)支持OTG的智能終端接入到所述基于微型通用串行總線傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備，通過(guò)終端上的軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示、讀取、與控制，以及命令交互；同時(shí)各類傳感器，也通過(guò)微型通用串行總線(Micro USB)插頭，接入到通用傳感器平臺(tái)，供手機(jī)調(diào)用。其中，至少一傳感器I用于輸出感測(cè)數(shù)據(jù)；基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備2，與所述至少一傳感器連接用于采集處理所述至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)。所述傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備如圖2所示，包括:通用串行總線接口單片機(jī)21，即USB接口單片機(jī)，連接所述智能終端3，所述通用串行總線接口單片機(jī)21用于獲取所述智能終端的USB電源并輸出USB電源，所述USB接口單片機(jī)上具有通用異步-接收/發(fā)送接口及通用串行總線接口 ；數(shù)據(jù)采集處理模塊22，其連接至所述通用異步接收/發(fā)送接口與串行總線接口單片機(jī)21連接，包括數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221、晶振電路222、以及復(fù)位電路223，其用于選擇至少一傳感器1，例如，在火焰?zhèn)鞲衅鳌h(huán)境光傳感器、人體熱釋電傳感器、酒精傳感器、溫度傳感器等各種傳感器中選擇至少一個(gè)，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221采集所述至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)，并將所述感測(cè)數(shù)據(jù)整理壓縮后輸出至所述智能終端，并判斷是否有停止采集感測(cè)數(shù)據(jù)的命令，若有停止采集命令，那么就停止該進(jìn)程；若沒有停止采集命令，那么繼續(xù)選擇至少一傳感器I。所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221具有28個(gè)引腳，所述28個(gè)引腳用于提供所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與傳感器和智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)及命令交互的端口。智能終端3，通過(guò)通用串行總線接口連接至基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備2，用于接收至少一傳感器I的感測(cè)數(shù)據(jù)并顯示所述感測(cè)數(shù)據(jù)；所述智能終端3還通過(guò)用于選擇至少一傳感器，通過(guò)通用串行總線接口發(fā)送所需感測(cè)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，監(jiān)聽通用串行總線接口處的數(shù)據(jù)，并判斷是否有感測(cè)數(shù)據(jù)返回，若是，則分析顯示感測(cè)數(shù)據(jù)；若否，則繼續(xù)監(jiān)聽通用串行總線接口出的數(shù)據(jù)；所述智能終端3還用于判斷是否有停止采集感測(cè)數(shù)據(jù)的命令，若是，則通知所述數(shù)據(jù)采集模塊22停止采集感測(cè)數(shù)據(jù)。其還用于判斷判斷與基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備之間，以及所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與至少一傳感器之間的鏈接是否正常。下面分別對(duì)所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備2的的硬件進(jìn)行分別描述。所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備2的通用串行總線接口單片機(jī)21的具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，所述通用串行總線接口單片機(jī)21，即USB接口單片機(jī)，其中，所述USB接口單片機(jī)采用ATmegaS。所述通用串行總線接口單片機(jī)21包括通用串行總線接口，所述通用串行總線接口具有4個(gè)引腳，第I引腳接USB電壓，第2引腳接數(shù)據(jù)線D-第3引腳接數(shù)據(jù)線D+，第4引腳接電源地。所述通用串行總線接口單片機(jī)21還包括第一電阻R1，第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第一穩(wěn)壓二極管D1、第二穩(wěn)壓二極管D2，以及12MHzD的晶體E。以及芯片ATmega8。所述ATmega8芯片具有28個(gè)引腳。其中，所述第一電阻Rl的一端與第一穩(wěn)壓二極管Dl的一端連接，第一電阻Rl的另一端與第二穩(wěn)壓電阻R2的一端連接，第二電阻R2的另一端與芯片ATmegaS的第14引腳連接，第一穩(wěn)壓二極管Dl的另一端接地；第三電阻R3的一端與芯片ATmegaS的第15引腳連接，第三電阻R3的另一端與第二穩(wěn)壓二極管D2的一端連接，第二穩(wěn)壓二極管D2的另一端接地；第一電容Cl的一端與電壓VCC連接，第一電容Cl的另一端接地。其中數(shù)據(jù)線D-上的第一電阻R1，即上拉電阻Rl用來(lái)通知計(jì)算機(jī)這是一個(gè)低速USB設(shè)備。12MHz晶體和兩個(gè)22pF的第二電容C2和第三電容C3組成單片機(jī)運(yùn)行所必須的時(shí)鐘。數(shù)據(jù)線D+和D-可使用芯片的任意IO端口，但是必須使用相同的IO端口。在這里數(shù)據(jù)線D+連接到PBl，數(shù)據(jù)線D-連接到PBO。此外數(shù)據(jù)線D+還需要連接到INTO上，這是為了在不同的AVR單片機(jī)中使用AVRUSB時(shí)有更好的適應(yīng)性和兼容性，無(wú)需修改底層核心部分程序的代碼。第二電阻R2、第三電阻R3起到限流和保護(hù)作用，防止在意外情況下?lián)p壞計(jì)算機(jī)的USB端口或單片機(jī)的端口。單片機(jī)所需的電源Vcc可由USB的5V輸出電源直接提供，或者由USB的5V電源轉(zhuǎn)換得到(如LD0、穩(wěn)壓二極管等)，或者通過(guò)電池等其他外部電源來(lái)供電。數(shù)據(jù)線D+和D-上的3.6V第一穩(wěn)壓二極管Dl和第二穩(wěn)壓二極管D2起到限制數(shù)據(jù)線上的電平的作用。所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備的數(shù)據(jù)采集模塊22的具體結(jié)構(gòu)如圖4所示，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊22用于采集和處理傳感器數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221、晶振電路222、以及復(fù)位電路223。其中，所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221采用芯片ATmega328，其具有28個(gè)引腳用于提供所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)及命令交互的端口。所述數(shù)據(jù)采集處理模塊22還包括第四電阻R4和第五電阻R5，第四電阻R4的一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第2引腳連接，第四電阻R4的另一端作為串行通信的數(shù)據(jù)接收端與所述通用串行總線接口單片機(jī)21連接，第五電阻R5的一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第3引腳連接，第五電阻R5的另一端作為串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送端與所述通用串行總線接口單片機(jī)21連接；所述晶振電路222包括第四電容C4、第五電容C5、以及16MHz的晶體F。第四電容C4的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第10引腳連接，第四電容C4的另一端接地，第五電容C5的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第9引腳連接，第五電容C5的另一端接地，所述16MHz的晶體F連接在第四電容C4和第五電容C5之間，第六電容C6的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第20引腳連接，第六電容C6的另一端接地。其中，第四電阻R4、第五電阻R5為IK歐姆，第四電容C4、第五電容C5為22pF。所述復(fù)位電路223包括第七電容C7、第六電阻R6、第七電阻R7、發(fā)光二極管LED、ISP接口 1、按鍵S、第一電源部分MCU1、以及第二電源部分MCU2。其中，所述按鍵S具有4個(gè)端口，即第I端口、第2端口、第3端口、以及第4端口 ；ISP接口 I具有6個(gè)端口，即第I端口、第2端口、第3端口、第4端口、第5端口、以及第6端口。第六電阻R6的一端與第一電源部分MCUl連接，第六電阻R6的另一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第I引腳連接，第七電阻R7的一端與發(fā)光二極管LED連接，第七電阻R7的另一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第19引腳連接；第七電容C7的一端與第一電源部分MCUl連接，第七電容C7的另一端接地；ISP接口I的第I端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第18引腳連接，第2端口與第二電源部分MCU2連接，第3端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第19引腳連接，第4端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第17引腳連接，第5端口與所述按鍵S的第4端口連接，第6端口接地；其中，第七電容C7為lOOnF、第六電阻R6、第七電阻R7分別為IOK和IK歐姆。在所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221啟動(dòng)0.1秒后，第七電容C7兩端的電壓持續(xù)充電為5V，這時(shí)第六電阻R6的兩端的電壓接近于0V，所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第I引腳，即復(fù)位引腳處于低電平，復(fù)位電路正常工作。當(dāng)按下按鍵S時(shí)，開關(guān)導(dǎo)通，這時(shí)候第七電容C7兩端形成了回路，第七電容C7被短路，所以在按下按鍵的過(guò)程中，第七電容C7開始釋放之前充好的電量。隨著時(shí)間的推移，第七電容C7在0.1秒內(nèi)，從5V釋放到1.5V，甚至更小。根據(jù)串聯(lián)電路電壓原理，此時(shí)第六電阻R6的電壓為3.5V，甚至更大，所以復(fù)位引腳又接收到高電平，所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221自動(dòng)復(fù)位。本實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)典型的晶振取16MHz，可以準(zhǔn)確得到9600波特率和19200波特率。如圖4所示，所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第23-第28引腳為模擬量輸入輸出接口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第4、第6、第13、以及第14引腳為數(shù)字輸入輸出口。所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221的第5、第11、第12、以及第15引腳為PWM(脈寬調(diào)制)輸出口。所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī) 221 的第 16、第 17、第 18、以及第 19 分別 SPI(Serial Peripheral Interface—串行外設(shè)接口)和I2C (Inter — Integrated Circuit,兩線式串行總線)復(fù)用接口。所述數(shù)據(jù)采集處理模塊22連接，如圖5安卓界面中所示的火焰?zhèn)鞲衅鳌h(huán)境光傳感器、人體熱釋電傳感器、酒精傳感器、溫度傳感器等各種傳感器通過(guò)圖4中所列接口，SP插即用連接后完成感測(cè)數(shù)據(jù)的采集、處理，并將這些傳感器數(shù)據(jù)發(fā)給所述通用串行總線接口模塊21通過(guò)通用串行總線(USB)傳輸給用戶終端(即Android設(shè)備)，實(shí)現(xiàn)感測(cè)數(shù)據(jù)的顯示、讀取、控制、以及命令交互。本發(fā)明提供的所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中傳感器數(shù)據(jù)讀取的方法包括:模擬量直接讀取:由于所示數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221有6路模擬輸入analogO到analog5:每一路具有10位的分辨率(即輸入有1024個(gè)不同值)，默認(rèn)輸入信號(hào)范圍為O到5V。例如溫度傳感器我們可以接到設(shè)定的口進(jìn)行模擬量讀取，再按公式計(jì)算出傳感器采集的溫度值。數(shù)字量讀取:所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221數(shù)字輸入輸出口 digitalO到digital3:工作電壓為5V，每一路能輸出和接入最大電流為40mA。例如:火焰?zhèn)鞲衅骱途凭珎鞲衅?，我們可以直接讀取來(lái)判斷火焰和酒精傳感器的輸出，來(lái)判斷設(shè)定的火焰和酒精閥值。智能總線型交互讀取:由于有些傳感器是基于I2C或者SPI等總線形式的。所示數(shù)據(jù)采集單片機(jī)221只需要和包含這些總線的智能傳感器進(jìn)行通信就可以直接獲得傳感器的最終結(jié)果，無(wú)需進(jìn)行數(shù)字量和模擬量讀取。這種方式是未來(lái)傳感器的趨勢(shì)，方便了系統(tǒng)的集成。例如SPI 通信:如圖 6 所不，SPI (Serial Peripheral Interface—串行外設(shè)接口)總線系統(tǒng)是一種同步串行外設(shè)接口，它可以使MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信以交換信息。STH10-SPI數(shù)字溫濕度傳感器，電壓工作范圍廣(2-5V)，SPI數(shù)字接口，讀寫方便不占用額外資源，靜態(tài)電流小于luA。這樣在數(shù)據(jù)采集單片機(jī)上可以掛多個(gè)SPI接口的傳感器進(jìn)行選擇性的信息讀取。I2C 總線:如圖 7 所不，I2C (Inter — Integrated Circuit)總線是由 PHILIPS 公司開發(fā)的兩線式串行總線，用于連接微控制器及其外圍設(shè)備。是微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種總線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡(jiǎn)單，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。DS1624溫度傳感器，可以使用一片控制器控制多達(dá)8片傳感器，支持I2C總線協(xié)議，測(cè)溫范圍寬，讀數(shù)穩(wěn)定，分辨率高，無(wú)須外接電路，與單片機(jī)接口簡(jiǎn)單，廣泛用于溫度檢測(cè)。在通過(guò)用戶終端，即安卓設(shè)備選擇配置傳感器信息例如:火焰?zhèn)鞲衅?、環(huán)境光傳感器、酒精傳感器、溫度傳感器等傳感器的信息，并將選擇配置的傳感器信息通過(guò)Micro USB口進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)采集處理模塊22通過(guò)Micro USB 口獲取選擇配置的傳感器信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和壓縮，再通過(guò)Micro USB 口傳回給智能終端。智能終端是一直監(jiān)聽Micro USB 口返回的信息，并解析返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示。每種傳感器都有自己的計(jì)算公式和方法，通過(guò)對(duì)選擇的傳感器進(jìn)行解析計(jì)算得出結(jié)果顯示傳感器采集到的信息。基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備的運(yùn)行流程如圖8所示:啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集命令，接著判斷用戶終端是否選擇傳感器，若否，則返回重新啟動(dòng)；若是，則確定傳感器類型、進(jìn)行傳感器據(jù)采集、整理、壓縮，傳輸感測(cè)數(shù)據(jù)；判斷是否停止啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集命令，若是，則停止進(jìn)程；若否，返回重新確定傳感器類型、進(jìn)行傳感器數(shù)據(jù)采集、整理、壓縮,傳輸感測(cè)數(shù)據(jù)。智能終端的運(yùn)行流程如圖9所示:啟動(dòng)配置傳感器命令，判斷判斷與基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備之間，以及所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與至少一傳感器之間的鏈接是否正常。若否，則停止該進(jìn)程；若是，則選擇傳感器類型，通過(guò)USB發(fā)送所需感測(cè)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求、監(jiān)聽USB 口處的感測(cè)數(shù)據(jù)；接著判斷是否有感測(cè)數(shù)據(jù)返回，若否，則返回重新監(jiān)聽USB 口感測(cè)數(shù)據(jù)；若是，則分析并顯示感測(cè)數(shù)據(jù)；判斷是否停止啟動(dòng)配置傳感器命令，若否，則返回重新監(jiān)聽USB 口感測(cè)數(shù)據(jù)；若是，則通知基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備停止。本發(fā)明利用Android平臺(tái)支持OTG的智能終端，安裝自行開發(fā)的應(yīng)用軟件，可以用來(lái)測(cè)量空氣溫度與壓強(qiáng)。其硬件實(shí)施如下:嵌入式軟件選擇Arduino最新的基于Java開發(fā)的跨平臺(tái)IDE。基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備的硬件平臺(tái)，主要使用低價(jià)格的微處理控制器ATMEGA328P-PU，依據(jù)其電路圖簡(jiǎn)化硬件模組。獨(dú)立運(yùn)作的微處理控制器還可簡(jiǎn)單地與傳感器、各式各樣的電子元件(如紅外線、超聲波、熱敏電阻、光敏電阻等)進(jìn)行USB接口連接。處理器核心為ATmega328，同時(shí)具有14路數(shù)字輸入/輸出口(其中4路或6路可作為PWM輸出)，6路模擬輸入，一個(gè)16MHz晶體振蕩器，一個(gè)USB 口。其概要如下:處理器:+ATmega328工作電壓:+5V數(shù)字10腳:14 (其中4路或6路作為PWM輸出)模擬輸入腳:6
IO腳直流電流:40mA3.3V腳直流電流:50mAFlash+Memory:32KB (ATmega328,其中 0.5KB 用于 bootloader)SRAM:2KB (ATmega328)EEPROM: IKB (ATmega328)工作時(shí)鐘:16MHz通信接口:串口 ATmega328內(nèi)置的UART可以通過(guò)數(shù)字口 O (RX)和I (TX)與外部實(shí)現(xiàn)串口通信；ATmegal6U2可以訪問數(shù)字口實(shí)現(xiàn)USB上的虛擬串口。此外還包含:TWI (兼容I2C)接口，SPI接口。本發(fā)明所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)中的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備解決了各類傳感器由于集成度高體積小，原型傳感器既無(wú)法被直接控制，也無(wú)法輸出成能夠被直觀讀取的數(shù)據(jù)等問題，并可為傳感器與智能終端之間提供中轉(zhuǎn)，方便用戶個(gè)性化DIY各類傳感器應(yīng)用。本發(fā)明可以用于能采用智能終端進(jìn)行測(cè)量的各種應(yīng)用場(chǎng)景中，如溫度、光照、PM2.5、酒精、脈搏等各種傳感器應(yīng)用。綜上所述，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于，所述傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)包括:至少一傳感器、基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備、以及智能終端; 所述至少一傳感器，用于輸出感測(cè)數(shù)據(jù)； 所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與所述至少一傳感器連接，用于采集、處理所述至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)；其中，所述傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備包括: 通用串行總線接口單片機(jī)，連接所述智能終端，用于獲取所述智能終端的USB電源；所述通用串行總線接口單片機(jī)上具有通用異步接收/發(fā)送接口及通用串行總線接口 ； 數(shù)據(jù)采集處理模塊，連接至所述通用異步接收/發(fā)送接口，所述數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集單片機(jī)，晶振電路、以及復(fù)位電路，其用于選擇至少一傳感器，通過(guò)所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)采集所述至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)，并將所述感測(cè)數(shù)據(jù)整理壓縮后傳輸至所述智能終端，并判斷是否有停止采集感測(cè)數(shù)據(jù)的命令，若是，則停止進(jìn)程；若否，則繼續(xù)選擇傳感器； 所述智能終端，通過(guò)通用串行總線接口連接至基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備，用于接收感測(cè)數(shù)據(jù)并予以顯示；還用于選擇至少一傳感器，通過(guò)通用串行總線接口發(fā)送所需感測(cè)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，監(jiān)聽通用串行總線接口處的數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單片具有28個(gè)引腳用于提供所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與傳感器和智能終端進(jìn)行數(shù)據(jù)及命令交互的端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述智能終端還用于判斷與基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備之間，以及所述基于微型通用串行 總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與至少一傳感器之間的鏈接是否正常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述通用串行總線接口單片機(jī)還包括第一電阻，第二電阻、第三電阻、第一電容、第二電容、第三電容、第一穩(wěn)壓二極管、第二穩(wěn)壓二極管，以及12MHz的晶體，以及芯片ATmega8 ;所述ATmega8芯片具有28個(gè)引腳；其中，所述第一電阻的一端與第一穩(wěn)壓二極管的一端連接，第一電阻的另一端與第二穩(wěn)壓電阻的一端連接，第二電阻的另一端與芯片ATmega8的第14引腳連接，第一穩(wěn)壓二極管的另一端接地；第三電阻的一端與芯片ATmegaS的第15引腳連接，第三電阻的另一端與第二穩(wěn)壓二極管的一端連接，第二穩(wěn)壓二極管的另一端接地；第一電容的一端與電壓VCC連接，第一電容的另一端接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述晶振電路包括第四電容、第五電容、以及16MHz的晶體；第四電容的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第10引腳連接，第四電容的另一端接地，第五電容的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第9引腳連接，第五電容的另一端接地，所述16MHz的晶體連接在第四電容和第五電容之間，第六電容的一端與數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第20引腳連接，第六電容的另一端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述復(fù)位電路包括第七電容、第六電阻、第七電阻、發(fā)光二極管、接口、按鍵、第一電源部分、以及第二電源部分；其中，所述按鍵具有4個(gè)端口，即第I端口、第2端口、第3端口、以及第4端口 ；接口具有6個(gè)端口，即第I端口、第2端口、第3端口、第4端口、第5端口、以及第6端口 ；第六電阻的一端與第一電源部分連接，第六電阻的另一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第I引腳連接，第七電阻的一端與發(fā)光二極管連接，第七電阻的另一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第19引腳連接；第七電容的一端與第一電源部分連接，第七電容的另一端接地；接口的第I端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第18引腳連接，第2端口與第二電源部分連接，第3端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第19引腳連接，第4端口與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第17引腳連接，第5端口與所述按鍵的第4端口連接，第6端口接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第23到第28引腳為模擬量輸入輸出接口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第4、第6、第 13、以及第14引腳為數(shù)字輸入輸出口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第5、第11、第12、以及第15引腳為PWM輸出口 ；所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第16、第17、第18、以及第19分別為串行外設(shè)接口和兩線式串行總線復(fù)用接口。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述數(shù)據(jù)采集處理模塊還包括第四電阻和第五電阻，第四電阻的一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第2引腳連接，第四電阻的另一端作為串行通信的數(shù)據(jù)接收端與所述通用串行總線接口單片機(jī)連接，第五電阻的一端與所述數(shù)據(jù)采集單片機(jī)的第3引腳連接，第五電阻的另一端作為串行通信的數(shù)據(jù)發(fā)送端與所述通用串行總線接口單片機(jī)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，其特征在于:所述基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備中傳感器數(shù)據(jù)讀取的方法包括:模擬量直接讀取、數(shù)字量讀取、以及智能總線型交互讀取。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)，所述傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控系統(tǒng)包括至少一傳感器，用于輸出感測(cè)數(shù)據(jù)；基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備與所述至少一傳感器連接，用于采集、處理至少一傳感器輸出的感測(cè)數(shù)據(jù)；所述傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備包括USB接口單片機(jī)和數(shù)據(jù)采集處理模塊；智能終端，通過(guò)通用串行總線接口連接至基于微型通用串行總線的傳感器轉(zhuǎn)接測(cè)控設(shè)備，用于接收感測(cè)數(shù)據(jù)并予以顯示；還用于選擇至少一傳感器，通過(guò)通用串行總線接口發(fā)送所需感測(cè)數(shù)據(jù)的請(qǐng)求，監(jiān)聽通用串行總線接口處的數(shù)據(jù)。本發(fā)明為各類傳感器與智能終端之間提供中轉(zhuǎn)，方便用戶個(gè)性化組裝各類傳感器的應(yīng)用，豐富了智能終端對(duì)各類傳感器的支持。
文檔編號(hào)G05B19/042GK103092115SQ20131003193
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月28日
發(fā)明者王泰戈, 張武雄, 賈兆 申請(qǐng)人:王泰戈, 張武雄, 賈兆