专利名称：一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器的制作方法
技术领域：
一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采技术领域[0001]本实用新型涉及一种基于嵌入式处理器的手持式数据采集设备，用于杆塔雷电安全防护状态信息的无线采集。属于无线通信和信号采集技术领域。
背景技术：
[0002]高压输电线路的安全防护是确保电力传输安全的重要环节，而防护设施工作状态的远程数据采集是实现监测的一个重要部分。目前，大部分地区对输电杆塔的防护状态检测，例如避雷器的泄放电流、接地电阻的变化趋势等还是非实时、非在线的采集方式。这种方式是通过人工现场观察或临时仪表测试方式进行记录，然后将数据带回总控室进行分析，存在着太多的人为因素和繁重的工作量。发明内容[0003]为了克服目前杆塔安全防护状态的数据采集与记录方式的上述问题，本实用新型提供一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器。和配套安装在杆塔上的无线监测终端机，有效地解决了野外恶劣环境下监测数据的采集问题。巡查人员只要随身携带所述的一种用于杆塔雷电数据在线监测系统的手持式无线数据采集器，即可从监控终端机上远程读出安防状态信息，进行存储和简单的数据处理。并可以将数据汇总到检测中心的管理机上，以便及时、准确地掌握监控环境的情况。不仅避免了人工采集数据可能造成的错误和误差，而且减小工作强度以及在恶劣环境下采集数据的危险。[0004]为了实现上述技术方案，本实用新型包含STM32嵌入式处理器，无线通信模块，红外数据采集模块，大容量闪存芯片，SD卡模块，触摸屏模块，矩阵键盘，UART串行接口模块， USB数据传输模块和电源管理模块。其特征在于[0005]1.所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，采用 ST公司基于ARM Cortex-M3内核的STM32F103系列32位嵌入式处理器芯片；[0006]2.所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，采用 SM51 SLPL-470MHZ无线通信模块和TFDU4300红外数据采集模块接收雷电数据，其分别通过串行接口与处理器连接；[0007]3.所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器的数据存储包含了大容量闪存芯片FLASH和SD卡两种存储器，其中FLASH的型号分别是 AT45DB161D 和 M25P64-VME6G ；[0008]4.所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，利用2. 8寸的彩色LCD来实现数据显示，人机交互方式包含14个按键组成的薄膜键盘和 ADS7843驱动的触摸屏，它们均通过并行接口与处理器连接；[0009]5.所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器的电源管理主要包含TPS79533稳压芯片和NCP1835芯片，分别用于控制系统的各部分的电源输入和管理锂电池的电量；[0010]6.所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，采用 UART串行接口和USB接口与PC机交换采集数据，同时可直接利用USB接口的5V电源为内部电池的充电。[0011]
[0012]图1本实用新型应用系统架构图[0013]图2本实用新型硬件结构框图[0014]图3本实用新型STM32处理器电路[0015]图4本实用新型无线通信模块电路[0016]图5本实用新型红外数据通信模块电路[0017]图6本实用新型Flash存储模块电路[0018]图7本实用新型SD卡存储模块电路[0019]图8本实用新型触摸屏电路[0020]图9本实用新型按键键盘电路[0021]图10本实用新型UART接口电路[0022]图11本实用新型USB接口电路[0023]图12本实用新型电源管理模块电路[0024]具体实施方式
[0025]本实施例中的嵌入式处理器选用的是STM32F103VE芯片。STM32F103VE是一块基于CorteX-M3架构，具有511片内flash的ARM处理器。其是整个系统的核心，负责采集数据接收、解析、存储、显示和传输的控制，及系统相关的设置。[0026]监测数据采集方式包含SM51 SLPL-470MHZ无线通信模块和TFDU4300红外数据采集模块。SM51是一款微功率(IOOmW) ISM全波段工业无线串口通信模块。[0027]数据存储包含了大容量闪存芯片(FLASH)和SD卡两种存储方式，其中FLAHS包括 7 Atmel公司的生产的16Mbit SPI接口的AT4OTB161D和Numonyx公司制造的64Mbit SPI 接口的 M25P64-VME6G ；[0028]数据显示是利用2. 8寸的竖屏液晶显示模块DST2001PH来实现的，其通过的并行接口连接在STM32处理器上；[0029]系统人机交互的方式包含14个按键组成的键盘和ADS7843驱动的触摸屏，其中键盘中的12个按键以矩阵键盘的形式与STM32处理器连接；[0030]系统设计可以使用2个UART接口和USB接口将数据传输给PC机；[0031]电源管理主要包含TPS79533稳压芯片(控制系统的各部分的电源输入)和 NCP1835芯片(管理锂电池的电量)；[0032]下面结合图3 12详细说明各芯片的连接。[0033]如图3，4所示，STM32F103VC的PA. 9，PA. 10与无线通信模块串口发送接收引脚连接，PD. 11, PD. 12分别于无线通信模块的SLEEP，RESET引脚连接，实现无线通信模块的工作状态的控制；[0034]如图3，5所示，STM32F103VC的PB. 1，PB. 10，PB. 11分别于红外数据采集模块的片选，发送和接收引脚连接，实现红外数据采集的控制；4[0035]如图3，6所示，STM32F103VC的SPIl接口分别于两片FLASH连接，并通过PD. 9和 PD. 15分别进行片选，可以实现多Flash的分时复用；[0036]如图3，7所示，STM32F103VC的SPI3接口与SD卡的数据发送、接收和时钟引脚连接，并通过PD. 13和PD. 14进行连接判断和片选；[0037]如图3，8所示，STM32F103VC的PC. 7，PC. 8，PC. 9分别连接LCD的片选及数据读写等控制引脚，ΡΕ. 0-ΡΕ. 15连接IXD的16个数据位实现液晶屏显示的控制。并且通过 STM32F103VC的SPI2接口连接ADS7843，实现触摸屏的驱动和控制；[0038]如图3，9所示，STM32F103VC的PD. 0-PD. 6引脚分别连接矩阵键盘的行和列引脚， 实现键盘按键的接收，PA. 0单独连接一个按键，实现系统的唤醒；[0039]如图3，10所示，STM32F103VC的UARTl和UART2接口通过MAX3232电平变换连接外部的UART接口 ；[0040]如图3，11所示，STM32F103VC的USB接口直接连接外部的USB接口；[0041]如图12所示，系统通过TPS79533稳压芯片将5V的外部电源转换为3. 3V电压，为系统的各种芯片提供电源，并且通过NCP1835芯片管理锂电池的电量，从而实现锂电池的低电压提示和充电管理。
权利要求1.一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，其特征在于所述的手持式无线数据采集器包含嵌入式处理器模块，通信模块，数据存储模块，显示模块，人机交互模块和电源管理模块。
2.根据权利要求1所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，其特征在于所述的嵌入式处理器模块采用ST公司基于ARM Cortex-M3内核的 STM32F103系列32位嵌入式处理器芯片。
3.根据权利要求1所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，其特征在于通信模块采用SM51 SLPL-470MHZ无线通信模块和TFDU4300红外数据通信模块接收雷电数据，其分别通过串行接口与处理器连接，采用UART串行接口和USB接口与PC机交换采集数据。
4.根据权利要求1所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，其特征在于数据存储模块包含了大容量闪存芯片FLASH和SD卡两种存储器，其中 FLASH 的型号分别是 AT4OTB161D 和 M25P64-VME6G。
5.根据权利要求1所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，其特征在于显示模块利用2. 8寸的彩色IXD来实现数据显示，人机交互模块包含14 个按键组成的薄膜矩阵键盘和ADS7843驱动LCD的触摸屏，它们均通过并行接口与处理器连接。
6.根据权利要求1所述的一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，其特征在于电源管理主要包含TPS79533稳压芯片和NCP1835芯片，分别用于控制系统的各部分的电源输入和管理锂电池的电量，同时可直接利用USB接口的5V电源为内部电池的充电。
专利摘要本实用新型涉及一种用于杆塔安全防护在线监测系统的手持式无线数据采集器，属于无线信号采集技术领域。系统包含STM32嵌入式处理器，触摸屏模块、大容量FLASH和SD卡存储模块、无线通信模块、红外数据采集模块、UART串行接口模块、USB数据传输模块、矩阵键盘、JTAG接口和电源管理模块。其中无线通信模块和红外数据采集模块负责监测数据的采集，其分别通过串行接口与STM32处理器连接。STM32处理器通过连接的大容量存储芯片实现采集的监测数据存储，并通过连接的触摸屏实现记录数据的显示。系统设计采用键盘和触摸屏这两种方式来实现人机交互、数据的收发、存储与显示，并可以进行系统参数设置。本系统可以通过UART串行接口和USB接口的方式，将采集记录的数据传输给PC机，便于更进一步的统计和分析。
文档编号G01R31/00GK202256513SQ201120213569
公开日2012年5月30日 申请日期2011年6月22日 优先权日2011年6月22日
发明者李少波, 王琼洁, 王瑛 申请人:北京工业大学