本實用新型涉及一種傳感器。更具體地說，本實用新型涉及一種基于MCU和GPRS的智能傳感器。

背景技術(shù)：

在傳統(tǒng)的傳感器技術(shù)中，數(shù)據(jù)的傳輸大多是以電信號(電壓、電流、電阻)形式傳輸?shù)?，需在現(xiàn)場敷設(shè)電纜；且一個傳感器信號最多、也只允許能供給2套設(shè)備共同使用，如果2套設(shè)備共同使用同一傳感器信號，還需處理好信號接地問題或隔離事宜。所以現(xiàn)場多存在電纜敷設(shè)較多，同一測點位置裝有多家相同功能的同類傳感器，造成測點冗余，客戶維護(hù)麻煩等問題。且現(xiàn)在傳感器信號的輸出在一個系統(tǒng)中只能以單一的方式輸出，可選擇性較差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的一個目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點。

本實用新型還有一個目的是實現(xiàn)MCU模塊和GPRS模塊的有機(jī)結(jié)合，將傳感器監(jiān)測到的信號通過無線通訊方式同時傳送到多個監(jiān)測設(shè)備，免除電纜敷設(shè)的工作量。

為了實現(xiàn)根據(jù)本實用新型的這些目的和其它優(yōu)點，提供了一種基于MCU和GPRS的智能傳感器，包括：

MCU模塊，其與地震檢波器的輸出信號端通訊連接，用以將所述地震檢波器的輸出信號轉(zhuǎn)化為電信號，所述MCU模塊上設(shè)置有第一信號輸出接口；

GPRS模塊，其通過GPRS數(shù)據(jù)線與所述MCU模塊通訊連接，所述GPRS模塊上設(shè)置有第二信號輸出接口；

其中，經(jīng)所述MCU模塊處理后的電信號通過所述第一信號輸出接口和/或第二信號輸出接口選擇性輸出。

地震檢波器檢測到的振動信號經(jīng)MCU模塊放大轉(zhuǎn)化為電信號后，既可以通過MCU模塊的第一信號輸出接口直接輸出，也可以通過GPRS數(shù)據(jù)線傳送至GPRS模塊后，從第二信號輸出接口最終以無線信號的形式輸出，或者經(jīng)兩個輸出接口同時輸出，實現(xiàn)信號的可選擇性輸出，同時使得多個不同的信號采集單元能夠同時接收發(fā)射的信號，免除了電纜敷設(shè)的工作量，減少了占用空間。

優(yōu)選的是，所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，所述GPRS模塊的第二信號輸出接口處外接有向外發(fā)送信號的天線。GPRS模塊接收的信號通過天線以無線通訊的方式輸出，便于多個信號采集單元同時接收。

優(yōu)選的是，所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，所述MCU模塊上設(shè)置有多個接口，所述GPRS數(shù)據(jù)線經(jīng)任一個接口連接至所述GPRS模塊。接口的設(shè)置方便GPRS數(shù)據(jù)線的安裝固定。

優(yōu)選的是，所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，所述MCU模塊為STM32f405芯片。

優(yōu)選的是，所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，所述GPRS模塊為SIM900A模塊。

優(yōu)選的是，所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，所述SIM900A模塊上設(shè)置有天線接口、電源接口、GPIO接口、SIM接口、音頻接口、LCD接口和URAT接口，以滿足不同的接口需求。

本實用新型至少包括以下有益效果：選擇合適的地震檢波器，將地震檢波器的輸出信號接入MCU模塊，地震檢波器檢測到的在設(shè)計頻率范圍內(nèi)的振動信號經(jīng)MCU模塊放大轉(zhuǎn)化為電信號后，既可以通過MCU模塊的第一信號輸出接口直接輸出，也可以通過GPRS數(shù)據(jù)線傳送至GPRS模塊后，從第二信號輸出接口最終以無線信號的形式輸出，或者經(jīng)兩個輸出接口同時輸出，實現(xiàn)信號的可選擇性輸出，同時使得多個不同的信號采集單元能夠同時接收發(fā)射的信號，免除了電纜敷設(shè)的工作量，減少了占用空間。

本實用新型的其它優(yōu)點、目標(biāo)和特征將部分通過下面的說明體現(xiàn)，部分還將通過對本實用新型的研究和實踐而為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所理解。

附圖說明

圖1為本實用新型的基于MCU和GPRS的智能傳感器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型的MCU模塊的電路設(shè)計圖；

圖3為本實用新型的GPRS模塊的電路設(shè)計圖；

圖4為本實用新型的基于MCU和GPRS的智能傳感器的電路設(shè)計圖；

圖5為本實用新型的GPRS模塊的功能示意圖；

圖6為本實用新型的外接有天線的GPRS模塊的電路設(shè)計圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

應(yīng)當(dāng)理解，本文所使用的諸如“具有”、“包含”以及“包括”術(shù)語并不排除一個或多個其它元件或其組合的存在或添加。

本實用新型中的MCU模塊為STM32f405，如圖2所示，STM32f405是基于32位高性能ARM Cortex-M4內(nèi)核的MCU芯片，特性如下：MCU+FPU，210DMIPS，高達(dá)1MB閃存/192+4KB RAM，可設(shè)置3套SPI總線接口，USB OTG HS/FS，以太網(wǎng)，17個TIM，3個ADC，15個通信外設(shè)接口和攝像頭。利用STM32f405強(qiáng)大的數(shù)字邏輯功能實現(xiàn)地震檢波器檢測到的振動信號的隔直放大、模數(shù)轉(zhuǎn)換、沖擊檢測、沖擊抑制、數(shù)字積分、數(shù)字低頻補償、帶通濾波和數(shù)模轉(zhuǎn)換功能。同時利用模擬驅(qū)動電路實現(xiàn)輸出信號放大環(huán)節(jié)。

GPRS是通用分組無線服務(wù)技術(shù)(General Packet Radio Service)的簡稱，它是GSM移動電話用戶可用的一種移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。GPRS可說是GSM的延續(xù)。GPRS和以往連續(xù)在頻道傳輸?shù)姆绞讲煌?，是以封?Packet)式來傳輸，因此使用者所負(fù)擔(dān)的費用是以其傳輸資料單位計算，并非使用其整個頻道，理論上較為便宜。GPRS的傳輸速率可提升至56Kbps甚至114Kbps。

GPRS經(jīng)常被描述成“2.5G”，也就是說這項技術(shù)位于第二代(2G)和第三代(3G)移動通訊技術(shù)之間。它通過利用GSM網(wǎng)絡(luò)中未使用的TDMA信道，提供中速的數(shù)據(jù)傳遞。GPRS突破了GSM網(wǎng)只能提供電路交換的思維方式，只通過增加相應(yīng)的功能實體和對現(xiàn)有的基站系統(tǒng)進(jìn)行部分改造來實現(xiàn)分組交換，這種改造的投入相對來說并不大，但得到的用戶數(shù)據(jù)速率卻相當(dāng)可觀。而且，因為不再需要現(xiàn)行無線應(yīng)用所需要的中介轉(zhuǎn)換器，所以連接及傳輸都會更方便容易。如此，使用者既可聯(lián)機(jī)上網(wǎng)，參加視訊會議等互動傳播，而且在同一個視訊網(wǎng)絡(luò)上(VRN)的使用者，甚至可以無需通過撥號上網(wǎng)，而持續(xù)與網(wǎng)絡(luò)連接。GPRS分組交換的通信方式在分組交換的通信方式中，數(shù)據(jù)被分成一定長度的包(分組)，每個包的前面有一個分組頭(其中的地址標(biāo)志指明該分組發(fā)往何處)。數(shù)據(jù)傳送之前并不需要預(yù)先分配信道，建立連接。而是在每一個數(shù)據(jù)包到達(dá)時，根據(jù)數(shù)據(jù)報頭中的信息(如目的地址)，臨時尋找一個可用的信道資源將該數(shù)據(jù)報發(fā)送出去。在這種傳送方式中，數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收方同信道之間沒有固定的占用關(guān)系，信道資源可以看作是由所有的用戶共享使用。由于數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)在絕大多數(shù)情況下都表現(xiàn)出一種突發(fā)性的業(yè)務(wù)特點，對信道帶寬的需求變化較大，因此采用分組方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送將能夠更好地利用信道資源。例如，一個進(jìn)行WWW瀏覽的用戶，大部分時間處于瀏覽狀態(tài)，而真正用于數(shù)據(jù)傳送的時間只占很小比例。

本實用新型中的GPRS模塊為SIMCom有限公司的SIM900A模塊，如圖3所示，該模塊具有標(biāo)準(zhǔn)AT命令接口，可以提供GSM語音、短消息等業(yè)務(wù)，主要用于語音或者數(shù)據(jù)通信。SIM900A是一個2頻的GSM/GPRS模塊，工作的頻段為：EGSM900MHz和DCS1800MHz，可以自動搜索兩個頻段，也可以通過AT命令來設(shè)置頻段，負(fù)荷GSMPhase2/2+。支持GPRSmulti-slot class 10/class8(可選)和GPRS編碼格式CS-1，CS-2，CS-3和CS-4。尺寸只有24mm×24mm×3mm，所以SIM900A幾乎可以滿足所有用戶應(yīng)用中的空間尺寸的要求，多用于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

模塊采用64針焊盤接口，提供了所有硬件接口，如：

鍵盤和SPI顯示接口可以滿足用戶靈活的設(shè)計定制應(yīng)用。

主串口和調(diào)試串口可以幫助用戶輕松進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用。

可編程的GPIO口。

SIM900A內(nèi)嵌TCP/IP協(xié)議，擴(kuò)展的TCP/IP AT命令讓用戶能夠很容易使用TCP/IP協(xié)議，這些在用戶做數(shù)據(jù)傳輸方面的應(yīng)用時非常有用。

如圖4所示，GPRS模塊的數(shù)據(jù)傳輸主要通過串口，STM32f405內(nèi)部設(shè)有2路UART接口，本實用新型利用PIN14、PIN15針的UART4實現(xiàn)與GPRS模塊SIM900A的通訊功能。通過PIN53、PIN54針的UART5實現(xiàn)與GPRS模塊SIM900A的DEBUG調(diào)試功能，如圖6所示，同時通過L1、C1、C2及ANT構(gòu)成天線系統(tǒng)。

如圖1所示，本實用新型提供一種基于MCU和GPRS的智能傳感器，包括：

MCU模塊，其與地震檢波器的輸出信號端通訊連接。MCU模塊內(nèi)設(shè)有依次信號連接的模數(shù)轉(zhuǎn)化器、沖擊信號檢測環(huán)節(jié)、沖擊信號抑制環(huán)節(jié)、數(shù)字積分環(huán)節(jié)、數(shù)字低頻補償環(huán)節(jié)、數(shù)字帶通濾波環(huán)節(jié)和數(shù)模轉(zhuǎn)化器。地震檢波器將檢測到的振動信號經(jīng)隔直放大環(huán)節(jié)放大后，輸入MCU模塊，在設(shè)計頻率范圍內(nèi)的振動信號將被正確放大轉(zhuǎn)換為恰當(dāng)?shù)碾妷?電流信號輸出，可以通過MCU模塊上設(shè)置的第一信號輸出接口直接輸出。電壓/電流信號經(jīng)GPRS數(shù)據(jù)線傳送至GPRS模塊，可以通過模塊上設(shè)置的第二信號輸出接口輸出。電壓/電流信號也可以經(jīng)第一信號輸出接口和第二信號輸出接口同時輸出，輸出方式根據(jù)實際需要選擇，提高了可選性。

所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，如圖6所示，所述GPRS模塊的第二信號輸出接口處外接有向外發(fā)送信號的天線。天線為GPRS模塊提供了50Ω的射頻終端，天線用于向多個信號采集單元發(fā)送無線信號。

所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，所述MCU模塊上設(shè)置有多個接口，所述GPRS數(shù)據(jù)線經(jīng)任一個接口連接至所述GPRS模塊。

所述的基于MCU和GPRS的智能傳感器中，如圖5所示，所述SIM900A模塊上設(shè)置有天線接口、電源接口、GPIO接口、SIM接口、音頻接口、LCD接口和URAT接口，以滿足不同的接口需求。

盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出與描述的圖例。