專利名稱：基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)據(jù)采集裝置，尤其是一種無線數(shù)據(jù)采集裝置，具體地說是一種基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在有些情況下，需要把測得的數(shù)據(jù)上傳至電腦或互聯(lián)網(wǎng)上，對測量結(jié)果做記錄統(tǒng)計，永久保存以及進一步的分析，目前一部分采集方式是通過有線方式將測量結(jié)果上傳至電腦，有線傳輸方式受數(shù)據(jù)線的長度限制，而且受空間限制，線的擺布極為不方便，擴展性差，也不美觀。另一部分是采用無線傳輸方式，而目前的無線傳輸大都采用紅外技術(shù)和藍牙技術(shù)，但是，現(xiàn)有的紅外技術(shù)在傳輸速率和抗干擾能力上存在諸多不足，而藍牙技術(shù)存在功耗大和組網(wǎng)不方便的缺陷。因此，設(shè)計一種新的數(shù)據(jù)采集傳輸方式就顯得十分重要。Zigbee是基于IEEE802. 15. 4標準的低功耗個域網(wǎng)協(xié)議。其特點是近距離、低復(fù)雜度、自組織、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、短時延、高容量、高安全、低成本。采用直接序列擴頻在工業(yè)科學(xué)醫(yī)療(ISM)頻段，
2.4 GHz (全球)、915 MHz (美國)和868 MHz (歐洲)。簡單的說，ZigBee是一種高可靠的無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，類似于CDMA和GSM網(wǎng)絡(luò)。ZigBee數(shù)傳模塊類似于移動網(wǎng)絡(luò)基站。通訊距離從標準的75m到幾百米、幾公里，并且支持無限擴展。ZigBee是一個由可多到65000個無線數(shù)傳模塊組成的一個無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)平臺，在整個網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)，每一個ZigBee網(wǎng)絡(luò)數(shù)傳模塊之間可以相互通信，每個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點間的距離可以從標準的75m無限擴展。主要適合用于自動控制和遠程控制領(lǐng)域，可以嵌入各種設(shè)備。而據(jù)申請人所知，目前將Zigbee用于數(shù)據(jù)采集的相關(guān)系統(tǒng)尚未見報道。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是針對目前數(shù)據(jù)采集中存在的傳輸不便的問題，設(shè)計一種基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。本實用新型的技術(shù)方案是—種基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是它主要由數(shù)據(jù)采集終端I和數(shù)據(jù)處理終端2組成，數(shù)據(jù)采集終端I通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端2相連；所述的數(shù)據(jù)采集終端I由傳感器101、濾波電路102、AD轉(zhuǎn)換電路103、處理器104、Zigbee無線發(fā)射模塊106組成,傳感器101的信號輸出端接濾波電路102的信號輸入端,濾波電路102的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路103的輸入端相連，AD轉(zhuǎn)換電路103的輸出端與處理器104的信號米集端相連，處理器104的信號輸出端與Zigbee無線發(fā)射模塊106的信號輸入端相連，Zigbee無線發(fā)射模塊106通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端2中的Zigbee無線接收模塊401相連，數(shù)據(jù)處理終端2主要由Zigbee無線接收模塊401及數(shù)據(jù)管理中心電腦403組成，Zigbee無線接收模塊401安裝在數(shù)據(jù)管理中心機房中，Zigbee無線接收模塊401通過RS232接口 402與安裝在數(shù)據(jù)管理中心機房中的數(shù)據(jù)管理中心電腦403相連。所述的數(shù)據(jù)采集終端I還包括為各模塊供電的電源模塊107以及與處理器104相連的顯示模塊105。所述的Zigbee無線發(fā)射模塊106通過若干個中繼路由節(jié)點501與安裝在數(shù)據(jù)處理終端2的Zigbee無線接收模塊401相連。所述的Zigbee無線發(fā)射模塊106采用內(nèi)置PCB天線。所述的處理器104的TX端口與Zigbee無線發(fā)射模塊106的RX端口相連，處理器104的RX端口與Zigbee無線發(fā)射模塊106的TX端口相連。本實用新型的有益效果本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，無需布線，并且可隨時隨地移動，不會受網(wǎng)線的限制，大大方便了數(shù)據(jù)的采集。

圖I是本實用新型的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型的數(shù)據(jù)采集終端的電路原理圖圖3是本實用新型的處理器與Zigbee無線發(fā)射模塊的電路連接圖。圖4是本實用新型的數(shù)據(jù)采集信號傳遞流程圖。圖5是本實用新型采用中繼路由Zigbee節(jié)點的無線傳輸網(wǎng)路原理圖。圖6是本實用新型的串口通信協(xié)議數(shù)據(jù)格式。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步的說明。如圖1-6所示。一種基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它主要由數(shù)據(jù)采集終端I和數(shù)據(jù)處理終端2組成,數(shù)據(jù)處理終端2主要由Zigbee無線接收模塊401及數(shù)據(jù)管理中心電腦403組成，數(shù)據(jù)采集終端I通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端2相連，如圖I所示；所述的數(shù)據(jù)采集終端I由傳感器101 (可為重量傳感器、血壓傳感器、血糖傳感器等適合于醫(yī)用檢測的各類傳感器)、濾波電路102、AD轉(zhuǎn)換電路103、處理器104、Zigbee無線發(fā)射模塊106、電源模塊107與處理器104相連的顯示模塊105組成，電源模塊107為各模塊供電，如圖2所示，傳感器101的信號輸出端接濾波電路102的信號輸入端,濾波電路102的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路103的輸入端相連，AD轉(zhuǎn)換電路103的輸出端與處理器104的信號采集端相連，處理器104的信號輸出端與Zigbee無線發(fā)射模塊106的信號輸入端相連,Zigbee無線發(fā)射模塊106通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端2中的Zigbee無線接收模塊401相連，Zigbee無線接收模塊401安裝在數(shù)據(jù)管理中心機房中，Zigbee無線接收模塊401通過RS232接口402與安裝在數(shù)據(jù)管理中心機房中的數(shù)據(jù)管理中心電腦403相連。當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸路徑較長時，還可在傳輸路徑上安裝中繼路由節(jié)點501，如圖5所示。詳述如下圖I是本實用新型的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)原理圖。數(shù)據(jù)采集終端I測得的數(shù)據(jù)通過Zigbee無線發(fā)射模塊106發(fā)射,Zigbee無線接收模塊401接收，接收的數(shù)據(jù)通過RS232接口 402傳到數(shù)據(jù)管理中心的電腦403里。Zigbee數(shù)據(jù)傳輸采用透明傳輸?shù)姆绞?，透傳模塊的好處在于用戶不需要考慮模塊中程序如何運行的，用戶只需要將自己的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)送到模塊里，然后模塊會自動把數(shù)據(jù)用無線發(fā)送出去，并按照預(yù)先配置好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，和網(wǎng)絡(luò)中的目的地址節(jié)點進行收發(fā)通訊了，接收模塊會進行數(shù)據(jù)校驗，如數(shù)據(jù)無誤即通過串口送出。信息管理中心的Zigbee模塊401位置相對固定，因此可帶較長的外置天線，延長傳輸距離。圖2是本實用新型的數(shù)據(jù)采集終端的組成框圖。其是傳感器信號采集單元101，用于將各種信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?；濾波電路102，用于將測量過程中產(chǎn)生的干擾噪聲等去除；AD單元103，用于將測量的模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號；處理器104，是整塊電路板的核心，可采用單片機或ARM器件，用于對采集來的信號進行處理，轉(zhuǎn)變?yōu)榭晒┳R讀的數(shù)據(jù)格式，并且可向Zigbee模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。顯示模塊105，可采用LED或IXD器件，用于實時顯示測量值；Zigbee無線發(fā)射模塊106，該模塊是一種已經(jīng)集成射頻、協(xié)議和程序的“芯片”，其包含了所有外圍電路和完整協(xié)議棧。電源107，為各個電路提供電源。圖3是本實用新型的處理器104與Zigbee無線發(fā)射模塊106的電路連接圖。Zigbee發(fā)射模塊106通過串口與處理器104相連，處理器的TX端口與Zigbee無線發(fā)射模塊104的RX端口相連，處理器104的RX端口與Zigbee無線發(fā)射模塊的TX端口相連，采用TTL電平，Zigbee無線發(fā)射模塊的VCC電壓采用和主電路板相同電源電壓供電，GND與主電路板的地線相連。Zigbee無線發(fā)射模塊106可采用內(nèi)置的PCB天線，這樣整個電路板可以做到設(shè)備里面，減小設(shè)備體積。圖4是本實用新型的測量信號傳遞流程圖。本設(shè)備通過傳感器采集的信號，經(jīng)濾波、AD轉(zhuǎn)換后進入處理器得出結(jié)果，并且實時顯示，測得的數(shù)據(jù)可通過Zigbee無線發(fā)射模塊傳輸?shù)絑igbee無線接收端，經(jīng)信號處理后，通過RS232接口送到信息管理中心的電腦里。圖5是本實用新型采用中繼路由Zigbee節(jié)點的無線傳輸網(wǎng)路原理圖。經(jīng)試驗，Zigbee模塊的在空曠地帶的傳輸距離約為lkM，如果遇到障礙物，信號會有所衰減。Zigbee無線通信模塊可采用多種組網(wǎng)方式，增加中繼路由節(jié)點501，有效地繞開障礙物，延長傳輸距離，并且可和其它信號采集設(shè)備一起組成無線網(wǎng)絡(luò)，將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)叫畔⒐芾碇行?。圖6是本實用新型的串口通信協(xié)議數(shù)據(jù)格式。每組測量數(shù)據(jù)由起始碼、地址碼、有效數(shù)據(jù)、校驗碼、結(jié)束碼組成。如果數(shù)據(jù)傳輸有誤，則信息管理中心會向本設(shè)備發(fā)出重傳指令，重新傳輸數(shù)據(jù)，直到正確為止。本實用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求1.一種基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是它主要由數(shù)據(jù)采集終端(I)和數(shù)據(jù)處理終端(2)組成，數(shù)據(jù)采集終端(I)通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端(2)相連；所述的數(shù)據(jù)采集終端(I)由傳感器(101)、濾波電路(102)、AD轉(zhuǎn)換電路(103)、處理器(104)、Zigbee無線發(fā)射模塊(106)組成,傳感器(101)的信號輸出端接濾波電路(102)的信號輸入端，濾波電路(102)的信號輸出端與AD轉(zhuǎn)換電路(103)的輸入端相連，AD轉(zhuǎn)換電路(103)的輸出端與處理器(104)的信號采集端相連,處理器(104)的信號輸出端與Zigbee無線發(fā)射模塊(106)的信號輸入端相連,Zigbee無線發(fā)射模塊(106)通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端(2)中的Zigbee無線接收模塊(401)相連，數(shù)據(jù)處理終端(2)主要由Zigbee無線接收模塊(401)及數(shù)據(jù)管理中心電腦(403)組成，Zigbee無線接收模塊(401)安裝在數(shù)據(jù)管理中心機房中，Zigbee無線接收模塊(401)通過RS232接口(402)與安裝在數(shù)據(jù)管理中心機房中的數(shù)據(jù)管理中心電腦(403)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是所述的數(shù)據(jù)采集終端(I)還包括為各模塊供電的電源模塊(107)以及與處理器(104)相連的顯示模塊(105)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是所述的Zigbee無線發(fā)射模塊(106)通過若干個中繼路由節(jié)點(501)與安裝在數(shù)據(jù)處理終端(2)的Zigbee無線接收模塊(401)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是所述的Zigbee無線發(fā)射模塊(106 )采用內(nèi)置PCB天線。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是所述的處理器(104)的TX端口與Zigbee無線發(fā)射模塊(106)的RX端口相連，處理器(104)的RX端口與Zigbee無線發(fā)射模塊(106)的TX端口相連。
專利摘要一種基于Zigbee技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征是它主要數(shù)據(jù)采集終端(1)和數(shù)據(jù)處理終端(2)組成；所述的數(shù)據(jù)采集終端(1)由傳感器(101)、濾波電路(102)、AD轉(zhuǎn)換電路(103)、處理器(104)、Zigbee無線發(fā)射模塊(106)組成，傳感器(101)的信號輸出端通過濾波電路(102)與AD轉(zhuǎn)換電路(103)相連，AD轉(zhuǎn)換電路(103)與處理器(104)相連，處理器(104)與Zigbee無線發(fā)射模塊(106)相連，Zigbee無線發(fā)射模塊(106)通過Zigbee無線網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)處理終端(2)中的Zigbee無線接收模塊(401)相連。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，無需布線，并且可隨時隨地移動，不會受網(wǎng)線的限制，大大方便了數(shù)據(jù)的采集。
文檔編號H04W84/18GK202600943SQ201220149249
公開日2012年12月12日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者李寧, 劉尊亮, 吳蕓, 呂磊 申請人:徐州雷奧醫(yī)療設(shè)備有限公司