專利名稱：具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種高速公路測(cè)量風(fēng)向風(fēng)速的檢測(cè)儀器，具體為一種具
有基于TCP/IP的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的高速公路風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，數(shù)據(jù)傳輸方法有多信道數(shù)據(jù)傳輸，如 超短波數(shù)據(jù)傳輸、有線電話數(shù)據(jù)傳輸、標(biāo)準(zhǔn)RS_232和RS—485總線數(shù)據(jù)傳輸。
超短波數(shù)據(jù)傳輸，傳輸距離有限，容易受到干擾，穩(wěn)定性差。
有線電話數(shù)據(jù)傳輸、標(biāo)準(zhǔn)RS—232和RS—485總線數(shù)據(jù)傳輸，在進(jìn)行遠(yuǎn)距 離傳輸時(shí)需要配置PC機(jī)，設(shè)備比較昂貴，且占用空間大，對(duì)環(huán)境要其較高。
現(xiàn)在隨著以太網(wǎng)日益普及，其覆蓋范圍越來(lái)越大，為一種利用以太網(wǎng)進(jìn) 行數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚俟凤L(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀提供了條件。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，具有制 造簡(jiǎn)單、成本低、體積小節(jié)省空間、信息傳輸距離遠(yuǎn)和性能可靠的特點(diǎn)。 本實(shí)用新型所解決的問(wèn)題可以采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)
具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，包括風(fēng)向風(fēng)速傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，
其特征在于，還包括微型處理器和以太網(wǎng)接口模塊，風(fēng)向風(fēng)速傳感器連
接A/D轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳遞給微型處理器，微型 處理器將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給以太網(wǎng)接口模塊，進(jìn)而傳入以太網(wǎng)。
所述微型處理器是單片機(jī)。
所述以太網(wǎng)接口模塊采用TCP/IP協(xié)議通訊。
上述的具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，將風(fēng)向風(fēng)速傳感器采集的信息 轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)，并且傳入以太網(wǎng)，因此具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀 可視為一個(gè)簡(jiǎn)易的網(wǎng)絡(luò)終端。
這樣就不需要再為了將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)終端鋪設(shè)很長(zhǎng)的
通信線路；也不需要為了實(shí)現(xiàn)有線電話數(shù)據(jù)傳輸或標(biāo)準(zhǔn)RS_232和RS—485總 線數(shù)據(jù)傳輸而專門設(shè)置PC機(jī)。
所以上述設(shè)計(jì)大大減少了風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)項(xiàng)目的施工成本，減小了施工難 度，縮短了施工時(shí)間。
所述以太網(wǎng)接口模塊包括以太網(wǎng)控制芯片、隔離濾波器、以太網(wǎng) RJ-45接口，以太網(wǎng)控制芯片接收微型處理器傳來(lái)的控制信號(hào)以及數(shù)據(jù)， 以太網(wǎng)控制芯片在微型處理器的控制下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后 的數(shù)據(jù)傳入隔離濾波器，隔離濾波器對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行隔離和濾波后，將 數(shù)據(jù)信號(hào)傳入以太網(wǎng)RJ-45接口，以太網(wǎng)RJ-45接口將數(shù)據(jù)信號(hào)傳入以 太網(wǎng)。
上述設(shè)計(jì)中雖然僅對(duì)以太網(wǎng)接口模塊數(shù)據(jù)輸出的過(guò)程進(jìn)行了描述， 不過(guò)上述以太網(wǎng)接口模塊的結(jié)構(gòu)顯然既可接收遠(yuǎn)程控制端發(fā)來(lái)的控制命 令，也可把當(dāng)前的工作狀態(tài)反饋給遠(yuǎn)程控制端，以實(shí)現(xiàn)從遠(yuǎn)程控制端控 制對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的調(diào)節(jié)及控制。
所述單片機(jī)為自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)。
采用這種單片機(jī)可以減少一個(gè)芯片，從而可以減少電路連線、增加 穩(wěn)定性和減少干擾。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意框圖。
圖2是本實(shí)用新型的信號(hào)采集和處理電路原理圖。
圖3是本實(shí)用新型的網(wǎng)絡(luò)接口模塊電路原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明 白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。
參考圖l，具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，包括風(fēng)向風(fēng)速傳感器l，所
述風(fēng)向風(fēng)速傳感器1的輸出端，連接自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的信號(hào)輸 入端；所述自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2連接網(wǎng)絡(luò)接口模塊3。
風(fēng)向風(fēng)速傳感器1對(duì)外界的風(fēng)向及風(fēng)速信息進(jìn)行采集，并直接向自帶A/D 轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2輸出風(fēng)向及風(fēng)速相關(guān)的電壓模擬信號(hào)，自帶A/D轉(zhuǎn)換模 塊的單片機(jī)2能將該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并且自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單 片機(jī)2的運(yùn)算器將該數(shù)字信號(hào)進(jìn)行內(nèi)部運(yùn)算分析，產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，并將信號(hào) 輸出給網(wǎng)絡(luò)接口模塊3，以控制以太網(wǎng)控制芯片的讀寫。
自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2發(fā)出的信號(hào)通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)接口模塊3中的以 太網(wǎng)控制芯片操作來(lái)控制向遠(yuǎn)程控制端發(fā)送信息，網(wǎng)絡(luò)接口模塊3也可以接 收遠(yuǎn)程控制端的反饋信息并傳輸給帶有自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2。
參考圖2，為圖l具體實(shí)施例的信號(hào)采集與處理電路原理圖。其中，風(fēng)向 風(fēng)速傳感器l的風(fēng)速測(cè)量部分采用的是三風(fēng)杯式的光電型風(fēng)速計(jì)，由三風(fēng)杯、 Dl發(fā)光二極管和Ql光敏三極管組成，風(fēng)向測(cè)量部分包括環(huán)形線繞可變電阻 R6。自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2，采用型號(hào)為ATMEGA128—AC的單片機(jī)。
參考圖3，其中，網(wǎng)絡(luò)接口模塊3由以太網(wǎng)控制芯片31，隔離濾波器32， 以太網(wǎng)RJ-45接口 33組成。以太網(wǎng)控制芯片31采用的是RTL8019AS，隔離 濾波器32采用的是20F001N，以太網(wǎng)RJ-45接口 33采用的是RJ—45。
參照?qǐng)D2，發(fā)光二極管D1照射光電三極管Q1，根據(jù)風(fēng)速不同，產(chǎn) 生的光脈沖不同。光電三極管Q1與單片機(jī)的計(jì)數(shù)輸入口 PD7/T2相連。
風(fēng)向測(cè)量部分的輸出端與自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的AD轉(zhuǎn)換 口 PF1/ADC1連接。
復(fù)位電路部分4包括R10、 Rll、 C1A和S1，輸出端同時(shí)連接自帶 A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的RESETA端和以太網(wǎng)控制芯片31的RSTDRV 端，同時(shí)為兩者輸出復(fù)位信號(hào)。
圖2中自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的WR\、 RD\、 PE5、 PE6分別 與圖3中以太網(wǎng)控制芯片31的IOWB、 IORB、 PE5、 PE6連接；自帶 A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的數(shù)據(jù)線PA0—PA7分別與圖3中以太網(wǎng)控制 芯片31的數(shù)據(jù)線SD0—SD7相連；自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的地 址線PA0—PA7和PC0—PC7與圖3中以太網(wǎng)控制芯片31的地址線SAO
—SA15相連。
R8， R9構(gòu)成的分壓電路，得到一個(gè)可調(diào)的基準(zhǔn)電壓，此電壓經(jīng)C3 濾波，作為AD轉(zhuǎn)換的參考電壓，與自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的AREF 相連。
在圖3中以太網(wǎng)控制芯片31的數(shù)據(jù)輸入輸出端TPIN+、 TPIN-、 TPOUT+、TPOUT-與隔離濾波器32輸入輸出端TPIN+、TPIN-、TPOUT+、 TPOUT-相連，隔離濾波器32的輸出輸入端TPRX+、 TPRX-、 TPTX+、 TPTX-與以太網(wǎng)RJ-45接口 33的RX+、 RX-、 TX+、 TX-端口連接。
以太網(wǎng)控制芯片31的JP腳接高電平，以選擇跳線模式，同時(shí)JP也 和串行輸入腳BD7(EEDO)與自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2地址線A14 連接，以太網(wǎng)控制芯片31的串行數(shù)據(jù)時(shí)鐘口 BD5(EESK)與自帶A/D轉(zhuǎn) 換模塊的單片機(jī)2地址線A13連接。在以太網(wǎng)控制芯片31收到自帶A/D 轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的信號(hào)后會(huì)進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸，也會(huì)接收遠(yuǎn)程反饋
"f曰息。
當(dāng)風(fēng)向或風(fēng)速有變化時(shí)，整個(gè)電路工作，風(fēng)向傳感器采集外界風(fēng)向 信息并輸出電壓直接傳輸給主控制器自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2，自 帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2對(duì)輸入的風(fēng)向模擬信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，同時(shí) 對(duì)輸入自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2的風(fēng)速傳感器采集的脈沖信號(hào)進(jìn)行 采集計(jì)數(shù)。自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)2對(duì)風(fēng)向風(fēng)速的數(shù)字信息進(jìn)行內(nèi) 部分析運(yùn)算，同時(shí)向以太網(wǎng)控制芯片31發(fā)送讀寫信號(hào)，讀寫地址和讀寫 長(zhǎng)度。以太網(wǎng)接口控制以太網(wǎng)控制芯片31根據(jù)自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單 片機(jī)2給出的讀寫起始地址和讀寫長(zhǎng)度對(duì)RAM進(jìn)行讀寫，每讀一次數(shù) 據(jù)RAM自動(dòng)加1。讓芯片工作在跳線模式，在這，中模式下芯片的I/0和 中斷由跳線決定。這樣就可以設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通信的基地址，并進(jìn)行遠(yuǎn)程數(shù)據(jù) 傳輸。
這樣，在外界風(fēng)向風(fēng)速有變化時(shí)，通過(guò)所述的帶有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向 風(fēng)速檢測(cè)儀，就能按照需要實(shí)行分布式遠(yuǎn)程監(jiān)控、信息交換與共享。所 示風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀也能接收遠(yuǎn)程的信息。解決了傳統(tǒng)上不具備遠(yuǎn)程控制 和數(shù)據(jù)傳輸能力的問(wèn)題。
所述的單片機(jī)ATMEGA還可以用AD轉(zhuǎn)換電路和具有相同功能的單 片機(jī)組成，如用ADC0804模數(shù)轉(zhuǎn)換，80C51和8155組成的電路代替； 所述的以太網(wǎng)控制芯片也可以用DM9008代替；所述的隔離濾波器也可 以為FB2022代替；所述的通信接口還可為RS—485通信接口或RS_232 通信接口。
以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu) 點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述 實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型 精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn) 都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán) 利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1、具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，包括風(fēng)向風(fēng)速傳感器、A/D轉(zhuǎn)換模塊，其特征在于，還包括微型處理器和以太網(wǎng)接口模塊，風(fēng)向風(fēng)速傳感器連接A/D轉(zhuǎn)換模塊，模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)并傳遞給微型處理器，微型處理器將處理后的數(shù)據(jù)傳遞給以太網(wǎng)接口模塊，進(jìn)而傳入以太網(wǎng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，其特征在于， 所述微型處理器是單片機(jī)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，其特征在于， 所述以太網(wǎng)接口模塊包括以太網(wǎng)控制芯片、隔離濾波器、以太網(wǎng)RJ-45 接口，以太網(wǎng)控制芯片接收微型處理器傳來(lái)的控制信號(hào)以及數(shù)據(jù)，以太 網(wǎng)控制芯片在微型處理器的控制下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將處理后的數(shù) 據(jù)傳入隔離濾波器，隔離濾波器對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行隔離和濾波后，將數(shù)據(jù) 信號(hào)傳入以太網(wǎng)RJ-45接口，以太網(wǎng)RJ-45接口將數(shù)據(jù)信號(hào)傳入以太網(wǎng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，其特征在于， 所述單片機(jī)為自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀，其特征在于， 還包括隔離濾波器，微型處理器通過(guò)隔離濾波器連接以太網(wǎng)接口模塊。
專利摘要具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀涉及一種高速公路測(cè)量風(fēng)向風(fēng)速的檢測(cè)儀器，具體為一種具有基于TCP/IP的嵌入式網(wǎng)絡(luò)通信接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀。本實(shí)用新型將風(fēng)向風(fēng)速傳感器采集的信息轉(zhuǎn)化為數(shù)字量信號(hào)，并且傳入以太網(wǎng)，因此具有網(wǎng)絡(luò)接口的風(fēng)向風(fēng)速檢測(cè)儀可視為一個(gè)簡(jiǎn)易的網(wǎng)絡(luò)終端。不需要再為了將采集到的數(shù)據(jù)傳遞到遠(yuǎn)處的數(shù)據(jù)終端鋪設(shè)很長(zhǎng)的通信線路；也不需要為了實(shí)現(xiàn)有線電話數(shù)據(jù)傳輸或標(biāo)準(zhǔn)RS_232和RS_485總線數(shù)據(jù)傳輸而專門設(shè)置PC機(jī)。采用自帶A/D轉(zhuǎn)換模塊的單片機(jī)。采用這種單片機(jī)可以減少一個(gè)芯片，從而可以減少電路連線、增加穩(wěn)定性和減少干擾。
文檔編號(hào)G01P13/02GK201188108SQ200820057798
公開日2009年1月28日 申請(qǐng)日期2008年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月28日
發(fā)明者甘江英, 龔兆崗 申請(qǐng)人:上海海事大學(xué);上海邦達(dá)電子系統(tǒng)工程有限公司