[发明专利]基于通用无线接口技术的数字化探究实验系统

说明书

技术领域

本发明涉及教育中的数字化实验仪器技术领域。

背景技术

数字化探究实验系统，是新一代的教学实验系统，是先进的数字技术应用到实验教学的产物，也是探究、创新的实验教学新理念注入传统实验教学后的必然结果。现有的应用微处理器、传感器等的数字化电路探究实验系统中，传感器与采集器的连接方式为有线方式，使用不方便，受距离限制，不能很好的完成探究的目的。然而现有技术并没有提供嵌入式微处理器的应用，也没有提供应用无线方式传输的传感器系统，这对于今天的数字电路的教育是一个不足。

如CN200710021886.8公开的数字电视课程实验系统涉及数字电视传输系统。又如CN200620048223.6公开的一种数字化实验系统，包括显示屏、计算机、总供电电源，分别与显示屏和计算机相连接的控制线路，置于控制线路上的总控制器，两个电源模块，连接于总控制器上的USB接口、存储器、I2C总线，通过多芯端子与I2C总线连接的智能传感器。总控制器从智能传感器上采集数据、处理数据，最后将相应的被测信号值通过显示屏显示出，并存入存储器内以及通过USB接口输出。

发明内容

本发明目的是：提供基于通用无线接口的数字化探究实验系统，尤其是提供嵌入式微处理器的应用，提供应用无线方式传输的传感器信息和信号处理系统，为数字电路的教育实验提供一种极有用的工具。解决现有的数字化探究实验系统中，传感器与采集器的连接方式为有线，使用不便，受距离限制，不能很好的完成探究的目的。

本发明的技术方案为：一种基于通用无线接口的数字化探究实验系统，其特征是包括传感器单元，采集器部分，上位计算机，传感器单元、采集器，传感器单元与采集器间有三种连接形式，分别为：模拟传感器输出模拟信号直接连接、数字传感器通过串口连接和通过通用无线模块连接与采集器通信，采集器是基于ARM芯片的采集器，采集器和上位计算机间通过USB接口连接或通过SD卡交换数据；数字传感器部分包含传感器、调理电路、ADC和MCU并依次连接，数字传感器的控制信号和数据都通过串口传输；模拟传感器直接连接时连接至调理电路，调理电路的输出接至采集器端的高精度ADC，ADC再串口连接采集器，串口传输控制信号至采集器采样处理。传感器将物理量转化为电学量，也包括将化学、生物量转化为电学量的传感器。采集器将数据收集，做处理、显示、存储或传输到计算机。计算机上的处理软件可以对数据进行复杂的分析。

基于通用无线接口技术的数字化探究实验方法，传感器单元、采集器，传感器单元与采集器间有三种连接形式，分别为：模拟传感器输出模拟信号直接连接、数字传感器通过串口连接和通过通用无线模块连接与采集器通信，采集器是基于ARM芯片的采集器，采集器和上位计算机间通过USB接口连接或通过SD卡交换数据。

数字传感器部分包含传感器、调理电路、ADC和MCU并依次连接，数字传感器的控制信号和数据都通过串口传输。

模拟传感器直接连接时连接至调理电路，调理电路的输出接至采集器端的高精度ADC，ADC再串口连接采集器，串口传输控制信号至采集器采样处理。通用无线模块基于802.15.4协议，将串口数据透传。

数字传感器的动作完全由采集器控制。传感器在初始化所有使用到的功能模块和I/O端口后，一直等待采集器的控制命令码。首先，采集会发送获取传感器ID的命令码，传感器正确接收到该命令后立即读取决定其ID号的I/O端口。然后将它的ID号作为第一个通信帧的内容，在帧头部加上标志此帧为ID帧的通信头传回给采集器。此时传感器并不动作打开定时器和AD进行采样，而是等待采集器的下一个控制命令码，如果采集器发送的下一个命令码确为采样命令码，这时传感器立刻开始定时采样，并通过串口按照通信协议给采集器发送数据；此通信过程一直持续到传感器接收到停止采样的命令，停止的传感器重新恢复初始化时的设置并等待下次通信的开始命令码。