申请/专利权人：杭州电子科技大学

申请日：2021-12-30

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN114326523B

主分类号：G05B19/042

分类号：G05B19/042

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2022.04.29#实质审查的生效;2022.04.12#公开

摘要：本发明公开了一种基于云平台的水上运动设备数据智能监控电路。在水上运动器械领域中，目前缺少远程监测运动员运动姿态，及运动设备运动状态的设备，主要还是靠使用者的经验来驾驶水上运动设备。因此，有了智能监控设备，可以对水上设备的运动状态进行及时的判断，也可以对驾驶者的驾驶姿态进行分析判断。本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于云平台的水上运动设备数据智能监控电路，该电路包括四路压力传感器电路、六轴惯性传感器电路、温湿度传感器电路、电源电路、电路保护电路，蓝牙数据传输电路以及云盒子模块。本发明可实现远程云端监测水上运动设备的数据。

主权项：1.基于云平台的水上运动设备数据智能监控电路，包括压力检测模块、湿度检测模块，六轴惯性检测模块，信号控制模块，其中信号控制模块包括微控芯片、AD转换模块，信号采集模块，信号处理模块，电源模块，蓝牙数据传输模块、电路保护模块以及4G云盒子模块，其特征在于：所述压力检测模块，包括四个压力传感器电路，四路压力传感器电路包括4个二脚接插件J2、J3、J5、J6，电阻R1、R2、R4、R5、R22、R23、R27、R29、R30、R31、R32、R33、R34、R41、R42、R43，电容C3、C4、C7、C8，光耦PC3、PC5、PC6、PC7；接插件J2的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R22的一端；电阻R22的另一端连接光耦PC3的A引脚；光耦PC3的K引脚接地，光耦PC3的C引脚连接电阻R23的一端引脚，电阻R23的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC2的E引脚连接电阻R27并输出压力信号1，电阻R27的另一端引脚连接芯片地；接插件J3的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R29的一端；电阻R29的另一端连接光耦PC5的A引脚；光耦PC5的K引脚接地，光耦PC5的C引脚连接电阻R30的一端引脚，电阻R30的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC5的E引脚连接电阻R31并输出压力信号2，电阻R31的另一端引脚连接芯片地；接插件J5的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R32的一端；电阻R32的另一端连接光耦PC6的A引脚；光耦PC6的K引脚接地，光耦PC6的C引脚连接电阻R33的一端引脚，电阻R33的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC6的E引脚连接电阻R34并输出压力信号3，电阻R34的另一端引脚连接芯片地；接插件J6的一个引脚接地，另一个引脚连接电阻R41的一端；电阻R41的另一端连接光耦PC7的A引脚；光耦PC7的K引脚接地，光耦PC7的C引脚连接电阻R42的一端引脚，电阻R42的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC7的E引脚连接电阻R43并输出压力信号4，电阻R43的另一端引脚连接芯片地；电阻R1一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J2的2引脚；电阻R2一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J3的2引脚；电阻R4一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J5的2引脚；电阻R5一端引脚接+5V电源，另一端引脚连接接插件J6的2引脚；电容C3一端引脚连接地，另一端引脚连接接插件J2的2引脚；电容C4一端引脚接地，另一端引脚连接接插件J3的2引脚；电容C7一端引脚接地，另一端引脚连接接插件J5的2引脚；电容C8一端引脚接地，另一端引脚连接接插件J6的2引脚；二脚接插件J2、J3、J5、J6为压力传感器接线端子；光耦PC3、PC5、PC6、PC7起隔离作用，使传感器信号不干扰芯片的电压；电阻R1、R2、R4、R5、R23、R27、R30、R31、R33、R34、R42、R43为分压电阻；电阻R22、R29、R32、R41为限流电阻；电容C3、C4、C7、C8为滤波电容；所述的六轴惯性检测模块包括MAX3232芯片U1，光耦PC1、PC4，电容C1、C2、C5、C6，四脚接插件J4，电阻R17、R18、R19、R25、R26、R28，芯片U1的1引脚连接电容C2的一端引脚，芯片U1的3引脚连接电容C2的另一端引脚，芯片U1的2引脚连接+3.3V电源，芯片U1的4引脚连接电容C5的一端引脚，芯片U1的5引脚连接电容C5的另一端引脚，芯片U1的6引脚连接电容C6的一端引脚，电容C6的另一端引脚接地，芯片U1的7引脚连接接插件J4的3引脚，芯片U1的8引脚连接接插件J4的2引脚，接插件J4的4引脚连接+3.3V电源，接插件J4的1引脚接地，芯片U1的9引脚连接电阻R25的一端，电阻R25的另一端连接光耦PC4的A引脚；光耦PC4的K引脚接地，光耦PC4的C引脚连接电阻R26的一端引脚，电阻R26的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC4的E引脚连接电阻R28并输出惯性信号2，电阻R28的另一端引脚连接芯片地，芯片U1的10引脚连接电阻R17的一端，电阻R17的另一端连接光耦PC1的A引脚；光耦PC1的K引脚接地，光耦PC1的C引脚连接电阻R18的一端引脚，电阻R18的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC1的E引脚连接电阻R19并输出惯性信号1，电阻R19的另一端引脚连接芯片地，芯片U1的11引脚、12引脚、13引脚、14引脚悬空，芯片U1的15引脚接地，芯片U1的16引脚连接+3.3V电源；芯片U1作为信号转换芯片，其中1引脚和3引脚连接一个电容的两端，2引脚连接+3.3V电源，4引脚和5引脚连接一个电容的两端，7引脚和8引脚输入六轴惯性传感器的信号，9引脚和10引脚输出转化后的惯性信号，11引脚、12引脚、13引脚、14引脚悬空，15引脚接地，16引脚接+3.3V电源；光耦PC1、PC4起隔离作用，使传感器信号不干扰芯片的电压；四脚接插件J4为六轴惯性传感器接线端子；电容C1、C2、C5、C6滤波电容；电阻R17、R25为限流电阻；电阻R18、R19、R26、R28为分压电阻；所述湿度检测模块包括四脚接插件J1，电阻R3、R20、R21、R24；接插件J1的1引脚连接电源，接插件J1的2引脚连接电阻R3的一端、电阻R20的一端，电阻R20的另一端连接光耦PC2的A引脚；光耦PC2的K引脚接地，光耦PC2的C引脚连接电阻R21的一端引脚，电阻R21的另一端引脚连接+3.3V芯片电源，光耦PC2的E引脚连接电阻R24并输出温湿度信号，电阻R24的另一端引脚连接芯片地，电阻R3的另一端引脚连接电源，接插件J1的4引脚接地；光耦PC2起隔离作用，使传感器信号不干扰芯片的电压；四脚接插件J1为温湿度传感器接线端子；电阻R20为限流电阻；电阻R3、R21、R24为分压电阻；所述的电源模块包括AMS1117芯片U3，7805芯片U4，两脚接插件J7、J9，电阻R7、R9，电容C11、C14、C17、C18，极性电容C10、C12，LED灯LED1、LED3；AMS1117芯片U3的1引脚接地，2引脚连接+3.3V电源，3引脚连接+5V电源，4引脚悬空；7805芯片U4的1引脚连接+12V电源，2引脚接地，3引脚连接+5V电源；接插件J7的一个引脚连接+12V电源，另一个引脚接地；接插件J9的一个引脚连接+3.3V芯片电源，另一个引脚接芯片地；LED灯LED1的正极连接电阻R7一端引脚使之相互串联，串联后电阻R7的另一端引脚连接+3.3V电源，LED灯LED1的负极接地；LED灯LED3的正极连接电阻R9一端引脚使之相互串联，串联后电阻R9的另一端引脚连接+5V电源，LED灯LED3的负极接地；电容C11一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；极性电容C10的正极连接+5V电源，负极接地；电容C14一端引脚连接+3.3V电源，另一端引脚接地；极性电容C12正极连接+3.3V电源，负极接地；电容C17一端引脚连接+12V电源，另一端引脚接地；电容C18一端引脚连接+5V电源，另一端引脚接地；AMS1117芯片U3作为产生+3.3V电源的电压转换芯片，其中3引脚接收输入的+5V电源，2引脚输出+3.3V电源，1引脚接地，4引脚悬空；7805芯片U4用于产生+5V参考电压，其中1引脚接收输入的+12V电源，2引脚接地，3引脚输出+5V电源；两脚接插件J7用于连接外接电源的正极与负极，从而提供电压源；两脚接插件J9用于连接外接电源的正极与负极，从而提供芯片电压源；电阻R7、R9为限流电阻；电容C11、C14、C17、C18为滤波电容；极性电容C10、C12为滤波电容；所述蓝牙数据传输模块包括芯片U8，型号为HC-05，电阻R48、R49、R50、R51、R52、R53，二极管D3、D4，LED4；U8的1引脚接二极管D3的负极，D3正极接到电阻R48的一端并用于串口发送数据蓝牙信号1，电阻R48另一端接VCC3.3V；芯片U8的2引脚接到二极管D4的正极和电阻R49的一端，R49另一端接VCC3.3V，二极管D4的负极用于串口接受数据端口蓝牙信号2，1引脚和2引脚用来接受芯片发出来的数据，然后将数据通过蓝牙传输的方式发送出去；芯片U8的12引脚接3.3V电源，13引脚、21引脚、22引脚接地；芯片U8的31引脚接电阻R53，R53另一端接LED4的正极，LED4负极接地；芯片U8的32引脚接到电阻R52，R52另一端接到用于收发蓝牙信号3，蓝牙信号3用于检测蓝牙芯片是否正常工作，灯亮为工作状态；芯片U8的34引脚与电阻R50、R51的一端连接，R50另一端用于收发接蓝牙信号4，R51另一端接地；蓝牙信号4用于蓝牙控制开关；所述的电路保护模块包括芯片U7，电阻R44、R45、R46、R47，电容C26、C27，三极管Q1、Q2，二极管D1、D2；芯片U7的1引脚与电阻R44的一端相连，电阻R44的另一端与电容C26相连，电容C26另一端接地，同时电阻R44另一端输出短路信号，短路信号输出到微控芯片DSP28335；芯片U7的2引脚接地；芯片U7的3、4引脚接到电阻R46两端，用于采样R46两端的电压；芯片U7的5引脚接3.3V电源，同时接到电容C27，电容C27另一端接地；电阻R46的一端接负载高电平，另一端接二极管D1的负极，二极管D1正极接三极管Q1的2引脚和D2的负极，Q1的3引脚与D2的正极连接同时接地，Q1的1引脚接到Q2的3引脚，Q3的2引脚接地，Q3的1引脚接到电阻R47的一端，R47另一端接受微控制器发出的电路控制信号用来控制供电的通断；Q1的2引脚接R45的一端，R45的另一端接3.3V电源；所述的4G云盒子模块，并配置以下参数，选择上传间隔最小为1s，上网模式选择4G，在云盒子中插入电话卡，用4G信号向云端传输数据，这样只要是在有4G信号的地方都可以实现远程监控；选择Modbus协议，数据传输波特率设置为9600；在微控制器DSP28335程序中基于Modbus协议将每个传感器进行地址分配，六轴惯性传感器地址设置为0x50，4个压力传感器地址分别设置为0x51、0x52、0x53、0x54，将温湿度传感器地址设置为0x55，在云盒子中进行对应设置，云盒子中是十进制表示，所以云盒子中地址设置为80、81、82、83、84、85；功能码选择写寄存器03；在DSP28335程序中对传感器信息进行偏移量设置，六轴惯性传感器信息有xyz角度及加速度6个数据，偏移量分别为0x34、0x35、0x36、0x37、0x38、0x39，4个压力传感器有压力数据，偏移量设置为0x40、0x41、0x42、0x43，温湿度传感器有温度和湿度2个数据，偏移量设置为0x44、0x45；若需要本地监控则需要与上位机用网线连接，ip地址设置在同一网段，即最后一段应该不同，选择本地监控即可进行本地监控；若选择云端远距离监控则选择上传至云端，在网页端或者手机app端即可查看传感器数据。

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