[0005] 本实用新型的目的在于提供一种湿地环境监测数采电路。
[0006] 本实用新型包括电源电路、传感器信号转换电路、主控电路、RTC时钟电路和LCD屏控制电路。所述的传感器信号转换电路包括USART转换电路。RTC时钟电路通过时钟芯片为主控电路内的主控芯片提供时钟信号。所述的电源电路包括5V数采供电模块和3.3V数采供电模块。5V数采供电模块、3.3V数采供电模块为传感器信号转换电路、主控电路和RTC时钟电路供电。
[0007] 所述的USART转换电路包括三个USART转换单元。USART转换单元包括串口芯片。串口隔离芯片采用型号为RSM232的隔离串口芯片。串口芯片的1引脚接电阻R11的一端、极性电容C16的正极、电容C17的一端、瞬变抑制二极管TVS2的负极及5V数采供电模块的+5V电源输出端。串口芯片的4引脚为USART转换电路的输出串口接收端。串口芯片的3引脚为USART转换电路的输出串口发送端。电阻R11的另一端接发光二极管LED3的正极。串口芯片的2引脚、发光二极管LED3的负极、极性电容C16的负极、电容C17的另一端、瞬变抑制二极管TVS2的正极连接之后接数字地线。串口芯片的6引脚与瞬变抑制二极管TVS1、瞬变抑制二极管TVS3的负极及自恢复保险丝RT1的一端连接。串口芯片的7引脚与瞬变抑制二极管TVS1的正极、瞬变抑制二极管TVS4的负极及自恢复保险丝RT2的一端连接。串口芯片的8引脚与瞬变抑制二极管TVS3、瞬变抑制二极管TVS4的正极、电阻RM1及电容CM1的一端连接。自恢复保险丝RT1的另一端与防雷管GDT1的第一接线端连接。自恢复保险丝RT1远离串口芯片的那端为USART转换单元的串口接收端。自恢复保险丝RT2的另一端与防雷管GDT1的第二接线端连接。自恢复保险丝RT2远离串口芯片的那端为USART转换单元的串口发送端TOUT1。电阻RM1、电容CM1的另一端及防雷管GDT1的第三接线端均接数字地线。
[0008] 三个USART转换单元内串口芯片的4引脚分别为USART转换电路的第一输出串口接收端、第二输出串口接收端、第三输出串口接收端。三个USART转换单元内串口芯片的3引脚分别为USART转换电路的第一输出串口发送端、第二输出串口发送端、第三输出串口发送端。USART转换电路的第一输出串口接收端、第二输出串口接收端、第三输出串口接收端、第一输出串口发送端、第二输出串口发送端、第三输出串口发送端均与主控电路连接。
[0009] 进一步地，本实用新型还包括环境采集传感器组；所述的环境采集传感器组包括以RS-232接口输出的传感器。三个USART转换单元的串口接收端与三个以RS-232接口输出的传感器的信号发送端分别连接；三个USART转换单元的串口发送端与三个以RS-232接口输出的传感器的信号接收端分别连接。
[0010] 所述的传感器信号转换电路还包括CAN总线转换电路。所述的CAN总线转换电路包括CAN总线驱动器/接收器和第一浪涌抑制模块。CAN总线驱动器/接收器采用型号为CTM1051M的隔离CAN总线收发芯片。第一浪涌抑制模块采用型号为SP00S12的信号浪涌抑制器。CAN总线驱动器/接收器的4引脚接极性电容C41的正极、电容C42的一端、瞬变抑制二极管TVS13的负极、发光二极管LED6的正极及5V数采供电模块的+5V电源输出端。极性电容C41的负极、电容C42的另一端、瞬变抑制二极管TVS13的正极、发光二极管LED6的负极及CAN总线驱动器/接收器的3引脚均接数字地线。CAN总线驱动器/接收器的7引脚接第一浪涌抑制模块的5引脚，6引脚接第一浪涌抑制模块的8引脚。CAN总线驱动器/接收器的5引脚、第一浪涌抑制模块的6引脚及7引脚均接数字地线。第一浪涌抑制模块的2引脚及3引脚与电阻R24及电容C43的一端相连并接数字地线。电阻R24及电容C43的另一端均接5V数采供电模块的+5V电源输出端。第一浪涌抑制模块的4引脚为CAN总线转换电路的CAN高位数据传输端。第一浪涌抑制模块的1引脚为CAN总线转换电路的CAN低位数据传输端。CAN总线驱动器/接收器的1引脚作为CAN总线转换电路的输出信号接收端，2引脚作为CAN总线转换电路的输出信号发送端。CAN总线转换电路的输出信号接收端、输出信号发送端均与主控电路连接。所述的环境采集传感器组还包括以CAN总线输出的传感器。CAN总线转换电路的CAN高位数据传输端、CAN低位数据传输端与以CAN总线输出的传感器的传输接口连接；
[0011] 所述的传感器信号转换电路还包括485总线转换电路；所述的485总线转换电路包括485总线驱动器/接收器和第二浪涌抑制模块。485总线驱动器/接收器采用型号为RSM485的隔离485总线收发芯片，第二浪涌抑制模块采用型号为SP00S12的信号浪涌抑制器。485总线驱动器/接收器的1引脚接极性电容C44的正极、电容C45的一端、瞬变抑制二极管TVS14的负极、发光二极管LED7的正极及5V数采供电模块的+5V电源输出端。极性电容C44的负极、电容C45的另一端、瞬变抑制二极管TVS14的正极、发光二极管LED7的负极及485总线驱动器/接收器的2引脚均接数字地线。485总线驱动器/接收器的7引脚接电阻R25的一端，8引脚接电阻R26的一端及第二浪涌抑制模块的5引脚，9引脚接电阻R25的另一端及第二浪涌抑制模块的8引脚。485总线驱动器/接收器的10引脚、电阻R26的另一端、第二浪涌抑制模块的6引脚及7引脚均接数字地线。第二浪涌抑制模块的2引脚及3引脚均与电阻R27及电容C46的一端相连，并接数字地线。电阻R27及电容C46的另一端均接5V数采供电模块的+5V电源输出端。第二浪涌抑制模块的4引脚为485总线转换电路的485数据传输负端。第二浪涌抑制模块的1引脚为485总线转换电路的485数据传输正端。485总线驱动器/接收器的3引脚作为485总线转换电路的输出信号接收端。485总线驱动器/接收器的4引脚作为485总线转换电路的输出信号接收端。485总线转换电路的输出信号接收端、输出信号接收端均与主控电路连接。所述的环境采集传感器组还包括以RS-485接口输出的传感器。485总线转换电路的485数据传输正端、485数据传输负端与以RS-485接口输出的传感器的传输接口连接。
[0012] 进一步地，所述的5V数采供电模块包括第四开关电源芯片。第四开关电源芯片采用型号为WRB2405N的隔离DC-DC开关电源芯片。第四开关电源芯片的16引脚、极性电容C11的正极连接之后接外部24V电压。第四开关电源芯片的1引脚及极性电容C11的负极均接普通地线。第四开关电源芯片的9引脚、电阻R8的一端、极性电容C12的正极连接之后作为5V数采供电模块的5V电源输出端5V。第四开关电源芯片的10引脚、极性电容C12的负极、电阻R8的另一端均接数字地线VDD。第四开关电源芯片的其余引脚均悬空。
[0013] 所述的3.3V数采供电模块包括电平转换芯片，电平转换芯片的型号为LM1117。电平转换芯片的3引脚接极性电容C65的正极、电容C66的一端及5V数采供电模块的+5V电源输出端5V。电平转换芯片的1引脚、极性电容C65的负极、电容C66的另一端均接普通地线。电平转换芯片的2引脚及4引脚均接极性电容C67的正极、电容C68及电阻R37的一端与连接之后作为3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端。电阻R37的另一端与发光二极管LED14的正极连接。极性电容C67的负极、电容C68的另一端及发光二极管LED14的负极均接普通地线。
[0014] 进一步地，所述的电源电路包括还包括12V传感器供电模块和5V传感器供电模块。所述的12V传感器供电模块包括第一开关电源芯片。第一开关电源芯片采用型号为XL4016的DC-DC开关电源芯片。第一开关电源芯片的5引脚接极性电容C1的正极、电容C2的一端、电容C3的一端及外部24V电压。极性电容C1的负极及电容C2的另一端均接普通地线。电容C3的另一端接第一开关电源芯片的4引脚。第一开关电源芯片的3引脚接电感L1的一端、肖特基二极管D1及肖特基二极管D2的负极。电感L1的另一端与极性电容C4的正极、电容C5的一端、电阻R2的一端、电阻R1的一端连接。电阻R2的另一端接发光二极管LED1的正极。电阻R1的另一端接电阻R3的一端。电阻R3的另一端接电阻R4的一端及第一开关电源芯片的2引脚。第一开关电源芯片的1引脚，肖特基二极管D1的正极，肖特基二极管D2的正极，极性电容C4的负极，电容C5的另一端、发光二极管LED1的负极、电阻R4的另一端均接普通地线。电阻R1、电阻R3的电阻值之和与R4的电阻值之间的比值为26:3。
[0015] 所述的5V传感器供电模块包括第二开关电源芯片。第二开关电源芯片采用型号为XL4016的DC-DC开关电源芯片。第二开关电源芯片的5引脚接极性电容C6的正极、电容C7的一端、电容C8的一端及外部24V电压。极性电容C6的负极及电容C7的另一端均接普通地线。电容C8的另一端接第一开关电源芯片的4引脚。第二开关电源芯片的3引脚接电感L2的一端、肖特基二极管D3的负极及肖特基二极管D4的负极。电感L2的另一端与极性电容C9的正极、电容C10的一端、电阻R6的一端、电阻R5的一端连接。电阻R6的另一端接发光二极管LED2的正极。电阻R5的另一端接电阻R7的一端及第二开关电源芯片的2引脚。第一开关电源芯片的1引脚，肖特基二极管D3的正极，肖特基二极管D4的正极，极性电容C9的负极，电容C10的另一端、发光二极管LED2的负极、电阻R7的另一端均接普通地线。电阻R5与R4的电阻值之比为10:3.24。
[0016] 进一步地，所述的主控电路包括主控芯片。主控芯片采用型号为STM32F103ZET6的单片机。主控芯片的25引脚接电阻R30、电容47及按键开关KEY1的一端。电阻R30的另一端接3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端。电容C47及按键开关KEY1的另一端均接普通地线。主控芯片的6引脚、72引脚、108引脚、144引脚、39引脚、17引脚、52引脚、62引脚、84引脚、95引脚、121引脚、131引脚及32引脚均接电容C53、电容C54、电容C55、电容C56、电容C57、电容C58、电容C59、电容C60、电容C61、电容C62、电容C63、电容C64、电容C50的一端及3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端。主控芯片的33引脚接电容51及电容52的一端。主控芯片的138引脚、48引脚、71引脚、107引脚、143引脚、38引脚、16引脚、51引脚、61引脚、83引脚、94引脚、
120引脚、130引脚、30引脚、31引脚、电容51、电容52、电容C53、电容C54、电容C55、电容C56、电容C57、电容C58、电容C59、电容C60、电容C61、电容C62、电容C63、电容C64、电容C50的另一端均接普通地线。主控芯片的23引脚接电容C49及晶振Y3的一端，24引脚接电容C48的一端及晶振Y3的另一端。电容C48及电容C49的另一端均接普通地线。
[0017] 所述主控芯片的101、102引脚与USART转换电路的USART转换电路的第一输出串口接收端、第一输出串口发送端分别连接。主控芯片的37、36引脚与USART转换电路的USART转换电路的第二输出串口接收端、第二输出串口发送端分别连接。主控芯片的70、69引脚与USART转换电路的USART转换电路的第三输出串口接收端、第三输出串口发送端分别连接。主控芯片的139、140引脚与CAN总线转换电路的输出信号接收端、输出信号发送端分别连接。主控芯片的10、11引脚与485总线转换电路的输出信号接收端、输出信号接收端分别连接。
[0018] 进一步地，本实用新型还包括文件管理电路。所述的文件管理电路包括SD卡座。SD卡座的7引脚、8引脚、1引脚、2引脚、3引脚与电阻R42、电阻R41、电阻R40、电阻R39、电阻R38的一端分别连接，且分别为文件管理电路的第一数据端、第二数据端、第三数据端、第四数据端、命令端。SD卡座的5引脚为文件管理电路的时钟总线传输端。电阻R38、电阻R39、电阻R40、电阻R41、电阻R42的另一端、SD卡座的4引脚及电容C69一端均接3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端。SD卡座的6、10、11、12引脚及电容C69的另一端均接普通地线。文件管理电路的第一数据端、第二数据端、第三数据端、第四数据端、命令端与主控芯片的98、99、111、
112引脚分别连接。文件管理电路的时钟总线传输端、命令端与主控芯片的113、116引脚分别连接。
[0019] 进一步地，所述的RTC时钟电路包括时钟芯片。时钟芯片的型号为DS3231SN。时钟芯片的2引脚接电容C70、电容C71、电阻R43的一端及3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端。电容C70及电容C71的另一端均接普通地线。时钟芯片的3引脚接电阻R43的另一端。时钟芯片的5引脚、6引脚、7引脚及8引脚均接普通地线。时钟芯片的15、16引脚与电阻R45、电阻R44的一端分别连接。电阻R45及电阻R44的另一端均接3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端。
时钟芯片的14引脚接电容C72的一端及纽扣电池BT1的正极。时钟芯片的9引脚、10引脚、11引脚、12引脚、13引脚、电容C72的另一端及纽扣电池BT1的负极均接普通地线。时钟芯片的
16引脚作为RTC时钟电路的I2C时钟端，15引脚作为RTC时钟电路的I2C控制端，3引脚作为RTC时钟电路的时钟信号输出端。RTC时钟电路的时钟信号输出端、I2C时钟端、I2C控制端与主控芯片的132、136、137引脚分别连接。
[0020] 进一步地，本实用新型还包括LCD屏控制电路。所述LCD屏控制电路包括LCD屏。LCD屏的型号为ILI9341。LCD屏的29引脚接5V数采供电模块的+5V电源输出端，31引脚接3.3V数采供电模块的3.3V电源输出端，1引脚、30引脚、32引脚均接普通地线。LCD屏的18引脚、17引脚、16引脚、15引脚、14引脚、13引脚、12引脚、11引脚、10引脚、9引脚、8引脚、7引脚、6引脚、5引脚、4引脚、3引脚与主控芯片的85引脚、86引脚、114引脚、115引脚、58引脚、59引脚、60引脚、63引脚、64引脚、65引脚、66引脚、67引脚、68引脚、77引脚、78引脚、79引脚分别连接。LCD屏的2引脚、28引脚、22引脚、19引脚、20引脚、21引脚、23引脚、26引脚、25引脚、24引脚、27引脚与主控芯片的126引脚、91引脚、127引脚、118引脚、119引脚、1引脚、117引脚、18引脚、49引脚、22引脚、21引脚分别连接。
[0021] 本实用新型具有的有益效果是：
[0022] 1、本实用新型支持多路传感器信号的共同采集
[0023] 2、本实用新型支持支持I2C通讯协议、RS-232通讯协议、CAN总线通讯协议、RS-485总线通讯协议数据的共同输入。
[0024] 3、本实用新型能够记录时间，故能保证数据的实时性，使采集的数据与地理真实时间挂钩。
[0025] 4、本实用新型的实施访问与观察、最终的数据信号通过GPRS信号打包上传至服务器端。
[0026] 5、本实用新型通过文件管理的功能，能够实现数据的保存与备份。
[0027] 6、本实用新型通过液晶屏实时显示传感器数据，方便科研人员实地工作时读取数据。
