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1、(10)申请公布号 CN 103336108 A (43)申请公布日 2013.10.02 CN 103336108 A *CN103336108A* (21)申请号 201310239032.2 (22)申请日 2013.06.17 G01N 33/38(2006.01) (71)申请人 河南省产品质量监督检验院 地址 450004 河南省郑州市金水区东明路北 17 号 (72)发明人 贾岩 冯波 杨智灵 丁太春 邵雷 程晓天 王前 张玉芳 徐艳秋 陈红丽 张进峰 (74)专利代理机构 郑州金成知识产权事务所 ( 普通合伙 ) 41121 代理人 郭乃凤 (54) 发明名称 水泥样品无线测控。
2、装置 (57) 摘要 水泥样品无线测控装置， 适用于产品检测领 域， 包括单片机、 电源模块、 状态监控模块、 无线通 讯模块、 声光指示报警模块。 实现了对水泥样品的 无线实时测控， 提高了水泥样品的管理效率， 增强 了水泥样品信息保护的安全性， 降低了人工的劳 动强度。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103336108 A CN 103336108 A *CN103336108A* 1/1 页 2 1. 水泥样品无线测控装置。
3、， 其特征在于 ： 包括电源模块， 单片机， 状态监控模块， 无线 通讯模块和声光指示报警模块 ； 所述电源模块负责为无线测控装置提供工作电源， 单片机 用于数据计算与处理， 状态监控模块用于采集样品即时状态信息， 无线通讯模块用于状态 监控模块与其他模块之间的信息传输， 声光指示报警模块用于状态监控模块的状态显示并 当状态监控模块监测信息超出设定值时实施报警。 2. 如权利要求 1 所述水泥样品无线测控装置， 其特征在于 ： 所述状态监控模块包括光 电感应模块和状态监控单元 ； 所述状态监控单元包括陀螺仪、 加速度计、 数字传感器以及数 字运动处理器 DMP ； 所述陀螺仪、 加速度计和数字。
4、运动处理器 DMP 通过 I2C 接口与数字传感 器连接 ； 并将信息数据传输至单片机。 3. 如权利要求 1 所述水泥样品无线测控装置， 其特征在于 ： 所述无线通讯模块采用的 频段是 2.4GHZ 的 ISM 频段 ； 所述无线通讯模块通过 SPI 口与单片机进行数据交换。 4. 如权利要求 3 所述水泥样品无线测控装置， 其特征在于 ： 所述无线通讯模块包括用 于发射、 接收模式控制的 CE， 用于 SPI 总线控制的 CSN， 用于时钟信号的 SCK， 用于数据输入 信号的 MOSI， 用于数据输出信号的 MISO， 用于终端信号的 IRQ， 以及用于 PCB 制无线天线的 J4 端。。
5、 5. 如权利要求 4 所述水泥样品无线测控装置， 其特征在于 ： 所述 CE 与单片机的 32 脚 相连 ； 所述 CSN 与单片机的 28 脚相连 ； 所述 SCK 与单片机的 31 脚相连 ； 所述 MOSI 与单片 机的 29 脚相连 ； 所述 MISO 与单片机的 30 脚相连 ； 所述 IRQ 与单片机的 7 脚相连。 6. 如权利要求 1 所述水泥样品无线测控装置， 其特征在于 ： 所述声光指示报警模块包 括控制红色 LED 指示灯的 LEDCTRL、 控制蓝色 LED 指示灯的 LEDCTRL0 和用于贴片蜂鸣器的 控制接口 BPCTRL ； 所述 LEDCTRL、 LEDCT。
6、RL0 和控制接口 BPCTRL 分别与单片机相连。 7. 如权利要求 1 所述水泥样品无线测控装置， 其特征在于 ： 所述光电感应模块的输出 端与单片机连接。 权 利 要 求 书 CN 103336108 A 2 1/3 页 3 水泥样品无线测控装置 技术领域 0001 本发明涉及测控设备领域， 尤其涉及在水泥质量检测时针对水泥样品的无线测控 装置。 背景技术 0002 目前， 水泥样品结果复验、 抽查、 仲裁检验和能力验证中留样检测提供样品， 保证 试验样品检测结果的重现性。 水泥实验室管理规定必须将每一批或编号的水泥样品装入样 品桶， 放置在水泥样品库中， 密闭存储 90 天。由于样品库。
7、里样品桶很多， 在获取样品的信息 时易发生错误， 样品管理及处理的准确性低， 工作效率不高 ； 同时由于水泥样品管理的不规 范， 水泥样品的信息被窃取或篡改， 甚至水泥样品发生丢失和质量变异。 发明内容 0003 本发明针对现有技术中存在的上述缺陷， 提出水泥样品无线测控装置， 包括电源 模块， 单片机， 状态监控模块， 无线通讯模块和声光指示报警模块 ； 所述电源模块负责为无 线测控装置提供工作电源， 单片机用于数据计算与处理， 状态监控模块用于采集样品即时 状态信息， 无线通讯模块用于状态监控模块与其他模块之间的信息传输， 声光指示报警模 块用于状态监控模块的状态显示并当状态监控模块监测信。
8、息超出设定值时实施报警。 0004 所述状态监控模块包括光电感应模块和状态监控单元， 其状态监控单元包括陀螺 仪、 加速度计、 数字传感器以及数字运动处理器 DMP ； 所述陀螺仪、 加速度计和数字运动处 理器 DMP 通过 I2C 接口与数字传感器连接 ； 并将信息数据传输至单片机。 0005 所述无线通讯模块采用的频段是 2.4GHZ 的 ISM 频段 ； 所述无线通讯模块通过 SPI 口与单片机进行数据交换。 0006 所述无线通讯模块包括用于发射、 接收模式控制的 CE， 用于 SPI 总线控制的 CSN， 用于时钟信号的 SCK， 用于数据输入信号的 MOSI， 用于数据输出信号的 。
9、MISO， 用于终端信号 的 IRQ， 以及用于 PCB 制无线天线的 J4 端。 0007 所述 CE 与单片机的 32 脚相连 ； 所述 CSN 与单片机的 28 脚相连 ； 所述 SCK 与单片 机的 31 脚相连 ； 所述 MOSI 与单片机的 29 脚相连 ； 所述 MISO 与单片机的 30 脚相连 ； 所述 IRQ 与单片机的 7 脚相连。 0008 所述声光指示报警模块包括控制红色 LED 指示灯的 LEDCTRL、 控制蓝色 LED 指示 灯的 LEDCTRL0 和用于贴片蜂鸣器的控制接口 BPCTRL ； 所述 LEDCTRL、 LEDCTRL0 和控制接口 BPCTRL 。
10、分别与单片机相连。 0009 所述光电感应模块的输出端与单片机连接。 0010 与现有技术相比， 本发明通过设置的状态监控模块、 无线通讯模块、 声光指示报警 模块， 使得在对水泥样品检测管理时， 利用无线射频信号自动识别水泥样品目标并获取相 关数据， 操作快捷方便 ； 完善水泥实验信息化管理， 提高了管理效率 ； 有效的保护了水泥样 品的信息安全。 说 明 书 CN 103336108 A 3 2/3 页 4 附图说明 0011 图 1 是本发明的原理方框图 ； 1、 电源管理模块， 2、 声光指示报警模块， 3、 单片机， 4、 状态监控模块， 5、 无线通讯模块。 0012 图 2 是本。
11、发明的状态监控单元的设计电路原理图 ； 0013 图 3 是本发明的电源模块的设计电路原理图 ； 0014 图 4 是本发明的无线通讯模块的设计电路原理图 ； 0015 图 5 是本发明的单片机的设计电路原理图 ； 0016 图 6 是本发明的声光指示报警模块的设计电路原理图 ； 0017 图 7 是本发明的光电感应模块的设计电路原理图。 具体实施方式 0018 根据水泥样品桶的结构， 将水泥样品无线测控装置固定在每一个样品桶的塑料密 封内盖上， 无线测控装置的封装尺寸需要根据实际空间要求进行集成设计。 0019 如图 1 所示， 水泥样品无线测控装置 ： 包括电源模块 1， 单片机 3， 状。
12、态监控模块 4， 无线通讯模块 5 和声光指示报警模块 2 ； 电源模块 1 负责为无线测控装置提供工作电源， 单 片机 3 用于数据计算与处理， 状态监控模块 4 用于采集样品即时状态信息， 无线通讯模块 5 用于状态监控模块与其他模块之间的信息传输， 声光指示报警模块 2 用于状态监控模块的 状态显示并用于当状态监控模块监测信息超出设定值时实施报警。 0020 包括低功耗 MSP430F149 单片机 3 和包括锂电池的电源模块 1 构成的卡片式采集 系统， 完成对水泥样品桶信息的采集。声光指示报警模块 2 用于寻找样品桶和移动报警， 以 及用于超出留样储存周期的样品出库以及样品入库时自动。
13、发出报警 ； 状态传感模块 4 采用 三轴重力加速度传感器， 配合特定的检测算法， 完成对设备状态的判断 ； 无线通讯模块 5 把 接收到的信号发射出去， 光电感应模块检测样品桶是否被打开 ； 单片机 3 存储样品的检验 数据以及管理信息。 0021 如图2所示， 状态监控模块4包括光电感应模块和状态监控单元， 状态监控单元包 括 3 轴 MEMS 陀螺仪， 3 轴 MEMS 加速度计， 以及一个可扩展的数字运动处理器 DMP （Digital Motion Processor） ； 可用 I2C 接口连接一个第三方的数字传感器， 扩展之后就可以通过其 I2C 接口输出一个 9 轴的信号。陀螺。
14、仪可测范围设定为 250/ 秒 （dps） ， 加速度计可测范 围为 2G。当设备运动时， 产生 INT6560 中断信号发给单片机系统， 接单片机 12 脚。单片 机通过的 I2C 总线读取传感器内部的数据， 其中 SCL 为总线的时钟线， 接单片机 47 脚。SDA 为数据线， 接单片机46脚。 总线频率可达400KHZ， 能满足一般的数据传输需求， 状态监控模 块使用 3.3V 的直流电源， 功耗较低。 0022 如图 3 所示， 电源模块 1 的电源部分使用 SPX3819 芯片。贴片封装， 体积小， 压降 小， 500MA, 低噪声 LDO 电源， 电源模块 1 提供 3.3V 的工。
15、作电源。 0023 如图 4 所示， 无线通讯模块 5 使用 ISM 免许可的 2.4GHZ 全球开发频段， 最高工作 速率 2Mbps, 高效 GFSK 调制， 采用 126 频道， 可满足多点通信和跳频通信需要。内置 CRC 检 错和点对多点通信地址控制。低功耗 1.9 3.6V 工作， 待机模式状态为 22UA, 掉电模式下 为 900NA.PCB 蛇形天线设计。通过 SPI 口与单片机系统进行数据交换， 使用方便， CE 为发 说 明 书 CN 103336108 A 4 3/3 页 5 射、 接收模式控制， 与单片机的 32 脚相连 ； CSN 为 SPI 总线使能， 与单片机的 2。
16、8 脚相连 ； SCK 为时钟信号， 与单片机的 31 脚相连 ； MOSI 为数据输入信号， 与单片机的 29 脚相连 ； MISO 为 数据输出信号， 与单片机的 30 脚相连 ； IRQ 为终端信号， 与单片机的 7 脚相连 ； J4 端为 PCB 制无线天线。 0024 如图 5 所示， 单片机 3 采用 TI 公司的 MSP430F149 单片机， MSP430F149 采用 16 位 RISC 结构， 采用 5 种低功耗模式， 能有效延长电池寿命。内部资源丰富 ： 有 2 个串口模块， 2 个 16 位的定时器模块， 1 个 12 位的 AD 采样模块。片内数据存储器数量较多， 可。
17、以存储样品 的检验数据以及管理信息具有较高的处理速度和运算能力， 通过 ADC0 端口与单片机的 59 脚相连采集电池电压信息， 监控电池电量， 调整工作模式。 0025 如图 6 所示， 声光指示报警模块 2 使用高亮 LED 指示灯和贴片蜂鸣器， 减少体积。 LEDCTRL 为红色 LED 灯控制， 与单片机的 43 脚相连 ； LEDCTRL0 为蓝色 LED 灯控制， 与单片机 的 42 脚相连 ； BPCTRL 为蜂鸣器控制接口， 与单片机的 44 脚相连。 0026 如图 7 所示， 在光电感应模块中 TD0 为光电感应模块的输出端， 输出端 TD0 单片机 的 45 脚相连， 驱。
18、动电源是 3.3V， LEDCTRL1 为模块工作控制端， 与单片机的 41 脚相连。 0027 本发明通过设置的状态监控模块、 无线通讯模块和声光指示报警模块分别与单片 机连接， 使得水泥样品无线测控装置能够按照事先设定的发射频次主动发射信号， 将自身 编码、 密封状态、 环境温湿度以及样品信息等等， 通过数据接收端读取， 解码上传计算机。 当 水泥样品的桶体被移出系统磁场感应区、 被人非法操作或环境温湿度超出规定的范围等可 实现向读写器向上位机发射信号， 同时双色 LED 灯循环闪烁并发出蜂鸣声。把自动识别射 频技术应用于水泥样品库的样品管理， 通过无线射频技术自动识别水泥样品， 获取相关。
19、检 验数据， 实时监控样品的状态和环境参数， 防止留样存放期间样品遗失、 质量变异， 防止样 品数据被数据被窃取和篡改。完善水泥实验信息化管理， 减少样品登记、 查找时间， 提高工 作效率。 0028 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说 明 书 CN 103336108 A 5 1/3 页 6 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103336108 A 6 2/3 页 7 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103336108 A 7 3/3 页 8 图 5 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103336108 A 8 。