[发明专利]一种基于时钟芯片的低功耗数据采集传输系统及实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及数据采集领域，尤其涉及一种基于时钟芯片的低功耗数据采集传输系统及实现方法。

背景技术

数据采集是指从传感器、以及模拟和数字被测单元中自动采集信号，送到上位机中进行分析，处理。被采集数据是被转换为电讯号的各种物理量，例如：温度、湿度、水位、风速、压力、和物料RFID信息等，可以是模拟量，也可以是数字量。在互联网行业快速发展的今天，数据采集已经被广泛应用于互联网及分布式领域，数据采集领域已经发生了重要的变化。

对于很多场合存在供电不便的情况，需要采用电池供电，功耗控制是系统设计中必不可少的组成部分。如何最大限度的降低系统功耗、减少不必要的能源损失、延长电池使用时间已经成为系统设计中研究的重点问题。在嵌入式系统中，其功耗主要由单片机功耗和外围硬件接口设备功耗组成，节省功耗是一个硬件设计与软件控制相互结合的协调过程。

现有的数据采集传输装置一般采用芯片内部提供的各种省电模式进行控制，但是即使芯片进入低功耗模式也需要较多的能耗保持相应的模块工作，以保证能够准确唤醒。系统的低功耗设计，并非是某一方面、某一角度的解决方案，而应当从系统级的设计考虑，目前的设计及应用无法达到用户满意的程度。

发明内容

本发明提供了一种基于时钟芯片的低功耗数据采集传输系统及实现方法，本发明基于微控制器芯片、传感器模块、时钟芯片模块和无线通信模块实现了的数据采集传输功能，解决了在供电不便的情况下保证电池能长时间有效工作，实现数据的有效采集和传输，详见下文描述：

一种基于时钟芯片的低功耗数据采集传输系统，所述数据采集传输系统包括：微控制芯片、时钟芯片模块、传感器模块、无线通信模块、存储电路模块、程序烧写电路模块、晶振电路模块和电源电路模块，

所述微控制芯片通过I2C总线与所述时钟芯片模块通信，所述微控制芯片的中断引脚与所述时钟芯片模块的中断控制引脚相连；所述微控制芯片通过通用接口与所述传感器模块通信；所述微控制芯片通过串行外设接口与所述无线通信模块通信；所述微控制芯片通过串行外设接口与所述存储电路模块通信；所述微控制芯片分别连接所述程序烧写电路模块和所述晶振电路模块；

所述微控制芯片通过所述时钟芯片模块的控制作用能够从节电模式进入工作模式；所述微控制芯片通过所述传感器模块对数据进行定时获取采集；所述微控制芯片通过调用所述无线通信模块将采集的数据传输至外接的采集系统；所述微控制芯片通过所述存储电路模块完成采集数据的存储。

所述传感器模块包括：温度传感器、湿度传感器、水位传感器、风速传感器、压力传感器或RFID信息采集器。

所述通信接口包括：RS485、RS232、SPI或I2C接口。

所述电源电路模块包括：电池供电模块和太阳能电池板模块；

电池供电模块实现对整个数据采集传输系统的供电；太阳能电池板模块负责完成对电池供电模块进行充电。

所述微控制芯片具体为型号MSP430F2370的低功耗单片机；所述无线通信模块具体为型号HLK-RM04的模块。

所述时钟芯片模块具体为型号BL5372的芯片；所述时钟芯片模块与所述微控制芯片相连；所述时钟芯片模块的第1引脚与第一电阻的一端相连；所述时钟芯片模块的第2引脚与第二电阻的一端相连；所述时钟芯片模块的第3引脚与第三电阻的一端相连；所述时钟芯片模块的第5引脚与第四电阻的一端相连；所述时钟芯片模块的第6引脚和第7引脚之间连接有32.768Khz的晶振；所述时钟芯片模块的第8引脚分别与第一电容的一端、第二电容的一端、第一二极管的阴极、第二二极管的阴极相连；所述第一二极管的阳极接电源；所述第二二极管的阳极接电池；所述第一电容和所述第二电容的另一端、所述时钟芯片模块的第4引脚均接地；所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻的另一端、第三电容、第四电容的一端、所述微控制芯片的电源端均连接所述电源；所述第三电容、所述第四电容的另一端接地。

一种基于时钟芯片的低功耗数据采集传输系统的实现方法，所述实现方法包括以下步骤：

(1)微控制芯片完成上电初始化设置，将实时数据时间、定时开关机时间和周期性定时时间写入时钟芯片模块，然后执行步骤(2)；

(2)微控制芯片使能时钟芯片模块的周期性定时中断，然后执行步骤(3)；

(3)微控制芯片切断除微控制芯片以外的其余模块的供电，微控制芯片关闭除中断唤醒模块之外的其他内部模块，执行步骤(4)；

(4)微控制芯片通过程序控制自身进入节电模式，执行步骤(5)；