專利名稱：實驗數(shù)據(jù)采集設備及應用其的系統(tǒng)架構的制作方法
技術領域：
本實用新型有關于數(shù)據(jù)采集與分析技術，尤其涉及一種能利用手持智能終端進行數(shù)據(jù)整理的實驗數(shù)據(jù)采集設備及應用其的系統(tǒng)架構。
背景技術：
本實用新型的背景技術是計算機數(shù)據(jù)采集與分析方法，應用該技術的設備在某些場合也稱為數(shù)據(jù)采集(DAQ)或虛擬儀器。現(xiàn)有技術方案與本實用新型最相近的有以下幾種:1、數(shù)字化實驗系統(tǒng):該方案采用了常規(guī)x86架構的計算機作為主要的數(shù)據(jù)處理工具。使用嵌入式系統(tǒng)芯片+傳感器作為前端設備，通過RS232串口或是USB接口與計算機相連，用于學校實驗室課堂教學中的教師演示；2、數(shù)據(jù)采集(DAQ)設備:該方案也是采用了常規(guī)PC架構的計算機作為主要的數(shù)據(jù)處理工具。該方案使用專業(yè)的數(shù)據(jù)采集處理器和信號調理芯片，數(shù)據(jù)采集的精度和速度都很高，與計算機的接口一般采用高速USB或GPIB接口，該方案是面向專業(yè)用戶群的高端方案；3、基于嵌入式系統(tǒng)架構的手持設備:該方案由嵌入式系統(tǒng)芯片與一定尺寸的文字或圖形液晶屏組成，自帶各種傳感器接口，屬于專用型的手持設備?，F(xiàn)有技術缺點:1、現(xiàn)有的技術方案之一是數(shù)字化實驗系統(tǒng)，該系統(tǒng)必須連接x86架構的臺式計算機或筆記本，體積龐大，·移動性不佳，同時數(shù)據(jù)采集設備體積大、價格昂貴，只能在課堂教學中由教師進行演示的時候使用；2、另一種現(xiàn)有的技術方案是數(shù)據(jù)采集(DAQ)設備，該方案面向的是高端的專業(yè)用戶，因此設備精度、造價與操作難度都很高，并不適合普通用戶進行普及性的科學實驗使用；3、還有一種現(xiàn)有的技術方案是基于嵌入式系統(tǒng)架構的手持設備，該方案使用的是各廠家自行設計的專用手持智能設備，核心多由ARM系列芯片構成，內部固化有特定的操作系統(tǒng)和實驗內容，屬于專用的電子設備，成本較高，通用性不好，功能擴展與課程擴展不方便；4、目前市面尚未有專門針對個人創(chuàng)新科學實驗的數(shù)字化套裝設備或解決方案。
實用新型內容為解決現(xiàn)有技術中的問題，本實用新型的目的是設計一種具有很高的通用性和性價比的，適合普及使用并針對特定用戶群優(yōu)化的實驗數(shù)據(jù)采集設備及應用其的系統(tǒng)架構。針對現(xiàn)有技術方案的不足，本實用新型的目的是設計一種基于市面上通用的手持智能設備(如平板電腦、智能手機等)，具有很高的通用性和性價比的，適合普及使用并針對特定用戶群優(yōu)化的創(chuàng)新科學實驗系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用市面上通用的手持智能終端作為人機交互的設備，借助手持智能終端強大的人機處理能力與互聯(lián)網能力，以最低成本獲得高通用性和最佳的用戶體驗度，便于用戶開展基于互聯(lián)網的實驗數(shù)據(jù)交流、分享與討論。數(shù)據(jù)采集的前端設備與手持智能終端獨立分開的設計，可以使系統(tǒng)的通用性與性價比進一步提高，便于多人共用一個數(shù)據(jù)采集的前端設備開展小組實驗。本實用新型提供一種實驗數(shù)據(jù)采集設備，包括供應電源的電源模塊、進行數(shù)據(jù)處理的控制器、接收實驗數(shù)據(jù)的傳感器接口和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K；所述電源模塊電連接所述控制器、所述傳感器接口和所述通訊模塊；所述通訊模塊信號連接所述控制器；所述控制器信號連接所述傳感器接口；所述控制器能接收所述傳感器接口收到的實驗數(shù)據(jù)，并能將該實驗數(shù)據(jù)經所述通訊模塊發(fā)出。根據(jù)上述構思，所述電源模塊包括驅動電路、電池和充電電路；該電池為驅動電路的電源，而所述驅動電路分別電連接所述控制器、所述傳感器接口和所述通訊模塊；所述充電電路能為該電池充電。根據(jù)上述構思，所述控制器為單片機，其外接有向使用者輸出信息的顯示屏和供使用者輸入指令的鍵盤。根據(jù)上述構思，所述通訊模塊為藍牙通訊模塊或W1-FI通訊模塊。根據(jù)上述構思，所述傳感器接口是統(tǒng)一的模擬接口或數(shù)字接口。根據(jù)上述構思，所述通訊模塊能接收一手持智能終端的同步控制信號，并將控制信號輸送至所述控制器。根據(jù)上述構思，其特征在于:還包括一存儲所述實驗數(shù)據(jù)的存儲模塊，其連接于所述控制器。
根據(jù)上述構思，所述電池為鋰電池、鎳氫電池或鎳鎘電池等，所述充電電路以微型USB接口連接外部直流電源轉換器。一種應用如前所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備的系統(tǒng)架構，還包括云端服務器、手持智能終端和傳感器；所述手持智能終端能通過外部網絡連通所述云端服務器，所述手持智能終端信號連接所述實驗數(shù)據(jù)采集設備，并通過所述實驗數(shù)據(jù)采集設備獲得實驗數(shù)據(jù)。本實用新型的有益效果在于:1、整個系統(tǒng)硬件設備成本低廉、通用性高、可兼容多種手持智能終端設備，減少用戶重復投資；2、具備強大的人機交互、實驗數(shù)據(jù)處理和互聯(lián)網連接能力，可方便的開展基于互聯(lián)網的實驗交流、討論與分享活動；3、可通過連接云端服務器，實時更新實驗課題、管理個人的實驗數(shù)據(jù)；4、系統(tǒng)設計靈活，可針對特定用戶群的年齡特點、興趣與需求進行優(yōu)化，具有很強的針對性。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)架構圖。圖2為本實用新型實驗數(shù)據(jù)采集設備內部架構圖。
具體實施方式
[0030]體現(xiàn)本實用新型特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是本實用新型能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本實用新型的范圍，且其中的說明及圖示在本質上是當作說明之用，而非用以限制本實用新型。如圖1所示，本實用新型提供一種利用手持智能終端20進行實驗數(shù)據(jù)處理的系統(tǒng)，此系統(tǒng)架構中，包括:云端服務器40、手持智能終端20、實驗數(shù)據(jù)采集設備10和傳感器30。這里說的手持智能終端20便是目前普遍使用的平板電能或智能手機，其能通過外部網絡連通服務商提供的云端服務器40，以便于從云端服務器40中對實驗數(shù)據(jù)進行分享和交流。以此，便能通過手持智能終端20信號連接實驗數(shù)據(jù)采集設備10，從而能在云端服務器40中對實驗數(shù)據(jù)進行分享和交流。如圖2所示，本實用新型提供的實驗數(shù)據(jù)采集設備10，其內部包括供應電源的電源模塊(包括1、2、3)、接收實驗數(shù)據(jù)的傳感器接口 8和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K9。電源模塊分別電連接所述控制器4、所述傳感器接口 8和所述通訊模塊9。所述電源模塊包括驅動電路3、電池2和充電電路I ;該電池2為驅動電路的電源，而所述驅動電路3分別電連接所述控制器4和所述通訊模塊9 ;所述充電電路I能為該電池2充電。所述控制器4為單片機，其外接能向使用者輸出信息的顯示屏5和供使用者輸入指令的鍵盤6。所述通訊模塊9為藍牙通訊模塊或W1-FI通訊模塊。且各傳感器接口是統(tǒng)一的模擬接口(O至3.3V電壓)或數(shù)字接口(TTL或CMOS電平)。數(shù)據(jù)采集設備10核心是一個基于8位、16位或32位的MCU微控制器，其外部特征是含有一個簡單的操作鍵盤6、LCD顯示屏5、若干數(shù)字與模擬傳感器接口 8以及充電接口等。設備內部含有存儲模塊7，可作為實驗數(shù)據(jù)臨時存儲之用。設備內部還有藍牙或w1-fi通訊模塊9，可與手持智能終端20通訊。設備內部還包含充電電路I與驅動電路3，結合內置的可充電電池2，為設備內部電路與相連接的外部傳感器提供電源。其中，手持智能終端20可以是平板電腦或是智能手機等智能手持設備，其特征是具備一定尺寸的彩色液晶屏，操作設備 為觸摸屏，通訊方式為藍牙、w1-f1、2G/3G網絡等，具有比較強大的圖形顯示、人機交互、數(shù)據(jù)處理與娛樂能力。手持智能終端20采用w1-fi或2G/3G網絡與因特網連接，再通過因特網連接到遠程的云端服務器40，云端服務器40的服務程序與手持智能終端20的實驗管理程序互相配合，實現(xiàn)個人實驗數(shù)據(jù)的管理、分享、交流等功能，同時云端服務器還提供論壇、博客等公開的討論與分享空間，用于開展實驗交流活動。系統(tǒng)工作流程:1、用戶如要開展創(chuàng)新科學實驗的研究，可以先打開手持智能終端20的實驗管理軟件，根據(jù)軟件指導通過藍牙或W1-FI與數(shù)據(jù)采集設備10連接，并將實驗用到的傳感器與數(shù)據(jù)采集設備10連接好，即可開展實驗。2、實驗過程采集到的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)采集設備10存儲和轉發(fā)，傳回到手持智能終端20，通過手持智能終端20的實驗管理軟件將采集到的數(shù)據(jù)進行顯示、統(tǒng)計與處理。3、手持智能終端20處理后的數(shù)據(jù)，可根據(jù)需要進行本地存儲或是上傳至遠程云端服務器40，實現(xiàn)全球化的實驗數(shù)據(jù)交流與共享。本實用新型的有益效果在于:1、整個系統(tǒng)硬件設備成本低廉、通用性高、可兼容多種手持智能終端設備，減少用戶重復投資；2、具備強大的人機交互、實驗數(shù)據(jù)處理和互聯(lián)網連接能力，可方便的開展基于互聯(lián)網的實驗交流、討論與分享活動；3、可通過連接云端服務器，實時更新實驗課題、管理個人的實驗數(shù)據(jù)；4、系統(tǒng)設計靈活，可針對特定用戶群的年齡特點、興趣與需求進行優(yōu)化，具有很強的針對性。惟以上所述者，僅為本實用新型的較佳實施例而已，當不能以此限定本實用新型實施范圍；故，凡依本實用新型申請專利范圍及創(chuàng)作說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應仍屬本實用新 型專利涵蓋之范圍內。
權利要求1.一種實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于，包括供應電源的電源模塊、進行數(shù)據(jù)處理的控制器、接收實驗數(shù)據(jù)的傳感器接口和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K； 所述電源模塊電連接所述控制器、所述傳感器接口和所述通訊模塊；所述通訊模塊信號連接所述控制器；所述控制器信號連接所述傳感器接口 ；所述控制器能接收所述傳感器接口收到的實驗數(shù)據(jù)，并能將該實驗數(shù)據(jù)經所述通訊模塊發(fā)出。
2.如權利要求1所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:所述電源模塊包括驅動電路、電池和充電電路；該電池為驅動電路的電源，而所述驅動電路分別電連接所述控制器、所述傳感器接口和所述通訊模塊；所述充電電路能為該電池充電。
3.如權利要求1所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:所述控制器為單片機，其外接能向使用者輸出信息的顯示屏和供使用者輸入指令的鍵盤。
4.如權利要求1所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:所述通訊模塊為藍牙通訊模塊或W1-FI通訊模塊。
5.如權利要求1所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:所述傳感器接口是統(tǒng)一的模擬接口或數(shù)字接口。
6.如權利要求1-5任一項所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:所述通訊模塊能接收一手持智能終端的同步控制信號，并將控制信號輸送至所述控制器。
7.如權利要求1-5任一項所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:還包括一存儲所述實驗數(shù)據(jù)的存儲模塊，其連接于所述控制器。
8.如權利要求2所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備，其特征在于:所述電池為鋰電池、鎳氫電池或鎳鎘電池，所述充電電路以微型USB接口連接外部直流電源轉換器。
9.一種應用如權利要求1-8任一項所述的實驗數(shù)據(jù)采集設備的系統(tǒng)架構，其特征在于，還包括云端服務器、手持智能`終端和傳感器；所述手持智能終端能通過外部網絡連通所述云端服務器，所述手持智能終端信號連接所述實驗數(shù)據(jù)采集設備，并通過所述實驗數(shù)據(jù)采集設備獲得實驗數(shù)據(jù)。
專利摘要本實用新型提供一種實驗數(shù)據(jù)采集設備及應用其的系統(tǒng)架構，包括供應電源的電源模塊、進行數(shù)據(jù)處理的控制器、接收實驗數(shù)據(jù)的傳感器接口和進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄓ嵞K；所述電源模塊電連接所述控制器、所述傳感器接口和所述通訊模塊；所述通訊模塊信號連接所述控制器；所述控制器信號連接所述傳感器接口；所述控制器能接收所述傳感器接口收到的實驗數(shù)據(jù)，并能將該實驗數(shù)據(jù)經所述通訊模塊發(fā)出?？梢允瓜到y(tǒng)的通用性與性價比進一步提高，便于多人共用一個數(shù)據(jù)采集的前端設備開展小組實驗。
文檔編號G05B19/042GK203101891SQ20122073468
公開日2013年7月31日 申請日期2012年12月28日 優(yōu)先權日2012年12月28日
發(fā)明者陸俊達 申請人:陸俊達