本发明涉及开关信号监视领域，尤其涉及一种超低功耗无线开关量监视系统。
背景技术：
在工业自动化生成过程中，用电设备都具有一个开关监视系统，开关监视系统包括有线开关监视系统和无线开关监视系统，有线开关监视系统需要布置相应线路，费时费力，无线开关监视系统无需布线，使用便捷。
然而，现有无线开关监视系统存在以下缺点：
(1)在无线开关按键按下时，发射器发送控制信号，接收器收到控制信号表明开关按键按下一次，其中，接收器只能采集发射器发送控制信号的按下次数，按键按下多久，以及按键何时弹起，接收器都无法监测，导致无线开关一直处于工作状态，电池电量消耗严重，影响电池使用寿命，
(2)未对发射器的电池的电量进行监测，导致发射器意外断电，造成数据丢失。
(3)当无线开关节点需求发生改变时，需要重新编译程式，导致无线开关效率和稳定性低，影响正常生成使用。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种超低功耗无线开关量监视系统，用于解决现有技术中接收器对开关状态量和电池的电量无法实时监控，导致电池消耗严重，且开关节点接入改变时需要重新编译程序，无线开关效率和稳定性低的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种超低功耗无线开关信号监视系统，所述系统包括发射器和接收器，所述发射器包括用于监测开关状态量的多个电平监视端口，用于给整个发射器供电的电源输入端口，与电平监视端口、电源输入端口连接用于检测电平监视端口状态变化和电源输入端口电量信息的第一处理器，以及与第一处理器连接用于端口状态和电量信息检测数据实时发送的第一无线通讯单元；所述接收器包括与第一无线通讯单元通讯连接用于接收端口状态和电量信息检测数据的第二无线通讯单元，与第二无线通讯单元连接用于端口状态和电量信息检测数据解析处理的第二处理器，以及与第二处理器连接用于开关状态量信号输出的信号输出单元。
进一步的，所述电平监视端口、电源输入端口与第一处理器的中断输入引脚连接。
进一步的，所述接收器还包括用于提供稳定的3.3v和5v供电电压的电源转化单元。
进一步的，所述信号输出单元包括串口信号输出单元和继电器信号输出单元。
进一步的，所述继电器信号输出单元包括多个继电器模块，所述继电器模块包括两个电阻，两个二极管，一个三极管，一个继电器，第一二极管正极与第二处理器的开关状态量的信号输出引脚连接，第一二极管的负极与三级管的基极连接，三极管的发射极接地，集电极与第二二极管正极连接，第二二极管负极与24v电源连接，继电器的输入引脚两端与第二二极管并联设置，继电器的输出引脚通过输出端口与plc控制器连接。
进一步的，所述串口信号输出单元包括与第二处理器串口连接的rs232电平转换芯片，所述rs232电平转换芯片通过rs232的d型端口与上位机连接。
进一步的，所述继电器模块与发射器以一对多或者多对一的方式实现开关状态量信号输出。
如上所述，本发明的完整的发明名称，具有以下有益效果：
1、本发明中，发射器和接收器的处理器以及无线通讯单元均采用低功耗芯片，使得无线开关能一直保持超低功耗工作状态。
2、本发明中，发射器对电源接入端口电量信息进行检测，实现发射器的低电压报警，便于发射器电源提前更换处理，维持开关系统正常稳定工作。
3、本发明中，采用发射器开关节点自动识别技术，使得开关信号监视系统节点接入更加简单，增强信号监视系统工作效率和稳定性。
4、本发明中，发射器和接收器实时无线通讯采用信道空闲检测和调频技术实现，确保无线开关的有效信号发送到接收机。
5、本发明中，接收器能够同时支持开关状态量的继电器信号输出和串口信号输出。
附图说明
图1为本发明实施例中公开的发射器处理器和电平监视端口电路连接图；
图2为本发明实施例中公开的发射器无线通讯单元以及外围电路连接图；
图3为本发明实施例中公开的接收器处理器和无线通讯单元电路连接图；
图4为本发明实施例中公开的继电器模块电路连接图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明提供一种超低功耗无线开关信号监视系统，一种超低功耗无线开关信号监视系统，所述系统包括发射器和接收器，所述发射器包括用于监测开关状态量的多个电平监视端口j3-j6，用于给整个发射器供电的电源输入端口j2，与电平监视端口j3-j6、电源输入端口j2连接用于检测电平监视端口j3-j6状态变化和电源输入端口j2电量信息的第一处理器u6，以及与第一处理器u6连接用于端口状态和电量信息检测数据实时发送的第一无线通讯单元u5；所述电平监视端口j3-j6、电源输入端口j2与第一处理器u6的中断输入引脚连接。
如图1所示，所述发射器具体电路如下：电平监测端口j3-j6(电平监测端口的数量不限于4个)分别设置于开关两端，用于开关状态量监测，所述电平监测端口j3-j6的1引脚分别与第一处理器u6的12引脚、11引脚、10引脚、9引脚连接，且分别经过电容c47、c48、c49、c50后接地，电平监测端口j3-j6的2引脚分别经过电阻r33、r34、r35、r36后接地。
其中，电阻r33-r36分别起到限流作用，电容c47-c50分别起到滤波作用。
如图2所示，电源输入端口j2用于连接电池，且电源输出端口j2的2引脚分别与二极管d26的负极、稳压芯片u6的信号输入端、电容c33、c34、c35、c37、c38、c39、c41、c55、c54、c53、c52、c51、第一处理器u6的16引脚、第一无线通讯单元u5的4引脚、9引脚、11引脚、14引脚、15引脚、18引脚连接，稳压芯片u6的信号输出端经过电容c31接地，且与电阻r30的一端连接，电阻r30的另一端分别经过电阻r31和电容c32接地；第一无线通讯单元u5的13引脚与电容c36、电感l9一端连接，电感l9另一端与电感l8一端连接，电感l8另一端与电感l7、电容c44连接，电感l7另一端与电容c45、c46连接，第一无线通讯单元u5的12引脚与电容c43、电感l10一端连接，电容c43另一端与电感l8一端连接，第一处理器u6和第一无线通讯单元u5的spi-si、spi-clkspi-s0、cd02、csn引脚分别对应连接。
其中，电阻r30和电阻r31是第一处理器u6用来检测电池电压的分压电阻，电阻c31用于滤波，使得电池分压检测结果更加准确，二极管d26为tvs保护，防止电压过高而击穿电路，电容c55和电容c54是电源滤波电容使得电源电压更加平稳，稳压芯片u6将电源输入端口j2输入的电压稳定在3.3v，电容c31和电容c32分别是输入和输出电压滤波电容，电容c34、c35、c38、c37、c39、c40、c41用于第一无线通讯单元u5电源滤波使用，电容c36、c42、c43、c44、c45、c46和电感l7、l8、l9、l10构成第一无线通讯单元u5的滤波、检波和阻抗匹配网络，晶振x2、电容cpw37、cpw38和第一处理器u6内部器件给第一处理器u6提供稳定精确的26mhz频率。
所述接收器包括与第一无线通讯单元u6通讯连接用于接收端口状态和电量信息检测数据的第二无线通讯单元u3，与第二无线通讯单元u3连接用于端口状态和电量信息检测数据解析处理的第二处理器u2，以及与第二处理器u2连接用于开关状态量信号输出的信号输出单元，所述接收器还包括用于提供稳定3.3v和5v电源的电源转化单元。
如图3所示，所述接收器具体电路如下：所述电源转化单元主要包括电源转换芯片upw1和u1，电源转换芯片upw1的1引脚分别电感l1、电容c1一端连接，电感l1另一端与24v直流电源连接，电容c1另一端接地，电源转换芯片upw1的3引脚、5引脚接地，2引脚分别与电感l2一端、二极管d26负极连接，电感l2的另一端接地，二极管d26正极接地，电源转换芯片upw1的4引脚输出稳定的5v供电电压；电源转换芯片u1的1引脚接地，2引脚和4引脚输出稳定的3.3v供电电压，且与二极管d28正极、电容c5、电容c6连接，3引脚分别与二极管d27负极、电容c3、电容c4、5v供电电压输出端连接。
其中，通过电源转换芯片upw1和u1将输入的24v直流电源转化为5v和3.3v两种供电电压，d27是电源保护tvs，防止输入电压过高而损坏电路，d28是电压供电指示灯。
第二处理器u2和第二无线通讯单元u3的spi-si、spi-clkspi-s0、cd02、csn引脚分别对应连接，第二无线通讯单元u3的4引脚、9引脚、11引脚、14引脚、15引脚、18引脚与3.3v供电电压输出端连接，第二无线通讯单元u3的13引脚与电容c19、电感l5一端连接，电感l5另一端与电感l4一端连接，电感l4另一端与电感l3、电容c13连接，电感l3另一端与电容c14、c13连接，第一无线通讯单元u3的12引脚与电容c18、电感l6一端连接，电容c18另一端与电感l5一端连接.
进一步的，所述信号输出单元包括串口信号输出单元和继电器信号输出单元。
所述串口信号输出单元包括与第二处理器u2串口连接的rs232电平转换芯片u4，电平转换芯片u4的16引脚与5v供电电压输出端连接，2脚经过电容c29接地，1引脚和3引脚通过电容c30连接，15引脚和6引脚通过电容c28连接，4引脚和5引脚通过电容c27连接，13引脚和14引脚分别与rs232的d形端口p2的2引脚和3引脚连接，所述rs232电平转换芯片通过rs232的d型端口与上位机连接。
如图4所示，所述继电器信号输出单元包括多个继电器模块，主要包括三极管q0-q11，继电器j7-j18,第二处理器u2的8引脚、9引脚、10引脚、11引脚、24引脚、25引脚、37引脚、38引脚、39引脚、40引脚、51引脚、52引脚、53引脚分别与继电器模块输入端连接，继电器模块输出端连接继电器输出端口p1。
其中，继电器模块与发射器以一对多或者多对一的方式实现开关状态量的信号输出，一个发射器作为一个节点，采用发射器开关节点自动识别技术，使得开关信号监视系统节点接入更加简单，增强信号监视系统工作效率和稳定性。
本发明的工作原理：电平检测端口j3-j6(电平监测端口的数量不限于4个)对开关状态量进行实时监测，并将监测数据经过限流和滤波处理后以中断信号形式输入第一处理器u6,电源输入端口j2用于连接发射器供电电池，并将供电电池电量信息采集处理后以中断信号形式输入第一处理器u6，一旦电平检测端口j3-j6接入的开关状态或者电量信息改变，第一处理器u6被唤醒，并对电平监测端口j3-j6开关状态和电源输入端口j2电量信息进行监测，通过spi口(spi-si、spi-clkspi-s0)将开关状态和电量信息数据发送给第一无线通讯单元u5，第一无线通讯单元u5通过高频无线电磁波与接收器的第二无线通讯单元u3通讯，第二无线通讯单元u3通过spi口(spi-si、spi-clkspi-s0)将无线接收的开关状态和电量信息数据发送给第二处理器u2,第二处理器u2将接收的状态监测数据进行处理，通过驱动三极管q0-q11，从而控制继电器j7-j18运动，所述继电器信号输出端口与plc控制器连接，且第二处理器u2通过连接的rs232电平转换芯片将ttl信号转化为rs232信号，并通过rs232的d型端口与上位机连接，从而同时实现开关状态量的继电器信号输出和串口信号输出。
当电平检测端口j3-j6接入的开关状态或者供电电池电量信息改变，第一处理器u6被唤醒时，第一处理器u6会打包当前电平监测端口状态和电池电量信息进入发送序列，在进入发送序列前，第一处理器u6会判断发射器是否注册过系统，如果注册过系统，直接进入发送序列，如果发射器没有注册过系统，则进入系统注册序列，注册信道一般处于空闲状态，发射器直接请求注册，接收器收到注册请求，会将发射器的id写入第二处理器u2的flash中，并返回注册成功信息和可用信号参数给发射器，接下来进入发送序列，若多次尝试注册都未成功，则需要拔掉电池确认是否发射器覆盖，然后重新上电触发注册。
在进入发送序列时，发射器的第一处理器u6控制第一无线通讯单元u5扫描注册信道是否空闲，并直到信道空闲时，发送端口状态和电池电量数据包，若多次扫描信号都未空闲，第一处理器u6记录时间和端口状态作为历史数据，当信道空闲时，把历史数据以及实时监测的端口状态和电池电量数据包无线传输到接收器。
综上所述，本发明解决现有技术中接收器对开关状态量和电池的电量无法实时监控，导致电池消耗严重，且开关节点接入改变时需要重新编译程序，无线开关效率和稳定性低的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
1.一种超低功耗无线开关信号监视系统，所述系统包括发射器和接收器，其特征在于：所述发射器包括用于监测开关状态量的多个电平监视端口，用于给整个发射器供电的电源输入端口，与电平监视端口、电源输入端口连接用于检测电平监视端口状态变化和电源输入端口电量信息的第一处理器，以及与第一处理器连接用于端口状态和电量信息检测数据实时发送的第一无线通讯单元；所述接收器包括与第一无线通讯单元通讯连接用于接收端口状态和电量信息检测数据的第二无线通讯单元，与第二无线通讯单元连接用于端口状态和电量信息检测数据解析处理的第二处理器，以及与第二处理器连接用于开关状态量信号输出的信号输出单元。
2.根据权利要求1所述的超低功耗无线开关信号监视系统，其特征在于：所述电平监视端口、电源输入端口与第一处理器的中断输入引脚连接。
3.根据权利要求1所述的超低功耗无线开关信号监视系统，其特征在于：所述接收器还包括用于提供稳定的3.3v和5v供电电压的电源转化单元。
4.根据权利要求1所述的超低功耗无线开关信号监视系统，其特征在于：所述信号输出单元包括串口信号输出单元和继电器信号输出单元。
5.根据权利要求4所述的超低功耗无线开关信号监视系统，其特征在于：所述继电器信号输出单元包括多个继电器模块，所述继电器模块包括两个电阻，两个二极管，一个三极管，一个继电器，第一二极管正极与第二处理器的开关状态量的信号输出引脚连接，第一二极管的负极与三级管的基极连接，三极管的发射极接地，集电极与第二二极管正极连接，第二二极管负极与24v电源连接，继电器的输入引脚两端与第二二极管并联设置，继电器的输出引脚通过输出端口与plc控制器连接。
6.根据权利要求4所述的超低功耗无线开关信号监视系统，其特征在于：所述串口信号输出单元包括与第二处理器串口连接的rs232电平转换芯片，所述rs232电平转换芯片通过rs232的d型端口与上位机连接。
7.根据权利要求5所述的超低功耗无线开关信号监视系统，其特征在于：所述继电器模块与发射器以一对多或者多对一的方式实现开关状态量信号输出。
技术总结