一种基于cps的辐射监测设备
阅读说明：本技术 一种基于cps的辐射监测设备 (Radiation monitoring equipment based on CPS ) 是由 张晶 杨洋 冯勇 李英娜 于 2021-08-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于CPS的辐射监测设备,属于工业安全保障技术领域。本发明包括降压稳压电源模块、STM32L MCU模块、通信模块、LoRa网关、LCD1602显示模块和M4011盖革计数器模块。STM32L MCU模块分别与通信模块、M4011盖革计数器模块,LCD1602显示模块连接,STM32L MCU模块与通信模块通信连接,降压稳压电源模块为STM32L MCU模块、通信模块、M4011盖革计数器模块、LCD1602显示模块供电。本发明能够通过M4011盖革管测量辐射脉冲和STM32L MCU模块处理辐射脉冲信号然后实时显示当前辐射量,并通过LoRa通信模块或NB-IOT通信模块与云端相连,云端同时支持LoRa WLAN协议和电信CoAP/NB-IoT协议,并把云端数据显示至远程用户端WEB和微信,在一定程度上可以在辐射高危地带提供远程监控,同时携带人员也能探知辐射量具体大小。(The invention relates to radiation monitoring equipment based on CPS, and belongs to the technical field of industrial safety guarantee. The invention comprises a voltage reduction and voltage stabilization power supply module, an STM32L MCU module, a communication module, an LoRa gateway, an LCD1602 display module and an M4011 Geiger counter module. The STM32L MCU module respectively with communication module, M4011 Geiger counter module, LCD1602 display module is connected, STM32L MCU module and communication module communication connection, voltage reduction and voltage stabilization power supply module is STM32L MCU module, communication module, M4011 Geiger counter module, LCD1602 display module power supply. The invention can measure radiation pulse through the M4011 Geiger tube and process a radiation pulse signal through the STM32L MCU module, then display the current radiation quantity in real time, and is connected with the cloud end through the LoRa communication module or the NB-IOT communication module, the cloud end simultaneously supports the LoRa WLAN protocol and the telecom CoAP/NB-IoT protocol, and displays the cloud end data to the WEB and the WeChat of a remote user end, thereby providing remote monitoring in radiation high-risk areas to a certain extent, and simultaneously, carrying personnel can also find out the specific size of the radiation quantity.)
技术领域
本发明涉及一种基于CPS的辐射监测设备，属于工业安全保障技术领域。
背景技术
关于辐射影响的危害，小到大理石辐射和电磁辐射，大到核辐射和各种高危行业(对辐射量接触较大的工业生产)，已知长期受辐射照射，会使人体产生不适，严重的可造成人体器官和系统的损伤，导致各种疾病的发生，如：白血病、再生障碍性贫血、各种肿瘤、眼底病变、生殖系统疾病、早衰等。而刊登在美国期刊的另一项研究显示，辐射远端监控比实际人员近距离测量更安全。
如果由人工使用盖革计数器对辐射较高地区进行例行检查，尽管有防护服(且部分防护服造价昂贵，使用寿命短)的保护也会吸收一定量的辐射，长此以往也会对身体造成危害，如果使用一定的监测传感网络可以有效减少人员的出动次数，也可对相关行业人员的身体健康起到一定的保护作用。
本发明的技术来源于云南省基础研究计划重点项目(202001AS070064)；云南省技术创新人才项目(2019HB113)；云南省“万人计划”产业技术领军人才项目(云发改人事[2019]1096 号)资助。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于CPS的辐射监测嵌入式实时传输设备与系统，以期在实现小型化与低功耗的同时，解决辐射检测和监控安全的问题，同时也可以起到对于偏远地区会产生辐射的设备运行是否完好，是否存在超负荷运行的可能，并且避免了长期人工检测高辐射区对人体造成的影响。
本发明的技术方案是：一种基于CPS的辐射监测设备，包括降压稳压电源模块、STM32L MCU模块、通信模块、LoRa网关、LCD1602显示模块和M4011盖革计数器模块。
STM32L MCU模块分别与通信模块、M4011盖革计数器模块，LCD1602显示模块连接，STM32L MCU模块与通信模块通信连接，降压稳压电源模块为STM32L MCU模块、通信模块、M4011盖革计数器模块、LCD1602显示模块供电。
所述M4011盖革计数器模块可以检测各种电离性放射源，像α、β、中子等粒子以及γ射线，包括M4011盖革管U11、电阻R11、电阻R12、变阻器R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C11、电容C12、电容C13、CMOS11晶体管、HVW5P-500NG1 变压稳压芯片。
传统盖革电路通常采用多级放大电路，如使用多个MOS元件，这会导致电路整体的构造复杂化，同时也增加了不稳定因素。
所述的M4011盖革计数器模块由HVW5P-500NG1变压稳压芯片完成变压转换，其引脚 1接R12，R12另一端接入5V供电端，引脚2接变阻器R13，R13另一端接400V+电压输出，支路一个电容C12接地，引脚3接地，M4011盖革管U11阳极接电容C11和电阻R11并联后接400V+电压，盖革管阴极接电阻R14，电阻R14串联电阻R15和电容C13的并联电路下拉接地，在R14和R15之间并联接入R16，R16接入CMOS管CMOS11基极，CMOS11发射极接地，集电极接电阻R17接5V电压然后与5G-555芯片构成施密特触发器，完成M4011 输出脉冲的模数整形。相较于传统的计数电路并不使用施密特触发器对计数数据进行数模整形，因而解决了转换过程导致采样数据有部分可能会存在失真以致测量计数结构不准确的问题。
其中5G-555芯片的引脚1接地，引脚2和引脚3连接在一起并入MOS管源极，引脚3接STM32L151单片机用作SPI通信，引脚4和引脚8接5V电压，引脚5和引脚7悬空。
所述STM32L MCU模块包括STM32L151C8T6单片机、晶振电路、复位电路、模式选择电路。
所述晶振电路包括电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R21、晶振Y21、晶振Y22；电源负极同时接电容C21、电容C22、电容C23、电容C24的一端；电容C21的另一端接晶振Y1的一端和STM32L151C8T6单片机的引脚3；电容C22的另一端接晶振Y1的另一端和STM32L151C8T6单片机的引脚4；电容C23的另一端接晶振Y2的一端和电阻R22 的一端，C23同时接STM32L151C8T6单片机的引脚5；电容C24的另一端接晶振Y2的另一端和电阻R22的另一端，同时接STM32L151C8T6单片机的引脚6。
所述复位电路包括电容C25、电阻R21、轻触开关S1；电阻R24的一端串接电阻R25，再接3.3V电源正极，同时R24与R25中并入电容C26，C26另一端并接STM32L151C8T6 的48引脚然后接地；轻触开关S1的一端和电容C25的一端同时接3.3V电源的负极；电阻 R21的另一端、开关S1的另一端和电容C25的另一端同时接STM32L151C8T6单片机的引脚 7。
所述模式选择电路包括电阻R24电阻R25；电阻R25的一端接3.3V电源的负极，电阻R24的另一端接STM32L151C8T6单片机的引脚44；STM32L151C8T6单片机的引脚1、引脚 9、引脚24、引脚36、引脚47连接3.3V电源的正极；STM32L151C8T6单片机的引脚8、引脚23、引脚35、引脚48连接3.3V电源的负极；STM32L151C8T6单片机的引脚11接74HC595 芯片的14引脚SI端，STM32L151C8T6单片机的引脚12接74HC595芯片的12引脚RCK端， STM32L151C8T6单片机的引脚13接74HC595芯片的11引脚SCK端，STM32L151C8T6单片机的引脚25接M4011电路中的5G-555芯片的引脚3。
所述通信模块可以为NB-IoT通信模块，包括WH-NB73、SIM卡、电容C31、C32电容、电阻R31、电阻R32、电感L31。
WH-NB73的引脚1、引脚2接电感L31和电容C31的一端，C31的另一端接地， WH-NB73的引脚3和引脚4同时接R31的一端，R31另一端接C31，并在同一节点处下拉接地，L31和C32并接3.3V电源，同时C32的一端接电阻R32的一端，R32另一端和R31的下拉节点相接，在R32、R31、C31之间同一节点处下拉接地；WH-NB73的引脚36和引脚 35接STM32L151C8T6单片机芯片的引脚31和引脚30，WH-NB73的引脚17、引脚42、引脚40、引脚39接地。
将SIM卡插入到SIM卡槽中，SIM卡槽电路包括电阻R33、电阻R34、电阻R35，电容C33、电容C34，卡槽芯片C749和过电保护芯片ESDA6V8AV6。卡槽芯片C749的引脚2 接WH-NB73的引脚23，同时过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚4外接R34后再接卡槽芯片C749的引脚2的外沿，过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚4外接下拉电容C33然后再接地。卡槽芯片C749的引脚3接WH-NB73的引脚24，同时过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚3外接R33再接卡槽芯片C749的引脚3的外沿。卡槽芯片C749的引脚6接WH-NB73的引脚22，同时过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚1外接R35后再接卡槽芯片C749的引脚6 的外沿，在R35同一节点处再外接电容C34接地。卡槽芯片C749的引脚7接地。卡槽芯片 C749的引脚8接WH-NB73的引脚25，同时过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚5外接卡槽芯片C749的引脚8的外沿，过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚2接地。
所述通信模块还可以为LoRa通信模块，包括LoRa SX1278、数模稳压电路、射频转换滤波电路和LoRa晶振电路；射频转换滤波电路主要目的为LoRa SX1278芯片通信的稳定和输入输出的频段滤波，其主要由滤波芯片SAW Filter和RF Switch PE4259构成，而LoRa晶振电路为其提供稳定的工作频率，其具体结构如下所述：
LoRa SX1278的引脚1和引脚28外沿作为射频输出和输出的通信端，引脚1外接电阻 R48和并接R47接地，R48后接电容C412外接滤波芯片SAW Filter的引脚5，在C413和R48中间并入C412接地同时接入滤波芯片SAW Filter的引脚1和引脚6，滤波芯片SAW Filter的引脚3、4接地；引脚2外接电容C413射频转换芯片RF Switch PE4259的RF1端口，其引脚1作为射频信号输入端，射频转换芯片RF Switch PE4259的引脚2接地；LoRa SX1278的引脚28作为射频输出端和引脚27相连，引脚28和27外接R41和R42在并接后再接电容 C46，同时外拉电阻R43接电容C45接地；在C46和R43中间下拉电容C419接地，电容C46 接R44再接入C49，C411，C410，C48，C47，R46，R45交叉串并相连的电路网格于C47，C48，C49处接地，C49，C410和R46输出，接入射频转换芯片RF Switch PE4259的RF2端口作，引脚3作为射频信号输出端，射频转换芯片RF Switch PE4259的端口4外接电阻R410 再接C416接地，同时并接STM32L151C8T6的端口34，射频转换芯片RF Switch PE4259的端口5外接C417再接R49同时双端各接电容C418、C419下拉接地，最后外接天线同轴端口ANT_LF同时接地，射频转换芯片RF Switch PE4259的引脚6外接数模稳压电路并入电容 C415再接地；
LoRa晶振电路包括Y41，电容C423、C424，由SX1278的引脚5、6外接Y41两端同时Y41晶体自并接地，Y41两端外接电容C423、C424接地，LoRa SX1278的引脚2、引脚3、引脚4外接电容C420、C421、C422然后并接接地同时引脚3外接数模稳压电源，LoRa SX1278 的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13外接STM32151单片机模块的引脚14、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚19，LoRa SX1278的引脚14外接数模稳压电路再并接C425接地，LoRa SX1278的引脚15接地，LoRa SX1278的引脚16、引脚17、引脚18、引脚19、引脚20外接STM32L151C8T6单片机(IC3)的引脚27、引脚28、引脚 29、引脚30，LoRa SX1278的引脚21、引脚22、引脚23、引脚26接地，引脚24外接VDD3.3V 同时并入C42和C41接地。引脚25外接R43与C45之间同时下拉接入C44和C43接地。
本发明支持选择俩种不同的数据传输方式，当使用NB-IoT型通信模式时，STM32L151C8T6单片机的引脚31和引脚30用作同步异步双工通信外接WH-NB73的引脚 36和引脚35。
当选择LoRa型通信模式时STM32L151C8T6单片机的引脚14、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚19用作串口通信外接LoRaSX1278的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13，STM32L151C8T6单片机的引脚27、引脚28、引脚29、引脚30外接 LoRaSX1278引脚16、引脚17、引脚18、引脚20。STM32L151C8T6单片机的引脚34外接 LoRaSX1278电路中的PE4259射频收发转换器的引脚4延出端。
上述模块其相较于现有技术手段，加入了射频转换滤波设备，且对于传统的单频率或是双频率通信有所改进，可依赖天线特性进行全频段大频谱通信，同时保留高平。
所述LCD1602显示模块包括74HC595串并转换芯片，LCD1602显示器，74HC595串并转换芯片(IC10)的芯片引脚15、引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7 外接LCD1602显示器的引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14。
74HC595串并转换芯片的引脚8接地，引脚10和13以及16接5V电压，STM32L151C8T6单片机的引脚11接74HC595串并转换芯片的引脚14，STM32L151C8T6单片机的引脚12接74HC595串并转换芯片的引脚12的RCK端，STM32L151C8T6单片机的引脚13接74HC595 串并转换芯片的引脚11的SCK端；
LCD1602显示器的引脚1接地，引脚2接5V电压再外接电容C51接地，引脚3外接变阻器R51作负载接地，引脚4、引脚5、引脚6外接STM32L单片机的引脚41、引脚40、引脚39，LCD1602显示器的引脚15外接C52同时接5V高电平接地，引脚16外接电阻R52 接地。
相较于传统直连LCD与单片机的设计，改用了串并转换器，将并行数据改为串行数据，一方面使用了芯片，可优化其引脚的使用，扩展空间更大。
所述降压稳压模块和蓄电池模块提供了3.3V和5V电压的输出，同时也起到了对于整个系统供电的稳压和保护作用，该部分模块包括6V电池和保险丝F1和稳压输出芯片双输出电路，稳压输出芯片双输出电路由XC6206-3.3和XC6206-5.0构成；电池盒正极接保险丝F1外拉作6V电压源，XC6206-3.3的引脚1外接电源正极，同时接入XC6206-5.0的引脚1，XC6206-3.3的引脚3接电阻R61接地，引脚2输出电压3.3V，XC6206-5.0的引脚1并接电容C61接入电池盒阴极接地XC6206-5.0的引脚3接地，引脚2外接C63接地同时并入C62 和二极管D61并入XC6206-3.3的引脚2端，并下拉作5V电压源。
所述的NB-IoT基站基于电信运营商的铺设，可以将数据转换后，通过运营商的接入口传入互联网，之后再通过电信CoAP/NB-IoT协议将数据传输到云端服务器。
所述的云端服务器使用有人透传云系统，该云端服务器系统的提供了NB-IoT模块的入网注册和AT指令的通信，在该云端注册与上传硬件设备贴膜上的IMEI和SN码后即可在上电时被云端监测到，同时设置上传数据类型，即可实时显示传感器的监测数值。
本发明的有益效果是：
1、本发明可有效测量居家户外或是各种通信基站以及工业设备产生的辐射大小，是否会对人体产生威胁，同时对于居家电离辐射大小或是装修材质如大理石等产生的辐射起到监测作用。
2、本发明为有效保证长期处于辐射高危区作业的辐射监控，和定点辐射监测提供了可行方案，是物理信息融合系统底层信息采集设备在工业安全监测的较好应用，有一定的发展前景和市场需求。
3、本发明辐射监测设备为携带者或布置节点实时辐射监控提供了有效的数据，通过LoRa 通信达到低功耗，造价低，远距离可靠通信符合安全生产且节能的设计理念。
附图说明
图1是本发明降压稳压电源电路图；
图2是本发明STM32L MCU模块电路图；
图3是本发明NB-IoT通信模块电路图；
图4是本发明LoRaSX1278通信模块电路图；
图5是本发明M4011盖革管电路图；
图6是本发明LCD1602模块电路图；
图7是本发明的结构框图。
图中：1-1-M4011盖革管电路模块，1-2-STM32L MCU模块电路，1-3-NB-IoT通信模块，3-1-NB-IoT基站，1-3*-LoRaSX1278通信模块，3-2-有人透传云端服务器，3-1*-LoRa 基站，3-3用户手机微信终端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1：如图7所示，一种基于CPS的辐射监测设备，包括降压稳压电源模块2-1、STM32L MCU模块1-2、通信模块、LoRa网关、LCD1602显示模块1-4和M4011盖革计数器模块1-1。
STM32L MCU模块1-2分别与通信模块、M4011盖革计数器模块1-1，LCD1602显示模块1-4连接，STM32L MCU模块1-2与通信模块通信连接，降压稳压电源模块2-1为STM32L MCU模块1-2、通信模块、M4011盖革计数器模块1-1、LCD1602显示模块1-4供电。
如图5所示，所述M4011盖革计数器模块1-1，可以检测各种电离性放射源，像α、β、中子等粒子以及γ射线，盖革管的通常结构是在一根两端用绝缘物质密闭的金属管内充入稀薄气体，通常是掺加了卤素的稀有气体，如氦、氖、氩等。在沿管的轴线上安装有一根金属丝电极，并在金属管壁和金属丝电极之间加上略低于管内气体击穿电压的电压。这样在通常状态下，管内气体不放电；而当有高速粒子射入管内时，粒子的能量使管内气体电离导电，在丝极与管壁之间产生迅速的气体放电现象，从而输出一个脉冲电流信号。通过适当地选择加在丝极与管壁之间的电压，就可以对被探测粒子的最低能量，从而对其种类加以甄选同样，盖革计数器也可以用于探测γ射线。
传统盖革电路通常采用多级放大电路，如使用多个MOS元件，这会导致电路整体的构造复杂化，同时也增加了不稳定因素，本发明的M4011盖革计数器模块1-1，其包括M4011盖革管U11、电阻R11、电阻R12、变阻器R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容C11、电容C12、电容C13、CMOS11晶体管、HVW5P-500NG1变压稳压芯片。
M4011盖革管电路由HVW5P-500NG1变压稳压芯片IC1完成变压转换，其引脚1接R12， R12另一端接入5V供电端，引脚2接变阻器R13，R13另一端接400V+电压输出，支路一个电容C12接地，引脚3接地，M4011盖革管U11阳极接电容C11和电阻R11并联后接400V+ 电压，盖革管阴极接电阻R14，电阻R14串联电阻R15和电容C13的并联电路下拉接地，在 R14和R15之间并联接入R16，R16接入CMOS管CMOS11基极，CMOS11发射极接地，集电极接电阻R17接5V电压然后与5G-555芯片(IC2)构成施密特触发器，完成M4011输出脉冲的模数整形，相较于传统的计数电路并不使用施密特触发器对计数数据进行数模整形，因而缺乏转换过程导致采样数据有部分可能会存在失真以致测量计数结构不准确，其中 5G-555芯片IC2引脚1接地，引脚2和引脚3连接在一起并入MOS管源极，引脚3接 STM32L151单片机用作SPI通信，引脚4和引脚8接5V电压，引脚5和引脚7悬空。
如图2所示，在盖革管电路形成电流脉冲之后，将其输入STM32L MCU模块1-2，由于考虑到单片机引脚有限的情况下，为了方便之后功能的拓展，选取串并转换器对所用引脚进行优化。STM32L MCU模块1-2为低功耗单片机模块，所述STM32L MCU模块1-2包括STM32L151C8T6单片机、晶振电路、复位电路、模式选择电路。
所述晶振电路包括电容C21、电容C22、电容C23、电容C24、电阻R21、晶振Y21、晶振Y22。电源负极同时接电容C21、电容C22、电容C23、电容C24的一端。电容C21的另一端接晶振Y1的一端和STM32L151C8T6单片机的引脚3。电容C22的另一端接晶振Y1的另一端和STM32L151C8T6单片机的引脚4。电容C23的另一端接晶振Y2的一端和电阻R22 的一端，C23同时接STM32L151C8T6单片机的引脚5。电容C24的另一端接晶振Y2的另一端和电阻R22的另一端，同时接STM32L151C8T6单片机的引脚6。
所述复位电路包括电容C25、电阻R21、轻触开关S1。电阻R24的一端串接电阻R25，再接3.3V电源正极，同时R24与R25中并入电容C26，C26另一端并接STM32L151C8T6 的48引脚然后接地。轻触开关S1的一端和电容C25的一端同时接3.3V电源的负极。电阻 R21的另一端、开关S1的另一端和电容C25的另一端同时接STM32L151C8T6单片机的引脚 7。
所述模式选择电路包括电阻R24电阻R25。电阻R25的一端接3.3V电源的负极，电阻R24的另一端接STM32L151C8T6单片机的引脚44。STM32L151C8T6单片机的引脚1、引脚 9、引脚24、引脚36、引脚47连接3.3V电源的正极。STM32L151C8T6单片机的引脚8、引脚23、引脚35、引脚48连接3.3V电源的负极。STM32L151C8T6单片机的引脚11接74HC595 芯片的14引脚SI端，STM32L151C8T6单片机的引脚12接74HC595芯片的12引脚RCK端， STM32L151C8T6单片机的引脚13接74HC595芯片的11引脚SCK端，STM32L151C8T6单片机的引脚25接M4011电路中的5G-555芯片的引脚3。
同时本发明考虑了由于城际监测和远端监测的能耗和成本问题，在近程通信和监测时可以考虑使用NB-IoT模块1-3，在需要远端长距离通信时也提出了使用LoRa模组构建的1-3* 通信方案。
即，该模块设计支持选择俩种不同的数据传输方式，当使用NB-IoT型通信模式时，STM32L151C8T6单片机的引脚31和引脚30用作同步异步双工通信外接NB-IoT WH-NB73 的引脚36和引脚35。
当选择LoRa型通信模式时STM32L151C8T6单片机的引脚14、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚19用作串口通信外接LoRaSX1278的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13，STM32L151C8T6单片机的引脚27、引脚28、引脚29、引脚30外接 LoRaSX1278引脚16、引脚17、引脚18、引脚20。STM32L151C8T6单片机的引脚34外接 LoRaSX1278电路中的PE4259射频收发转换器的引脚4延出端。
如图3所示，所述通信模块为NB-IoT通信模块1-3*时，包括WH-NB73、SIM卡、电容C31、C32电容、电阻R31、电阻R32、电感L31。
WH-NB73的引脚1、引脚2接电感L31和电容C31的一端，C31的另一端接地， WH-NB73的引脚3和引脚4同时接R31的一端，R31另一端接C31，并在同一节点处下拉接地，L31和C32并接3.3V电源，同时C32的一端接电阻R32的一端，R32另一端和R31的下拉节点相接，在R32、R31、C31之间同一节点处下拉接地。WH-NB73的引脚36和引脚 35接STM32L151C8T6单片机芯片的引脚31和引脚30，WH-NB73的引脚17、引脚42、引脚40、引脚39接地。
SIM卡槽电路包括电阻R33、电阻R34、电阻R35，电容C33、电容C34，卡槽芯片C749，和过电保护芯片ESDA6V8AV6。卡槽芯片C749的引脚2接WH-NB73的引脚23，同时 ESDA6V8AV6的引脚4外接R34后再接卡槽芯片C749引脚2的外沿，ESDA6V8AV6的引脚 4外接下拉电容C33然后再接地，卡槽芯片C749的引脚3接WH-NB73的引脚24，同时过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚3外接R33再接卡槽芯片C749的引脚3的外沿，卡槽芯片 C749的引脚6接WH-NB73的引脚22，同时过电保护芯片ESDA6V8AV6的引脚1外接R35 后再接卡槽芯片C749的引脚6的外沿，在R35同一节点处再外接电容C34接地，卡槽芯片 C749的引脚7接地，卡槽芯片C749的引脚8接WH-NB73的引脚25，同时过电保护芯片 ESDA6V8AV6的引脚5外接卡槽芯片C749的引脚8的外沿，过电保护芯片ESDA6V8AV6 的引脚2接地。
如图4所示，所述通信模块为LoRa通信模块1-3时，包括LoRa SX1278、数模稳压电路、射频转换滤波电路和LoRa晶振电路。射频转换滤波电路主要目的为LoRa SX1278芯片通信的稳定和输入输出的频段滤波，其主要由滤波芯片SAW Filter和RF Switch PE4259构成，而LoRa晶振电路为其提供稳定的工作频率，其具体结构如下所述：
LoRa SX1278的引脚1和引脚28外沿作为射频输出和输出的通信端，引脚1外接电阻 R48和并接R47接地，R48后接电容C412外接滤波芯片SAW Filter的引脚5，在C413和R48中间并入C412接地同时接入滤波芯片SAW Filter的引脚1和引脚6，滤波芯片SAW Filter的引脚3、4接地，引脚2外接电容C413射频转换芯片RF Switch PE4259的RF1端口，射频转换芯片RF Switch PE4259的引脚2接地。LoRa SX1278的引脚28作为射频输出端和引脚 27相连，引脚28和27外接R41和R42在并接后再接电容C46，同时外拉电阻R43接电容 C45接地。在C46和R43中间下拉电容C419接地，电容C46接R44再接入C49，C411，C410， C48，C47，R46，R45交叉串并相连的电路网格于C47，C48，C49处接地，C49，C410和 R46输出，接入射频转换芯片RF Switch PE4259的RF2端口，射频转换芯片RF Switch PE4259 的端口4外接电阻R410再接C416接地，同时并接STM32L151C8T6单片机的端口34，射频转换芯片RF Switch PE4259的端口5外接C417再接R49同时双端各接电容C418、C419下拉接地，最后外接天线同轴端口ANT_LF同时接地，射频转换芯片RF Switch PE4259的引脚 6外接数模稳压电路并入电容C415再接地。
LoRa晶振电路包括Y41，电容C423、C424，由LoRaSX1278的引脚5、6外接Y41两端同时Y41晶体自并接地，Y41两端外接电容C423、C424接地，LoRa SX1278的引脚2、引脚3、引脚4外接电容C420、C421、C422然后并接接地同时引脚3外接数模稳压电源， LoRa SX1278的引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13外接STM32151C8T6 单片机模块的引脚14、引脚15、引脚16、引脚17、引脚18、引脚19，LoRa SX1278的引脚 14外接数模稳压电路再并接C425接地，LoRa SX1278的引脚15接地，LoRa SX1278的引脚 16、引脚17、引脚18、引脚19、引脚20外接STM32L151C8T6单片机的引脚27、引脚28、引脚29、引脚30，LoRa SX1278引脚21、引脚22、引脚23、引脚26接地，引脚24外接 VDD3.3V同时并入C42和C41接地，引脚25外接R43与C45之间同时下拉接入C44和C43 接地。
如图6所示，STM32L MCU模块1-2将会把得到的脉冲信号通过74HC595串并转换芯片完成串并转换，输出8路并行输出作LCD模块的数字显示。所述LCD1602显示模块 1-474HC595串并转换芯片，LCD1602显示器，74HC595串并转换芯片的芯片引脚15、引脚 1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7外接LCD1602显示器的引脚7、引脚8、引脚9、引脚10、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14。
74HC595串并转换芯片的引脚8接地，引脚10和13以及16接5V电压，STM32L151C8T6单片机的引脚11接74HC595串并转换芯片的引脚14，STM32L151C8T6单片机的引脚12接74HC595串并转换芯片的引脚12的RCK端，STM32L151C8T6单片机的引脚13接74HC595 串并转换芯片的引脚11的SCK端。
LCD1602显示器的引脚1接地，引脚2接5V电压再外接电容C51接地，引脚3外接变阻器R51作负载接地，引脚4、引脚5、引脚6外接STM32L151C8T6单片机的引脚41、引脚40、引脚39，LCD1602显示器的引脚15外接C52同时接5V高电平接地，引脚16外接电阻R52接地。
相较于传统直连LCD与单片机的设计，改用了串并转换器，将并行数据改为串行数据，一方面使用了芯片，可优化其引脚的使用，扩展空间更大。
如图1所示，所述降压稳压模块和蓄电池模块提供了3.3V和5V电压的输出，同时也起到了对于整个系统供电的稳压和保护作用，该部分模块包括6V电池和保险丝F1和稳压输出芯片双输出电路，稳压输出芯片双输出电路由XC6206-3.3和XC6206-5.0构成。电池盒正极接保险丝F1外拉作6V电压源，XC6206-3.3的引脚1外接电源正极，同时接入XC6206-5.0的引脚1，XC6206-3.3的引脚3接电阻R61接地，引脚2输出电压3.3V，XC6206-5.0的引脚 1并接电容C61接入电池盒阴极接地XC6206-5.0的引脚3接地，引脚2外接C63接地同时并入C62和二极管D61并入XC6206-3.3的引脚2端，并下拉作5V电压源。
本发明的工作原理是：
在实际过程中，为了节省能耗，使用了STM32L MCU模块1-2用于接收M4011盖革计数器模块1-4发出的脉冲信号，依托STM32L MCU模块1-2的引脚作通断计数的功能，把盖革管的电离发生频率，形成电信号，先通过又555芯片构成的施密特触发器，完成数模转换的过程，转换为较容易监测高低电平的脉冲信号，经由MCU计算出具体数值大小，再通过 SPI和异步同步串行通信的方式上传至通信模块，作上行数据发送，同时把计算出的数值通过74HC595转换芯片，把STM32单片机的串口输出数据转换为八个端口的并行输出来实现LCD1602的数值显示。同时云端可在微信小程序或是公众号中，对实时数据进行观测，同样也适用于数据中心进行集成监测分析。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种采用能谱法实现低能X射线能量补偿的方法