具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本发明实施例公开了一种电子装备使用记录系统，包括电流传感器模块，所述电流传感器模块的信号输出端与数据采集模块的信号输入端连接，所述电流传感器模块用于采集电子装备主干节点的直流电流信息；所述数据采集模块的信号的信号输出端与数据传输模块的信号输入端连接，所述数据采集模块用于将电流传感器模块获取的电压模拟信号转换为电压数字信号；所述数据传输模块的信号输出端与数据处理模块的信号输入端连接，所述数据传输模块用于将数据采集模块得到的数字信号传送至数据处理模块进行处理；所述数据处理模块的信号输出端与状态显示模块的信号输入端连接，所述数据处理模块用于对传送来的数据进行处理，所述状态显示模块用于对监测的数据波形特征进行判别，判断子设备工作状态，并实时显示出来；供电模块与所述记录系统中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。

供电模块设计：供电模块采用LM1117-5.0和LM1117-3.3芯片实现，其中LM1117-5.0为系统提供5V供电电压，LM1117-3.3为系统提供3.3V供电电压，两个芯片的输入电压大于6.5V小于12V即可。

电流传感器模块：电流传感器模块选用HCS-LSP3系列闭环霍尔电流传感器，能够测量直流、交流、脉冲以及各种不规则电流。该传感器具有精度高、线性度好、功耗低、电流过载能力强等优点，被广泛应用于电流监控、逆变电源及太阳能电源、变频家电的驱动控制等领域。本设计选用的是该系列的HCS-LSP3-10A型芯片，芯片实物如图2所示，其额定电流是10A，测量范围-20A~20A，额定输出电压1.65V±0.625V。

HCS-LP3-10A型电流传感器共有5个引脚，1脚为输出脚，2脚为地，3脚为供电脚（+3.3V），4脚、5脚为电流串接管脚，即监控电流时，可通过4、5脚把该传感器串接在电路中，此外，该传感器还支持另一种测量方式，就是将待测电流的线缆通过传感器的圆孔穿过芯片，传感器内部的电磁圈会感应到线缆的电流。本设计采用第二种监测方式，即让线缆穿过传感器电磁圈进而感应电流变化。

数据采集模块：选用MC9S12XS128MAA单片机，该器件包括大量的片上存储器和外部I/O。MC9S12XS128M是一个16位器件，由16位中央处理单元（CPU12X）、128KB程序Flash(P-Flash)、8KB数据Flash(D-Flash)组成片内存储器。同时还包括2个异步串行通信接口（SCI）、1个串行外设接口（SPI）、1个8通道输入捕捉/输出比较（IC/OC）定时器模块（TIM）、16通道12位A/D转换器（ADC）和一个8通道脉冲宽度调制模块（PWM）。MC9S12XS128具有91个独立的数字I/O口，其中某些数字I/O口具有中断和唤醒功能。

在本设计中，需要用到MC9S12XS128M中的模块有模拟转数字（ATD）模块和SCI模块。其中ATD模块完成电流转换器输出信号的AD转换，转换完成后，输出数据是8/10/12位并行数据，进而将数据传至SCI模块，将并行数据一位一位的按顺序传送出去，这样，数据输出只需一根传输线，大大降低了硬件成本，适合于远距离通信。电路设计时，单片机的51脚为ATD转换的输入脚，连电流传感器的输出脚；单片机的64脚为SCI串行输出脚，连RS232的输入端。

为实现对Freescale单片机MC9S12XS128的控制，需要使用该公司提供的CodeWarrior软件开发环境采用C语言进行编程，所用到的单片机控制器模块主要包括ATD模块和SCI串口模块，由于单片机内部集成的ATD模块和SCI串口模块均为2个，程序设计时均采用相应的第一个模块。软件开发设计流程如图2所示。

软件设计具体步骤如下：

1）初始化ATD模块：主要设置寄存器ATD0CTL1，使AD采样分辨率选择12位；设置寄存器ATD0CTL4，使数据采样时间为4个时钟周期。

2）初始化SCI模块：主要设置寄存器SCI0BD，使数据串行传输波特率为56000；设置寄存器SCI0CR1，数据串行传输无奇偶校验。

3）查看ATD状态寄存器ATD0STAT2_CCF0，看是否完成转换，若完成，改为置1，将转换得到的数据的高8位、低8位分别存储在AD_result_H和AD_result_L变量中，转至步骤4）；若转换没完成，则进入等待状态；

4）查看SCI状态寄存器SCI0SR1_TDRE，看发送数据寄存器是否为空（当SCI0SR1_TDRE=1时，发送数据寄存器为空），若为空，则将变量AD_result_H赋值给数据寄存器SCI0DRL，并转至步骤5）；若SCI0SR1_TDRE非空，则说明SCI数据寄存器不能接收新数据，进入等待状态；

5）查看SCI状态寄存器SCI0SR1_TDRE，看发送数据寄存器是否为空（当SCI0SR1_TDRE=1时，发送数据寄存器为空），若为空，则将变量AD_result_L赋值给数据寄存器SCI0DRL，并转至步骤6）；若SCI0SR1_TDRE非空，则说明SCI数据寄存器不能接收新数据，进入等待状态；

6） 数据采集是否结束，若没有结束，转至步骤3），进行新一次的数据采样和传输；若结束，则程序终止。

数据传输模块设计：

串口通信按位（bit）发送和接收字节，虽然比按字节的并行通信慢，但由于串口通信可以只使用一根线发送数据，使得线路连接简单并能够实现远距离传输。目前较为常用的串口包括RS232、RS422、RS485等，RS232采用不平衡传输方式，而RS422、RS485采用平衡传输方式，通过传输差分信号可抑制信号中的共模干扰。RS232通信使用3根线即可完成，分别是地线、发送线和接收线，该通信方式是现在最常用的串行通信接口。本设计采用RS232接口完成数据的串行传输，由于数据传输时，只需将单片机控制器采集的电流信号传送至计算机，而计算机不反向传输数据，因此，RS232与计算机串口只需两根线即可完成通信，即地线和发送线，波特率设置为56000bit/s。

GUI显示界面设计：程序设计时，主要包括串行数据接收、数据处理及状态显示等过程，具体设计流程如图3所示，其中数据串行接收是程序的重难点，数据处理可通过邻近法完成模式识别，状态显示是在GUI界面上显示出装备子设备的开关机时间及使用时长等情况。

基于电源监测数据的电子装备使用管理平台界面如图4所示，界面中主要包含串口设置区域、串口接收数据显示区域、电流显示区域和设备使用统计表。其中串口设置区域用于设置与数据采集板的串口通信参数，包括串口号、波特率、校验位、数据位、停止位以及串口的打开与关闭；串口接收数据显示区域用于显示串口接收到的数据，通过下方的清空接收区按钮可把接收区数据完全清除；电流显示区域用于绘制采集的电流波形；设备使用统计表用于统计电子装备各子设备的开机时间、关机时间及运行时长。

系统操作流程

相应的，本发明还公开了一种电子装备使用记录系统的使用方法，其特征在于包括如下步骤：

1）将电流传感器放置于被测试电子装备的总电源干线节点处，用于采集被测试电子装备的总电源；

2）将电流传感器与数据采集模块连接，并将数据采集模块的串口与数据处理模块的串口连接；

3）运行数据处理模块中的电子装备使用管理平台；

4）电流传感器模块以及数据采集模块加电运行，开始实时采集电子装备的电流状态数据；

5）通过电子装备使用管理平台下拉菜单选择进行参数设置；

6）在电子装备使用管理平台中点击打开串口按钮，系统采集的电流数据开始在清空接收区上方滚动显示，并在电流参数显示区上方以图形方式显示出来；

7）打开或关闭电子装备的子设备1、子设备2、子设备3、子设备4，电流参数显示上方显示电流变化，电子装备使用管理平台将数据与原始的数据库进行比对，通过模式识别判断是哪个设备开机或关机，据此给出电子装备各设备的使用记录与管理，并在设备使用统计表中显示。

图5-图6为不同设备开机、关机电流变化，图7为运用整个系统对某电子装备进行实时监测，得到的测试结果界面。可以看出，该系统能够采集电子装备的电流数据并实时串口传输，MATLAB设计的GUI界面能够接收串口发送的数据并实时的将电流波形绘制出来，利用该波形信息，GUI还能够判断设备的开机、关机等动作，记录相应的时间，进而完成对电子装备各子设备的使用管理。

综上，本申请所述系统能够通过简单的电流采集和模式匹配过程完成整个复杂装备各设备的使用记录管理，相对传统系统，电路设计简单，状态监测数据少，又不会破坏被测装备原工作环境。此外，系统基于MATLAB设计了串口接收及设备状态显示界面，数据通过串口传输，简单方便，数据处理速度快，方法高效。