基于智能终端的接地线管理系统

基于智能终端的接地线管理系统

摘要：近年来，随着大数据和移动互联网技术的不断发展，我国智能终端产

业持续创新突破，取得丰硕成果，已成为全球最大的智能终端生产和消费国，并

串联起庞大的产业链和供应链，呈现出巨大的市场空间和良好的发展态势。然而，我国智能终端产业仍有少数技术环节受制于人，在半导体芯片、传感器等核心部

件上仍需要突破。

关键词：智能终端；接地线；管理系统

引言

智能终端是指拥有接入互联网能力，通常搭载微型计算机及嵌入式软件系统，具备信息输入输出、信息储存、信息处理等功能，并可根据用户需求定制化各种

功能的设备。生活中常见的智能终端包括移动智能设备、车载智能终端、可穿戴

设备、智能家居等。其产品结构通常包括硬件结构及软件结构。

1系统硬件平台设计

1.1信号采集处理模块设计

应变式力传感器输出的差分信号受工作现场干扰信号影响较多，因此信号采

集模块首先需要进行信号调理，增加滤波电路、放大电路。图3为信号调理模块

电路图，测力传感器输出的两路差分信号经接头接入，分别经过两个一阶RC低

通滤波器过滤后，再输入到由两个差分放大电路组成的差分放大电路。差分放大

电路的电压增益为Av=（R17+R21+R22）/R17=100.8，这里需要注意R17、R21和

R22采用的是0.1%的高精度、低温漂电阻，放大后的差分信号同样经过两个一阶RC低通滤波器过滤后，再输入到ADC的差分信号输入端。其中，差分放大电路由

两个零漂移的低噪声运算放大器LTC2057组成，该款运算放大器在DC至10Hz范

围内的噪声电压峰峰值仅为200nV，最大预设电压为4μV，预设电压温漂仅为

0.015μV/℃，在整个温度工作范围（-40℃~125℃）内具有良好的稳定性和可靠性。

1.2模数转换模块（ADC）设计

传感器信号经调理后再进行转换处理，模数转换模块核心选择LTC2440模拟数字转换器，满足电桥式传感器输出差分信号的要求，线性度高，低转换速率（50Hz内）下内部噪声小，功耗电流小，整个温度工作范围（-40℃~85℃）内性能稳定，支持四线制或者三线制SPI通信，是理想的ADC方案；缺点是管脚上没有区分模拟电压与数字电压，必须在5V电压下工作，与3.3V单片机接口的通信必须通过一个5V转换3.3V电平转换器进行。故将ADC模块的SPI接口连接到电平转换器ADG3304，由ADG3304完成5V与3V3逻辑电平的转换。

1.3电源管理模块设计

本系统硬件部分需要两个供电电压，一路是3.3V供电电压，负责给MCU和蓝牙模块供电操作；另一路是5V供电电压，负责给信号调理电路供电。在此选择核心稳压器TPS70933和基准电压源LT1461，输出基准电压为5V，最大准确度达到0.04%，最大温漂仅3×10-6/℃，输出电流最小可达50mA，满足传感器、差分放大电路模块和ADC模块的工作电流要求，所以这里的基准电压源不仅是ADC 的参考输入电压，还可为ADC、运放和传感器提供一个纯净理想的电压源，从而在供电电源上保证了测量准确度、稳定性和可靠性。由于系统中的MCU和蓝牙模块都是数字电路系统，为避免产生不必要的电源干扰，影响信号测量系统的稳定性、可靠性和准确性，这里严格要求分别通过一个0Ω电阻进行模拟地和数字地的隔离，然后再一起接入电源地。

2基于智能终端的接地线管理系统发展状况

2.1发展现状

总体而言，我国智能终端产业起步略显滞后。2009年，我国移动智能终端市场，国外品牌占有市场规模达到70.56%，市场主要由国外品牌垄断。随着智能终端操作系统的开源开放，国产智能终端得到飞速发展，尤其是千元费用智能终端

的快速发展和使用，启动了巨大的内需市场。目前，国产个人类泛终端产品品类

不断丰富，市场规模进一步提升。2004年我国入网的智能终端仅为436万部，而

截至2020年6月，仅5G终端便已达6600万部，本土厂商有了质的突破

2.2区域分布情况

智能终端产业主要分布在我国经济发展较快、经济总量较大的珠三角、长三角、环渤海地区，目前我国已形成长江三角洲、环渤海京津冀地区、珠江三角洲

地区三个智能终端产业生产基地。基于智能终端概念的上市公司研究，根据“同

花顺”与“东方财富”的数据，我国有涉及智能终端的上市公司63家，共53家

分布在珠三角、长三角、环渤海地区。具体而言，有28家分布在广东省，占全

部企业数量的近一半；有14家企业分布在长三角，占全部企业数量的22%；有

11家企业分布在环渤海地区，占全部企业数量的17.46%。按照2021年对公司营

收进行排序，排名前十的龙头企业有三家分布在长三角，有两家分布在广东，有

两家分布在山东，龙头企业未见明显的区域分布特征。

2.3发展趋势

目前，我国智能终端已向泛终端方向发展。2021年，手表、平板、TWS耳机

仍然保持较大市场规模，5G终端设备、VR等虽有需求，但市场规模仍然较小。

未来随着新兴技术的应用落地，这些终端产品的市场规模将有望迅速扩大。随着

国家大力推进“中国智造”，发布一系列利好政策，智能终端产业的未来增长空

间很大。同时，近年来融资规模进一步扩大，我国智能终端产业链将进一步完善，终端市场的需求将会进一步被打开。但是，我国智能终端产业在短期内仍面临一

定风险。当前世界经济形势复杂且严峻，经济复苏不稳定不平衡，一些国家单边

主义、保护主义、霸权主义仍然盛行。

3基于智能终端的接地线管理系统建设

3.1接地线授权取用

接地线的取用，需要由软件系统控制授权，授权方式可来源于系统管理在可

视化界面上点击发送授权指令；或者由操作人员通过地线申请单审批流程后系统