專利名稱：一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型是涉及一種工程機械的產(chǎn)品，具體就是一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，屬于電子控制技術領域。
背景技術：
隨著國內挖掘機技術水平的提高，電控柴油發(fā)動機和車GPS定位系統(tǒng)的普遍應用，挖掘機上越來越多的裝備了電子式顯示設備；同時由于挖掘機在使用過程中有著“按時保養(yǎng)”、“按時計酬”等特點，決定了其必須具有顯示內容豐富，操作靈活、除了顯示其一般的工況信息外，還應具有能通過CAN總線及RS232串口與發(fā)動機、GPS定位系統(tǒng)等設備通訊，對發(fā)動機工作時間進行計時，對保養(yǎng)周期、還貸期限進行屏幕文字提示等功能。因此開發(fā)一款以挖掘機為主要配套對象的新穎的“挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)”，已經(jīng)成為當前工程機械行業(yè)的研發(fā)熱點與技術亮點。

實用新型內容本實用新型解決的技術問題在于實現(xiàn)了挖掘機控制顯示系統(tǒng)，具有功能豐富、操作靈活、體積小的優(yōu)點。為解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案為:一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，包括電源電路、通訊接口電路、信號采樣電路、主控電路、報警指示及輸出電路、鍵盤電路、顯示屏電路，其特征在于:所述的主控電路的輸入端分別與電源電路、通訊接口電路和信號采樣電路的輸出端連接，所述的主控電路的輸出端分別與報警指示及輸出電路、鍵盤電路和顯示屏電路的輸入端連接。所述的主控電路包括微處理器、存儲器、系統(tǒng)調試接口、鍵盤接口和LED顯示模塊，所述的微處理器的輸出端分別與存儲器、系統(tǒng)調試接口、鍵盤接口和LED顯示模塊的輸入端連接，所述的鍵盤接口的輸出端與鍵盤電路的輸入端連接，所述的顯示接口的輸出端與顯示屏電路的輸入端連接。所述的電源電路包括開關直流穩(wěn)壓電源、開關直流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、線性直流穩(wěn)壓電源、輸入保護電路和地線隔離電路，所述的開關直流穩(wěn)壓電源的輸出端分別與開關直流穩(wěn)壓電源、直流穩(wěn)壓電源、線性直流穩(wěn)壓電源和輸入保護電路的輸入端連接，所述的開關直流穩(wěn)壓電源和線性直流穩(wěn)壓電源的輸出端分別與主控電路的輸入端連接，所述的直流穩(wěn)壓電源的輸出端與信號采樣電路的輸入端連接。所述的地線隔離電路的輸入端與電源地線相連，其輸出端與信號地線相連。所述的通訊接口電路包括RS232串口接口電路和CAN總線接口電路，所述的RS232串口接口電路和CAN總線接口電路的輸出端分別與微處理器的輸入端連接。所述的信號采樣電路包括模擬信號采樣電路、頻率信號采樣電路、開關信號采樣電路和并口輸入擴展電路，所述的開關信號采樣電路的輸入端采集報警指示燈開關信號，所述的開關信號采樣電路的輸出端將電平信號傳送給并口輸入擴展電路的輸入端，并口輸入擴展電路的輸出端將串口信號傳送給微處理器，模擬信號采樣電路的輸入端采集燃油油量信號和信號地線電位，其輸出端將0-5V的電壓信號傳送給微處理器，頻率信號采樣電路的輸入端米集發(fā)動機轉速信號，其輸入端將方波脈沖信號傳送給微處理器。所述的報警指示及輸出電路包括并口輸出擴展電路、報警指示燈驅動電路、LED指示燈電路、蜂鳴器報警電路和控制信號輸出電路，所述的并口輸出擴展電路的輸入端與微處理器的輸出端連接，其接受微處理器傳送的串口信號，所述的并口輸出擴展電路的輸出端與報警指示燈驅動電路的輸入端連接，其輸出端將電平信號傳送給報警指示燈驅動電路的輸入端，所述的報警指示燈驅動電路的輸出端與LED指示燈電路、蜂鳴器報警電路和控制信號輸出電路的輸入端連接，所述的控制信號輸出電路輸出行走報警信號。所述的鍵盤電路包括數(shù)據(jù)線和鍵盤，所述的鍵盤通過數(shù)據(jù)線與鍵盤接口相連。所述的顯示屏電路包括數(shù)據(jù)線和LED顯示模塊，所述的LED顯示模塊通過數(shù)據(jù)線與顯示接口相連。本實用新型的優(yōu)點在于:控制顯示系統(tǒng)集成有嵌入式軟件平臺，支持J1939-CAN2.0車載局域網(wǎng)絡通訊協(xié)議，通過大尺寸IXD屏采用圖形和文字結合顯示、鍵盤進行操作的形式，使顯示內容清晰直觀、信息量大，用戶操作方便，具有良好的人機界面；并結合LED報警燈和蜂鳴器對重要信息和故障項目進行聲光提示，隱藏信息內容和用戶自定義設置可利用鍵盤通過菜單的形式操作。通過鍵盤可以切換功能或對系統(tǒng)進行設置，由微處理器集中控制，工作精度高，功能性強，可靠性高；實現(xiàn)了與整機的CAN總線通訊和與車載GPS的RS232串口通訊。

圖1為本實用新型基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)的硬件組成原理框圖；圖2為本實用新型基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)的電路圖；由于頁面關系，將圖2分解成圖2-1、圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖2-5、圖2-6、圖2-7七部分，圖2-1是本實用新型電源電路的電路圖；圖2-2是本實用新型通訊接口電路的電路圖；圖2-3是本實用新型信號采樣電路的電路圖；圖2-4是本實用新型主控電路的電路圖；圖2-5是本實用新型報警指示及輸出電路報警指示及輸出電路的電路圖；圖2-6是本實用新型鍵盤電路的電路圖；圖2-7是本實用新型顯示屏電路的電路圖。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，包括電源電路10、通訊接口電路20、信號采樣電路30、主控電路40、報警指示及輸出電路50、鍵盤電路60、顯示屏電路70，所述的主控電路40的輸入端分別與電源電路10、通訊接口電路20和信號采樣電路30的輸出端連接，所述的主控電路40的輸出端分別與報警指示及輸出電路50、鍵盤電路60和顯示屏電路70的輸入端連接。所述的主控電路40包括微處理器41、存儲器42、系統(tǒng)調試接口 43、鍵盤接口 44和顯示接口，所述的微處理器41的輸出端分別與存儲器42、系統(tǒng)調試接口 43、鍵盤接口 44和顯示接口的輸入端連接，所述的鍵盤接口 44的輸出端與鍵盤電路60的輸入端連接，所述的顯示接口 45的輸出端與顯示屏電路70的輸入端連接。所述的微處理器41，采用NEC公司的UPD78F0848單片機作為芯片，微處理器通過軟件在外圍電路的支持下實現(xiàn)設計的功能，晶振頻率為16MHz。微處理器41由5V直流穩(wěn)壓電源15供電。重要負責監(jiān)視鑰匙電源，控制顯示系統(tǒng)的開機/關機狀態(tài)；采集載控制器、傳感器及報警開關的輸入信號；與CAN總線及GPS串口數(shù)據(jù)保持通訊；監(jiān)測鍵盤命令等。將接收到的信號、數(shù)據(jù)、命令等處理后輸出LCD顯示內容、報警指示燈及蜂鳴器的工作狀態(tài)等到相應的驅動電路或執(zhí)行元件。系統(tǒng)中微處理器41功能主要在軟件的控制下實現(xiàn)。所述的存儲器42為EEPROM存儲器，主控系統(tǒng)中的控制軟件存放與微處理器芯片的片內Flash存儲器上，設置參數(shù)和運算結果保存在存儲器42內。存儲器42是由X5043芯片組成，具有4k bit存儲容量，CAN總線控制器由微處理器內置。系統(tǒng)調試接口 43調試時與調試設備數(shù)據(jù)線連接，鍵盤接口 44與鍵盤數(shù)據(jù)線61連接，顯示接口 45與LED顯示模塊通過數(shù)據(jù)線71連接。所述的電源電路10包括開關直流穩(wěn)壓電源12、開關直流穩(wěn)壓電源14、直流穩(wěn)壓電源16、線性直流穩(wěn)壓電源15、輸入保護電路11和地線隔離電路13，所述的開關直流穩(wěn)壓電源12的輸出端分別與開關直流穩(wěn)壓電源14、直流穩(wěn)壓電源16、線性直流穩(wěn)壓電源15和輸入保護電路11的輸入端連接，所述的開關直流穩(wěn)壓電源14和線性直流穩(wěn)壓電源15的輸出端分別與主控電路40的輸入端連接，所述的直流穩(wěn)壓電源16的輸出端與信號采樣電路30的輸入端連接。所述的地線隔離電路13的輸入端與電源地線相連，其輸出端與信號地線相連。所述的輸入保護電路11是由保險絲、整流二極管、電阻、TVS管和壓敏電阻構成的直流電源輸入保護電路，用來抑制輸入電源的過壓、過流、浪涌、極性反接等現(xiàn)象。開關直流穩(wěn)壓電源12是由集成電路2575及外圍元件構成，將輸入的24V直流電源電源轉換成6.8V直流電源。地線隔離電路13是由電容器構成，將電源地線與信號地線進行直流隔離。開關直流穩(wěn)壓電源14是由集成電路33063及外圍元件構成的開關直流穩(wěn)壓電源，將前級輸入的
6.8V直流電源電源轉換成10.5V直流電源。線性直流穩(wěn)壓電源15是由集成電路1117及外圍元件構成的線性直流穩(wěn)壓電源，將前級輸入的6.8V直流電源電源轉換成5V直流電源(VCC)0直流穩(wěn)壓電源16是由電阻、電容、穩(wěn)壓二極管構成的直流穩(wěn)壓電路，將前級輸入的
6.8V直流電源電源轉換成4.7V直流電源。所述的通訊接口電路20包括RS232串口接口電路21和CAN總線接口電路22，所述的RS232串口接口電路21和CAN總線接口電路22的輸出端分別與微處理器41的輸入端連接。RS232串口接口電路21是由集成電路ADMlOIE及外圍元件構成，將RS232串口通訊信號的電平幅度轉換成與微處理器通訊的5V信號電平的串口數(shù)據(jù)。CAN總線接口電路22是由集成電路TJA1050及外圍元件構成，將CAN總線通訊信號的轉換成與微處理器通訊的5V信號電平的串口數(shù)據(jù)。所述的信號采樣電路30包括模擬信號采樣電路31、頻率信號采樣電路32、開關信號采樣電路33和并口輸入擴展電路34，所述的開關信號采樣電路33的輸入端采集報警指示燈開關信號，所述的開關信號采樣電路33的輸出端將電平信號傳送給并口輸入擴展電路34的輸入端，并口輸入擴展電路34的輸出端將串口信號傳送給微處理器41，模擬信號采樣電路31的輸入端采集燃油油量信號和信號地線電位，其輸出端將0-5V的電壓信號傳送給微處理器41，頻率信號采樣電路32的輸入端采集發(fā)動機轉速信號，其輸入端將方波脈沖信號傳送給微處理器41。所述的模擬信號采樣電路31是由電阻、電容、二極管構成，共有4路通道，信號由串聯(lián)電阻分壓、經(jīng)η型RC濾波后輸入到微處理器的A/D輸入端口。模擬信號采樣電路32是由電阻、電容、集成運放構成，運放設計成比較器電路結構，正弦波信號由串聯(lián)電阻分壓、經(jīng)RC濾波后通過比較器放大整形成幅度為5V的方波信號，輸入到微處理器的測頻輸入端口。開關信號采樣電路33是由電阻、電容構成，共有10路通道，其中8路低電平通道，2路高電平通道，信號經(jīng)串聯(lián)電阻分壓后輸入到端口擴展電路34的并行輸入端口，其中低電平通道含信號上拉電阻。并口輸入擴展電路34是由集成電路4021構成，將8位并行輸入信號通過移位寄存器轉換成串行輸入信號提供給微處理器41。所述的報警指示及輸出電路50包括并口輸出擴展電路51、報警指示燈驅動電路52、LED指示燈電路53、蜂鳴器報警電路54和控制信號輸出電路55，所述的并口輸出擴展電路51的輸入端與微處理器41的輸出端連接，其接受微處理器41傳送的串口信號，所述的并口輸出擴展電路51的輸出端與報警指示燈驅動電路52的輸入端連接，其輸出端將電平信號傳送給報警指示燈驅動電路52的輸入端，所述的報警指示燈驅動電路52的輸出端與LED指示燈電路53、蜂鳴器報警電路54和控制信號輸出電路55的輸入端連接，所述的控制信號輸出電路55輸出行走報警信號。所述的報警指示電路包括并口擴展電路51、報警指示燈驅動電路52、LED指示燈電路53、蜂鳴器報警電路54。并口擴展電路51由兩片4094移位寄存器串聯(lián)組成，可將微處理器發(fā)送的串行數(shù)據(jù)轉換成16位并行數(shù)據(jù)。報警指示燈驅動電路52由4片ULN2003A達林頓晶體管陣列組成，單片ULN2003A集成了 7組達林頓晶體管，最多可實現(xiàn)28路LED燈的驅動。蜂鳴器報警電路54由開升壓關穩(wěn)壓電源14供電，供電電壓10.5V，由微處理器內置的驅動器驅動。蜂鳴器上并聯(lián)的電容器和串聯(lián)的電阻器為改善對電源影響用。LED指示燈電路53包括LED報警指示燈各由I只紅色或綠色LED與限流電阻串聯(lián)組成，工作時點亮。報警指示燈電路54由6.8V開關穩(wěn)壓電源12供電(VDD)，每路LED工作電流10_15mA?？刂菩盘栞敵鲭娐?5由一常開繼電器和保險絲組成，繼電器由微處理器41內置的驅動器驅動。所述的鍵盤電路60包括數(shù)據(jù)線61和鍵盤62 ;其中所述的鍵盤62通過數(shù)據(jù)線61與鍵盤接口 44相連。鍵盤62含8個按鍵，分別為:上下左右方向鍵、確認鍵、取消鍵、幫助鍵、靜音鍵。所述的顯示屏電路70包括數(shù)據(jù)線71和LED顯示模塊72 ;其中所述的LED顯示模塊72通過數(shù)據(jù)線71與顯示接口 45相連。顯示屏電路為STN工藝的IXD帶淡藍色背光，上半部分以扇形圖形形式顯示發(fā)動機溫度和燃油油量，中間用數(shù)字顯示發(fā)動機轉速，下方用文字顯示菜單或提示信息。文字采用33X 128點陣顯示，可顯示中、英、俄、德四國文字。本實用新型的控制顯示系統(tǒng)集成有嵌入式軟件平臺，支持J1939-CAN2.0車載局域網(wǎng)絡通訊協(xié)議，通過大尺寸LCD屏采用圖形和文字結合顯示、鍵盤進行操作的形式，使顯示內容清晰直觀、信息量大，用戶操作方便，具有良好的人機界面；并結合LED報警燈和蜂鳴器對重要信息和故障項目進行聲光提示，隱藏信息內容和用戶自定義設置可利用鍵盤通過菜單的形式操作。通過鍵盤可以切換功能或對系統(tǒng)進行設置，由微處理器集中控制，工作精度高，功能性強，可靠性高；實現(xiàn)了與整機的CAN總線通訊和與車載GPS的RS232串口。
權利要求1.一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:包括電源電路(10)、通訊接口電路(20)、信號采樣電路(30)、主控電路(40)、報警指示及輸出電路(50)、鍵盤電路(60)、顯示屏電路(70);其中所述的主控電路(40)的輸入端分別與電源電路(10),通訊接口電路(20)和信號采樣電路(30)的輸出端連接，所述的主控電路(40)的輸出端分別與報警指示及輸出電路(50 )、鍵盤電路(60 )和顯示屏電路(70 )的輸入端連接。
2.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的主控電路(40)包括微處理器(41)、存儲器(42)、系統(tǒng)調試接口(43)、鍵盤接口(44)和LED顯示模塊(45);其中所述的微處理器(41)的輸出端分別與存儲器(42)、系統(tǒng)調試接口(43)、鍵盤接口(44)和LED顯示模塊(45)的輸入端連接，所述的鍵盤接口(44)的輸出端與鍵盤電路(60)的輸入端連接，所述的顯示接口(45)的輸出端與顯示屏電路(70)的輸入端連接。
3.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的電源電路(10)包括開關直流穩(wěn)壓電源(12)、開關直流穩(wěn)壓電源(14)、直流穩(wěn)壓電源(16)、線性直流穩(wěn)壓電源(15)、輸入保護電路(11)和地線隔離電路(13);其中所述的開關直流穩(wěn)壓電源(12)的輸出端分別與開關直流穩(wěn)壓電源(14)、直流穩(wěn)壓電源(16)、線性直流穩(wěn)壓電源(15 )和輸入保護電路(11)的輸入端連接，所述的開關直流穩(wěn)壓電源(14)和線性直流穩(wěn)壓電源(15)的輸出端分別與主控電路(40)的輸入端連接，所述的直流穩(wěn)壓電源(16)的輸出端與信號采樣電路(30)的輸入端連接，所述的地線隔離電路(13)的輸入端與電源地線相連，其輸出端與信號地線相連。
4.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的通訊接口電路(20)包括RS232串口接口電路(21)和CAN總線接口電路(22)；其中所述的RS232串口接口電路(21)和CAN總線接口電路(22)的輸出端分別與微處理器(41)的輸入端連接。
5.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的信號采樣電路(30)包括模擬信號采樣電路(31)、頻率信號采樣電路(32)、開關信號采樣電路(33)和并口輸入擴展電路(34);其中所述的開關信號采樣電路(33)的輸出端與并口輸入擴展電路(34)的輸入端連接，模擬信號采樣電路(31)、頻率信號采樣電路(32)和并口輸入擴展電路(34)的輸出端分別與微處理器(41)的輸入端連接。
6.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的報警指示及輸出電路(50)包括并口輸出擴展電路(51)、報警指示燈驅動電路(52)、LED指示燈電路(53)、蜂鳴器報警電路(54)和控制信號輸出電路(55);其中所述的并口輸出擴展電路(51)的輸入端與微處理器(41)的輸出端連接，所述的并口輸出擴展電路(51)的輸出端與報警指示燈驅動電路(52)的輸入端連接，所述的報警指示燈驅動電路(52)的輸出端與LED指示燈電路(53)、蜂鳴器報警電路(54)和控制信號輸出電路(55)的輸入端連接。
7.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的鍵盤電路(60)包括數(shù)據(jù)線(61)和鍵盤(62);其中所述的鍵盤(62)通過數(shù)據(jù)線(61)與鍵盤接口(44)相連。
8.如權利要求1所述的一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，其特征在于:所述的顯示屏電路(70)包括數(shù)據(jù)線(71)和LED顯示模塊(72);其中所述的LED顯示模塊(72)通過數(shù)據(jù)線(71)與顯示接 口(45)相連。
專利摘要本實用新型公開了一種基于單片機技術的挖掘機儀表控制顯示系統(tǒng)，包括電源電路、通訊接口電路、信號采樣電路、主控電路、報警指示及輸出電路、鍵盤電路、顯示屏電路；其中所述的主控電路的輸入端分別與電源電路、通訊接口電路和信號采樣電路的輸出端連接，所述的主控電路的輸出端分別與報警指示及輸出電路、鍵盤電路和顯示屏電路的輸入端連接。本實用新型具有操作方便，工作精度高，功能性強，可靠性高，體積小的優(yōu)點。
文檔編號E02F9/26GK203022053SQ201220730500
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權日2012年12月26日
發(fā)明者陳榮民, 單立鋼, 王翔, 葉洪 申請人:紹興天科電子有限公司