專利名稱：一種帶多種數(shù)據(jù)傳輸接口的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多路信號(hào)檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于溫度等信號(hào)檢測(cè)儀器，具體涉及一種可用于工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)、建筑物內(nèi)部等場(chǎng)所的溫度等信號(hào)測(cè)量的帶多種數(shù)據(jù)傳輸接口的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多路信號(hào)檢測(cè)裝置。
技術(shù)背景溫度等是目前工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要測(cè)量的重要物理量之一。目前的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)溫度測(cè)量裝置存在以下3個(gè)方面的不足(1)在數(shù)據(jù)傳輸方面，往往只具有RS232或RS485接口，而沒有提供越來越廣泛使用的以太網(wǎng)接口。(2)沒有提供目前流行的可以即插即用的USB接口，與上位計(jì)算機(jī)的通訊不方便；(3)沒有采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為系統(tǒng)的平臺(tái)支持軟件，無法進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)用，另外軟件的穩(wěn)定性和可靠性得不到根本保證。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是，針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多路信號(hào)測(cè)量，提供一種帶多種數(shù)據(jù)傳輸接口的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多路信號(hào)檢測(cè)裝置，它能對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多路溫度等信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。儀器提供了多種I/O接口，包括1個(gè)RS232、1個(gè)USB、1個(gè)以太網(wǎng)接口和1個(gè)CAN接口，這些接口能夠充分滿足本儀器與其它設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸要求。
儀器內(nèi)部采用P87C591作為微處理器，它具有多路模擬信號(hào)輸入、微控制器、程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、控制按鈕和LCD顯示器。它以51內(nèi)核單片機(jī)P87C591作為微控制器，以開放源代碼的μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)作為核心控制軟件。微控制器具有1個(gè)RS232接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)10Mbps以太網(wǎng)RJ45接口和1個(gè)CAN總線接口。其中，RS232接口采用電平轉(zhuǎn)換器MAX202將P87C591的標(biāo)準(zhǔn)串行接口信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)而獲得；USB接口采用了USB接口芯片PDIUSBD12，使該檢測(cè)裝置成為一個(gè)USB設(shè)備；以太網(wǎng)RJ45接口采用了RTL8019AS作為以太網(wǎng)控制器而獲得；CAN總線接口利用P87C591本身帶的PeliCAN功能，加上CNW137光電隔離器、TJA1050總線收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)與CAN總線的連接。
本儀器能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多路信號(hào)(如溫度信號(hào)等)進(jìn)行測(cè)量，并通過儀器提供的多種I/O接口，充分滿足本儀器與其它設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸要求，功能更全，應(yīng)用更方便。


圖1是本實(shí)用新型的具體實(shí)施的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的主要電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本檢測(cè)裝置它具有六路溫度信號(hào)輸入、微控制器、鎖存器、程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、控制按鈕和LCD顯示器以及各種接口。
以下結(jié)合附圖1和附圖2儀器如何實(shí)現(xiàn)溫度信號(hào)的輸入、存儲(chǔ)器擴(kuò)充和提供各種I/O接口分別進(jìn)行說明。
(1)、溫度信號(hào)的輸入。P87C591帶有6路10為的ADC，可以接收6路模擬信號(hào)輸入，對(duì)應(yīng)的引腳是P1.2-P1.7，本儀器利用P1.2-P1.7來輸入6路溫度信號(hào)。
(2)、存儲(chǔ)器擴(kuò)充。P87C591具有16K片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和512K片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這兩者都不能滿足本儀器的需要，使用EEPROM芯片AT28C256將程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到32K，使用SRAM芯片CL62C256將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展到32K。
74LS373是8D鎖存器，D0-D7與P0.0-P0.7相連，ALE與LE相連，/OE輸入低電平。當(dāng)CPU讀寫外部存儲(chǔ)時(shí)，低8位地址信號(hào)被鎖存，由于/OE輸入低電平，Q0-Q7直接輸出低8位地址信號(hào)。
AT28C256是32Kx8EEPROM芯片，使用該芯片將程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到32K。CPU的內(nèi)部/外部程序存儲(chǔ)器選擇信號(hào)線/EA輸入低電平，選擇外部程序存儲(chǔ)器存放儀器程序。AT28C256的地址線與CPU的地址線A0-14相連，片選線/CE與CPU的地址線A15相連，地址范圍是0000H-7FFFH；數(shù)據(jù)線I/O0-7與CPU的數(shù)據(jù)線D0-7相連寫入或讀出程序；寫入使能線與CPU的寫外部存儲(chǔ)器控制線/WR相連，當(dāng)/WR有效時(shí)，程序被寫入到指定地址；輸出使能線/OE與CPU的外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)控制線/PSEN相連，/PSEN有效時(shí)，規(guī)定地址的程序被讀出。
CL62C256是32Kx8SRAM芯片，使用該芯片將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展到32K。CL62C256的地址線與CPU的地址線A0-14相連，CPU的地址線A15取反后與片選線/CE與相連，地址范圍是8000H-FFFFH；數(shù)據(jù)線I/O0-7與CPU的數(shù)據(jù)線D0-7相連寫入或讀出數(shù)據(jù)；寫入使能線與CPU的寫外部存儲(chǔ)器控制線/WR相連，當(dāng)/WR有效時(shí)，數(shù)據(jù)被寫入到指定地址；輸出使能線/OE與CPU的讀外部存儲(chǔ)器控制線/RD相連，/RD有效時(shí)，規(guī)定地址的程序被讀出。
(3)、RS232接口。P87C591內(nèi)含一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口UART，可以四種方式工作，對(duì)應(yīng)的引腳是RXD(串行接受)和TXD(串行發(fā)送)。該引腳的電平是TTL電平，通過電平轉(zhuǎn)換器MAX202使TTL電平與RS232電平相互轉(zhuǎn)換。MAX202是2路電平轉(zhuǎn)換芯片，每路有4個(gè)引腳進(jìn)行信號(hào)的輸入輸出，其中第一路的4個(gè)引腳分別是T1IN(TTL串行發(fā)送信號(hào)輸入端)、T1OUT(RS232串行發(fā)送信號(hào)輸出端)、R1IN(RS232串行接收信號(hào)輸入端)和R1OUT(RS232串行接收信號(hào)輸出端)，本儀器只使用了一路。T1IN連接至TXD，將要發(fā)送的TTL數(shù)據(jù)信號(hào)送至MAX202轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)；R1OUT連接RXD，將已轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)的串行數(shù)據(jù)送至微控制器；T1OUT和R1IN連接DB9，發(fā)送及接收RS232信號(hào)。
(4)、USB接口。P87C591不直接提供USB接口，本儀器通過USB設(shè)備接口芯片PDIUSBD12來擴(kuò)展USB接口。并行數(shù)據(jù)端口D0-7與微控器的P0-7相連進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送；片選信號(hào)線CS_N和地址鎖存線ALE輸入低電平；讀選通控制線RD_N和寫選通控制線WR_N分別與微控制器的/RD和/WR線相連，實(shí)現(xiàn)微控制器對(duì)PDIUSBD12的讀寫控制；INT_N與微控制器的/INT0相連，以便有數(shù)據(jù)要傳送時(shí)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。
(5)、以太網(wǎng)接口。P87C591不直接提供以太網(wǎng)接口，本儀器通過以太網(wǎng)控制器RTL8019AS來提供網(wǎng)絡(luò)接口功能。RTL8019AS的96引腳IOCS16B通過一個(gè)27K電阻接地，選擇8位數(shù)據(jù)操作，SD0-SD7與P87C591的P0.0-P0.7相連實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)操作；65腳JP輸入高電平，選擇跳線方式，I/O地址和中斷IRQ由跳線來決定；RTL8019AS的BD0-BD3輸入低電平(懸空為低電平，其余引腳也如此)，選擇RTL8019AS的I/O基地址為300H，SA0-SA4與微控器的低5位地址相連，SA8、SA9輸入高電平，其余地址線輸入電平，使RTL8019AS的I/O地址范圍為300H-31FH；RTL8019AS的BD4-BD6輸入低電平，選擇INT0為中斷輸入線；64腳AUI輸入低電平，使用BNC接口。
(6)、CAN接口。P87C591帶有CAN控制器，只需外加CAN收發(fā)器即可，本儀器采用PCA82C250CAN收發(fā)器。RxD與微控制器的串行數(shù)據(jù)輸入線RXDC相連，TxD與微控制器的串行數(shù)據(jù)輸出線TXDC相連，CANH和CANL連接到CAN總線。
本實(shí)用新型的工作過程為操作人員通過與儀器相連的計(jì)算機(jī)設(shè)定溫度測(cè)量的路數(shù)、數(shù)據(jù)顯示路數(shù)、溫度采集時(shí)間間隔、溫度上下限報(bào)警等參數(shù)；開始測(cè)量后，微控制器對(duì)接收到的模擬信號(hào)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、溫度顯示和報(bào)警；被轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后的溫度數(shù)據(jù)通過USB接口、RS232接口、以太網(wǎng)接口或CAN接口被傳送至于上位機(jī)。
權(quán)利要求1.一種帶多種數(shù)據(jù)傳輸接口的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多路信號(hào)檢測(cè)裝置，它具有多路模擬信號(hào)輸入、微控制器、程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、控制按鈕和LCD顯示器，其特征在于它以51內(nèi)核單片機(jī)P87C591作為微控制器，具有1個(gè)RS232接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)10Mbps以太網(wǎng)RJ45接口和1個(gè)CAN總線接口；其中，RS232接口采用電平轉(zhuǎn)換器MAX202將P87C591的標(biāo)準(zhǔn)串行接口信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)而獲得；USB接口采用了USB接口芯片PDIUSBD12，使該信號(hào)檢測(cè)裝置成為一個(gè)USB設(shè)備；以太網(wǎng)RJ45接口采用了RTL8019AS作為以太網(wǎng)控制器而獲得；CAN總線接口利用P87C591本身帶的PeliCAN功能，加上CNW137光電隔離器、TJA1050總線收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)與CAN總線的連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于微控制器P87C591內(nèi)含的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)串行接口UART，其對(duì)應(yīng)的引腳是串行接受RXD和串行發(fā)送TXD，該引腳的電平是TTL電平，通過電平轉(zhuǎn)換器MAX202使TTL電平與RS232電平相互轉(zhuǎn)換；MAX202是2路電平轉(zhuǎn)換芯片，其中第一路的4個(gè)引腳分別是T1IN即TTL串行發(fā)送信號(hào)輸入端、T1OUT即RS232串行發(fā)送信號(hào)輸出端、R1IN即RS232串行接收信號(hào)輸入端和R1OUT即RS232串行接收信號(hào)輸出端，T1IN連接至TXD，將要發(fā)送的TTL數(shù)據(jù)信號(hào)送至MAX202轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)；R1OUT連接RXD，將已轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)的串行數(shù)據(jù)送至微控制器；T1OUT和R1IN連接DB9，發(fā)送及接收RS232信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于USB接口是通過USB設(shè)備接口芯片PDIUSBD12來擴(kuò)展獲得其并行數(shù)據(jù)端口D0-7與微控制器P87C591的P0-7相連進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳送；片選信號(hào)線CS_N和地址鎖存線ALE輸入低電平；讀選通控制線RD_N和寫選通控制線WR_N分別與微控制器P87C591的/RD和/WR線相連，實(shí)現(xiàn)微控制器對(duì)PDIUSBD12的讀寫控制；INT_N與微控制器P87C591的/INT0相連，以便有數(shù)據(jù)要傳送時(shí)進(jìn)入中斷服務(wù)程序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于以太網(wǎng)接口是通過以太網(wǎng)控制器RTL8019AS來提供RTL8019AS的96引腳IOCS16B通過一個(gè)27K電阻接地，選擇8位數(shù)據(jù)操作，SD0-SD7與微控制器P87C591的P0.0-P0.7相連實(shí)現(xiàn)8位數(shù)據(jù)操作；65腳JP輸入高電平，選擇跳線方式，I/O地址和中斷IRQ由跳線來決定；RTL8019AS的BD0-BD3輸入低電平，選擇RTL8019AS的I/O基地址為300H，SA0-SA4與微控器的低5位地址相連，SA8、SA9輸入高電平，其余地址線輸入電平，使RTL8019AS的I/O地址范圍為300H-31FH；RTL8019AS的BD4-BD6輸入低電平，選擇INT0為中斷輸入線；64腳AUI輸入低電平，使用BNC接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于CAN接口是由微控制器P87C591帶有CAN控制器外加CAN收發(fā)器而獲得，采用PCA82C250CAN收發(fā)器，PCA82C250CAN收發(fā)器的RxD與微控制器P87C591的串行數(shù)據(jù)輸入線RXDC相連，TxD與微控制器P87C591的串行數(shù)據(jù)輸出線TXDC相連，CANH和CANL連接到CAN總線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多路信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述的程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行了擴(kuò)充，分別是使用EEPROM芯片AT28C256將程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展到32K，使用SRAM芯片CL62C256將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展到32K。
專利摘要一種帶多種數(shù)據(jù)傳輸接口的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)多路信號(hào)檢測(cè)裝置，具有多路模擬信號(hào)輸入、微控制器、程序及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、控制按鈕和LCD顯示器。它以51內(nèi)核單片機(jī)P87C591作為微控制器，具有1個(gè)RS232接口、1個(gè)USB接口、1個(gè)以太網(wǎng)RJ45接口和1個(gè)CAN總線接口。RS232接口采用電平轉(zhuǎn)換器MAX202將P87C591的標(biāo)準(zhǔn)串行接口信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS232信號(hào)而獲得；USB接口采用USB接口芯片PDIUSBD12；以太網(wǎng)RJ45接口采用RTL8019AS作為以太網(wǎng)控制器而獲得；CAN總線接口利用P87C591本身帶的PeliCAN功能，加上CNW137光電隔離器、TJA1050總線收發(fā)器，實(shí)現(xiàn)與CAN總線的連接。本儀器能夠?qū)I(yè)現(xiàn)場(chǎng)的多路溫度進(jìn)行測(cè)量，并提供的多種I/O接口，充分滿足與其它設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)傳輸要求。
文檔編號(hào)G08C19/00GK2743918SQ20042010536
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者楊武, 張光建, 陳媛, 王越 申請(qǐng)人:重慶工學(xué)院