CN104331073A - 一种电动执行机构用无线手持调试仪电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，该电路包括：含有应用程序的MCU主控制芯片，用于信号的判断和处理；一个显示电路，用于执行机构的信息显示；一个光线感应电路，用于实现显示屏的背光自动调节；一个无线通信电路，用于调试仪与执行机构的无线通信；一个电源电路；一组控制按键；用于调试仪的开关量输入；一个位置信号输入传感器，用于采集给定阀位信号；本发明解决了执行机构在现场恶劣环境下的调试和维护极不方便的问题。采用本发明，可以在几百米外对远方或高危处的执行器进行无线遥控调试，其一台无线手持调试仪就可对多台执行器进行远距离无线调试，大大方便了工业现场对执行器的操控和调试。

Description

一种电动执行机构用无线手持调试仪电路

技术领域

本发明涉及电动执行机构的调试装置，特别涉及一种电动执行机构用无线手持调试仪电路。

背景技术

目前电动执行机构在工业现场应用已经十分普及，特别是能源、电力、化工等行业的工业现场控制，每个项目工程对执行机构的需求少则几十台，多则几百甚至上千台。执行机构正常运行时由中控室电脑集中控制，很直观也很方便。但执行机构在现场恶劣环境下的调试和维护却十分辛苦，特别是在高温环境，高度较高，位置危险或检修人员无法到达的位置，执行机构的调试和维护极不方便。目前执行机构常用的控制手段有红外遥控模式，即在现场距离执行机构一般为2米以内的距离，正对执行机构可视化视窗进行操作，与现场执行器旋钮操作相比较并没有太大的便利。

发明内容

鉴于现有技术存在的不便，本发明提供一种电动执行机构用无线手持调试仪电路。通过该电路的设计，可以实现对执行机构进行远距离无线遥控调试，即可在几百米外对执行机构进行可视化调试，而且一台手持调试仪可以对多台执行机构进行调试。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案是：一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：该电路包括含有应用程序的MCU主控制芯片，用于信号的判断和处理；一个显示电路，用于执行机构的信息显示；一个光线感应电路，用于实现显示屏的背光自动调节；一个无线通信电路，用于调试仪与执行机构的无线通信；一个电源电路；一组控制按键；用于调试仪的开关量输入；一个位置信号输入传感器，用于采集给定阀位信号；MCU主控制芯片通过数字输入端口与一组控制按键相连，MCU主控制芯片通过模拟输入端口与位置信号输入传感器相连，MCU主控制芯片通过串行通讯端口与无线通信电路相连，MCU主控制芯片通过数字输出端口与显示电路相连，光线感应电路与显示电路相连，MCU电源电路与主控制芯片相连接；所述的应用程序是通过主程序依次进入初始化子程序、按键扫描子程序、状态显示子程序，经位置信号检测后，最后进入发送数据子程序，发送数据子程序结束后返回主程序。

本发明产生的有益效果是：解决了电动执行机构在现场恶劣环境下的调试和维护极不方便的问题。采用本电路，可以在几百米外对远方或高危处的执行器进行无线遥控调试，其一台无线手持调试仪就可对多台执行器进行远距离无线调试，大大方便了工业现场对执行器的操控和调试。

附图说明

图1是本电路连接框图；

图2是本电路的MCU主控制芯片及外围器件的电原理图；

图3是本电路的显示电路的电原理图；

图4是本电路的光线感应电路的电原理图；

图5是本电路的无线通信电路的电原理图；

图6是本电路的电源电路的电原理图；

图7是本电路的一组控制按键的电原理图；

图8是本电路的位置信号输入传感器的电原理图；

图9是本电路的主程序流程图；

图10是本电路的初始化子程序流程图；

图11是本电路的按键扫描子程序流程图；

图12是本电路的状态显示子程序流程图；

图13是本电路的发送数据子程序流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明：

参照图1，先由人工打开无线手持调试仪中电源电路E的电源开关，人为控制按键F中的相应按键，通过MCU主控制芯片A中的数字输入端口设定执行器地址代码，代码由MCU主控制芯片A运算处理后，经数字输出端口传输到显示电路B的显示屏中显示；同时MCU主控制芯片A通过其串行通讯端口将地址代码等相关信息传输到无线通信电路D，无线通信电路D通过无线通信的方式与远方的执行器进行数据交换，与电动执行机构建立一对一通信，然后读取电动执行机构信息，在调试仪显示电路B的显示屏中显示出来；下一步可通过手动调节位置信号输入传感器G的手动旋钮调节位置信号，将位置信号通过模拟输入端口输入MCU主控制芯片A，MCU主控制芯片A将其位置信号处理后，再经无线通信的方式传输给远方电动执行机构，电动执行机构就会根据接收到的位置信号进行相应的开关动作，使电动执行机构运行到设定值的位置；在调试仪上可以直观的显示电动执行机构的开度、故障信息等，还可以通过调试仪对电动执行机构进行例如行程、死区等参数的设定，对执行器的开关动作命令等时时操作，减小了调试人员的劳动强度，降低了劳动危险性。在使用的同时，本调试仪还拥有显示屏背光自动调节功能，由光线感应电路C中的光线传感器检测光线强度，来自动调节显示电路B中显示屏的背光强度，可以实现调试仪在各种光线环境下的清晰显示，大大适应了各个环境场合的应用。

参照图2，MCU主控制芯片U1型号为Atmega64L，其20脚与二极管D1的1脚、电阻R1的1脚、电容C1的2脚相连；电阻R1的2脚、二极管D1的2脚与电源VCC相连；电容C1的1脚、电容C2的2脚、电容C3的2脚与电源GND相连；晶振Y2的1脚与MCU主控制芯片U1的24脚、电容C3的1脚相连；晶振Y2的2脚与MCU主控制芯片U1的23脚、电容C2的1脚相连；MCU主控制芯片U1的21脚和52脚、电容C4的2脚、电感L1的2脚与电源VCC相连；MCU主控制芯片U1的64脚和62脚、电感L1的1脚与C5的2脚相连；MCU主控制芯片U1的22脚、53脚和63脚、电容C4的1脚、电容C5的1脚与电源GND相连；MCU主控制芯片U1的54脚、电阻R5的2脚与接插件J1的9脚相连；MCU主控制芯片U1的55脚、电阻R4的2脚与接插件J1的3脚相连；MCU主控制芯片U1的56脚、电阻R3的2脚与接插件J1的5脚相连；MCU主控制芯片U1的57脚、电阻R2的2脚与接插件J1的1脚相连；电阻R2的1脚、电阻R3的1脚、电阻R4的1脚、电阻R5的1脚、接插件J1的4脚和7脚与电源VCC相连；接插件J1的2脚和10脚与电源GND相连接。

参照图3，显示电路DIS型号为YM12864Y，其1脚和15脚与电源GND相连；显示电路DIS的2脚、3脚和19脚、电阻R32的2脚同时与电源VCC相连；显示电路DIS的4脚、5脚和6脚通过总线（编号DISPLAY[0..2]）分别与MCU主控制芯片U1的51脚、50脚和49脚相连接。

参照图4，光线感应电路中的电阻R35为光敏电阻，光敏电阻R35的2脚与电源VCC相连；光敏电阻R35的1脚、电阻R34的2脚与电阻R36的1脚相连；电阻R36的2脚、三极管Q1的1脚与电源GND相连；三极管Q1的2脚与电阻R34的1脚相连；三极管Q1的3脚与电阻R33的1脚相连；电阻R33的2脚通过网络（编号LED_K）与显示电路DIS的20脚相连接。

参照图5，无线通信电路WIR型号为CC1101，其1脚与电源VCC相连；无线通信电路WIR的2脚与电源GND相连；无线通信电路WIR的 3脚、4脚和5脚通过总线（编号WIRELESS[0..4]）分别与MCU主控制芯片U1的3脚、2脚和4脚相连接。

参照图6，电源电路包括芯片U2，型号为HT4901，以及蓄电池BAT1，其中接插件P1中的1脚与电源GND连接；接插件P1的2脚、发光二极管LED1的1脚、发光二极管LED2的1脚、发光二极管LED3的1脚、发光二极管LED4的1脚、电容C11的1脚、电容C12的1脚、芯片U2的16脚与电源VCC相连；点动开关SW1的1脚、电容C11的2脚、电容C12的2脚、发光二极管LED5的2脚、芯片U2的9脚、电感L12的2脚通过信号地相连；芯片U2的1脚与发光二极管LED5的1脚相连；芯片U2的3脚、4脚、5脚和6脚分别与发光二极管LED1的2脚、发光二极管LED2的2脚、发光二极管LED3的2脚、发光二极管LED4的2脚相连；芯片U2的7脚与触动开关SW1的2脚相连；芯片U2的11脚、电容C14的2脚、电阻R11的1脚与电阻R12的2脚相连；芯片U2的12脚、电容C15的2脚、电容C16的2脚与电源GND相连；芯片U2的14脚、电感L11的2脚与二极管D11的1脚相连；芯片U2的15脚、电感L11的1脚、电容C13的1脚与蓄电池BAT1的2脚同时相连；电容C13的2脚、电感L12的1脚、BAT1的1脚与电源GND相连；二极管D11的2脚、电容C14的1脚、电阻R11的2脚、电容C15的1脚、电容C16的1脚与电源VCC相连接。

参照图7，一组控制按键包括按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11和按键SW12，其中按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11、按键SW12的2脚同时与电源GND相连；按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11、按键SW12的1脚通过总线（编号KEY[0..10]）分别与MCU主控制芯片U1的25脚、26脚、47脚、46脚、45脚、44脚、35脚、36脚、37脚、38脚、39脚相连；按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11、按键SW12的1脚分别与电阻R21的1脚、电阻R22的1脚、电阻R23的1脚、电阻R24的1脚、电阻R25的1脚、电阻R26的1脚、电阻R27的1脚、电阻R28的1脚、电阻R29的1脚、电阻R30的1脚、电阻R31的1脚相连；电阻R21的2脚、电阻R22的2脚、电阻R23的2脚、电阻R24的2脚、电阻R25的2脚、电阻R26的2脚、电阻R27的2脚、电阻R28的2脚、电阻R29的2脚、电阻R30的2脚、R31的2脚同时与电源VCC相连接。

参照图8，位置信号输入传感器VR1的1脚与电源GND相连，位置信号输入传感器VR1的2脚与电源VCC相连，位置信号输入传感器VR1的3脚与MCU主控制芯片U1的61脚相连接。

参照图9，图9为MCU主芯片A中的主程序流程图，电路上电后，应用程序开始运行，然后按照主程序依次运行初始化子程序、按键扫描子程序、状态显示子程序、位置信号检测、发送数据子程序，然后返回按键扫描子程序进行主程序循环。

参照图10，图10为初始化子程序流程图，主程序执行初始化子程序时依次执行位置检测初始化、按键扫描初始化、显示界面初始化、无线通信初始化、中断初始化，然后退出子程序返回主程序。“位置检测初始化”主要用于对主芯片A单片机ADC0模数转换器的基准电压、输入通道、分频系数等的设定；“按键扫描初始化”主要用于对按键输入端口的数据方向设定；“显示界面初始化”主要用于主芯片A与显示电路B的通信参数初始化设置；“无线通信初始化”主要用于主芯片A与无线通信电路D的通信参数的初始化设置，包括串口通信的波特率、通讯位，校验方式等；“中断初始化”主要用于接收无线通信电路的串口通信数据的中断接收设置，按键输入的中断设置等。

参照图11，图11为按键扫描子程序流程图，首先扫描状态键，状态键包含停止键、现场键、设置键和远控键，当检测到其中一个键有电平变化时，将该键值保存为状态键值，如无电平变化，则状态键值保持不变，状态键初始值为停止键；然后扫描设定键，设定键包含上键、下键、左键、右键和ENTER键，当有键发生电平变化时，将该键值保存为设定键值，如无电平变化，则设定键值为无操作；然后再扫描选择键，选择键包含确认键和取消键，当有键的电平变化时，将该键值保存为选择键值，如无电平变化，则选择键值为无操作，最后返回主程序。

参照图12，图12为状态显示子程序流程图，首先读取状态键值，然后根据不同的状态键值来显示不同的状态界面，状态界面包括停止界面、现场界面、设置界面、远控界面，如果未读取到状态键值，则状态键保持，最后返回主程序。

参照图13，图13为发送数据子程序流程图，首先调试仪根据通信协议发送8字节阀位查询数据，发送结束后延时等待中断接收数据，在延时时间内若无数据接收，则重新发送查询数据，若有数据接收，接收结束后，将接收到的数据进行校验，若校验错误则返回重新发送查询数据，若校验正确，则将接收到的阀位参数送显示电路显示，结束后返回主程序。

Claims (9)

1.一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：该电路包括含有应用程序的MCU主控制芯片，用于信号的判断和处理；一个显示电路，用于执行机构的信息显示；一个光线感应电路，用于实现显示屏的背光自动调节；一个无线通信电路，用于调试仪与执行机构的无线通信；一个电源电路；一组控制按键；用于调试仪的开关量输入；一个位置信号输入传感器，用于采集给定阀位信号；MCU主控制芯片通过数字输入端口与一组控制按键相连，MCU主控制芯片通过模拟输入端口与位置信号输入传感器相连，MCU主控制芯片通过串行通讯端口与无线通信电路相连，MCU主控制芯片通过数字输出端口与显示电路相连，光线感应电路与显示电路相连，MCU电源电路与主控制芯片相连接；所述的应用程序是通过主程序依次进入初始化子程序、按键扫描子程序、状态显示子程序，经位置信号检测后，最后进入发送数据子程序，发送数据子程序结束后返回主程序。

2.根据权利要求1所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：MCU主控制芯片U1型号为Atmega64L，其20脚与二极管D1的1脚、电阻R1的1脚、电容C1的2脚相连；电阻R1的2脚、二极管D1的2脚与电源VCC相连；电容C1的1脚、电容C2的2脚、电容C3的2脚与电源GND相连；晶振Y2的1脚与MCU主控制芯片U1的24脚、电容C3的1脚相连；晶振Y2的2脚与MCU主控制芯片U1的23脚、电容C2的1脚相连；MCU主控制芯片U1的21脚和52脚、电容C4的2脚、电感L1的2脚与电源VCC相连；MCU主控制芯片U1的64脚和62脚、电感L1的1脚与C5的2脚相连；MCU主控制芯片U1的22脚、53脚和63脚、电容C4的1脚、电容C5的1脚与电源GND相连；MCU主控制芯片U1的54脚、电阻R5的2脚与接插件J1的9脚相连；MCU主控制芯片U1的55脚、电阻R4的2脚与接插件J1的3脚相连；MCU主控制芯片U1的56脚、电阻R3的2脚与接插件J1的5脚相连；MCU主控制芯片U1的57脚、电阻R2的2脚与接插件J1的1脚相连；电阻R2的1脚、电阻R3的1脚、电阻R4的1脚、电阻R5的1脚、接插件J1的4脚和7脚与电源VCC相连；接插件J1的2脚和10脚与电源GND相连接。

3.根据权利要求2所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：显示电路DIS型号为YM12864Y，其1脚和15脚与电源GND相连；显示电路DIS的2脚、3脚和19脚、电阻R32的2脚同时与电源VCC相连；显示电路DIS的4脚、5脚和6脚通过总线分别与MCU主控制芯片U1的51脚、50脚和49脚相连接。

4.根据权利要求3所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：光线感应电路中的电阻R35为光敏电阻，光敏电阻R35的2脚与电源VCC相连；光敏电阻R35的1脚、电阻R34的2脚与电阻R36的1脚相连；电阻R36的2脚、三极管Q1的1脚与电源GND相连；三极管Q1的2脚与电阻R34的1脚相连；三极管Q1的3脚与电阻R33的1脚相连；电阻R33的2脚通过网络与显示电路DIS的20脚相连接。

5.根据权利要求4所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：无线通信电路WIR型号为CC1101，其1脚与电源VCC相连；无线通信电路WIR的2脚与电源GND相连；无线通信电路WIR的 3脚、4脚和5脚通过总线分别与MCU主控制芯片U1的3脚、2脚和4脚相连接。

6.根据权利要求5所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：电源电路包括芯片U2，型号为HT4901，以及蓄电池BAT1，其中接插件P1中的1脚与电源GND连接；接插件P1的2脚、发光二极管LED1的1脚、发光二极管LED2的1脚、发光二极管LED3的1脚、发光二极管LED4的1脚、电容C11的1脚、电容C12的1脚、芯片U2的16脚与电源VCC相连；点动开关SW1的1脚、电容C11的2脚、电容C12的2脚、发光二极管LED5的2脚、芯片U2的9脚、电感L12的2脚通过信号地相连；芯片U2的1脚与发光二极管LED5的1脚相连；芯片U2的3脚、4脚、5脚和6脚分别与发光二极管LED1的2脚、发光二极管LED2的2脚、发光二极管LED3的2脚、发光二极管LED4的2脚相连；芯片U2的7脚与触动开关SW1的2脚相连；芯片U2的11脚、电容C14的2脚、电阻R11的1脚与电阻R12的2脚相连；芯片U2的12脚、电容C15的2脚、电容C16的2脚与电源GND相连；芯片U2的14脚、电感L11的2脚与二极管D11的1脚相连；芯片U2的15脚、电感L11的1脚、电容C13的1脚与蓄电池BAT1的2脚同时相连；电容C13的2脚、电感L12的1脚、BAT1的1脚与电源GND相连；二极管D11的2脚、电容C14的1脚、电阻R11的2脚、电容C15的1脚、电容C16的1脚与电源VCC相连接。

7.根据权利要求6所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：一组控制按键包括按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11和按键SW12，其中按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11、按键SW12的2脚同时与电源GND相连；按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11、按键SW12的1脚通过总线分别与MCU主控制芯片U1的25脚、26脚、47脚、46脚、45脚、44脚、35脚、36脚、37脚、38脚、39脚相连；按键SW2、按键SW3、按键SW4、按键SW5、按键SW6、按键SW7、按键SW8、按键SW9、按键SW10、按键SW11、按键SW12的1脚分别与电阻R21的1脚、电阻R22的1脚、电阻R23的1脚、电阻R24的1脚、电阻R25的1脚、电阻R26的1脚、电阻R27的1脚、电阻R28的1脚、电阻R29的1脚、电阻R30的1脚、电阻R31的1脚相连；电阻R21的2脚、电阻R22的2脚、电阻R23的2脚、电阻R24的2脚、电阻R25的2脚、电阻R26的2脚、电阻R27的2脚、电阻R28的2脚、电阻R29的2脚、电阻R30的2脚、R31的2脚同时与电源VCC相连接。

8.根据权利要求7所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：位置信号输入传感器VR1的1脚与电源GND相连，位置信号输入传感器VR1的2脚与电源VCC相连，位置信号输入传感器VR1的3脚与MCU主控制芯片U1的61脚相连接。

9.根据权利要求8所述的一种电动执行机构用无线手持调试仪电路，其特征在于：所述的电路上电后，应用程序开始运行，然后按照主程序依次运行初始化子程序、按键扫描子程序、状态显示子程序、位置信号检测、发送数据子程序，然后返回按键扫描子程序进行主程序循环；

所述的主程序执行初始化子程序时依次执行位置检测初始化、按键扫描初始化、显示界面初始化、无线通信初始化、中断初始化，然后退出子程序返回主程序；

所述的按键扫描子程序首先扫描状态键，状态键包含停止键、现场键、设置键和远控键，当检测到其中一个键有电平变化时，将该键值保存为状态键值，如无电平变化，则状态键值保持不变，状态键初始值为停止键；然后扫描设定键，设定键包含上键、下键、左键、右键和ENTER键，当有键发生电平变化时，将该键值保存为设定键值，如无电平变化，则设定键值为无操作；然后再扫描选择键，选择键包含确认键和取消键，当有键的电平变化时，将该键值保存为选择键值，如无电平变化，则选择键值为无操作，最后返回主程序；

所述的状态显示子程序首先读取状态键值，然后根据不同的状态键值来显示不同的状态界面，状态界面包括停止界面、现场界面、设置界面、远控界面，如果未读取到状态键值，则状态键保持，最后返回主程序；

所述的发送数据子程序首先调试仪根据通信协议发送8字节阀位查询数据，发送结束后延时等待中断接收数据，在延时时间内若无数据接收，则重新发送查询数据，若有数据接收，接收结束后，将接收到的数据进行校验，若校验错误则返回重新发送查询数据，若校验正确，则将接收到的阀位参数送显示电路显示，结束后返回主程序。