CN107729981A

CN107729981A - 数显表电路及数显表

Info

Publication number: CN107729981A
Application number: CN201711113822.0A
Authority: CN
Inventors: 蔺学华; 武志超
Original assignee: Xinjiang Guanglu Energy Technology Co ltd
Current assignee: Xinjiang Guanglu Energy Technology Co ltd
Priority date: 2017-11-13
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-02-23

Abstract

本发明提供了一种数显表电路及数显表，该数显表电路包括：控制器，以及分别与控制器连接的编码器、表体转动检测模块和显示模块；编码器用于检测手轮的旋转圈数，向控制器输出对应旋转圈数的电信号；表体转动检测模块用于获取数显表表体的空间定位数据，并向控制器输出空间定位数据；控制器用于接收空间定位数据，根据空间定位数据判断数显表表体是否处于归位姿态；如果处于归位姿态，开启计数功能，根据接收的电信号进行计数，并向显示模块发送计数数值；显示模块用于显示计数数值；如果不处于归位姿态，关闭计数功能，停止计数。这样可以提高对闸板防喷器手轮旋转圈数的计数准确性，提高查看计数数值的便捷性，从而降低安全事故的发生率。

Description

数显表电路及数显表

技术领域

本发明涉及电子测量技术领域，尤其是涉及一种数显表电路及数显表。

背景技术

在石油天然气开发的领域，由于地层中的不确定因素很多且十分复杂，每一钻井作业都有发生井喷的可能性，为了钻井的安全，通常在井口安装防喷器。闸板防喷器主要在试油、修井、完井等作业过程中使用，利用闸板防喷器关闭井口，避免井喷事故的发生。闸板防喷器是油田常用的安全密封井口装置，有效地避免了井喷等恶性事故的发生。

闸板防喷器手动锁紧装置(后续简称为锁紧装置)是油气井井口装置中非常重要的组成部分。目前在国内石油钻井施工过程中，对锁紧装置的锁紧状态的判断方法一般为：使用绳子缠绕计数或采用机械式计数器计量闸板防喷器手轮(后续简称为手轮)的旋转圈数，根据该旋转圈数判断锁紧装置是否锁紧或解锁。

然而采用上述两种计量方式对手轮旋转圈数进行计量时，存在计数准确性差、计数数值查看不便的问题，容易因错误的计量圈数导致用户错误转动手轮而造成安全事故。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种数显表电路及数显表，以提高对闸板防喷器手轮旋转圈数的计数准确性，提高查看计数数值的便捷性，从而降低安全事故的发生率。

第一方面，本发明实施例提供了一种数显表电路，包括：控制器，以及分别与所述控制器连接的编码器、表体转动检测模块和显示模块；

所述编码器用于检测手轮的旋转圈数，向所述控制器输出对应所述旋转圈数的电信号；所述表体转动检测模块用于获取数显表表体的空间定位数据，并向所述控制器输出所述空间定位数据；

所述控制器用于接收所述空间定位数据，根据所述空间定位数据判断所述数显表表体是否处于归位姿态；如果处于归位姿态，开启计数功能，根据接收的所述电信号进行计数，并向所述显示模块发送计数数值；所述显示模块用于显示所述计数数值；如果不处于归位姿态，关闭所述计数功能，停止计数。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述编码器包括磁编码器；

所述磁编码器包括磁性编码盘和编码盘检测电路，所述磁性编码盘与所述手轮的转轴连接，所述编码盘检测电路与所述控制器连接；

所述编码盘检测电路用于获取所述手轮旋转时所述磁性编码盘产生的磁场变化信号，将所述磁场变化信号转换为对应所述手轮的旋转角度和方向的电信号，并将所述电信号发送至所述控制器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述表体转动检测模块包括6轴传感器；所述空间定位数据包括加速度数据和角速度数据；

所述控制器用于根据所述空间定位数据确定所述数显表表体的旋转角度和加速度值，通过判断所述数显表表体的旋转角度和加速度值是否均在对应的预设阈值范围内确定所述数显表表体是否处于归位姿态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的红外传感器检测电路；

所述红外传感器检测电路用于当获取到人体产生的红外热辐射信号时，向所述控制器发送开启信号；所述控制器还用于接收到所述开启信号后，启动所述显示模块。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的亮度检测电路；

所述亮度检测电路用于将检测的环境亮度转换为亮度信号，并发送至所述控制器；所述控制器还用于接收所述亮度信号，并根据所述亮度信号打开或关闭所述显示模块的背光电源开关。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述数显表电路还包括电源电路和总电源；所述电源电路包括电源输入保护电路和稳压电路；

所述电源输入保护电路的输入端与所述总电源连接，所述电源输入保护电路的输出端与所述稳压电路的输入端连接；所述稳压电路的输出端分别与所述控制器、所述编码器、所述表体转动检测模块和所述显示模块连接。

结合第一方面的第五种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述总电源为电池；所述数显表电路还包括电池电量监测电路，所述电池电量监测电路分别与所述电池和所述控制器连接，用于检测所述电池的剩余电量，并将所述剩余电量发送至所述控制器。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的无线数传模块，所述无线数传模块用于向用户终端发送所述计数数值。

结合第一方面的第七种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的计时器；

所述数显表电路还用于通过所述控制器接收所述计时器发送的计时信号，实现所述显示模块的定时启动功能或所述无线数传模块的定时发送功能。

第二方面，本发明实施例还提供一种数显表，包括壳体以及如上述第一方面所述的数显表电路；所述数显表电路设置在所述壳体内。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例中，该数显表电路包括：控制器，以及分别与控制器连接的编码器、表体转动检测模块和显示模块；编码器用于检测手轮的旋转圈数，向控制器输出对应旋转圈数的电信号；表体转动检测模块用于获取数显表表体的空间定位数据，并向控制器输出空间定位数据；控制器用于接收空间定位数据，根据空间定位数据判断数显表表体是否处于归位姿态；如果处于归位姿态，开启计数功能，根据接收的电信号进行计数，并向显示模块发送计数数值；显示模块用于显示计数数值；如果不处于归位姿态，关闭计数功能，停止计数。本发明实施例提供的数显表电路及数显表，考虑了数显表表体的姿态对计数数值的影响，可以降低数显表表体转动时产生的错误计数值对数显表正常计数功能的影响，且显示模块可以方便用户查看计数数值，因此提高了对闸板防喷器手轮旋转圈数的计数准确性，提高了查看计数数值的便捷性，从而降低了安全事故的发生率。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种数显表电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种微控制器电路图；

图3为本发明实施例提供的一种编码盘检测电路图；

图4为本发明实施例提供的一种红外传感器检测电路图；

图5为本发明实施例提供的一种亮度检测电路图；

图6为本发明实施例提供的一种计时器电路图；

图7为本发明实施例提供的一种电源电路图；

图8为本发明实施例提供的一种电池电量监测电路图；

图9为本发明实施例提供的一种无线数传模块电路图；

图10为本发明实施例提供的一种液晶显示模块电路图；

图11为本发明实施例提供的一种6轴传感器单元电路图；

图12为本发明实施例提供的一种按键电路图；

图13为本发明实施例提供的一种微控制器的外围电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

数显表是一种用于显示的电子仪表，在复杂的作业环境下，数显表通过带LED(Light Emitting Diode，发光二极管)背光照明的液晶显示模块(LCD，Liquid CrystalDisplay，液晶显示器)来显示，让人一目了然，从很远的地方就可以清晰的辨认出所查看的数据，深受工人师傅们的喜爱。本发明实施例将数显表应用于闸板防喷器手动锁紧装置，通过数显表记录和显示手轮的旋转圈数，准确性好，现场应用效果好，方便用户查看计数数值，从而降低安全事故的发生率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种数显表电路进行详细介绍。

实施例一：

本发明实施例提供了一种数显表电路，包括：控制器，以及分别与控制器连接的编码器、表体转动检测模块和显示模块。控制器包括微控制器，编码器包括磁编码器或光电编码器，显示模块包括液晶显示模块。

具体地，编码器用于检测手轮的旋转圈数，向控制器输出对应旋转圈数的电信号；表体转动检测模块用于获取数显表表体的空间定位数据，并向控制器输出空间定位数据；控制器用于接收空间定位数据，根据空间定位数据判断数显表表体是否处于归位姿态；如果处于归位姿态，开启计数功能，根据接收的电信号进行计数，并向显示模块发送计数数值；显示模块用于显示计数数值；如果不处于归位姿态，关闭计数功能，停止计数。其中，控制器包括比较器和计数器，比较器用于比较空间定位数据是否在正常区间内，确定数显表表体是否处于归位姿态，计数器用于根据接收的电信号进行计数。

在一些可能的实施例中，上述表体转动检测模块包括6轴传感器；对应的，上述空间定位数据包括加速度数据和角速度数据；上述控制器用于根据上述空间定位数据确定数显表的旋转角度和加速度值，通过判断数显表的旋转角度和加速度值是否均在对应的预设阈值范围内确定数显表表体是否处于归位姿态。预设阈值范围包括正常角度范围和正常加速度范围，且均为预先设置好的，对此这里不作限定。例如，正常角度范围为(-5°，+5°)，正常加速度范围为小于1m/s²，若旋转角度为+1°，加速度值为0.5m/s²，则确定数显表处于归位姿态；若旋转角度和加速度值中有一项不在对应的正常范围内，则确定数显表不处于归位姿态。考虑到数显表表体转动(主要是人为故意造成的)也会导致数显表计数，而这种计数值是错误的，本实施例中通过6轴传感器采集的数据判断数显表表体是否转动，从而降低了错误计数的概率。

本发明实施例提供的数显表电路，考虑了数显表表体的姿态对计数数值的影响，可以降低数显表表体转动时产生的错误计数值对数显表正常计数功能的影响，且显示模块可以方便用户查看计数数值，因此提高了对闸板防喷器手轮旋转圈数的计数准确性，提高了查看计数数值的便捷性，从而降低了安全事故的发生率。

为了实现低功耗效果，上述数显表电路具有两种工作模式：运行模式和停机(休眠)模式，可以通过多种方式唤醒休眠模式下的数显表(即启动数显表电路的显示模块显示计数数值)。在一个可能的实施例中，编码器检测到手轮旋转时发送的电信号，可以作为触发信号来唤醒处于休眠状态的数显表，也即用户可以通过转动手轮唤醒数显表。

在另一个可能的实施例中，上述数显表电路还包括与控制器连接的红外传感器检测电路；红外传感器检测电路用于当获取到人体产生的红外热辐射信号时，向控制器发送开启信号；控制器还用于接收到该开启信号后，打开显示模块的电源开关，使显示模块显示当前的计数数值。这样就实现了，人接近数显表时，通过感应人体红外热辐射信号自动唤醒数显表的功能。

为了方便夜间查看显示模块显示的计数数值，上述数显表电路还包括与控制器连接的亮度检测电路，亮度检测电路用于将检测的环境亮度转换为亮度信号，并发送至控制器；控制器还用于接收该亮度信号，并根据该亮度信号打开或关闭显示模块的背光电源开关。具体地，控制器还包括模数转换器，模数转换器将亮度信号转换为数值信号，控制器的比较器比较该数值信号是否小于预设的亮度阈值，控制器根据比较结果和数显表的工作模式确定是否需要打开或关闭显示模块的背光电源开关。若该数值信号小于亮度阈值，且数显表处于运行模式，则打开显示模块的背光电源开关，这样可以实现夜间数显表被唤醒时显示模块照明功能的自动开启，便于用户观察数显表的计数数值。若该数值信号小于亮度阈值，且数显表处于休眠模式，则关闭显示模块的背光电源开关，这样可以降低数显表的功耗。

上述数显表电路还包括总电源，总电源用于为该数显表电路的其他器件供电。总电源可以为电池，例如型号为CR14505SE(+3.0V)的电池。为了减少电池连接或断开时产生的浪涌电压或接触电池连接线产生的静电放电对数显表电路的危害，该数显表电路还包括电源电路。具体地，电源电路包括电源输入保护电路和稳压电路，电源输入保护电路的输入端与总电源连接，电源输入保护电路的输出端与稳压电路的输入端连接；稳压电路的输出端分别与控制器、编码器、表体转动检测模块和显示模块连接。电源输入保护电路用于吸收电池连接或断开时产生的浪涌电压或接触电池连接线产生的静电放电，减少浪涌电压和静电放电对数显表电路的危害；稳压电路用于为上述各个电子器件提供稳压电源。

进一步地，当总电源为电池时，为了监控电池的剩余电量，上述数显表电路还包括电池电量监测电路。电池电量监测电路分别与电池和控制器连接，用于检测电池的剩余电量，并将该剩余电量发送至控制器。这样，就实现了对数显表的电池电量的监测。

为了进一步方便用户查看数显表的计数数值，上述数显表电路还包括与控制器连接的无线数传模块，无线数传模块用于向用户终端发送数显表的计数数值。用户终端可以为手机、电脑等电子设备。这样，用于可以通过用户终端远程查看手轮旋转圈数的计数数值，方便用户查看计数数值的同时，还保证了用户的人身安全。

进一步地，上述数显表电路还包括与控制器连接的计时器，数显表电路还用于通过控制器接收计时器发送的计时信号，实现显示模块的定时启动功能或无线数传模块的定时发送功能。具体地，控制器内写入控制参数到计时器，计时器在时间到时，会输出中断信号到控制器，控制器响应该中断信号，可以实现数显表的定时唤醒(计数数值的定时显示)或通过无线数传模块发送计数数值的功能。

图1为本发明实施例提供的一种数显表电路的结构示意图，该数显表电路应用低功耗设计原则，采用运行的器件供电，不运行的器件不供电的方法，在实现数显表所有功能的基础上，可以达到单节3V或3.6V电池长时间续航供电的目的。如图1所示，数显表电路包括微控制器101、磁编码器102、红外传感器检测电路103、亮度检测电路104、计时器105、电池106、电源输入保护电路107、稳压电路108、电池电量监测电路109、无线数传模块110、液晶显示模块111、6轴传感器单元电路112、和按键电路113。下面对上述各个器件进行具体说明。

微控制器101可以为STM8L15xx6/8的8位微控制器或STM32L05xx6/8的32位微控制器等超低功耗微控制器。微控制器101工作在运行模式或停机(休眠)模式，可以通过多种唤醒方式唤醒停机模式下的数显表。如图2所示，微控制器101可以采用超低功耗的32位微控制器U5(型号为：STM32L051R8T6)，其中，电容C2、C3、C4、C5为滤波电容，两端分别连接+2.5V电源端及接地GND端。下面均以微控制器101为图2中的微控制器U5为例进行说明。

本发明实施例还提供了一种磁编码器的具体实现方式，如下：磁编码器102包括磁性编码盘和编码盘检测电路，磁性编码盘与手轮的转轴连接，编码盘检测电路与微控制器连接；编码盘检测电路用于获取手轮旋转时磁性编码盘产生的磁场变化信号，将该磁场变化信号转换为对应手轮的旋转角度和方向的电信号，并将该电信号发送至微控制器。微控制器根据该电信号进行手轮的旋转圈数的计数。

图3为本发明实施例提供的一种编码盘检测电路图，该编码盘检测电路由超低功耗的隧道磁阻(TMR，Tunnel Magneto-Resistance)传感器U1、U2和电阻R8共同构成。具体地，U1、U2的电源端(3)VCC连接到电阻R8的一端，R8的另一端连接到+2.5V电源端，U1、U2的GND(2)端连接到电源的公共(0V)端，U1、U2的输出端(1)分别连接到图2所示的微控制器U5的TIM22_CH2和TIM22_CH1端口。隧道磁阻传感器U1、U2用于检测磁性编码盘旋转时的磁性变化，输出对应磁性变化的、相位差90度的两相电脉冲信号，实现磁性编码盘旋转角度到电信号的变换。两相电脉冲信号既作为磁性编码盘旋转角度的电信号，也是磁性编码盘旋转方向的判别信号，两相电脉冲信号还可以作为外部的触发信号，用来唤醒处于停机(休眠)状态的数显表，进行转动圈数计数和计数数值的显示。

图4为本发明实施例提供的一种红外传感器检测电路图，如图4所示，红外传感器检测电路103中的PIR(Passive Infrared Radiation，红外人体感应)传感器的(1)端连接到电阻R5和电容C14组成的电源端，R5的另一端连接到+2.5V电源端，C14的另一端连接到电源的公共(0V)端，PIR传感器的(3)端连接到电源的公共(0V)端，PIR传感器的(2)端连接到电阻R6的一端，R6的另一端与晶体管Q2的基极连接。晶体管Q2的发射极连接到电源的公共(0V)端，集电极连接到电阻R7的一端，R7的另一端连接到+2.5V电源端，+2.5V电源端为晶体管供电。集电极的输出信号端PIR IN-连接到微控制器U5的PIR IN-端口，实现PIR传感器信号输出。PIR传感器感应人体产生的低频红外热辐射信号，输出对应的高电平信号，经过晶体管Q2反向后，作为外部触发信号，输出到微控制器U5的PIR IN-端口，用来唤醒处于停机(休眠)状态的数显表，实现人体接近数显表时，数显表自动显示计数数值的功能。

图5为本发明实施例提供的一种亮度检测电路图，如图5所示，亮度检测电路104由光敏传感器PGM和电阻R33构成；PGM的一端连接+2.5V电源端，另一端连接电阻R33的一端；电阻R33的另一端连接到电源的公共(0V)端。PGM的输出信号端LIGHT MO连接到微控制器U5的LIGHT MO端。PGM将数显表安装位置的环境亮度转换成电信号，输出到微控制器U5的LIGHT MO端，微控制器U5内部的ADC(Analog-to-Digital Converter，模数转换器)将亮度电信号转换为数值信号，微控制器U5根据转换的数值信号，控制数显表的液晶显示模块背光照明的开关和亮度。这样实现了夜间数显表被唤醒时，启开数显表的液晶显示模块显示数值照明功能，便于观察数显表的计数数值。

图6为本发明实施例提供的一种计时器电路图，如图6所示，计时器105由计时芯片U4和电阻R21、R22组成，U4的FOE(7)端和VDD(6)端连接+2.5V电源端，U4的GND(11)端连接到电源的公共(0V)端，U4的SDA和SCL连接到微控制器U5的SDA1和SCL1端。微控制器U5通过SDA1和SCL1端读取计时芯片U4的计时值，写入校正的时间值和控制参数到计时芯片U4中。U4的/INTA(10)、/INTB(12)分别连接电阻R21、R22，还分别连接微控制器U5的/INTA、/INTB端。可以通过微控制器U5写入控制参数到计时芯片U4，U4的定时器在定时时间到时，/INTA(10)，/INTB(12)输出中断信号到微控制器U5，微控制器U5响应中断信号，实现数显表定时唤醒、计数数值定时显示和通过无线数传模块110发送计数数值的功能。

电源电路包括电源输入保护电路107和稳压电路108。图7为本发明实施例提供的一种电源电路图，如图7所示，电源输入保护电路107的具体结构如下：电池106的供电通过连接器P1接入数显表电路。D1为TVS(Transient Voltage Suppressor，瞬态电压抑制器)二极管，与P1和电容C18并联，D1用于吸收电池106连接或断开时产生的浪涌电压或接触电池连接线产生的静电放电，减少浪涌电压和静电放电对数显表电路的危害，电容C18用于滤除由P1端引入的干扰。MOS管Q5与电阻R32组成电源接反保护电路，避免在电池反极性接入时损坏数显表电路，Q5的一端连接电容C18的一端，Q5的另一端均与电容C22、C23的一端连接，作为+3.0V供电输入端，Q5的第三个端口与电阻R32的一端连接，R32的另一端与D1、C18、C22、C23的一端连接，作为+3.0V供电输入端的电源回路GND(0V)端。

稳压电路108的具体结构如下：C22、C23、C19均为稳压器U6的输入电源滤波和蓄能器件，一端连接稳压器U6的电源+3.0V输入端，另一端连接电源GND(0V)端。U6将Vin端输入的+3.0V电压稳定到+2.5V从Vout端输出。U6的GND端与电源GND(0V)端连接，C20、C21的一端均与电源GND(0V)端连接，C20、C21的另一端均与U6的Vout端连接，作为U6输出+2.5V电源的滤波电容。U6可以为数显表电路提供+2.5V稳定电源。为了降低数显表电能消耗，U6可以选用超低静态电流的线性低压差(LDO，low dropout regulator)稳压芯片。

数显表电路可以采用一节CR14505SE(+3.0V)电池供电，电池电量监测是通过测量电池的放电电压实现的。图8为本发明实施例提供的一种电池电量监测电路图，如图8所示，MOS管Q7，电阻R30、R24、R23组成电池电量监测电路109。Q7的第一端与R23的一端相连，并连接到+3.0V电池电源输入端；Q7的第二端与电阻R30、R24串联，并通过R24的另一端连接到电源GND(0V)端；Q7的第三端与R23的另一端连接，并通过LCD_PW_DR端口连接到微控制器U5的LCD_PW_DR端口。电阻R30、R24组成的分压电路，将通过Q7的+3.0V电压分压为适应微控制器U5的ADC转换的电压值，通过R30与R24的连接点的CELL_MO端连接到微控制器的CELL_MO端，微控制器U5内部的ADC将分压后的电信号转换为数值信号，得到电池的供电电压，根据供电电压与剩余电量的对应关系，可以换算得到电池的剩余电量。供电电压与剩余电量的对应关系为预先设置好的，例如可以采用如下方法设置：若满电量对应的放电电压为3V，最低电量对应的放电电压为2.5V，则对3V-2.5V进行线性划分，得到供电电压x(单位为V)与剩余电量y(单位为％)的对应关系为y＝200x-500。这样就实现了对电池电量的监测。

图9为本发明实施例提供的一种无线数传模块电路图，如图9所示，无线数传模块110包含无线模块电源控制电路、无线模块PRF1、接口电路。

具体地，无线模块电源控制电路由电容C15、MOS管Q1、电阻R9和电容C16、C17组成。C15的一端连接电源GND(0V)端，C15的另一端连接Q1的第一端，且为+3.0V电源输入端；Q1的第二端连接C16、C17，且为无线模块电源控制电路的电源输出端RF_PW；Q1的第三端连接电阻R9的一端RF_PW_DR，且连接到微处理器U5的RF_PW_DR端口；R9的另一端与+2.5V电源连接。无需无线模块PRF1工作时，微处理器U5通过RF_PW_DR端口控制Q1关断无线模块PRF1的电源，避免无线模块PRF1无效果地消耗电池电量，实现了无线模块PRF1的电源控制。

IPX接口为天线接口；无线模块PRF1的SPI(Serial Peripheral Interface，串行外设)接口SPI1_SCK、SPI1_MISO、SPI1_MOSI，依次连接到微处理器U5的SPI接口SPI1_SCK、SPI1_MISO、SPI1_MOSI上，并分别通过电阻R10、R11、R12共同连接到+2.5V电源的SPI接口上拉电阻R9，将SPI接口上拉至高电平状态。无线模块PRF1的RF_PW端口连接到无线模块电源控制电路的RF_PW端口，作为无线模块PRF1的电源输入端，无线模块PRF1的GND端口连接电源GND(0V)端。无线模块PRF1的nSEL和nIQR作为无线模块的信号状态端口，连接到微控制器U5的同名端口上，实现微控制器U5和无线模块PRF1之间的信息交互和状态查询。

图10为本发明实施例提供的一种液晶显示模块电路图，如图10所示，液晶显示模块111由液晶模块背光电源开关电路、液晶模块电源开关电路和液晶模块三部分组成。

具体地，液晶模块背光电源开关电路由电容C16、电阻R27、MOS管Q4、电阻R28和电容C18组成。电容C16、电阻R27、MOS管Q4的第一端相连，并连接到+3.0V电源端，Q4的第二端与电阻R28的一端连接；R28的另一端与电容C18的一端连接，作为液晶模块JLCD1背光电源的接入端BL_PW，并连接到液晶模块JLCD1的PL_BW端口。电阻R27的另一端连接到MOS管Q4的第三端BL_PW_DR，BL_PW_DR连接到微处理器U5的BL_PW_DR端；U5以测量到的亮度参数(亮度信号)为条件，控制BL_PW_DR端口信号，打开或关闭液晶模块JLCD1的背光电源。这样实现了数显表根据环境亮度控制液晶模块背光点亮或关闭的功能，达到了减少电池能量消耗的目的。电容C16、C18的另一端均连接到电源GND(0V)端。

液晶模块电源开关电路由电容C26、电阻R29、MOS管Q6和电阻R30组成。电容C26的一端、电阻R29的一端、MOS管Q6的第一端相连并连接到+2.5V电源端；Q6的第二端与电阻R30的一端连接；R30的另一端LCD_PW与液晶模块JLCD1的输入端LCD_PW连接；电阻R29的另一端与MOS管Q6的第三端LCD_PW_DR连接，LCD_PW_DR连接到微处理器U5的LCD_PW_DR端口；U5通过LCD_PW_DR端口打开或关闭液晶模块JLCD1的电源。这样实现了不需要液晶模块工作时，关闭液晶模块电源，达到减少电池能量消耗的目的。电容C26的另一端连接到电源GND(0V)端。

液晶模块JLCD1用于显示信息和工作状态，通过液晶模块JLCD1的DATA0-DATA7、RS、CLDRST、RD、WR连接到微控制器U5的同名端口，由微控制器U5中的显示控制程序实现液晶模块JLCD1的显示功能。液晶模块JLCD1的CS端通过电阻R31与电源GND(0V)端连接，液晶模块JLCD1的GND端口也与电源GND(0V)端连接。

图11为本发明实施例提供的一种6轴传感器单元电路图，如图11所示，6轴传感器单元电路112包括6轴传感器电源开关电路和6轴传感器U3。6轴传感器电源开关电路由电容C11、电阻R15、MOS管Q3、电阻R14、电容C9、C10组成。

具体地，电容C11的一端、电阻R15的一端、MOS管Q3的第一端相连，并连接到+2.5V电源端；Q3的第二端与电阻R14的一端连接；电阻R14的另一端与电容C9、C10的一端MPU_PW连接；MPU_PW连接到6轴传感器U3的MPU_PW端。C9、C10和C11的另一端均连接到电源GND(0V)端。R15的另一端与MOS管Q3的第三端MPU_PW_DR相连，MPU_PW_DR连接到微控制器U5同名端口，由微控制器U5通过MPU_PW_DR端口打开或关闭6轴传感器U3的电源。这样实现了不需要U3工作时，关闭U3电源，达到减少电池能量消耗的目的。

电阻R16、R19、电容C12、C13的一端分别与6轴传感器U3的同名端口连接，R16、R19、C12、C13的另一端均连接到电源GND(0V)端。电阻R17、R18、R20的一端与6轴传感器U3的MPU_PW端相连，R17、R18、R20的另一端分别与6轴传感器U3的同名端口连接。SCL、SDA和MPU_INT分别连接到微控制器U5的同名端口。6轴传感器U3的GND端连接到电源GND(0V)端。

微控制器U5中的程序通过SCL和SDA，设置和控制6轴传感器U3的参数和状态，从6轴传感器U3中读取3个加速度参数和3个角速度参数，通过现有的加速度、角速度融合算法，得到6轴传感器U3在空间中的X、Y、Z三轴的坐标值，从而实现6轴传感器U3的空间定位。通过定位数据计算出数显表表体的姿态，在数显表表体姿态符合计数要求(即数显表表体处于归位姿态)时，数显表的计数器(微控制器U5中的计数器)正常计数，显示计数值；因外在因素(因人为或其他原因)导致数显表表体转动使得数显表表体的姿态不符合计数要求(即数显表表体不处于归位姿态)时，程序保存数显表表体姿态符合计数要求时的计数值后，关闭数显表的计数功能；然后继续从6轴传感器U3获得3个加速度参数和3个角速度参数，计算数显表表体的姿态，若数显表表体的姿态不符合计数要求，则重新执行该过程；当数显表表体的姿态符合计数要求时，数显表显示保存当前的计数值，并打开数显表的计数功能。这样降低了因人为或其他原因，导致数显表表体转动时产生的错误计数值对数显表正常计数功能的影响。

图12为本发明实施例提供的一种按键电路图，如图12所示，按键电路113包括按键S1、S2。S1、S2的一端连接电源GND(0V)端，另一端分别连接到电阻R25、R26的一端KEY1、KEY2，并连接到微控制器U5的同名端口；R25、R26的另一端连接到+2.5V电源端口。按键S1、S2在数显表的显示时段，作为参数输入和菜单操作的人机交互输入按键，在数显表的停机时段，作为唤醒数显表进入显示时段的操作按钮。

微控制器外围电路包括复位电路、时钟电路、程序下载接口电路、以及微控制器内部模拟电源与微控制器工作电源的连接电阻、电容器件。图13为本发明实施例提供的一种微控制器的外围电路图，如图13所示，R1、C1的连接端为RESET端，连接到微控制器U5的RESET端口；R1、C1的另一端分别连接到+2.5V电源端和电源GND(0V)端，这样组成了微控制器加电复位电路。时钟电路具体为：晶体振荡器X1的两端分别与电容C7、C8的一端各自相连为OSC32_OUT和OSC32_IN端口，并连接到微控制器的同名端口，为微控制器提供时钟信号；C7、C8的另一端均连接电源GND(0V)端。

如图13所示，程序下载接口ISP1的JTCK_SWCLK、JTMS_SWDIO、RESET、+2.5V、GND分别连接到微控制器U5的同名端口、+2.5V及GND端口。

如图13所示，电阻R4的一端BOOT0连接到微控制器的同名端，R4的另一端连接电源GND(0V)端。电阻R2、电容C6的一端均连接模拟地AGND端口，并连接到微控制器的同名端；R2的另一端连接电源GND(0V)端；电容C6的另一端与电阻R3的一端连接到模拟电源A2.5V端，并连接到微控制器的同名端；R3的另一端连接到+2.5V电源端。

上述图2-图13所示的低功耗设计的数显表电路具有以下有益效果：

(1)四种唤醒方式唤醒停机模式下的数显表，分别为a.按动数显表的任一按键唤醒；b.转动数显表磁性编码盘唤醒；c.人体接近数显表正面，通过感应人体红外线信号唤醒；d.数显表的计时器定时唤醒。

(2)数显表的微控制器编程为数显表转动编码盘(磁性编码盘)唤醒后，编码盘转动过程中，数显表处于计数和显示状态，编码盘停止转动10秒(默认值，可以通过按键在菜单中按照需求设定，下述的时间设定与此相同，不再赘述)内无其他(按键)操作，数显表自动进入停机模式，降低了电池电能消耗。

(3)通过按动数显表的任一按键唤醒数显表，进行菜单和按键操作过程，数显表处于运行状态，无其他(编码盘转动等)操作，数显表自动进入停机模式，降低了电池电能消耗。

(4)通过感应人体红外线信号唤醒数显表，显示10秒钟的计数信息，10秒内无其编码盘转动和按键操作，数显表自动进入停机模式，降低了电池电能消耗。其中，感应人体红外线信号的传感器可以采用超低功耗的数字化热释红外传感器。

(5)通过编程数显表的时间计时芯片，可以设定月、周、日、时、分、秒为唤醒时间，时间计时芯片会在设定好时段的定时唤醒数显表，显示或无线发送计数值。唤醒后的数显表完成运行任务后，自动进入停机模式，降低了电池电能消耗。

(6)环境光照亮度监测和液晶模块显示背光自动开关，微控制器根据光敏传感器感受到的环境亮度信号，微控制器控制液晶模块背光电源开关电路打开或关闭液晶模块的显示背光。数显表进入停机模式时，若液晶模块的显示背光处于启开状态时，微控制器通过液晶模块背光电源开关电路关闭液晶模块的显示背光，可以降低电池电能消耗。

(7)数显表的无线数传模块功耗控制，微控制器编程为在需要无线数传模块工作时，通过无线数传模块电源开关控制电路打开无线数传模块的工作电源，完成工作后关闭无线数传模块电源，降低了电池电能消耗。

(8)微控制器编程为在需要液晶显示模块显示信息时，通过液晶模块电源开关控制电路打开数显表的液晶模块电源，微控制器向液晶模块写入显示信息。数显表进入停机模式时，微控制器通过液晶模块电源开关控制电路关闭液晶模块电源，降低了电池电能消耗。

(9)数显表表体的姿态监测，数显表通过编码盘轴连接到手轮或转动轮盘的转动轴上，没有其他固定点，数显表的编码盘轴转动时数显表会进行轴转动角度和转动圈数计数，为正常计数值，数显表的姿态为归位姿态。数显表的编码盘轴静止，因人为或其他原因，数显表表体转动时，数显表也会进行轴转角度和转动圈数计数，为非正常计数值，数显表表体的姿态为非归位姿态。数显表表体的姿态，通过数显表内的6轴传感器测量的3个加速度参数和3个角速度参数，融合得到数显表表体在手轮或转动轮盘的转动轴上姿态，数显表的微控制器根据得到的数显表姿态进行保存正常计数值，关闭或打开数显表的计数功能。降低了因人为或其他原因，导致数显表表体转动时产生的错误计数值对数显表正常计数功能的影响。在不需要6轴传感器工作时，微控制器通过6轴传感器单元的电源开关电路，关闭6轴传感器的电源，降低了电池电能消耗。

(10)为避免在连接或断开电池连接端子时产生的瞬态电压，或在接触电池连接线和端子时的静电放电对数显表电路造成损害，数显表电源输入端设计有TVS二极管，吸收瞬态电压和静电放电。

(11)为避免电池正负极错误连接到数显表电路，损坏数显表，在TVS(瞬态电压抑制器)二极管的后端设计MOS管结构的电压反向输入保护电路，避免电池正负极错误连接损坏数显表。

(12)数显表磁编码盘的码盘磁信号检测电路为连续工作电路，为降低检测电路的电能消耗，选用两个超低功耗的隧道磁阻(TMR)传感器为码盘磁信号检测器件，实现超低功耗状态下，码盘A、B两相磁信号的不间断检测。隧道磁阻(TMR)传感器，将码盘旋转的磁信号转换为相位差为90度的A、B两相编码器电信号，输出到数显表微控制器的编码器接口，微控制器根据A、B两相编码器电信号的进入顺序对其进行方向识别，识别出的方向信号用于指示手轮的转动方向，微控制器内的程序对编码器电信号进行4倍频处理，提升信号表示的转动角度分辨率后，送往计数器计数。

实施例二：

本发明实施例还提供一种数显表，包括壳体以及上述的数显表电路；数显表电路设置在壳体内。

本发明实施例中，该数显表电路包括：控制器，以及分别与控制器连接的编码器、表体转动检测模块和显示模块；编码器用于检测手轮的旋转圈数，向控制器输出对应旋转圈数的电信号；表体转动检测模块用于获取数显表表体的空间定位数据，并向控制器输出空间定位数据；控制器用于接收空间定位数据，根据空间定位数据判断数显表表体是否处于归位姿态；如果处于归位姿态，开启计数功能，根据接收的电信号进行计数，并向显示模块发送计数数值；显示模块用于显示计数数值；如果不处于归位姿态，关闭计数功能，停止计数。本发明实施例提供的数显表，考虑了数显表表体的姿态对计数数值的影响，可以降低数显表表体转动时产生的错误计数值对数显表正常计数功能的影响，且显示模块可以方便用户查看计数数值，因此提高了对闸板防喷器手轮旋转圈数的计数准确性，提高了查看计数数值的便捷性，从而降低了安全事故的发生率。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的数显表的具体工作过程，可以参考前述数显表电路实施例中的对应过程，在此不再赘述。

本发明实施例提供的数显表，与上述实施例提供的数显表电路具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims

1.一种数显表电路，其特征在于，包括：控制器，以及分别与所述控制器连接的编码器、表体转动检测模块和显示模块；

2.根据权利要求1所述的数显表电路，其特征在于，所述编码器包括磁编码器；

3.根据权利要求1所述的数显表电路，其特征在于，所述表体转动检测模块包括6轴传感器；所述空间定位数据包括加速度数据和角速度数据；

4.根据权利要求1所述的数显表电路，其特征在于，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的红外传感器检测电路；

5.根据权利要求1所述的数显表电路，其特征在于，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的亮度检测电路；

6.根据权利要求1所述的数显表电路，其特征在于，所述数显表电路还包括电源电路和总电源；所述电源电路包括电源输入保护电路和稳压电路；

7.根据权利要求6所述的数显表电路，其特征在于，所述总电源为电池；所述数显表电路还包括电池电量监测电路，所述电池电量监测电路分别与所述电池和所述控制器连接，用于检测所述电池的剩余电量，并将所述剩余电量发送至所述控制器。

8.根据权利要求1所述的数显表电路，其特征在于，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的无线数传模块，所述无线数传模块用于向用户终端发送所述计数数值。

9.根据权利要求8所述的数显表电路，其特征在于，所述数显表电路还包括与所述控制器连接的计时器；

10.一种数显表，其特征在于，包括壳体以及如上述权利要求1-9中任一项所述的数显表电路；所述数显表电路设置在所述壳体内。