CN110471339B - 一种冷藏箱监控电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冷藏箱监控电路，包括MCU控制单元、电源处理单元、通信单元；所述MCU控制单元包括一个主控芯片和至少一个从属芯片，主控芯片和从属芯片之间通过并口通信，主控芯片与从属芯片的下行通信数据接口为共用接口，从属芯片与主控芯片之间连接同步线路，主控芯片与监控终端之间通过232接口通信，从属芯片通信接口与冷藏箱通信接口之间通过485接口通信，主控芯片与服务器之间通过以太网或3G接口通信。提供了24路终端通信接口和24路电压控制接口，可同时监控24路冷藏箱的数据并可远程控制冷藏箱的启动与关闭；设备提供3G和以太网接口实现远程广域网和局域网接入。
Description
技术领域
本发明属于冷藏箱监控领域，具体涉及一种冷藏箱监控电路。
背景技术
随着我国对外开放程度的加大，进出口集装箱中货物品种与数量越来越多，其中药品、血液制品、冷藏保鲜食品所占的比例呈几何数增长。由于这部分货物均需要靠冷藏箱进行装运，在运输途中和堆放时期冷藏箱内的温度监控显得日益重要。在现代化港口的冷藏集装箱堆场，对于冷藏集装箱(简称冷藏箱)的管理工作主要体现在如何设定控制器的参数和读取数据记录仪的数据，对于箱量超过1000的堆场，大量的数据抄录和系统监视不仅消耗了大量人力和物力，而且由于不能及时了解运行状态，增加了货损的可能性。
传统监控方式的弊端如下：
实时性差：人工监测无法达到实时监测冷藏箱的状态，只能根据以往经验定期检测冷藏箱状态，存在一定的监测空白期，不利于冷藏箱内产品的存放。
效率低：对于1000个以上冷藏箱的堆场而言，使用人工监测的方式无疑造成大量的人工劳动，减少劳动人员就会延长检测冷藏箱的时间，缩短检测周期，同时也会增加劳动强度，也不利于冷藏箱的监控。
成本高：随着社会的发展人工劳动力的成本也在快速提高，采用3小时制的人工监控，一天监控记录最少8次，造成大量劳动人员处于监测冷藏箱状态上，同时由于监控不到位容易造成电力资源的浪费。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种冷藏箱监控电路，解决了现有技术中大型冷藏堆场冷藏箱监控实时性差效率低的问题。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
一种冷藏箱监控电路，包括MCU控制单元、电源处理单元、通信单元；所述MCU控制单元包括一个主控芯片和至少一个从属芯片，主控芯片和从属芯片之间通过并口通信，主控芯片与从属芯片的下行通信数据接口为共用接口，从属芯片与主控芯片之间连接同步线路，主控芯片与监控终端之间通过232接口通信，从属芯片通信接口与冷藏箱通信接口之间通过485接口通信，主控芯片与服务器之间通过以太网或3G接口通信。
所述MCU控制单元包括5个从属芯片，共监控24路冷藏箱接口，其中，4个从属芯片各监控5路冷藏箱，1个从属芯片监控4路冷藏箱。
电源处理单元采用开关电源芯片，为485通信电路、232通信电路、以太网通信电路、3G通信电路和后级LDO供电，LDO为主控芯片和从属芯片供电。
开关电源芯片的输出电压为5V，LDO芯片的输出电压为3.3V。
开关电源芯片采用LM2576，LDO芯片采用LM1117。
主控芯片的一个8位数据端口分别与每一个从属芯片的相应8位数据端口连接。
所述主控芯片采用STM32F103VE，从属芯片采用STM32F103RE，3G通信芯片采用MD_139。
主控芯片的PC0～PC7与从属芯片的PC0～PC7相连作为8位下行通信数据线路，主控芯片的PA5与从属芯片的PA0相连作为下行数据的同步线路，从属芯片在同步线路的下降沿读取8位数据；
从属芯片的PB0～PB7与主控芯片的某个端口的(高/低)8位相连作为上行通信数据线路，从属芯片的PA1与主控芯片的PA0～PAn相连作为同步线路，主控芯片在同步线路的下降沿读取8位数据，其中，n为正整数，取决于从属芯片的个数。
主控芯片采用8MHz晶振，主控芯片的UART1、UART4均工作在38400、8、N、1模式，其中，UART1与以太网模块和3G模块连接，UART4与232通信接口相连。
从属芯片采用8MHz晶振，其串口工作在19200、8、N、1模式。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、提供了24路终端通信接口和24路电压控制接口，可同时监控24路冷藏箱的数据并可远程控制冷藏箱的启动与关闭；设备提供3G和以太网接口实现远程广域网和局域网接入。
2、冷藏箱数据采集终端通过与冷藏箱控制板上的串行通信接口进行通信，通过该接口终端可读出冷藏箱的箱号、位置、温度、湿度、电压、电流等信息并发送给集中控制器。
3、主电源芯片采用宽电压的LM2576开关电源芯片，输出电压为5V，为485通信电路、232通信电路、以太网通信电路、3G通信电路和后级LDO供电。LDO采用LM1117芯片，输出电压为3.3V，为6个MCU芯片供电。
附图说明
图1为本发明电源处理电路输出5V0电路图。
图2为本发明电源处理电路输出5V1电路图。
图3为本发明电源处理电路输出3.3V电路图。
图4为本发明电源处理电路输出5V指示灯电路图。
图5为本发明3G通信模块电路图。
图6为本发明232串口通信模块电路图。
图7为本发明主控芯片电路图。
图8为本发明从属芯片1电路图。
图9为本发明从属芯片2电路图。
图10为本发明从属芯片3电路图。
图11为本发明从属芯片4电路图。
图12为本发明从属芯片5电路图。
图13为本发明485串口通信模块电路图。
图14为本发明以太网通信模块接口。
图15为本发明24路冷藏箱状态指示灯。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构及工作过程作进一步说明。
一种冷藏箱监控电路，包括MCU控制单元、电源处理单元、通信单元；所述MCU控制单元包括一个主控芯片和至少一个从属芯片，主控芯片和从属芯片之间通过并口通信，主控芯片与从属芯片的下行通信数据接口为共用接口，从属芯片与主控芯片之间连接同步线路，主控芯片与监控终端之间通过232接口通信，从属芯片通信接口与冷藏箱通信接口之间通过485接口通信，主控芯片与服务器之间通过以太网或3G接口通信。
具体实施例，如图1至图15所示，
一种冷藏箱监控电路，包括MCU控制单元、电源处理单元、通信单元；所述MCU控制单元包括1个主控芯片U5和5个从属芯片U6、U7、U16、U17、U18，主控芯片U5和从属芯片U6、U7、U16、U17、U18之间通过并口通信，主控芯片U5与从属芯片U6、U7、U16、U17、U18的下行通信数据接口为共用接口，从属芯片U6、U7、U16、U17、U18与主控芯片U5之间连接同步线路，主控芯片U5与监控终端之间通过232接口通信，从属芯片U6、U7、U16、U17、U18通信接口与冷藏箱通信接口之间通过485接口通信，主控芯片U5与服务器之间通过以太网或3G接口通信。
该冷藏箱监控电路的设计理念及原理如下：
1、电路采用5-24V宽电压供电，具有24路485通信接口与冷藏箱接线端子相连，1路232通信接口和1路以太网通信接口，1路3G通信模块(采用MD_139芯片)接口，以太网接口和3G模块接口，可选其一与服务进行通信。
2、主电源芯片采用宽电压的LM2576开关电源芯片，输出电压为5V，为485通信电路、232通信电路、以太网通信电路、3G通信电路和后级LDO供电。LDO采用LM1117芯片，输出电压为3.3V，为6个MCU芯片供电。
5V0为MCU、485芯片、通信模块、状态指示灯供电。5V1为24路电源控制电路和24路电源状态供电。
3、电路共用到6片MCU芯片，主控芯片U5采用STM32F103VE，5个从属芯片(U6、U7、U16、U17、U18)采用STM32F103RE。
主控芯片与从属芯片之间通过并口通信，具体电路连接方式如下：
1)主控芯片与从属芯片的下行通信接口为共用接口。通过主控芯片U5的PC0～PC7与5个从属芯片的PC0～PC7相连作为8位数据线路，主控芯片的PA5与从属芯片的PA0相连作为下行数据的同步线路，从属芯片在同步线路的下降沿读取8位数据。
通过主控芯片U5的PA0～PA4与5个从属芯片的PA1相连作为上行数据同步线路，主控芯片在同步线路的下降沿读取8位数据。
2)从属芯片U6通过PB0～PB7与主控芯片U5的PB8～PB15相连作为8位数据线路，通过从属芯片U6的PA1与主控芯片U5的PA0相连作为同步线路，主控芯片U5在同步线路的下降沿读取8位数据。
3)从属芯片U7通过PB0～PB7与主控芯片U5的PD0～PD7相连作为8位数据线路，通过从属芯片U7的PA1与主控芯片U5的PA1相连作为同步线路，主控芯片U5在同步线路的下降沿读取8位数据。
4)从属芯片U16通过PB0～PB7与主控芯片U5的PD8～PD15相连作为8位数据线路，通过从属芯片U16的PA1与主控芯片U5的PA2相连作为同步线路，主控芯片U5在同步线路的下降沿读取8位数据。
5)从属芯片U17通过PB0～PB7与主控芯片U5的PE0～PE8相连作为8位数据线路，通过从属芯片U17的PA1与主控芯片U5的PA3相连作为同步线路，主控芯片U5在同步线路的下降沿读取8位数据。
6)从属芯片U18通过PB0～PB7与主控芯片U5的PE8～PE15相连作为8位数据线路，通过从属芯片U18的PA1与主控芯片U5的PA4相连作为同步线路，主控芯片U5在同步线路的下降沿读取8位数据。
7)主控芯片U5采用8MHz晶振，主控芯片U5的UART1工作在38400、8、N、1模式，与以太网模块和3G模块连接。主控芯片U5的UART4工作在38400、8、N、1模式，与232通信接口相连。
4、从属芯片U6还连接了5路485接口、5路LED指示灯、5路继电器控制端、5路开关量输入端，详细连接关系如下：
1)从属芯片U6的5个串口UART1～UART5分别连接485芯片(U8、U9、U10、U11、U12)，其中U9的TX端经过电压转换接到UART2的RX端。
2)从属芯片U6的PA9、PA11、PA12、PB8、PB9分别连接到冷藏箱状态指示灯LED1～LED5端。
3)从属芯片U6的PB13、PB14、PB15、PC8、PC9分别连接到开关量输入端CIN1～CIN5端。
4)从属芯片U6的PA4、PA5、PA6、PA7、PB12分别连接到继电器控制端CL1～CL5端。
5)从属芯片U6采用8MHz晶振。
5、从属芯片U7还连接了5路485接口、5路LED指示灯、5路继电器控制端、5路开关量输入端，详细连接关系如下：
1)从属芯片U7的5个串口UART1～UART5分别连接485芯片(U13、U14、U15、U19、U20)，其中U14的TX端经过电压转换接到UART2的RX端。
2)从属芯片U7的PA9、PA11、PA12、PB8、PB9分别连接到冷藏箱状态指示灯LED6～LED10端。
3)从属芯片U7的PB13、PB14、PB15、PC8、PC9分别连接到开关量输入端CIN6～CIN10端。
4)从属芯片U7的PA4、PA5、PA6、PA7、PB12分别连接到继电器控制端CL6～CL10端。
5)从属芯片U7采用8MHz晶振。
6、从属芯片U16还连接了5路485接口、5路LED指示灯、5路继电器控制端、5路开关量输入端，详细连接关系如下：
1)从属芯片U16的5个串口UART1～UART5分别连接485芯片(U21、U22、U23、U24、U25)，其中U22的TX端经过电压转换接到UART2的RX端。
2)从属芯片U16的PA9、PA11、PA12、PB8、PB9端口分别连接到冷藏箱状态指示灯LED11～LED15端。
3)从属芯片U16的PB13、PB14、PB15、PC8、PC9端口分别连接到开关量输入端CIN11～CIN15端。
4)从属芯片U16的PA4、PA5、PA6、PA7、PB12端口分别连接到继电器控制端CL11～CL15端。
5)从属芯片U16采用8MHz晶振。
7、从属芯片U17还连接了5路485接口、5路LED指示灯、5路继电器控制端、5路开关量输入端，详细连接关系如下：
1)从属芯片U17的5个串口UART1～UART5分别连接485芯片(U26、U27、U28、U29、U30)，其中U27的TX端经过电压转换接到UART2的RX端。
2)从属芯片U17的PA9、PA11、PA12、PB8、PB9分别连接到冷藏箱状态指示灯LED16～LED20端。
3)从属芯片U17的PB13、PB14、PB15、PC8、PC9分别连接到开关量输入端CIN16～CIN20端。
4)从属芯片U17的PA4、PA5、PA6、PA7、PB12分别连接到继电器控制端CL16～CL20端。
5)从属芯片U17采用8MHz晶振。
8、从属芯片U18还连接了5路485接口、5路LED指示灯、5路继电器控制端、5路开关量输入端，详细连接关系如下：
1)从属芯片U18的4个串口UART1～UART4分别连接485芯片(U31、U32、U33、U34)，其中U32的TX端经过电压转换接到UART2的RX端。
2)从属芯片U18的PA9、PA11、PA12、PB8端口分别连接到冷藏箱状态指示灯LED21～LED24端。
3)从属芯片U18的PB13、PB14、PB15、PC8端口分别连接到开关量输入端CIN21～CIN24端。
4)从属芯片U18的PA4、PA5、PA6、PA7端口分别连接到继电器控制端CL21～CL24端。
5)从属芯片U18采用8MHz晶振。
上述电路连接仅仅作为一个具体实例对该方案的原理进行说明，并不能概括该原理下的扩展电路连接形式，一些接口电路图没有详尽给出，针对没有给出的部分可以灵活运用任何方便连接的电子元器件，因此，本方案只是提出了一种电路方案原理，基于该原理下扩展的电路均属于本方案的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种冷藏箱监控电路，其特征在于：包括MCU控制单元、电源处理单元、通信单元；所述MCU控制单元包括一个主控芯片和至少一个从属芯片，主控芯片和从属芯片之间通过并口通信，主控芯片与从属芯片的下行通信数据接口为共用接口，从属芯片与主控芯片之间连接同步线路，主控芯片与监控终端之间通过232接口通信，从属芯片通信接口与冷藏箱通信接口之间通过485接口通信，主控芯片与服务器之间通过以太网或3G接口通信；所述MCU控制单元包括5个从属芯片，共监控24路冷藏箱接口，其中，4个从属芯片各监控5路冷藏箱，1个从属芯片监控4路冷藏箱；主控芯片的一个8位数据端口通过并口通信，分别与每一个从属芯片的相应8位数据端口连接；所述主控芯片采用STM32F103VE，从属芯片采用STM32F103RE，3G通信芯片采用MD_139；主控芯片的PC0～PC7与从属芯片的PC0～PC7相连作为8位下行通信数据线路，主控芯片的PA5与从属芯片的PA0相连作为下行数据的同步线路，从属芯片在同步线路的下降沿读取8位数据；
从属芯片的PB0～PB7与主控芯片的某个端口的8位相连作为上行通信数据线路，从属芯片的PA1与主控芯片的PA0～PAn相连作为同步线路，主控芯片在同步线路的下降沿读取8位数据，其中，n为正整数，取决于从属芯片的个数。
2.根据权利要求1所述的冷藏箱监控电路，其特征在于：电源处理单元采用开关电源芯片，为485通信电路、232通信电路、以太网通信电路、3G通信电路和后级LDO供电，LDO为主控芯片和从属芯片供电。
3.根据权利要求2所述的冷藏箱监控电路，其特征在于：开关电源芯片的输出电压为5V，LDO芯片的输出电压为3.3V。
4.根据权利要求3所述的冷藏箱监控电路，其特征在于：开关电源芯片采用LM2576-5V，LDO芯片采用LM1117-3.3V。
5.根据权利要求1所述的冷藏箱监控电路，其特征在于：主控芯片采用8MHz晶振，主控芯片的UART1、UART4均工作在38400、8、N、1模式，其中，UART1与以太网模块和3G模块连接，UART4与232通信接口相连。
6.根据权利要求1所述的冷藏箱监控电路，其特征在于：从属芯片采用8MHz晶振，其串口工作在19200、8、N、1模式。
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