CN111463895A - 一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电通信技术领域，本发明公开了一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法及系统，设置A链路对液晶屏进行数据传输控制，设置B链路与A链路通过光耦进行隔离通讯；B链路主动发起通讯，若在预设时间内未收到A链路的回复，则判定A链路已出现故障，B链路接管A链路的控制权限；若A链路恢复正常，B链路再将控制权限交由A链路。本发明可实现双核心双通道表决器给同一个液晶屏供电，在一条链路供电故障时，另一条链路将自动接管控制权，当故障解决后又能主动归还控制权，从而可以实现无缝切换，通过心跳检测技术和三态输出缓冲门等设计实现两条链路对同一个液晶的数据传输控制。

Description

一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法及系统

技术领域

本发明涉及电通信技术领域，尤其涉及一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法及系统。

背景技术

随着科技的不断发展和进步，人们对工业设备的稳定性和人机交互的要求也越来越高。在提高稳定性方面，双通道实时技术是一项行之有效的手段。那么在双核心双通道的情况下，怎么解决控制单个液晶显示的问题？目前在同行业内，暂时还没有使用双链路控制单个液晶屏的先例。此项技术其实可以拓展成系统内多个冗余备份系统控制单个子系统的技术。运用到表决系统上，就是双核心双通道表决系统的表决器控制单个液晶显示屏，解决双核心双通道表决器的人机交互问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法及系统，实现了双核心双通道表决器给同一个液晶屏供电，在一条链路供电故障时可以实现无缝切换，通过心跳检测技术、三态输出缓冲门等设计实现两条链路对同一个液晶的数据传输控制。当有一条链路故障时，另一条链路将自动接管控制权，当故障解决后又能主动归还控制权。

本发明提出了一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法，设置A链路对液晶屏进行数据传输控制，设置B链路与所述A链路通过光耦进行隔离通讯；所述B链路主动发起通讯，若在预设时间内未收到所述A链路的回复，则判定所述A链路已出现故障，所述B链路接管所述A链路的控制权限；若所述A链路恢复正常，所述B链路再将控制权限交由所述A链路。

本发明提出了一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，包括第一微控制单元、第二微控制单元、心跳检测电路、电源切换电路和数据控制电路，所述第二微控制单元通过所述心跳检测电路与所述第一微控制单元隔离通讯以进行心跳检测，所述电源切换电路用于切换液晶屏的供电电源，所述数据控制电路包括多个三态缓冲器，所述第一微控制单元或所述第二微控制单元通过所述三态缓冲器对液晶屏进行控制。

进一步的，所述第一微控制单元和所述第二微控制单元包括Atmega 162型微控制器。

进一步的，所述第一微控制单元的PB1端口连接一个上拉电阻，所述第二微控制单元的PB1端口连接一个下拉电阻，根据输入的信号的不同区分A、B链路，输入高电平为A链路，输入低电平为B链路。

进一步的，所述心跳检测电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一微控制单元的PC6端口与所述第一光电耦合器的阴极连接，PC7端口与所述第二光电耦合器的集电极连接；所述第二微控制单元的PC6端口与所述第二光电耦合器的阴极连接，PC7端口与所述第一光电耦合器的集电极连接。

进一步的，当所述第一微控制单元的PC6端口发送信息，信息在所述第一光电耦合器内部进行电-光-电的转换，所述第二微控制单元的PC6端口将接收到来自所述第一微控制单元的信息；反之，所述第一微控制单元也能收到来自所述第一微控制单元的信息；创建应答逻辑以实现心跳的相互检测，进而判断所述第一微控制单元或所述第二微控制单元是否出现故障。

进一步的，所述电源切换电路包括第一电源、第二电源、MOS管、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电源通过所述第一肖特基二极管连接所述MOS管的漏极和液晶屏的电源输入端，所述第一电源通过所述第一电阻连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的栅极通过所述第二电阻接地，所述第二电源通过所述第二肖特基二极管连接所述MOS管的源极；

当所述第一电源和所述第二电源均为正常电压，或所述第一电源为正常电压且所述第二电源断开时，所述MOS管截止，由所述第一电源给液晶屏供电；当所述第一电源断开时，所述MOS管导通，由所述第二电源给液晶屏供电。

进一步的，所述第一电源和所述第二电源的接地端通过一个0欧电阻进行单点接地，以保证所述第一电源和所述第二电源的零电位点并降低相互之间的影响。

进一步的，所述数据控制电路包括8个三态缓冲器，所述第一微控制单元的PD4、PD5、PD6和PD7端口分别通过4个三态缓冲器对应连接液晶屏的SCLK、CS、DI和RST端口，所述第二微控制单元的PD4、PD5、PD6和PD7端口分别通过另外4个三态缓冲器对应连接液晶屏的SCLK、CS、DI和RST端口；

所述8个三态缓冲器的OE端口由所述第二微控制单元的PE0和PE1端口控制，其中PE0端口通过第三电阻连接到所述第一电源的接地端，PE1端口通过第四电阻连接到所述第二电源的接地端。

进一步的，当所述第一电源和所述第二电源同时打开，且心跳检测正常，所述第二微控制单元控制其PE0端口为低电平和PE1端口为高电平，实现A链路对液晶屏的控制；

当所述第二微控制单元通过心跳检测发现A链路出现故障，则控制其PE0端口为高电平和PE1端口为低电平，实现B链路对液晶屏的控制；

当心跳检测恢复正常后，所述第二微控制单元控制其PE0端口为低电平和PE1端口为高电平，恢复A链路对液晶屏的控制；

当B链路出现故障，由于所述三态缓冲器OE端口的电平被强制拉低，依然能够实现A链路对液晶屏的控制。

本发明的有益效果在于：

(1)本发明可实现双核心双通道表决器给同一个液晶屏供电，在一条链路供电故障时，另一条链路将自动接管控制权，当故障解决后又能主动归还控制权，从而可以实现无缝切换，通过心跳检测技术和三态输出缓冲门等设计实现两条链路对同一个液晶的数据传输控制。

(2)本发明的第二微控制单元通过光电耦合器与第一微控制单元隔离通讯以进行心跳检测，进而可以判断第一微控制单元是否出现故障，两个微控制单元控制一个液晶显示屏，在数据传输通路上加入三态缓冲器避免数据冲突，心跳检测避免两个微控制单元同时发出指令，导致液晶显示屏不知如何执行。

(3)本发明电源切换电路的核心采用了一颗MOS管，辅以肖特基二极管，以避免A、B链路的影响。当A链路电源为正常时，MOS管处于截止状态，此时由A链路给液晶供电，B链路被截断；当A链路电源被切断，MOS管导通，此时由B链路给液晶供电，当A链路电源恢复后，又切换到原来的模式。因此，本发明可实现液晶供电电源无缝切换实现，用户无感，即使一条链路出现故障，用户也不会有所察觉，提高了用户体验感和系统的整体可靠性。本发明电源切换的时间能够控制在毫秒级别，不易察觉切换的变化。

(4)本发明在两个供电电源的接地端通过一个零欧电阻实现单点接地，既保证了两个电源的零电位点，又降低了相互之间的影响。

(5)此外，本发明的实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法及系统，可进一步扩展成系统内多个冗余备份系统控制单系统的技术。

附图说明

图1双通道表决器连接液晶屏结构图；

图2本发明的双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统原理图；

图3本发明的双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统的电路原理图；

图4本发明的心跳检测电路的电路原理图；

图5本发明的电源切换电路、数据控制电路与液晶屏的电路电路原理图；

附图标记：

U1A～U1D、U2A～U2D-三态缓冲器，U3-第一光电耦合器，U4-第二光电耦合器，U5-第一微控制单元，U6-第二微控制单元，Q1-MOS管，D1、D2-肖特基二极管，J1-液晶屏的电源和控制接口。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现说明本发明的具体实施方式。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

本实施例提供了一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法，设置A链路对液晶屏进行数据传输控制，设置B链路与A链路通过光耦进行隔离通讯；B链路主动发起通讯，若在预设时间内未收到A链路的回复，则判定A链路已出现故障，B链路接管A链路的控制权限；若A链路恢复正常，B链路再将控制权限交由A链路。

本实施例现将上述显示方法运用到表决系统上，如图1所示，正常情况下是表决器面板A给液晶屏供电，当面板A因故障断电后，系统自动切换到面板B供电，当面板A恢复正常时，系统自动切回到面板A供电，如果面板B故障，液晶也不会出现问题，整个切换过程中屏幕不会出现闪屏等影响使用的情况。

对于液晶屏控制，采用了心跳检测方式，面板B时刻掌握面板A的工作情况，一旦出现异常，面板B及时接管液晶屏控制权限，表决器底板B也是随时关注表决底板A的情况，一旦出现异常，表决底板B就会将故障信息发送给表决面板B，表决面板B就会主动接管液晶屏控制，当面板A恢复正常时，面板B就会释放控制权限，如果底板A恢复正常，底板B就会将信息发送给面板B，从而释放控制权限，整个切换过程都是零感的。

此外，本实施例提供了一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，包括第一微控制单元、第二微控制单元、心跳检测电路、电源切换电路和数据控制电路，第二微控制单元通过心跳检测电路与第一微控制单元隔离通讯以进行心跳检测，电源切换电路用于切换液晶屏的供电电源，数据控制电路包括多个三态缓冲器，第一微控制单元或第二微控制单元通过三态缓冲器对液晶屏进行控制。

具体的，第一微控制单元和第二微控制单元可采用Atmega 162型微控制器，如图2和3所示，图3中Atmega 162主控芯片U5、U6分别为第一微控制单元和第二微控制单元，光耦芯片U3、U4分别为第一光电耦合器和第二光电耦合器，具体的电路设计如下：

(一)AB链路的区分电路

Atmega 162主控芯片U5、U6的PB1引脚分别连接一个上拉电阻R23和下拉电阻R24，根据输入的信号的不同区分AB链路，输入高电平为A链路，输入低电平为B链路。

(二)心跳检测电路

如图4所示，Atmega 162主控芯片U5、U6的PC6引脚分别与光耦芯片U3、U4的2号引脚相连，U5、U6的PC7引脚分别与光耦芯片U4、U3的5号引脚相连。当U5的PC6引脚发送信息，信息将在光耦芯片内部实现通过电-光-电的转换，U6的PC7引脚将收到来自U5的信息。反之，U5也能收到来自U6的信息。通过创建应答逻辑，即可实现心跳的相互检测，从而判断主控芯片是否出现故障。更为具体的，光耦芯片U3、U4可采用TIL117M型光电耦合器。

(三)电源切换电路

如图5所示，AB链路分别采用的是独立的电源，为实现给液晶供电的无缝切换，采用了MOS管Q1，以及肖特基二极管D1、D2，在两个电源的GND通过一个0欧电阻实现单点接地，既保证了两个电源的零电位点，又降低相互之间的影响。A链路的+5V电源通过肖特基二极管D1连接MOS管的漏极和液晶电源的VCC引脚，B链路的+5V电源通过肖特基二极管D2和MOS管的源极相连，A链路的+5V电源通过电阻R7和B链路的GND通过电阻R8相连后和MOS管的栅极相连。当AB链路的电源均为+5V时或者A链路的电源为+5V，B链路电源断开时，MOS管截止，由A链路电源给液晶供电，当A链路的电源断开时，MOS管导通，由B链路给液晶供电。

电源切换原理：切换的核心采用了一颗MOS管，当A链路电源为正常的5V时，MOS管处于截止状态，此时由A链路给液晶供电，B链路被截断。当A链路电源被切断，MOS管导通，此时由B链路给液晶供电，当A链路电源恢复后，又切换到原来的模式。

(四)数据控制电路

如图5所示，液晶有RST、DI、SCLK、CS四个控制引脚，分别由主控芯片U5和U6的PD7、PD6、PD4、PD5引脚各自通过一个三态缓冲器(总共8个三态缓冲器：U1A～U1D，U2A～U2D)，三态缓冲器的OE引脚由U6的PE0和PE1控制，其中PE0通过一个下拉电阻R29连接到A链路的电源GND，PE1通过一个下拉电阻R28连接到B链路的电源GND。当AB链路的电源同时打开，且心跳检测正常，芯片U6控制PE0为低和PE1为高，实现A链路对液晶的控制。芯片U6通过心跳检测发现A链路出现故障，U6将控制PE0为高和PE1为低，实现B链路对液晶的控制。当心跳检测恢复正常后，U6将控制PE0为低和PE1为高，恢复A链路对液晶的控制。当B链路出现故障，由于电路的强制拉低OE引脚，依然可以实现A链路对液晶的控制。更为具体的，三态缓冲器可采用SN74HC125型缓冲器。

控制原理：AB链路的液晶控制I/O口，通过三态缓冲器连接到液晶的控制接口J1。AB链路通过光耦实现隔离通讯，B链路主动发起通讯，若B链路在一定的时间内未收到来自A链路的回复，B链路就会判定A链路已出现故障，B链路就会将液晶的控制权限接管。如果A链路恢复正常，B链路就会将控制液晶的权限交由A链路。这样就实现了A链路B链路对液晶的分别控制，避免了数据冲突。在B链路未启动时，由默认电路实现三态缓冲器的控制引脚控制，从而实现A链路的液晶控制权限。在A链路未启动时，由默认电路实现三态缓冲器的控制引脚控制，从而实现B链路的液晶控制权限，待B链路心跳检测到A链路出现故障时，B链路也会将液晶控制权限再次确认交由B链路控制。

综上所述，本发明利用光耦实现心跳检测技术，B链路实时监测A链路工作状态；利用MOS管实现电源的自动检测切换，辅以肖特基二极管，避免两条链路的影响；利用三态输出的高速逻辑缓冲器即三态缓冲器，避免数据产生矛盾，避免两个微控制单元同时控制一个液晶显示屏。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“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，或者是本发明使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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；可以是有线连接，也可以是无线连接。

Claims (10)

1.一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示方法，其特征在于，设置A链路对液晶屏进行数据传输控制，设置B链路与所述A链路通过光耦进行隔离通讯；所述B链路主动发起通讯，若在预设时间内未收到所述A链路的回复，则判定所述A链路已出现故障，所述B链路接管所述A链路的控制权限；若所述A链路恢复正常，所述B链路再将控制权限交由所述A链路。

2.一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，包括第一微控制单元、第二微控制单元、心跳检测电路、电源切换电路和数据控制电路，所述第二微控制单元通过所述心跳检测电路与所述第一微控制单元隔离通讯以进行心跳检测，所述电源切换电路用于切换液晶屏的供电电源，所述数据控制电路包括多个三态缓冲器，所述第一微控制单元或所述第二微控制单元通过所述三态缓冲器对液晶屏进行控制。

3.根据权利要求2所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，所述第一微控制单元和所述第二微控制单元包括Atmega 162型微控制器。

4.根据权利要求3所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，所述第一微控制单元的PB1端口连接一个上拉电阻，所述第二微控制单元的PB1端口连接一个下拉电阻，根据输入的信号的不同区分A、B链路，输入高电平为A链路，输入低电平为B链路。

5.根据权利要求4所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，所述心跳检测电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一微控制单元的PC6端口与所述第一光电耦合器的阴极连接，PC7端口与所述第二光电耦合器的集电极连接；所述第二微控制单元的PC6端口与所述第二光电耦合器的阴极连接，PC7端口与所述第一光电耦合器的集电极连接。

6.根据权利要求5所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，当所述第一微控制单元的PC6端口发送信息，信息在所述第一光电耦合器内部进行电-光-电的转换，所述第二微控制单元的PC6端口将接收到来自所述第一微控制单元的信息；反之，所述第一微控制单元也能收到来自所述第一微控制单元的信息；创建应答逻辑以实现心跳的相互检测，进而判断所述第一微控制单元或所述第二微控制单元是否出现故障。

7.根据权利要求6所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，所述电源切换电路包括第一电源、第二电源、MOS管、第一肖特基二极管、第二肖特基二极管、第一电阻和第二电阻，所述第一电源通过所述第一肖特基二极管连接所述MOS管的漏极和液晶屏的电源输入端，所述第一电源通过所述第一电阻连接所述MOS管的栅极，所述MOS管的栅极通过所述第二电阻接地，所述第二电源通过所述第二肖特基二极管连接所述MOS管的源极；

当所述第一电源和所述第二电源均为正常电压，或所述第一电源为正常电压且所述第二电源断开时，所述MOS管截止，由所述第一电源给液晶屏供电；当所述第一电源断开时，所述MOS管导通，由所述第二电源给液晶屏供电。

8.根据权利要求7所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，所述第一电源和所述第二电源的接地端通过一个0欧电阻进行单点接地，以保证所述第一电源和所述第二电源的零电位点并降低相互之间的影响。

9.根据权利要求7所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，所述数据控制电路包括8个三态缓冲器，所述第一微控制单元的PD4、PD5、PD6和PD7端口分别通过4个三态缓冲器对应连接液晶屏的SCLK、CS、DI和RST端口，所述第二微控制单元的PD4、PD5、PD6和PD7端口分别通过另外4个三态缓冲器对应连接液晶屏的SCLK、CS、DI和RST端口；

所述8个三态缓冲器的OE端口由所述第二微控制单元的PE0和PE1端口控制，其中PE0端口通过第三电阻连接到所述第一电源的接地端，PE1端口通过第四电阻连接到所述第二电源的接地端。

10.根据权利要求9所述的一种实现双核心双通道控制单个液晶屏的显示系统，其特征在于，当所述第一电源和所述第二电源同时打开，且心跳检测正常，所述第二微控制单元控制其PE0端口为低电平和PE1端口为高电平，实现A链路对液晶屏的控制；

当所述第二微控制单元通过心跳检测发现A链路出现故障，则控制其PE0端口为高电平和PE1端口为低电平，实现B链路对液晶屏的控制；

当心跳检测恢复正常后，所述第二微控制单元控制其PE0端口为低电平和PE1端口为高电平，恢复A链路对液晶屏的控制；

当B链路出现故障，由于所述三态缓冲器OE端口的电平被强制拉低，依然能够实现A链路对液晶屏的控制。

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