CN201060229Y

CN201060229Y - 总线式数字仪表

Info

Publication number: CN201060229Y
Application number: CNU2007201161608U
Authority: CN
Inventors: 张少勇; 陈景成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2007-05-09
Publication date: 2008-05-14
Anticipated expiration: 2017-05-09

Abstract

总线式数字仪表，现有仪表的输入方式在有效精度范围内，传输距离较短。远距离的输入数据传输时，误差较大乃至失真，在不考虑电源的前提下，每块仪表至少需要一根两芯屏蔽电缆传输输入数据信号，当使用仪表数量较多时，需要大量线缆，不但导致线缆费用的增加，而且由此产生大量的工程费用，同时也不便于日后维护。总线式数字仪表，其组成包括：带有串行总线输入接口的主控板，总线式仪表由三块PCB板组成，分别为显示板、电源板和主控板。电源板和主控板通过显示板连接起来。本产品用于实现串行总线数据直接输入，可多个并联在一条(仅需一条)串行数据总线，并且通过该串行总线各自接收读取各自的数据，自行工作的总线式数字仪表。

Description

总线式数字仪表

技术领域：

本实用新型涉及一种智能仪表，具体涉及一种串行总线输入方式的总线式数字仪表。

背景技术：

现有数字显示仪表主要是针对模拟量、脉冲量、开关量输入信号设计的，随着控制方式的发展，现有输入方式已经无法适应数字化控制系统的发展要求。现有仪表按总线接口分类有二种：有数字总线接口和无数字总线接口，无数字总线接口的现有仪表无法与总线式系统直接连接使用；有数字总线接口的现有仪表的输入方式是模拟量输入、脉冲量输入和开关量输入：如热电偶、热电阻、电流信号、电压信号及方波脉冲等。现有仪表通过其串行总线接口与计算机等上位机进行通讯，并进行数据传输等，但不能直接把串行总线信号作为输入信号。即，其串行总线接口是通讯接口，而不是输入接口，仪表无法直接把串行总线数据作为输入信号。

现有仪表的特点，由于现有仪表无法直接把串行总线数据作为输入信号，在实际应用中导致如下问题：

现有仪表的输入方式是模拟量输入、脉冲量输入和开关量输入：如热电偶、热电阻、电流信号、电压信号及方波脉冲等，无法直接输入串行总线数据。

现有仪表的输入方式在有效精度范围内，传输距离较短。远距离的输入数据传输时，误差较大乃至失真，在不考虑电源的前提下，每块仪表至少需要一根两芯屏蔽电缆传输输入数据信号，当使用仪表数量较多时，需要大量线缆，不但导致线缆费用的增加，而且由此产生大量的工程费用，同时也不便于日后维护。

现有仪表为了输入计算机等数字设备输出的数据，一般采用“计算机+码转换器+模拟量转换装置+仪表”的方式；即，计算机(数字输出设备)输出的数据通过码转换器转换成串行总线信号，再传输给数模模块(D/A)，数模模块再将该信号转换成模拟信号输入给现有仪表，仪表再通过内模模块(A/D)将模拟信号转换为数字信号在仪表上进行数字显示等，现有方法不但费用高，并且多次转换导致精度下降。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种实现串行总线数据直接输入，可多个并联在一条(仅需一条)串行数据总线，并且通过该串行总线各自接收读取各自的数据，自行工作的总线式数字仪表。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

总线式数字仪表，其组成包括：带有串行总线输入接口的主控板，总线式仪表由三块PCB板组成，分别为显示板、电源板和主控板。电源板和主控板通过显示板连接起来。

所述的总线式数字仪表，所述的主控板包括控制其它部分进行数据读取、处理、显示、输出的单片机、对输入的串行总线数据进行解码，分离出地址信号和数据信号的数字解码器、把数字解码器分离出的地址信号与本仪表设定的地址信号进行比较的地址匹配器、对本地址数据信号进行存储的数字存储器。

所述的总线式数字仪表，所述的显示板包括显示所接收的数据的数字显示器和用于仪表参数、功能的设定的控制键盘两部分，所述的数字显示器是四位LED数码管。

总线式数字仪表，所述的电源板包括电源、输出报警信号开关量输出电路、和输出用于数据的模拟变送输出的模拟量输出电路三部分。

所述的总线式数字仪表，总线信号通过接口电路，经两个电阻之后进入总线收发芯片3082，信号处理后经1脚、4脚送入CPU 89C51，该芯片为本仪表的核心单元，信号在89C51芯片内部完成解码，分离地址数据和信号数据，并对其地址数据与存储器24C02中的原地址数据进行比较，确定数据有效后与设定在24C02中的报警信号比较，通过89C51的15脚、16脚输出报警信号，经光偶缓冲后驱动继电器进行报警输出，经过89C51解码得到的数据信号经21脚输出并进入74HC164，经解码驱动后送入对应的数码管进行显示，数据信号经89C51管脚32～39输出并进入DAC0832 D/A，并转换成模拟信号，最后LM324缓冲输出标准电流信号，SW1、SW2、SW3、为键盘输入设备，用于参数与报警值的设定，电源部分为整个仪表提供±15V和+5V的电源。

这个技术方案有以下有益效果：

1.本发明的仪表可实现串行总线数据直接输入，可多个并联在一条(仅需一条)串行数据总线，并表通过该串行总线各自接收读取各自的数据，自行工作。

2.本发明的仪表具有模拟量、开关量输出接口，具有控制键盘，用于仪表的设定。

3.本发明应用范围广，适用于各种不同串行总线协议的工业控制，功能齐全，可以对各种串行总线协议的数据进行显示，模拟量、开关量变送输出。

4.本发明总线式仪表构成的系统结构简洁、扩展方便、性价比高。总线式仪表显示系统省略了D/A、A/D转换模块，可极大地节约系统的成本。

5.本发明使得通讯过程去掉了许多不必要的中间环节，减少了大量的可能故障节点，与现有模拟输入仪表相比较，总线式数字仪表极大地提高了稳定性。

附图说明：

附图1为本产品的结构框图；

附图2是本产品的电原理图。

附图3为本产品的结构示意图；

附图4为后端端子结构图；

附图5为本产品的面板结构图。

附图6为本产品的单元模块关系图。

本发明的具体实施方式：

实施例1：

本发明是个单体的总线式数字仪表，其组成包括：带有串行总线输入接口通过表体和主控板联接，总线式仪表由三块PCB板经电路连接组成，分别为显示板、电源板和主控板1，电源板2和主控板通过显示板3连接起来。

所述的主控板包括控制其它部分进行数据读取、处理、显示、输出的单片机、对输入的串行总线数据进行解码，分离出地址信号和数据信号的数字解码器、把数字解码器分离出的地址信号与本仪表设定的地址信号进行比较的地址匹配器、对本地址数据信号进行存储的数字存储器。

所述的显示板包括显示所接收的数据的数字显示器和用于仪表参数、功能的设定的控制键盘两部分，所述的数字显示器是四位LED数码管。

所述的电源板包括电源、输出报警信号开关量输出电路、和输出用于数据的模拟变送输出的模拟量输出电路三部分。

串行总线输入接口、单片机、数字显示器、数字解码器、地址匹配器、数字存储器、控制键盘、电源及输出接口装在表体中。串行总线输入接口直接连接数据总线，实现总线数据的直接输入。

如图1所示，串行总线输入接口直接连接数据线，总线式数字仪表通过该接口接收读取总线数据；单片机是仪表的控制核心，控制其它部分进行数据读取、处理、显示、输出等；数字显示器显示所接收的数据；数字解码器对输入的串行总线数据进行解码，分离出地址信号和数据信号；地址匹配器把数字解码器分离出的地址信号与本仪表设定的地址信号进行比较，以便确定本地址的数据；数字存储器对本地址数据信号进行存储；控制键盘用于仪表参数、功能的设定；输出接口输出模拟量、开关量信号。

本实用新型的工作过程为：

如图2所示，总线信号通过接口电路，经两个18欧姆电阻之后进入总线收发芯片3028，信号处理后经1脚、4脚送入CPU89C51，该芯片为本仪表的核心单元。信号在89C51芯片内部完成解码，分离地址数据与信号数据，并对其地址数据与存储器24C02中的原地址进行比较，确定数据有效后与设定在24C02中的报警信号比较，通过89C51的15脚、16脚输出报警信号，经光偶缓冲后驱动继电器进行报警输出，图2中两个二极管为保护光偶的作用，经过89C51解码得到的数据信号经21脚输出并进入74HC164，经解码驱动后送入对应的数码管进行显示。数据信号经89C51管脚32～-39输出并进入DAC0832控制，图2中的SW1，SW2，SW3为键盘输入设备，用于参数与报警值的设定。电源部分为整个仪表提供±15V和+5V的电源。

总线式仪表在开机之后进行系统自检，自检之后进入系统设定参数状态，用户在键盘上进行参数设定，设定完成后自动进入工作状态。总线式仪表接收到数据后进行数据解码，分离出地址信号和数据信号，当地址信号与内部存储地址不一致时，表示该数据为无效数据，则仪表自动返回数据接收状态。当地址数据与内部存储地址一致时，表示该数据为有效数据，则将该数据传输至数字存储器进行存储，同时进行数字化显示，并根据需要输出模拟量、开关量。

计算机的数据通过串行数据口输出，经码转换器转换成标准串行总线数据，再通过串行总线传输至各总线式仪表，总线式仪表直接显示数据，并根据需要输出外部控制。

原工业仪表将接收到的模拟信号进行现场显示，同时通过串行总线传输至控制中心。要使原工业仪表的显示数据在其它位置用仪表显示，只需把总线式仪表的串行总线接口连接到原串行总线上，设置好仪表的波特率，地址，协议等参数后却可直接显示。

Claims

1.一种总线式数字仪表，其组成包括：带有串行总线输入接口的主控板，总线式仪表由三块PCB板组成，分别为显示板、电源板和主控板，电源板和主控板通过显示板连接起来。

2.根据权利要求1所述的总线式数字仪表，其特征是：所述的主控板包括控制其它部分进行数据读取、处理、显示、输出的单片机、对输入的串行总线数据进行解码，分离出地址信号和数据信号的数字解码器、把数字解码器分离出的地址信号与本仪表设定的地址信号进行比较的地址匹配器、对本地址数据信号进行存储的数字存储器。

3.根据权利要求1或2所述的总线式数字仪表，其特征是：所述的显示板包括显示所接收的数据的数字显示器和用于仪表参数、功能的设定的控制键盘两部分，所述的数字显示器是四位LED数码管。

3.根据权利要求1或2所述的总线式数字仪表，其特征是：所述的电源板包括电源、输出报警信号开关量输出电路、和输出用于数据的模拟变送输出的模拟量输出电路三部分。

4.根据权利要求1或2所述的总线式数字仪表，其特征是：总线信号通过接口电路，经两个电阻之后进入总线收发芯片3082，信号处理后经1脚、4脚送入CPU 89C51，该芯片为本仪表的核心单元，信号在89C51芯片内部完成解码，分离地址数据和信号数据，并对其地址数据与存储器24C02中的原地址数据进行比较，确定数据有效后与设定在24C02中的报警信号比较，通过89C51的15脚、16脚输出报警信号，经光偶缓冲后驱动继电器进行报警输出，经过89C51解码得到的数据信号经21脚输出并进入74HC164，经解码驱动后送入对应的数码管进行显示，数据信号经89C51管脚32～39输出并进入DAC0832D/A，并转换成模拟信号，最后LM324缓冲输出标准电流信号，SW1、SW2、SW3、为键盘输入设备，用于参数与报警值的设定，电源部分为整个仪表提供±15V和+5V的电源。