CN201477136U - 一种彩色液晶显示多功能电力仪表 - Google Patents
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Abstract
一种彩色液晶显示多功能电力仪表，包括前端信号处理模块、单片机、彩色TFT液晶显示及驱动模块、键盘输入模块、模拟量输出模块、RS-485通讯模块、开关量输入模块、开关量输出模块、电源模块、片外数据保存模块，其中单片机包括内部集成的A/D模块、CPU、FLASH数据保存模块、PWM输出控制模块、通讯控制器等；对于仪表设置参数可以直接保存在单片机的flash数据保存模块中，而需要频繁保存的参数：如电能、最大需量则可保存在片外掉电数据保存模块中。本实用新型的有益效果为：采用低成本实现电力仪表的多功能彩色液晶显示，而且大大降低了生产的工艺要求，为了显示效果，采用8线制并行数据传输的驱动方式，以提高数据的传输。
Description
技术领域
本实用新型涉及彩色液晶显示电力仪表，具体地说是一种低成本的彩色液晶显示多功能电力仪表。
背景技术
传统测量仪表一般由指针指示，显示直观但是精度等级低并且测量参数单一，同时，机械的指针结构应对外界环境的能力也较差，容易受到震动的干扰所以精确度不能得到保证，近年来正逐步被数字式测量仪表替代。早先的普通数字仪表一般通过数码管显示，但是随着测量参数增加以及仪表智能化引入了菜单操作功能，数码显示的局限性就突显出来，所以出现了用液晶显示的数字仪表目前市场上用液晶显示的数字仪表大致分为笔段式、点阵字符式、彩色TFT式，前两者由于成本相对较低，已经在仪表行业得到了广泛应用；彩色TFT显示方式因为其成本及技术门槛相对较高，所以在电力测量仪表行业鲜有应用，彩色液晶驱动方式对硬件资源要求较高，通常需要移植μC-OS、WinCE等操作系统，这些操作系统目前都是收费的，再加上外围A/D芯片、外扩FLASH等硬件资源，所以整机成本普通用户无法承受。这一缺点大大限制了TFT彩色液晶在电力仪表上的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种彩色液晶显示多功能电力仪表，采用低成本即可实现，解决现有技术同类彩色液晶显示电力仪表生产成本高、不适于广泛应用的问题。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种彩色液晶显示多功能电力仪表，包括前端信号处理模块、单片机、彩色TFT液晶显示及驱动模块、键盘输入模块、模拟量输出模块、RS-485通讯模块、开关量输入模块、开关量输出模块、电源模块、片外数据保存模块，其中单片机包括内部集成的A/D模块、CPU、FLASH数据保存模块、PWM输出控制模块、通讯控制器等；
前端信号处理模块输出与单片机的片内A/D模块输入通道相连并由单片机的CPU计算电参量并得到结果；对于仪表设置参数可以直接保存在单片机的flash数据保存模块中，而需要频繁保存的参数：如电能、最大需量则可保存在片外掉电数据保存模块中；由单片机的I/O口与彩色TFT液晶显示及驱动模块相连实现显示数据的传输以驱动彩色TFT液晶显示及驱动模块显示人机界面；键盘输入模块与单片机的I/O口相连，由单片机主动检测键盘输入模块中的按键电平状态，做进一步处理；单片机通过PWM输出控制模块控制模拟量输出模块的输出；单片机通过通讯控制器控制RS-485通讯模块的工作；单片机的I/O口还与开关量输入模块和开关量输出模块相连作开入和开出的测量控制；电源模块为各部分模块提供工作电源。
本实用新型的有益效果为：采用低成本实现电力仪表的多功能彩色液晶显示，而且大大降低了生产的工艺要求，为了显示效果，采用8线制并行数据传输的驱动方式，以提高数据的传输。
附图说明
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
图1是本实用新型实施例所述的自动感应清洁箱的模块结构框图；
图2是本实用新型所述单片机的功能结构图。
图中：1、前端信号处理模块、2、单片机(MCU主微处理器)、3、彩色TFT液晶显示及驱动模块、4、键盘输入模块、5、模拟量输出模块、6、RS-485通讯模块、7、开关量输入模块、8、开关量输出模块、10、片外掉电数据保存模块。
具体实施方式
参见图1，本实用新型所述的彩色液晶显示多功能电力仪表，以MSP430F471xx系列芯片为例，包括前端信号处理模块1、单片机2、彩色TFT液晶显示及驱动模块3、键盘输入模块4、模拟量输出模块5、RS-485通讯模块6、开关量输入模块7、开关量输出模块8、片外数据保存模块10，其中单片机2包括内部集成的A/D模块、CPU、FLASH数据保存模块、PWM输出控制模块、通讯控制器等；
MCU(主微处理器)2接收到信号后通过其片内的A/D转换为数字信号，并计算得出电压、电流、功率、功率因数、电能等各个参数；其中电能数据存放于模拟量输出模块部分5，以防止掉电后数据丢失；键盘输入模块4与MCU的I/O口相连，MCU(主微处理器)2通过判断I/O电平状态来决定是否进入仪表菜单操作；MCU通过其PWM口控制模拟量输出模块5的输出；MCU(主微处理器)2的普通I/O口可以检测开关量输出模块8的输入状态，控制开关量输出模块8的输出。
前端信号处理模块1的输出与单片机2的片内A/D模块输入通道相连并由单片机2的CPU计算电参量并得到结果；对于仪表设置参数可以直接保存在单片机的FLASH数据保存模块中，而需要频繁保存的参数：如电能、最大需量则可保存在片外掉电数据保存模块10中；由单片机2的I/O口与彩色TFT液晶显示及驱动模块3相连(可采取多种方式，考虑速度，采用并行数据传输方式)实现显示数据的传输以驱动彩色TFT液晶显示及驱动模块3显示人机界面；键盘输入模块4与单片机2的I/O口相连，由单片机2主动检测键盘输入模块4中的按键电平状态，做进一步处理；单片机2通过PWM输出控制模块控制模拟量输出模块5的输出；单片机2通过通讯控制器控制RS-485通讯模块6的工作；单片机2的I/O口还与开关量输入模块7和开关量输出模块8相连作开入和开出的测量控制；为各部分模块提供工作电源。
参见图2，所示内容为单片机单元的一些内部结构框图，其功能能够满足本实用新型的设计需求。其中程序空间(即FLASH)用来固定存储系统程序，同时还可分出一部分做为仪表设置参数的数据存储模块；6或7通道16位∑Δ(Sigma-Delta)A/D(模拟一数字转换器)可实现实时数据采集，AD寄存器内的数据可用来计算各种需要的电参量；PWM输出控制模块与外部的模拟量输出模块共同作用实现模拟量输出；通信口包括：Uart、SPI、I2C等；而CPU是该芯片的核心部分，所有的程序都是由它来执行。
前端信号处理模块单元1将输入的电网信号(电压电流输入信号)转化为弱电信号，其中电流信号通过电流互感器(CT1-CT3)转换，为降低成本，电压则通过电阻分压网络转换，由二极管BAT54S进行信号箝位，防止过高电压送MCU片内A/D导致芯片损坏，最后经过RC滤波电路送单片机2的A/D输入口，转换的弱电信号还需通过信号抬高才能送MCU片内A/D口，必免一般采用外部基准的方法带来成本问题。
在此另行介绍一下显示部分，也是本实用新型的特点之一。3.2时320×240高分辨率彩色TFT液晶3采用市场上已封装好驱动芯片的液晶模块，成本较低，而且大大降低了生产的工艺要求，为了显示效果，采用8线制并行数据传输的驱动方式，以提高数据的传输。
Claims (5)
1.一种彩色液晶显示多功能电力仪表，包括前端信号处理模块、单片机、电源模块，其特征在于，还包括彩色TFT液晶显示及驱动模块，由单片机的I/O口与彩色TFT液晶显示及驱动模块相连。
2.根据权利要求1所述的彩色液晶显示多功能电力仪表，其特征在于，还包括
片外数据保存模块，用以保存变量参数；并且所述单片机至少集成FLASH数据保存模块，用以保存仪表设置的常量参数。
3.根据权利要求2所述的彩色液晶显示多功能电力仪表，其特征在于，所述单片机还集成有A/D模块、CPU、PWM输出控制模块、通讯控制器，所述前端信号处理模块输出与单片机的片内A/D模块输入通道相连并由单片机的CPU计算电参量并得到结果，由单片机的I/O口与彩色TFT液晶显示及驱动模块相连实现显示数据的传输以驱动彩色TFT液晶显示及驱动模块显示人机界面。
4.根据权利要求3所述的彩色液晶显示多功能电力仪表，其特征在于，还包括键盘输入模块、模拟量输出模块、RS-485通讯模块、开关量输入模块、开关量输出模块，所述键盘输入模块与单片机的I/O口相连，由单片机主动检测键盘输入模块中的按键电平状态，做进一步处理；单片机通过PWM输出控制模块控制模拟量输出模块的输出；单片机通过通讯控制器控制RS-485通讯模块的工作；单片机的I/O口还与开关量输入模块和开关量输出模块相连作开入和开出的测量控制；电源模块为各部分模块提供工作电源。
5.根据权利要求3所述的彩色液晶显示多功能电力仪表，其特征在于，单片机的I/O口与彩色TFT液晶显示及驱动模块之间采用并行数据传输方式。
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