CN201503542U - 基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元 - Google Patents
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Abstract
一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器的参数设定单元，包含有专用外壳和其上安装有单片微型计算机的控制电路板，该控制电路板与显示板进行连接：控制电路板和显示板均设有微处理芯片；控制电路板和显示板之间为串行高速数据接口进行连接。控制电路板和显示板的终端安置了提高抗干扰能力的电流环匹配电阻网络。微处理芯片采用的是美国ATMEL公司的ATMEGA16。显示板为双排设置。显示面板上设置了参数设定和显示状态进行切换的数个按键。接口通过10芯IDC10连接器进行连接。连接简单可靠，速率高，波特率达62.5Kbps-4Mbps。抗干扰能力大大增强，经现场验证，传输距离可达10m。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于串行同步通讯的晶闸管调整参数设定单元，它将使用在电加热行业，更具体的说是一种安装在大功率晶闸管调整器面板上的参数设定单元。
背景技术
目前，大功率晶闸管调整器已被广泛应用在电加热行业，一般由主触发板和其后级连接的晶闸管主回路组成；对于运行中的参数的调整是使用模拟电位器进行必要的调整，调节时还需要万用表做辅助工具进行调整，很不方便，这样的系统随着长期的运行，极易出现电位器触点氧化最终使系统无法运行，参数的显示也仅仅依靠外挂模拟表头来读取简单的参数。这样非常需要一种参数显示及设定器，来完成上述所有功能，例如显示运行中的电压、电流、功率、阻抗、运行模式等；设定重要的参数，例如是否需要报警，对哪些参数允许报警，是否需要电压、电流限制，限制值如何设定等。
另外因为系统运行在高压、大电流的场合下，晶闸管触发瞬间又会产生极高的电流变化率使电磁干扰非常明显，抗干扰能力也是本课题的一大难点，对于一个设定器，经典的处理方式是采用CPU的数据总线扩展I/O口来完成显示和键盘的参数设置，而这样的系统因为采用的是并行通讯，数据线、控制线，很难做抗干扰处理，极易受干扰，而且连线复杂，影响系统的可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，通过提供一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，以解决目前存在的显示和参数调整的问题，使其参数调整方便、准确，参数显示一目了然。
本实用新型是采用以下技术手段实现的：
初始化步骤；开机自检后读取主机状态显示工作模式，进入主界面显示工作模式切换状态步骤；操作步骤；如果不需手动操作，则直接进入默认显示状态；如需要用户输入，则进入参数设置状态；判断参数设置步骤；如设置则进入密码识别，经密码识别后输入参数；如果没有进行参数设置，则判断是否进行手动输入；如需要则通过面板按键直接进行输入并进行数据发送，显示返送内容；如不需要则选择显示其它参数。
前述的显示工作模式切换为循环显示，包括主板的电压、电流、频率、功率、阻抗、控制信号大小。
一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器的参数设定单元，包含有专用外壳和其上安装有单片微型计算机的控制电路板，该控制电路板与显示板进行连接：所述的控制电路板和显示板均设有微处理芯片；控制电路板和显示板之间为串行高速数据接口进行连接。
前述的控制电路板和显示板的终端安置了提高抗干扰能力的电流环匹配电阻网络。
前述的微处理芯片采用的是美国ATMEL公司的ATMEGA16。
前述的一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，其特征在于：所述的显示板为双排设置。
前述的显示面板上设置了参数设定和显示状态进行切换的数个按键。
前述的接口通过10芯IDC10连接器进行连接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下明显的优势和有益效果：
本实用新型一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器的参数设定单元，采用美国ATMEL公司的工业级CPU是ATMEGA16作为主处理器，和同样带有串行同步通讯接口安置在主触发板上的ATMEGA128为微处理器，通过一根10芯的扁平电缆30进行连接，可以完成所有参数的设定、显示，有效的解决了上述问题。这种通讯方式的连接简单可靠，速率高，波特率达62.5Kbps-4Mbps。抗干扰能力大大增强，经现场验证，传输距离可达10m。另外依赖于其口线的高性能驱动，在LED段码的驱动上没有扩展任何接口芯片而直接可靠驱动。
设置的四个按键可以有效的为用户的参数设置的显示状态切换提供输入，四个按键从左向右的功能依次为：设定(或确认)、左移位、减少、增加，通过它们的组合可以达到参数输入的目的，在正常运行期间作为显示模式切换，故障查询等。
附图说明
图1-1是实用新型的一个实际应用示意例图；
图1-2是本实用新型显示板的正面图；
图2-1、2-2是本实用新型的电原理图；
图3是本实用新型晶闸管调整方法的流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图，对本实用新型的具体实施方式进行说明：
请参阅图1-1、图1-2所示，其中，图1-2为显示板的正面图。
本实用新型基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数显示设定单元100；13为微处理器，它采用美国ATMEL公司的工业级ATMEGA16作为主处理器，和同样带有串行同步通讯接口安置在主触发板200上的微处理器21为ATMEGA128，通过一根10芯的扁平电缆30进行连接，可以完成所有参数的设定、显示，有效的解决了上述问题。这种通讯方式的连接简单可靠，速率高，波特率达62.5Kbps-4Mbps，为了可靠有效传输，本例采用了最低的速率62.5Kbps，本系统已经足够了。
控制电路板200和显示板100的终端安置了提高抗干扰能力的电流环匹配电阻网络16，有效延长传输距离，原理：结合了微处理器13与21口线驱动能力较强的特点，数据传输无论是发送还是接收，传输的是高电平还是低电平，保证在传输线内均有一个固定的电流环路，使抗干扰能力大大增强，经现场验证，传输距离可达10m。
由于采用的是美国ATMEL公司的处理器ATMEGA，利用其FLASH存储器可以多次反复编程的特点使程序的更新升级非常方便，内置的看门狗模块使系统出现程序异常时可以自动复位，保证系统的可靠运行。另外依赖于其口线的高性能驱动，在LED段码的驱动上没有扩展任何接口芯片而直接可靠驱动。
显示板为双排设置，利用两个4位的高亮度数码管11和12，组成双排显示器，在实际参数设置中，上排显示参数名称，下排可以显示其对应的具体参数值；在正常运行时，将实时显示当前的运行参数值，例如，上排显示晶闸管调整器的输出电压，下排显示用户的设置百分比。
显示面板上设置了参数设定和显示状态进行切换的四个按键15，设置的四个按键可以有效的为用户的参数设置的显示状态切换提供输入，四个按键从左向右的功能依次为：设定(或确认)、左移位、减少、增加，通过它们的组合可以达到参数输入的目的，在正常运行期间作为显示模式切换，故障查询等。
显示设定单元100，它与主板200的通讯在硬件上是通过两别分别安装的两个IDC10连接器10和20来连接，传输线为普通的1.27mm间距连接线。
参见图1-1、图1-2所示，本实用新型的控制电路100组成为：其中上下两排数码管11、12用于显示当前参数值和设定参数值；4个发光管14显示了主机的运行、报警等主要运行状态；面板上设置了4个按键15，用于用户参数设定和显示状态等切换；10、20分别为设定器和主板用的连接器IDC10；13为设定器的微处理器ATMEGA；21为主板的微处理器ATMEGA128。
参见图2-1、2-2电原理图，介绍其工作原理：来自可控硅调压主板的接口电路10，包含了全部需要的电源和各种信号，其中包含SPI接口的主要信号MISO，MOSI，SCK，通过三根信号线完成设置器与主板的高速数据交换；为了提高抗干扰能力，增设了图2-1中16阻抗匹配网络，对于数据接收时，来自主板的高频信号MISO与电阻R15、R16构成电流环路，当MIOS为高电平或者低电平均可以维持一定的环路电流，输入到CPU13管脚的电平将无信号畸变，另外发送时SCK信号作为高频时钟信号，电阻R13、R14提供低阻抗输出特性，与主板的匹配电阻同样构成环路，这样可以有效解决系统的长距离传输问题；扩展的双排LED显示器11、12与微处理器13的连接是通过位驱动器采用ULN2003集成驱动器，包含8个位驱动循环定时扫描，段码驱动采用ATMEGA16的8个IO口输出段码；LED14为四个LED作为状态和报警显示，键盘15为用户输入提供了4个按键。
请参阅图3所示，为一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器调整的流程图，可以对本参数设置器有更加详细的功能介绍：包括：开机自检后读取主机状态显示工作模式(调压/调功)，显示工作频率(50/60Hz)，并确认主机的最大工作电流、电压，然后进入主界面显示状态。当用户有操作请求时，判定任务，属于参数设置则调用参数设置的过程，并最终将参数设置到主机的EEPROM中，如果为手动输入，调用其手动传输程序，直接控制主板的工作信号大小，结果是通过面板按键直接操作了工作信号的大小；如果是显示模式切换，则在几个显示模式下循环显示，例如主板的电压、电流、频率、功率、阻抗、控制信号大小等，并有简单的字母提示，使用户一目了然。另外本CPU开启两个中断服务来完成系统的时序调度和实时通讯，1ms定时中断服务：完成LED闪显计数，位扫描，键盘识别处理；SPI中断服务：当数据发送/接收完毕会触发一个中断事件，包含了命令同步，命令解析，缓冲区刷新，校验等。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种基于串行同步通讯的晶闸管调整器的参数设定单元，包含有专用外壳和其上安装有单片微型计算机的控制电路板，该控制电路板与显示板进行连接：其特征在于：所述的控制电路板和显示板均设有微处理芯片；控制电路板和显示板之间为串行高速数据接口进行连接。
2.根据权利要求1所述的基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，其特征在于：所述的控制电路板和显示板的终端安置了提高抗干扰能力的电流环匹配电阻网络。
3.根据权利要求1所述的基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，其特征在于：所述的微处理芯片采用的是美国ATMEL公司的ATMEGA16。
4.根据权利要求1所述的基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，其特征在于：所述的显示板为双排设置。
5.根据权利要求1所述的基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，其特征在于：所述的显示面板上设置了参数设定和显示状态进行切换的数个按键。
6.根据权利要求1所述的基于串行同步通讯的晶闸管调整器参数设定单元，其特征在于：所述的接口通过10芯IDC10连接器进行连接。
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| CN103176065A (zh) * | 2011-12-21 | 2013-06-26 | 北京普源精电科技有限公司 | 具有多个功能设置按键的数据采集装置 |
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