CN202041188U - 一种起重机激光检测仪电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种起重机激光检测仪电路。本实用新型包括微控制器、角度传感器接口电路、数据存储电路、电源电路、LCD显示接口电路、按键接口电路、低电压检测电路、JTAG仿真接口电路、激光测距传感器接口电路和RS232接口电路。角度传感器接口电路、数据存储电路、LCD显示接口电路分别与微控制器的I/O口信号连接，按键接口电路与微控制器的模拟数字采样端口信号连接，低压检测电路与微控制器的中断口信号连接，JTAG仿真接口电路与微控制器的I/O口信号连接，激光测距传感器接口电路和RS232接口电路与微控制器的串口信号连接。本实用新型采用了高精度的激光测距传感器和测角传感器，测量精度高，误差小。

Description

一种起重机激光检测仪电路

技术领域

本实用新型属于起重机特种设备检测技术领域，具体涉及一种起重机激光检测仪电路。

背景技术

起重机在世界范围都作为特种设备管理，进行周期性检验。在我国，起重机的检验须由当地的特种设备检测院来进行。其中使用最广泛的门、桥式起重机的静刚度和上拱度是特种设备检测院的必检内容。通过对上拱度和静刚度的检测可以间接的预测起重机主梁的刚度。目前起重机上拱度、 静刚度检测中存在的主要问题是：起重机上拱度、静刚度检测主要使用水准仪、经纬仪等非专用仪器，操作不便，且智能化程度低，人工工作量大，整体效率低。

起重机检测仪在设计中克服的主要问题是：（1）机械三轴的加工和安装精度控制；（2）整机软件校准和补偿；（3）操作过程自动引导，内置起重机检验规则。（4）便携式设备的功耗问题。

专用的起重机激光检测仪由机械机构和硬件电路组成，机械机构由基座、U型机身、水平和竖直旋转机构、锁紧和微调机构组成。控制系统通过一定的算法结合传感器信号进行测量，检测仪硬件电路是系统的一个核心部分。

发明内容

本实用新型针对专用起重机检测仪比较匮乏的现状，提供了一种起重机激光检测仪电路。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的具体技术方案是：

一种起重机激光检测仪电路包括微控制器、角度传感器接口电路、数据存储电路、电源电路、LCD显示接口电路、按键接口电路、低电压检测电路、JTAG仿真接口电路、激光测距传感器接口电路和RS232接口电路。

角度传感器接口电路与微控制器的I/O口信号连接，数据存储电路与微控制器I/O口信号连接，LCD显示接口电路与微控制器的I/O口信号连接，按键接口电路与微控制器的模拟数字采样端口信号连接，低压检测电路与微控制器的中断口信号连接，JTAG仿真接口电路与微控制器的I/O口信号连接，激光测距传感器接口电路和RS232接口电路与微控制器的串口信号连接。

所述的微控制器采用STMicroelectronics公司的型号为STM32F103R8的芯片；

所述的角度传感器接口电路包括第七滤波电容C7，RS485物理层芯片U4，角度传感器6芯接口JP2；第七电容C7一端、物理层芯片U4的1脚与3.3V电源连接，第七电容C7另一端接地，物理层芯片U4的2脚与微控制器的45脚连接，物理层芯片U4的3脚与微控制器的44脚连接，物理层芯片U4的4脚接地，物理层芯片U4的5脚与测角传感器6芯接口JP2的4脚连接，物理层芯片U4的6脚与测角传感器6芯接口JP2的3脚连接，物理层芯片U4的7脚与测角传感器6芯接口JP2的2脚连接，物理层芯片U4的8脚与测角传感器6芯接口JP2的1脚连接，测角传感器6芯接口JP2的5脚接地，测角传感器6芯接口JP2的6脚接电源PWR。

所述的数据存储电路包括数据存储器U5，第十七滤波电容C17，第十五上拉电阻R15，第十六上拉电阻R16；数据存储器U5的1脚、2脚、3脚和4脚接地，数据存储器U5的5脚、第十五上拉电阻R15的一端与微控制器的59脚连接，第十五上拉电阻R15的另一端接3.3V电源，数据存储器U5的6脚、第十六上拉电阻R16的一端与微控制器的58脚连接，第十六上拉电阻R16的另一端接3.3V电源，数据存储器U5的7脚、第十七滤波电容C17的一端接地，数据存储器U5的8脚、第十七滤波电容C17的另一端接3.3V电源。

所述的电源电路包括电源BT1，直流降压芯片U1，第一自锁开关S1，第一肖特基二极管D1，第二肖特基二极管D2，第四发光二极管D4，第一滤波电解电容C1，第三滤波电容C3，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5，第十滤波电解电容C10，第一滤波电感L1，第一限流电阻R1，第二反馈电阻R2，第三限流电阻R3，第十四反馈电阻R14；电源BT1负极接地，电源BT1的正极与第一自锁开关S1的一端连接，第一自锁开关S1的另一端与第一肖特基二极管D1的正端，第一肖特基二极管D1的负端、第一滤波电解电容C1的正极、第三滤波电容C3的一端与直流降压芯片U1的1脚连接，第一滤波电解电容C1的负极、第三滤波电容C3的另一端与第一限流电阻R1的一端连接，第一限流电阻R1的另一端与直流降压转换器U1的4脚连接，第一滤波电感L1的一端、第二肖特基二极管D2的负端与直流降压芯片U1的2脚连接，第一滤波电感L1的另一端、第十滤波电解电容C10的正极、第四滤波电容C4的一端、第二限流电阻R2的一端、第五滤波电容C5的一端、第三限流电阻R3的一端接3.3V电源，第二肖特基二极管D2的正端、第十滤波电解电容C10的负极、第四滤波电容C4的另一端接地，第二反馈电阻R2的另一端、第五滤波电容C5的另一端、第十四反馈电阻R14的一端与直流降压芯片U1的3脚连接，第三限流电阻R3的另一端与第四发光二极管D4的正端连接，第四发光二极管D4的负端、第十四反馈电阻R14的另一端接地，直流降压芯片U1的5、6、7、8脚接地。

所述的LCD显示接口电路包括第八滤波电容C8，第十八电位器R18，第九滤波电容C9，第十九限流电阻R19，第十七限流电阻R17，第一三极管Q1，第二十二上拉电阻R22，第二十三限流电阻R23，LCD屏20芯接口J8；LCD屏20芯接口J8的1脚、第八滤波电容C8的一端接地，LCD屏20芯接口J8的2脚、第八滤波电容C8的另一端、第十八电位器R18非调阻端的一端接3.3V电源，LCD屏20芯接口J8的3脚与第十八电位器R18的调阻端连接，第十八电位器R18非调阻端的另一端与LCD屏20芯接口J8的18脚连接，LCD屏20芯接口J8的4脚与微控制器的21脚连接，LCD屏20芯接口J8的5脚与微控制器的22脚连接，LCD屏20芯接口J8的6脚与微控制器的25脚连接，LCD屏20芯接口J8的7脚与微控制器的8脚连接，LCD屏20芯接口J8的8脚与微控制器的9脚连接，LCD屏20芯接口J8的9脚与微控制器的10脚连接，LCD屏20芯接口J8的10脚与微控制器的11脚连接，LCD屏20芯接口J8的11脚与微控制器的24脚连接，LCD屏20芯接口J8的12脚与微控制器的25脚连接，LCD屏20芯接口J8的13脚与微控制器的37脚连接，LCD屏20芯接口J8的14脚与微控制器的38脚连接，LCD屏20芯接口J8的15脚与微控制器的39脚连接，LCD屏20芯接口J8的16脚与微控制器的40脚连接，LCD屏20芯接口J8的17脚、第九滤波电容C9的一端、第十九限流电阻R19的一端与微控制器的41脚连接，第九滤波电容C9的另一端接地，第十九限流电阻R19的另一端、第一三极管Q1的发射极、第二十二上拉电阻R22的一端接3.3V电源，第二十二上拉电阻R22的另一端、第二十三限流电阻R23的一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极与第十七限流电阻R17的一端连接，第十七限流电阻R17的另一端与LCD屏20芯接口J8的19脚连接，LCD屏20芯接口J8的20脚接地，第二十三限流电阻R23的另一端与微控制器的36脚连接。

所述的按键接口电路包括第二十四分压电阻R24，第二十五分压电阻R25，第二十六分压电阻R26，第二十七分压电阻R27，第二十八分压电阻R28，第二十九分压电阻R29，第三十分压电阻R30，第三十一分压电阻R31，第三十二分压电阻R32，第三十二分压电阻R32，第二按键开关S2，第三按键开关S3，第四按键开关S4，第五按键开关S5，第六按键开关S6，第七按键开关S7，第八按键开关S8，第九按键开关S9，第二十七滤波电容C27，按键模拟信号采样接口J10；第二十四分压电阻R24的一端接3.3V电源，第二十四限流电阻R24的另一端、第二按键开关S2的一端与第二十五分压电阻R25的一端连接，第二十五分压电阻R25的另一端、第三按键开关S3的一端与第二十六分压电阻R26的一端连接，第二十六分压电阻R26的另一端、第四按键开关S4的一端与第二十七分压电阻R27的一端连接，第二十七分压电阻R27的另一端、第五按键开关S5的一端与第二十八分压电阻R28的一端连接，第二十八限流电阻R28另一端、第六按键开关S6的一端与第二十九分压电阻R29的一端连接，第二十九分压电阻R29的另一端、第七按键开关S7的一端与第三十分压电阻R30的一端连接，第三十分压电阻R30的另一端、第八按键开关S8的一端与第三十一分压电阻R31的一端连接，第三十一分压电阻R31的另一端与第九按键开关S9的一端连接，第二按键开关S2的另一端、第三按键开关S3的另一端、第四按键开关S4的另一端、第五按键开关S5的另一端、第六按键开关S6的另一端、第七按键开关S7的另一端、第八按键开关S8的另一端、第九按键开关S9的另一端、第二十七滤波电容C27的一端、第三十二分压电阻R32的一端与按键模拟信号采样接口J10的3脚连接，第二十七滤波电容C27的另一端、第三十二分压电阻R32的另一端接地，按键模拟信号采样接口J10的2脚接地，按键模拟信号采样接口J10的1脚接3.3V电源。

所述的低电压检测电路包括第二十分压电阻R20，第二十一分压电阻R21，第二滤波电容C2；第二十分压电阻R20的一端接PWR电源，第二十分压电阻R20的另一端、第二十一分压电阻R21的一端、第二滤波电容C2的一端与微控制器的15脚连接，第二十一分压电阻R21的另一端、第二滤波电容C2的另一端接地。

所述的JTAG仿真接口电路包括第四上拉电阻R4，第五上拉电阻R5，第六上拉电阻R6，第七上拉电阻R7，第八上拉电阻R8，第九上拉电阻R9，第十一上拉电阻R11，第十二上拉电阻R12，仿真器20芯接口JP1；第四上拉电阻R4的一端、第五上拉电阻R5的一端、第六上拉电阻R6的一端、第七上拉电阻R7的一端、第八上拉电阻R8的一端接3.3V电源，第四上拉电阻R4的另一端与仿真器20芯接口JP1的13脚连接，第五上拉电阻R5的另一端与仿真器20芯接口JP1的9脚连接，第六上拉电阻R6的另一端与仿真器20芯接口JP1的7脚连接，第七上拉电阻R7的另一端与仿真器20芯接口JP1的5脚连接，第八上拉电阻R8的另一端与仿真器20芯接口JP1的3脚连接，第九上拉电阻R9的一端、第十一上拉电阻R11的一端、第十二上拉电阻R12的一端接地，第九上拉电阻R9的另一端与仿真器20芯接口JP1的11脚连接，第十一上拉电阻R11的另一端与仿真器20芯接口JP1的17脚连接，第十二上拉电阻R12的另一端与仿真器20芯接口JP1的19脚连接，仿真器20芯接口JP1的15脚与微控制器的7脚连接，仿真器20芯接口JP1的1、2脚接3.3V电源，仿真器20芯接口JP1的4、6、8、10、12、14、16、18、20脚接地。

所述的激光测距传感器接口电路和RS232 接口电路包括第十二倍压电荷泵电容C12，第十三滤波电容C13，第十四倍压电荷泵电容C14，第十五滤波电容C15，物理层芯片RS-232收发器U2，第十六滤波电容C16，激光测距传感器4芯接口J2，RS232接口电路3芯接口J1；第十二倍压电荷泵电容C12的一端与RS-232收发器U2的1脚连接，第十二倍压电荷泵电容C12的另一端与RS-232收发器U2的3脚连接，第十三滤波电容C13的一端与RS-232收发器U2的2脚连接，第十三滤波电容C13的另一端接地，第十四倍压电荷泵电容C14的一端与RS-232收发器U2的4脚连接，第十四倍压电荷泵电容C14的另一端与RS-232收发器U2的5脚连接，第十五滤波电容C15的一端与RS-232收发器U2的6脚连接，第十五滤波电容C15的另一端接地，RS-232收发器U2的7脚与RS232接口电路3芯接口J1的2脚连接，RS-232收发器U2的8脚与RS232接口电路3芯接口J1的1脚连接，RS232接口电路3芯接口J1的3脚接地，RS-232收发器U2的9脚与微控制器的17脚连接，RS-232收发器U2的10脚与微控制器的16脚连接，RS-232收发器U2的11脚与微控制器的42脚连接，RS-232收发器U2的12脚与微控制器的43脚连接，RS-232收发器U2的13脚与激光测距传感器4芯接口J2的2脚连接，RS-232收发器U2的14脚与激光测距传感器4芯接口J2的1脚连接，激光测距传感器4芯接口J2的3脚接地，激光测距传感器4芯接口J2的4脚接电源PWR，RS-232收发器U2的15脚、第十六滤波电容C16的一端接地，RS-232收发器U2的16脚、第十六滤波电容C16的另一端接3.3V电源。

本实用新型所具有的有益效果是：

(1)采用了高精度的激光测距传感器和测角传感器，测量精度高，误差小；

(2)专用性强，专门用于桥、门式起重机上拱度、静刚度、双轨高程差的测量；

(3)采用了先进的32位微控制器，内置资源丰富，大大减少了外围器件的数量，成本低，性能好。

附图说明

图1为本实用新型使用场合的结构示意图；

图2为本实用新型电路模块示意图；

图3为图2中微控制器模块示意图；

图4为图2中角度传感器接口电路模块示意图；

图5为图2中数据存储电路模块示意图；

图6为图2中电源电路模块示意图；

图7为图2中LCD显示接口电路模块示意图；

图8为图2中按键接口电路模块示意图；

图9为图2中低电压检测电路模块示意图；

图10为图2中JTAG仿真接口电路模块示意图；

图11为图2中激光测距传感器接口电路和RS232接口电路模块示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，完整的起重机激光检测仪包括机械测量结构1和微控制器硬件电路2。机械测量结构1包括基座1-1，水平、竖直旋转锁定机构1-2，U型机身1-3，望远镜1-4，测角传感器1-5，电子补偿器1-6，激光测距传感器1-7。微控制器硬件电路2包括微控制器2-1，角度传感器接口电路2-2，数据存储电路2-3，电源电路2-4，LCD显示接口电路2-5，按键接口电路2-6，低电压检测电路2-7，JTAG仿真接口电路2-8，激光测距传感器接口电路和RS232接口电路2-9，用来控制机械测量结构1，当起重机激光检测仪工作时，微控制器通过功能控制机械测量结构来进行数据测量。

如图2所示，微控制器硬件电路2包括微控制器2-1，角度传感器接口电路2-2，数据存储电路2-3，电源电路2-4，LCD显示接口电路2-5，按键接口电路2-6，低电压检测电路2-7，JTAG仿真接口电路2-8，激光测距传感器接口电路和RS232接口电路2-9。

如图3所示，微控制器所述的微控制器采用STMicroelectronics公司的型号为STM32F103R8的芯片，微控制器7、45、49、50、55、56脚连接JTAG仿真接口电路，用来对微控制器进行仿真测试，微控制器8、9、10、11、21、22、23、24、25、36、37、38、39、40、41脚连接LCD显示接口电路，用来控制LCD显示屏的数据和功能显示，微控制器15脚连接低电压检测电路，用来检测微控制器电池是否欠压，微控制器16、17、42、43脚连接激光测距传感器接口电路和RS232接口电路，激光测距传感器接口电路用来接收激光测距传感器输入信号，同时RS232接口电路用于与上位机进行通信，把测得数据输出到上位机专用数据库软件中进行数据处理，微控制器44、45脚连接角度传感器接口电路，用来接收角度传感器输入信号，微控制器58、59脚连接数据存储电路，用来存储测得的数据，微控制器34、35脚连接水平电子补偿器，用来对水平面X方向进行补偿，微控制器51、52脚连接垂直电子补偿器，用来对水平面Y方向进行补偿。

如图4所示，角度传感器接口电路包括第七滤波电容C7，RS485物理层芯片U4，角度传感器6芯接口JP2；第七电容C7一端、物理层芯片U4的1脚与3.3V电源连接，第七电容C7另一端接地，物理层芯片U4的2脚与微控制器的45脚连接，物理层芯片U4的3脚与微控制器的44脚连接，物理层芯片U4的4脚接地，物理层芯片U4的5脚与测角传感器6芯接口JP2的4脚连接，物理层芯片U4的6脚与测角传感器6芯接口JP2的3脚连接，物理层芯片U4的7脚与测角传感器6芯接口JP2的2脚连接，物理层芯片U4的8脚与测角传感器6芯接口JP2的1脚连接，测角传感器6芯接口JP2的5脚接地，测角传感器6芯接口JP2的6脚接电源PWR，第七滤波电容C7采用0.1μF/50V的X7R电容，RS485物理层芯片U4采用Sipex公司的SP3490芯片，第七滤波电容C7用来为SP3490芯片的电源进行滤波处理，SP3490芯片用来支持RS485串行信号传输协议，角度传感器接口电路用来进行角度传感器和微控制器之间的串行信号传输。

如图5所示，数据存储电路包括数据存储器U5，第十七滤波电容C17，第十五上拉电阻R15，第十六上拉电阻R16；数据存储器U5的1脚、2脚、3脚和4脚接地，数据存储器U5的5脚、第十五限流电阻R15的一端与微控制器的59脚连接，第十五限流电阻R15的另一端接3.3V电源，数据存储器U5的6脚、第十六限流电阻R16的一端与微控制器的58脚连接，第十六限流电阻R16的另一端接3.3V电源，数据存储器U5的7脚、第十七滤波电容C17的一端接地，数据存储器U5的8脚、第十七滤波电容C17的另一端接3.3V电源，数据存储芯片U5采用Atmel公司的AT24LC08芯片，第十七滤波电容C17采用0.1μF的X7R电容，第十五上拉电阻R15和第十六上拉电阻R16采用5kΩ电阻，第十七滤波电容C17用来为AT24LC08芯片的电源进行滤波处理，第十五上拉电阻R15和第十六上拉电阻R16作为AT24LC08芯片I2C协议通讯时的上拉电阻，数据存储电路采用I2C协议，用来存储起重机激光检测仪在工作过程中所检测到的数据。

如图6所示，电源电路包括电源BT1，直流降压芯片U1，第一自锁开关S1，第一肖特基二极管D1，第二肖特基二极管D2，第四发光二极管D4，第一滤波电解电容C1，第三滤波电容C3，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5，第十滤波电解电容C10，第一滤波电感L1，第一限流电阻R1，第二反馈电阻R2，第三限流电阻R3，第十四反馈电阻R14；电源BT1负极接地，电源BT1的正极与第一自锁开关S1的一端连接，第一自锁开关S1的另一端与第一肖特基二极管D1的正端，第一肖特基二极管D1的负端、第一滤波电解电容C1的正极、第三滤波电容C3的一端与直流降压芯片U1的1脚连接，第一滤波电解电容C1的负极、第三滤波电容C3的另一端与第一限流电阻R1的一端连接，第一限流电阻R1的另一端与直流降压芯片U1的4脚连接，第一滤波电感L1的一端、第二肖特基二极管D2的负端与直流降压芯片U1的2脚连接，第一滤波电感L1的另一端、第十滤波电解电容C10的正极、第四滤波电容C4的一端、第二反馈电阻R2的一端、第五滤波电容C5的一端、第三限流电阻R3的一端接3.3V电源，第二肖特基二极管D2的正端、第十滤波电解电容C10的负极、第四滤波电容C4的另一端接地，第二反馈电阻R2的另一端、第五滤波电容C5的另一端、第十四反馈电阻R14的一端与直流降压芯片U1的3脚连接，第三限流电阻R3的另一端与第四发光二极管D4的正端连接，第四发光二极管D4的负端、第十四反馈电阻R14的另一端接地，直流降压芯片U1的5、6、7、8脚接地，电源BT1采用12V锂电池组，直流降压芯片采用AXElite公司的AX3007-3.3V，第一肖特基二极管D1采用肖特基二极管1N5819，用来确定工作电流方向，防止电池装反烧毁芯片，第二肖特基二极管D2采用1N5819/SS14，第四发光二极管D4采用红色发光二极管，用来指示工作电源接通，第一滤波电解电容C1采用470μF/25V电解电容，第三滤波电容C3采用0.1μF/50V的X7R电容，用来对电池电源进行滤波，第四滤波电容C4采用0.1μF/50V的X7R电容，第五滤波电容C5采用0.01μF/50V的X7R电容，第十滤波电解电容C10采用470μF/10V电解电容，与第四滤波电容对3.3V电源进行滤波，第一滤波电感L1采用33μH电感，与第二肖特基二极管形成3.3V工作电源，第一限流电阻R1采用20kΩ电阻，用来限制使能电流，第二反馈电阻R2采用3.0kΩ电阻，第十四反馈电阻R14采用1.4kΩ电阻，用来对反馈电路进行分压调节，电源电路用来对微控制器以及外围传感器提供所需直流电源。

如图7所示，LCD显示接口电路包括第八滤波电容C8，第十八电位器R18，第九滤波电容C9，第十九限流电阻R19，第十七限流电阻R17，第一三极管Q1，第二十二上拉电阻R22，第二十三限流电阻R23，LCD屏20芯接口J8；LCD屏20芯接口J8的1脚、第八滤波电容C8的一端接地，LCD屏20芯接口J8的2脚、第八滤波电容C8的另一端、第十八电位器R18非调阻端的一端接3.3V电源，LCD屏20芯接口J8的3脚与第十八电位器R18的调阻端连接，第十八电位器R18非调阻端的另一端与LCD屏20芯接口J8的18脚连接，LCD屏20芯接口J8的4脚与微控制器的21脚连接，LCD屏20芯接口J8的5脚与微控制器的22脚连接，LCD屏20芯接口J8的6脚与微控制器的25脚连接，LCD屏20芯接口J8的7脚与微控制器的8脚连接，LCD屏20芯接口J8的8脚与微控制器的9脚连接，LCD屏20芯接口J8的9脚与微控制器的10脚连接，LCD屏20芯接口J8的10脚与微控制器的11脚连接，LCD屏20芯接口J8的11脚与微控制器的24脚连接，LCD屏20芯接口J8的12脚与微控制器的25脚连接，LCD屏20芯接口J8的13脚与微控制器的37脚连接，LCD屏20芯接口J8的14脚与微控制器的38脚连接，LCD屏20芯接口J8的15脚与微控制器的39脚连接，LCD屏20芯接口J8的16脚与微控制器的40脚连接，LCD屏20芯接口J8的17脚、第九滤波电容C9的一端、第十九限流电阻R19的一端与微控制器的41脚连接，第九滤波电容C9的另一端接地，第十九限流电阻R19的另一端、第一三极管Q1的发射极、第二十二上拉电阻R22的一端接3.3V电源，第二十二上拉电阻R22的另一端、第二十三限流电阻R23的一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极与第十七限流电阻R17的一端连接，第十七限流电阻R17的另一端与LCD屏20芯接口J8的19脚连接，LCD屏20芯接口J8的20脚接地，第二十三限流电阻R23的另一端与微控制器的36脚连接，第八滤波电容C8采用0.1μF/50V的X7R电容，用来对LCD显示模块电源进行滤波，第十八电位器R18采用20kΩ电位器，用来调节LCD屏幕显示亮度，第九滤波电容C9用0.1μF/50V的X7R电容，用来对LCD复位端信号进行滤波，防止意外复位，第十九限流电阻R19采用10kΩ的电阻，用于对LCD复位电流进行限流，第十七限流电阻R17采用10kΩ的电阻，用于对LCD背光电流进行限流，第一三极管Q1采用PNP型三极管，用于对LCD背光进行关闭或打开，第二十二上拉电阻R22采用10kΩ的电阻，用于对第一三极管Q1进行静态工作点设置，第二十三限流电阻R23采用10kΩ的电阻，用于对第一三极管Q1基极电流进行设置，LCD显示接口电路用于连接LCD显示屏和微控制器，显示起重机激光检测仪功能列表以及检测数据。

如图8所示，按键接口电路包括第二十四分压电阻R24，第二十五分压电阻R25，第二十六分压电阻R26，第二十七分压电阻R27，第二十八分压电阻R28，第二十九分压电阻R29，第三十分压电阻R30，第三十一分压电阻R31，第三十二限流电阻R32，第二按键开关S2，第三按键开关S3，第四按键开关S4，第五按键开关S5，第六按键开关S6，第七按键开关S7，第八按键开关S8，第九按键开关S9，第二十七滤波电容C27，按键模拟信号采样接口J10；第二十四分压电阻R24的一端接3.3V电源，第二十四分压电阻R24的另一端、第二按键开关S2的一端与第二十五分压电阻R25的一端连接，第二十五分压电阻R25的另一端、第三按键开关S3的一端与第二十六分压电阻R26的一端连接，第二十六分压电阻R26的另一端、第四按键开关S4的一端与第二十七分压电阻R27的一端连接，第二十七分压电阻R27的另一端、第五按键开关S5的一端与第二十八分压电阻R28的一端连接，第二十八分压电阻R28另一端、第六按键开关S6的一端与第二十九分压电阻R29的一端连接，第二十九分压电阻R29的另一端、第七按键开关S7的一端与第三十分压电阻R30的一端连接，第三十分压电阻R30的另一端、第八按键开关S8的一端与第三十一分压电阻R31的一端连接，第三十一分压电阻R31的另一端与第九按键开关S9的一端连接，第二按键开关S2的另一端、第三按键开关S3的另一端、第四按键开关S4的另一端、第五按键开关S5的另一端、第六按键开关S6的另一端、第七按键开关S7的另一端、第八按键开关S8的另一端、第九按键开关S9的另一端、第二十七滤波电容C27的一端、第三十二分压电阻R32的一端与按键模拟信号采样接口J10的3脚连接，第二十七滤波电容C27的另一端、第三十二分压电阻R32的另一端接地，按键模拟信号采样接口J10的2脚接地，按键模拟信号采样接口J10的1脚接3.3V电源，第二十四分压电阻R24采用1kΩ的电阻，第二十五分压电阻R25采用2kΩ的电阻，第二十六分压电阻R26采用3kΩ的电阻，第二十七分压电阻R27采用4.7kΩ的电阻，第二十八分压电阻R28采用6.8kΩ的电阻，第二十九分压电阻R29采用8.2kΩ的电阻，第三十分压电阻R30采用10kΩ的电阻，第三十一分压电阻R30采用20kΩ的电阻，第三十二分压电阻R32采用10kΩ的电阻，这些电阻用于产生不同的电压信号，作为按键信号，第二十七滤波电容C27采用0.1μF的X7R电容，用于对按键信号进行滤波，按键接口电路用于产生按键信号。

如图9所示，低电压检测电路包括第二十分压电阻R20，第二十一分压电阻R21，第二滤波电容C2；第二十分压电阻R20的一端接PWR电源，第二十分压电阻R20的另一端、第二十一分压电阻R21的一端、第二滤波电容C2的一端与微控制器的15脚连接，第二十一分压电阻R21的另一端、第二滤波电容C2的另一端接地，第二十分压电阻R20采用27kΩ的电阻，用于对电池电压进行分压，第二十一分压电阻R21采用10kΩ的电阻，用于对电池电压进行分压，第二滤波电容C2采用0.1μF的X7R电容，用于对分压后的电池电压进行滤波，低电压检测电路用于检测电池是否欠压，判断电池是否可继续对外部传感器进行供电以维持传感器的正常工作。

如图10所示，JTAG仿真接口电路包括第四上拉电阻R4，第五上拉电阻R5，第六上拉电阻R6，第七上拉电阻R7，第八上拉电阻R8，第九上拉电阻R9，第十一上拉电阻R11，第十二上拉电阻R12，仿真器20芯接口JP1；第四上拉电阻R4的一端、第五上拉电阻R5的一端、第六上拉电阻R6的一端、第七上拉电阻R7的一端、第八上拉电阻R8的一端接3.3V电源，第四上拉电阻R4的另一端与仿真器20芯接口JP1的13脚连接，第五上拉电阻R5的另一端与仿真器20芯接口JP1的9脚连接，第六上拉电阻R6的另一端与仿真器20芯接口JP1的7脚连接，第七上拉电阻R7的另一端与仿真器20芯接口JP1的5脚连接，第八上拉电阻R8的另一端与仿真器20芯接口JP1的3脚连接，第九上拉电阻R9的一端、第十一上拉电阻R11的一端、第十二上拉电阻R12的一端接地，第九上拉电阻R9的另一端与仿真器20芯接口JP1的11脚连接，第十一上拉电阻R11的另一端与仿真器20芯接口JP1的17脚连接，第十二上拉电阻R12的另一端与仿真器20芯接口JP1的19脚连接，仿真器20芯接口JP1的15脚与微控制器的7脚连接，仿真器20芯接口JP1的1、2脚接3.3V电源，仿真器20芯接口JP1的4、6、8、10、12、14、16、18、20脚接地，第四上拉电阻R4采用10kΩ的电阻，第五上拉电阻R5采用10kΩ的电阻，第六上拉电阻R6采用10kΩ的电阻，第七上拉电阻R7采用10kΩ的电阻，第八上拉电阻R8采用10kΩ的电阻，第四、五、六、七、八上拉电阻用于第九上拉电阻R9采用10kΩ的电阻，第十一上拉电阻R11采用10kΩ的电阻，第十二上拉电阻R12采用10kΩ的电阻，此八个电阻皆作为微控制器IO口的上拉电阻，JTAG仿真接口电路用于对微控制器硬件电路进行在线调试和程序写入。 

如图11所示，激光测距传感器接口电路和RS232 接口电路包括第十二倍压电荷泵电容C12，第十三滤波电容C13，第十四倍压电荷泵电容C14，第十五滤波电容C15，RS-232收发器U2，第十六滤波电容C16，激光测距传感器4芯接口J2，RS232接口电路3芯接口J1；第十二倍压电荷泵电容C12的一端与RS-232收发器U2的1脚连接，第十二倍压电荷泵电容C12的另一端与RS-232收发器U2的3脚连接，第十三滤波电容C13的一端与RS-232收发器U2的2脚连接，第十三滤波电容C13的另一端接地，第十四倍压电荷泵电容C14的一端与RS-232收发器U2的4脚连接，第十四倍压电荷泵电容C14的另一端与RS-232收发器U2的5脚连接，第十五滤波电容C15的一端与RS-232收发器U2的6脚连接，第十五滤波电容C15的另一端接地，RS-232收发器U2的7脚与RS232接口电路3芯接口J1的2脚连接，RS-232收发器U2的8脚与RS232接口电路3芯接口J1的1脚连接，RS232接口电路3芯接口J1的3脚接地，RS-232收发器U2的9脚与微控制器的17脚连接，RS-232收发器U2的10脚与微控制器的16脚连接，RS-232收发器U2的11脚与微控制器的42脚连接，RS-232收发器U2的12脚与微控制器的43脚连接，RS-232收发器U2的13脚与激光测距传感器4芯接口J2的2脚连接，RS-232收发器U2的14脚与激光测距传感器4芯接口J2的1脚连接，激光测距传感器4芯接口J2的3脚接地，激光测距传感器4芯接口J2的4脚接电源PWR，RS-232收发器U2的15脚、第十六滤波电容C16的一端接地，RS-232收发器U2的16脚、第十六滤波电容C16的另一端接3.3V电源，第十二倍压电荷泵电容C12采用0.1μF的X7R电容，第十三滤波电容C13采用0.1μF的X7R电容，用于对MAX3232芯片电源进行滤波，第十四倍压电荷泵电容C14采用0.1μF的X7R电容，第十五滤波电容C15采用0.1μF的X7R电容，用于对MAX3232芯片电源进行滤波，RS-232收发器采用Maxim公司的MX3232芯片，来进行串行信号的发送和接收，第十六滤波电容C16采用0.1μF的X7R电容，用来对RS232接口电源部分进行滤波，激光测距传感器接口电路和RS232 接口电路用于微控制器接收激光测距传感器信号以及与上位机进行数据传输。

本实用新型的工作过程为：图6中自锁开关S1被按下后，12V的锂电池开始给激光测距传感器、角度传感器供电和降压芯片AX30007供电，AX3007输出+3.3V，电路中所有使用3.3V电源的器件开始工作。图3中U6微控制器STM32F103R8上电，嵌入式程序开始运行，微控制器内部模块初始化完成后，通过图5中的AT24LC08电路将校准参数读出并使用。图7中LCD显示接口所接的LCD开始显示测量菜单，用户可以通过图8中的功能按键进行相应的选择和操作，微控制器STM32F103R8的内嵌程序执行对应的动作。若操作者选择了某项测量，则微控制器通过图4测角传感器接口电路和图11激光测距传感器接口电路启动测角传感器和测距传感器并获得角度和距离信息，微控制器内部程序通过LCD屏幕提示操作过程并将测量得到的数据经过处理将显示出来。微控制器利用图9中由分压电阻形成的低电压检测电路获得电池组的供电电压，若低于一定值，则报警，给出更换电池的提示。

Claims (1)

1.一种起重机激光检测仪电路，包括微控制器、角度传感器接口电路、数据存储电路、电源电路、LCD显示接口电路、按键接口电路、低电压检测电路、JTAG仿真接口电路、激光测距传感器接口电路和RS232接口电路，其特征在于：

角度传感器接口电路与微控制器的I/O口信号连接，数据存储电路与微控制器I/O口信号连接，LCD显示接口电路与微控制器的I/O口信号连接，按键接口电路与微控制器的模拟数字采样端口信号连接，低压检测电路与微控制器的中断口信号连接，JTAG仿真接口电路与微控制器的I/O口信号连接，激光测距传感器接口电路和RS232接口电路与微控制器的串口信号连接；所述的微控制器采用STMicroelectronics公司的型号为STM32F103R8的芯片；

所述的角度传感器接口电路包括第七滤波电容C7，RS485物理层芯片U4，角度传感器6芯接口JP2；第七电容C7一端、物理层芯片U4的1脚与3.3V电源连接，第七电容C7另一端接地，物理层芯片U4的2脚与微控制器的45脚连接，物理层芯片U4的3脚与微控制器的44脚连接，物理层芯片U4的4脚接地，物理层芯片U4的5脚与测角传感器6芯接口JP2的4脚连接，物理层芯片U4的6脚与测角传感器6芯接口JP2的3脚连接，物理层芯片U4的7脚与测角传感器6芯接口JP2的2脚连接，物理层芯片U4的8脚与测角传感器6芯接口JP2的1脚连接，测角传感器6芯接口JP2的5脚接地，测角传感器6芯接口JP2的6脚接电源PWR；所述的RS485物理层芯片U4采用Sipex公司的SP3490芯片

所述的数据存储电路包括数据存储器U5，第十七滤波电容C17，第十五上拉电阻R15，第十六上拉电阻R16；数据存储器U5的1脚、2脚、3脚和4脚接地，数据存储器U5的5脚、第十五上拉电阻R15的一端与微控制器的59脚连接，第十五上拉电阻R15的另一端接3.3V电源，数据存储器U5的6脚、第十六上拉电阻R16的一端与微控制器的58脚连接，第十六上拉电阻R16的另一端接3.3V电源，数据存储器U5的7脚、第十七滤波电容C17的一端接地，数据存储器U5的8脚、第十七滤波电容C17的另一端接3.3V电源；所述的数据存储芯片U5采用Atmel公司的AT24LC08芯片；

所述的电源电路包括电源BT1，直流降压芯片U1，第一自锁开关S1，第一肖特基二极管D1，第二肖特基二极管D2，第四发光二极管D4，第一滤波电解电容C1，第三滤波电容C3，第四滤波电容C4，第五滤波电容C5，第十滤波电解电容C10，第一滤波电感L1，第一限流电阻R1，第二反馈电阻R2，第三限流电阻R3，第十四反馈电阻R14；电源BT1负极接地，电源BT1的正极与第一自锁开关S1的一端连接，第一自锁开关S1的另一端与第一肖特基二极管D1的正端，第一肖特基二极管D1的负端、第一滤波电解电容C1的正极、第三滤波电容C3的一端与直流降压芯片U1的1脚连接，第一滤波电解电容C1的负极、第三滤波电容C3的另一端与第一限流电阻R1的一端连接，第一限流电阻R1的另一端与直流降压转换器U1的4脚连接，第一滤波电感L1的一端、第二肖特基二极管D2的负端与直流降压芯片U1的2脚连接，第一滤波电感L1的另一端、第十滤波电解电容C10的正极、第四滤波电容C4的一端、第二限流电阻R2的一端、第五滤波电容C5的一端、第三限流电阻R3的一端接3.3V电源，第二肖特基二极管D2的正端、第十滤波电解电容C10的负极、第四滤波电容C4的另一端接地，第二反馈电阻R2的另一端、第五滤波电容C5的另一端、第十四反馈电阻R14的一端与直流降压芯片U1的3脚连接，第三限流电阻R3的另一端与第四发光二极管D4的正端连接，第四发光二极管D4的负端、第十四反馈电阻R14的另一端接地，直流降压芯片U1的5、6、7、8脚接地；所述的直流降压芯片U1采用AXElite公司的AX3007-3.3V

所述的LCD显示接口电路包括第八滤波电容C8，第十八电位器R18，第九滤波电容C9，第十九限流电阻R19，第十七限流电阻R17，第一三极管Q1，第二十二上拉电阻R22，第二十三限流电阻R23，LCD屏20芯接口J8；LCD屏20芯接口J8的1脚、第八滤波电容C8的一端接地，LCD屏20芯接口J8的2脚、第八滤波电容C8的另一端、第十八电位器R18非调阻端的一端接3.3V电源，LCD屏20芯接口J8的3脚与第十八电位器R18的调阻端连接，第十八电位器R18非调阻端的另一端与LCD屏20芯接口J8的18脚连接，LCD屏20芯接口J8的4脚与微控制器的21脚连接，LCD屏20芯接口J8的5脚与微控制器的22脚连接，LCD屏20芯接口J8的6脚与微控制器的25脚连接，LCD屏20芯接口J8的7脚与微控制器的8脚连接，LCD屏20芯接口J8的8脚与微控制器的9脚连接，LCD屏20芯接口J8的9脚与微控制器的10脚连接，LCD屏20芯接口J8的10脚与微控制器的11脚连接，LCD屏20芯接口J8的11脚与微控制器的24脚连接，LCD屏20芯接口J8的12脚与微控制器的25脚连接，LCD屏20芯接口J8的13脚与微控制器的37脚连接，LCD屏20芯接口J8的14脚与微控制器的38脚连接，LCD屏20芯接口J8的15脚与微控制器的39脚连接，LCD屏20芯接口J8的16脚与微控制器的40脚连接，LCD屏20芯接口J8的17脚、第九滤波电容C9的一端、第十九限流电阻R19的一端与微控制器的41脚连接，第九滤波电容C9的另一端接地，第十九限流电阻R19的另一端、第一三极管Q1的发射极、第二十二上拉电阻R22的一端接3.3V电源，第二十二上拉电阻R22的另一端、第二十三限流电阻R23的一端与第一三极管Q1的基极连接，第一三极管Q1的集电极与第十七限流电阻R17的一端连接，第十七限流电阻R17的另一端与LCD屏20芯接口J8的19脚连接，LCD屏20芯接口J8的20脚接地，第二十三限流电阻R23的另一端与微控制器的36脚连接；

所述的按键接口电路包括第二十四分压电阻R24，第二十五分压电阻R25，第二十六分压电阻R26，第二十七分压电阻R27，第二十八分压电阻R28，第二十九分压电阻R29，第三十分压电阻R30，第三十一分压电阻R31，第三十二分压电阻R32，第三十二分压电阻R32，第二按键开关S2，第三按键开关S3，第四按键开关S4，第五按键开关S5，第六按键开关S6，第七按键开关S7，第八按键开关S8，第九按键开关S9，第二十七滤波电容C27，按键模拟信号采样接口J10；第二十四分压电阻R24的一端接3.3V电源，第二十四限流电阻R24的另一端、第二按键开关S2的一端与第二十五分压电阻R25的一端连接，第二十五分压电阻R25的另一端、第三按键开关S3的一端与第二十六分压电阻R26的一端连接，第二十六分压电阻R26的另一端、第四按键开关S4的一端与第二十七分压电阻R27的一端连接，第二十七分压电阻R27的另一端、第五按键开关S5的一端与第二十八分压电阻R28的一端连接，第二十八限流电阻R28另一端、第六按键开关S6的一端与第二十九分压电阻R29的一端连接，第二十九分压电阻R29的另一端、第七按键开关S7的一端与第三十分压电阻R30的一端连接，第三十分压电阻R30的另一端、第八按键开关S8的一端与第三十一分压电阻R31的一端连接，第三十一分压电阻R31的另一端与第九按键开关S9的一端连接，第二按键开关S2的另一端、第三按键开关S3的另一端、第四按键开关S4的另一端、第五按键开关S5的另一端、第六按键开关S6的另一端、第七按键开关S7的另一端、第八按键开关S8的另一端、第九按键开关S9的另一端、第二十七滤波电容C27的一端、第三十二分压电阻R32的一端与按键模拟信号采样接口J10的3脚连接，第二十七滤波电容C27的另一端、第三十二分压电阻R32的另一端接地，按键模拟信号采样接口J10的2脚接地，按键模拟信号采样接口J10的1脚接3.3V电源；

所述的低电压检测电路包括第二十分压电阻R20，第二十一分压电阻R21，第二滤波电容C2；第二十分压电阻R20的一端接PWR电源，第二十分压电阻R20的另一端、第二十一分压电阻R21的一端、第二滤波电容C2的一端与微控制器的15脚连接，第二十一分压电阻R21的另一端、第二滤波电容C2的另一端接地；

所述的JTAG仿真接口电路包括第四上拉电阻R4，第五上拉电阻R5，第六上拉电阻R6，第七上拉电阻R7，第八上拉电阻R8，第九上拉电阻R9，第十一上拉电阻R11，第十二上拉电阻R12，仿真器20芯接口JP1；第四上拉电阻R4的一端、第五上拉电阻R5的一端、第六上拉电阻R6的一端、第七上拉电阻R7的一端、第八上拉电阻R8的一端接3.3V电源，第四上拉电阻R4的另一端与仿真器20芯接口JP1的13脚连接，第五上拉电阻R5的另一端与仿真器20芯接口JP1的9脚连接，第六上拉电阻R6的另一端与仿真器20芯接口JP1的7脚连接，第七上拉电阻R7的另一端与仿真器20芯接口JP1的5脚连接，第八上拉电阻R8的另一端与仿真器20芯接口JP1的3脚连接，第九上拉电阻R9的一端、第十一上拉电阻R11的一端、第十二上拉电阻R12的一端接地，第九上拉电阻R9的另一端与仿真器20芯接口JP1的11脚连接，第十一上拉电阻R11的另一端与仿真器20芯接口JP1的17脚连接，第十二上拉电阻R12的另一端与仿真器20芯接口JP1的19脚连接，仿真器20芯接口JP1的15脚与微控制器的7脚连接，仿真器20芯接口JP1的1、2脚接3.3V电源，仿真器20芯接口JP1的4、6、8、10、12、14、16、18、20脚接地；

所述的激光测距传感器接口电路和RS232 接口电路包括第十二倍压电荷泵电容C12，第十三滤波电容C13，第十四倍压电荷泵电容C14，第十五滤波电容C15，物理层芯片RS-232收发器U2，第十六滤波电容C16，激光测距传感器4芯接口J2，RS232接口电路3芯接口J1；第十二倍压电荷泵电容C12的一端与RS-232收发器U2的1脚连接，第十二倍压电荷泵电容C12的另一端与RS-232收发器U2的3脚连接，第十三滤波电容C13的一端与RS-232收发器U2的2脚连接，第十三滤波电容C13的另一端接地，第十四倍压电荷泵电容C14的一端与RS-232收发器U2的4脚连接，第十四倍压电荷泵电容C14的另一端与RS-232收发器U2的5脚连接，第十五滤波电容C15的一端与RS-232收发器U2的6脚连接，第十五滤波电容C15的另一端接地，RS-232收发器U2的7脚与RS232接口电路3芯接口J1的2脚连接，RS-232收发器U2的8脚与RS232接口电路3芯接口J1的1脚连接，RS232接口电路3芯接口J1的3脚接地，RS-232收发器U2的9脚与微控制器的17脚连接，RS-232收发器U2的10脚与微控制器的16脚连接，RS-232收发器U2的11脚与微控制器的42脚连接，RS-232收发器U2的12脚与微控制器的43脚连接，RS-232收发器U2的13脚与激光测距传感器4芯接口J2的2脚连接，RS-232收发器U2的14脚与激光测距传感器4芯接口J2的1脚连接，激光测距传感器4芯接口J2的3脚接地，激光测距传感器4芯接口J2的4脚接电源PWR，RS-232收发器U2的15脚、第十六滤波电容C16的一端接地，RS-232收发器U2的16脚、第十六滤波电容C16的另一端接3.3V电源，所述的RS-232收发器U2采用Maxim公司的MX3232芯片。

Images