CN203338047U - 一种工程机械数字化组合仪表 - Google Patents

Abstract

一种工程机械数字化组合仪表，包括仪表主体，其特征在于：所述仪表主体的主控电路包括单片机控制芯片，以及与其电路连接的电源管理模块、液晶显示模块和GPRS+GPS模块，通过单片机控制芯片驱动液晶显示模块液晶屏显示、连接GPRS+GPS模块进行无线远程与后台服务平台和专家系统实时数据交换。本实用新型利用数字化技术和软件模拟技术，解决了传统仪表只能配置单一固定参数传感器，同时提高了仪表显示精度和稳定性；可以对设备故障时的机器参数进行永久记录，以便查询；可以直接与电喷发动机总线连接，获得所有信息；可以与后台专家系统进行信息互动获得技术支持和服务，并可获得语音服务。

Description

一种工程机械数字化组合仪表

技术领域

本实用新型工程机械技术领域，尤其涉及工程机械数字化组合仪表。

背景技术

一般工程机械组合仪表是由多个独立机械式仪表集合而成，精度差，通用性低，无黑匣子记忆功能，无法用于电喷发动机，没有与后台服务平台和专家系统进行信息通信联系和语音服务的功能。

发明内容

为解决以上所述工程机械组合仪表的不足，本实用新型的目的在于提供一种工程机械数字化组合仪表，是通过单片机控制芯片驱动液晶显示模块液晶屏显示、连接GPRS+GPS模块进行无线远程与后台服务平台和专家系统实时数据交换。

本实用新型的目的是通过以下技术解决方案来实现的：一种工程机械数字化组合仪表，包括仪表主体，其特征在于：所述仪表主体的主控电路包括单片机控制芯片，以及与其电路连接的电源管理模块、液晶显示模块和GPRS+GPS模块，通过单片机控制芯片驱动液晶显示模块液晶屏显示、连接GPRS+GPS模块进行无线远程与后台服务平台和专家系统实时数据交换。

所述仪表主体的主控电路还包括与单片机控制芯片电路连接的语音模块，通过单片机控制芯片经语音模块无线远程接收、传送音讯讯号。

所述仪表主体的外壳上设有液晶显示屏、2颗指针、多个高亮LED人机输出接口，及1颗按键人机输入接口。

所述液晶显示屏电路连接通信传输的基于MCP2515芯片的SPI接口CAN总线，以及所述主控电路。

所述MCP2515芯片的CAN接口TXCAN和RXCAN与所述CAN总线的接收器MCP2551的TXD和RXD连接。

所述MCP2551其连接的终端电阻R1留出通过跳线选择是否连接的接口，同时其附带可防总线过压的TVS管。

所述主控电路通过CAN总线连接电喷发动机。

所述液晶显示屏选用分辨率为240×160的液晶显示屏；单片机控制芯片选用MSP430F149单片机；电源管理模块包括LM2576开关电源芯片和进行滤波的共模电感。

本实用新型，设计科学合理，解决了传统仪表只能配置单一固定参数传感器，同时提高了仪表显示精度和稳定性；数字技术的使用，可以对设备故障时的机器参数（如：转速、水温、油压、时间等）进行永久记录，以便查询；而为满足环保排放要求，越来越多的电喷发动机会用于工程机械，常规仪表无法用于电喷发动机，而集成有CAN总线的数字化组合仪表可以直接与电喷发动机总线连接，获得所有信息，该仪表还集成了GPRS和GPS模块，可以无线远程与后台服务平台和专家系统实时数据交换，并由于集成了语音芯片，可以进行无线远程语音服务。

附图说明

图1是本实用新型实施例的仪表主控电路示意框图。

图2是本实用新型实施例的电源电路图。

图3是本实用新型实施例的CAN总线电路图。

图4是本实用新型实施例的CAN软件处理流程图。

图5是本实用新型实施例的液晶接口电路图。

具体实施方式

由图1知, 是本实用新型实施例的仪表主控电路示意框图。本实用新型的数字化工程机械组合仪表的电路设计以满足对工程机械工作状态进行实时监控的要求，选用分辨率为240×160的液晶显示屏、2颗指针及多个高亮LED作为人机输出接口，外部运用1颗按键作为人机输入接口，同时选用德州仪器（TI）公司生产MSP430F149单片机为控制核心，进行电路设计开发。本实用新型还包括（集成）了GPRS+GPS模块，本实施例采用西门子GPRS+GPS模块，可以无线远程与后台服务平台和专家系统实时数据交换，并由于集成了语音模块，可以无线远程接收、传送音讯讯号，接收语音提示和指导服务以及进行语音联系。

本实施例数字化组合仪表为实现工作参数显示，报警显示，工作计时，故障代码及维护保养，并结合压路机等工程机械的实际需求进行开发。

如图2所示，是本实用新型实施例的电源电路图。在硬件电路电源设计中采用LM2576开关电源作为电源管理芯片，加上共模电感进行滤波，滤波电路克服上电启动引起的干扰；瞬态吸收二极管、压敏电阻和自恢复保险进行瞬态浪涌保护和过压保护，实现宽电压输入，宽温度范围。

如图3所示,是本实用新型实施例的CAN总线电路图。根据设计目标要求，仪表液晶屏的显示由CAN总线通信传输，采用软硬件结合技术，以SPI转CAN的方式来实现，选用MCP2515芯片，并根据MCP2515的产品手册来编写SPI转CAN的驱动程序。鉴于通信速度较快，采取了中断方式对CAN数据帧进行解算，保证了信息的完整性、及时性、稳定性和可靠性。MCP2515的CAN接口TXCAN和RXCAN与CAN总线接收器MCP2551的TXD和RXD连接，MCP2551保证了CAN物理层的包发送，终端电阻R1留出接口，通过跳线选择是否连接。MCP2551具有很好的光耦隔离作用，对提升系统稳定性有很好的帮助，同时其附带TVS管防可防总线过压。

CAN总线主要通过通信软件来实时有效地完成数据的通信任务，因此通信软件的设计是整个程序设计的关键之一。MCP2551提供了查询和中断两种数据操作模式，采用中断模式进行CAN总线数据的接收和发送，整个软件分为三个模块：

1、单片机初始化模块

该模块对看门狗和通用的I/O引脚进行初始化的设置，然后对单片机内部的交叉编译开关进行设置，使能SPI引脚功能，最后完成SPI接口的传输速度、工作模式的设置。

2、MCP2551初始化模块

该模块对MCP2551工作模式，CAN报文数据帧的格式，报文处理方式和内部的软件复位操作进行定义。

3、中断检测与处理模块

该模块是软件设计的核心，它主要完成三个方面工作：（1）发送处理；（2）接收处理；（3）错误处理。

如图4所示，是本实用新型实施例的CAN软件处理流程图。

在单片机MSP430F149与3.5寸液晶屏连接驱动上，根据液晶模块的产品手册专门编写了LCD驱动程序，保证液晶模块的运行稳定可靠，达到了设计要求。

如图5所示，是本实用新型实施例的液晶接口电路图。在产品的高低温试验中，暴露出低温和高温液晶屏显示字迹暗淡且视角范围小问题，我们通过优化软件中LCD液晶屏的初始化程序，当温度变化时可编程电阻RP1按照定义的曲线自动改变，从而达到对屏的对比度进行自动调节解决了产品在高低温时液晶屏显示字迹暗淡且视角范围小的问题，满足高低温时可视要求。

以上实施例只是对于本实用新型的部分功能进行描述，但实施例和附图并不是用来限定本实用新型的。在不脱离本实用新型之精神和范围内，所做的任何等效变化，同样属于本实用新型之保护范围。

Claims (8)

1.一种工程机械数字化组合仪表，包括仪表主体，其特征在于：所述仪表主体的主控电路包括单片机控制芯片，以及与其电路连接的电源管理模块、液晶显示模块和GPRS+GPS模块，通过单片机控制芯片驱动液晶显示模块液晶屏显示、连接GPRS+GPS模块进行无线远程与后台服务平台和专家系统实时数据交换。

2.根据权利要求1所述的工程机械数字化组合仪表，其特征在于：所述仪表主体的主控电路还包括与单片机控制芯片电路连接的语音模块，通过单片机控制芯片经语音模块无线远程接收、传送音讯讯号。

3.根据权利要求1所述的工程机械数字化组合仪表，其特征在于：所述仪表主体的外壳上设有液晶显示屏、2颗指针、多个高亮LED人机输出接口，及1颗按键人机输入接口。

4.根据权利要求3所述的工程机械数字化组合仪表，其特征在于：所述液晶显示屏电路连接用于通信传输的基于MCP2515芯片的SPI接口CAN总线，及其所述主控电路。

5.根据权利要求4所述的工程机械数字化组合仪表，其特征在于：所述MCP2515芯片的CAN接口TXCAN和RXCAN与所述CAN总线的接收器MCP2551的TXD和RXD连接。

6.根据权利要求5所述的工程机械数字化组合仪表，所述MCP2551其连接的终端电阻R1留出通过跳线选择是否连接的接口，同时其附带可防总线过压的TVS管。

7.根据权利要求1所述的工程机械数字化组合仪表，所述主控电路通过CAN总线连接电喷发动机。

8.根据权利要求3、4、5或6所述的工程机械数字化组合仪表，所述液晶显示屏选用分辨率为240×160的液晶显示屏；所述单片机控制芯片选用MSP430F149单片机；所述电源管理模块包括LM2576开关电源芯片，加上进行滤波的共模电感。

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