CN203630568U - 一种智慧型信息交互终端 - Google Patents

Abstract

一种智慧型信息交互终端，它包括机箱和设置在机箱内的电路板，所述机箱前面板上设置有指示灯通孔，侧面板上设置有散热孔，后面板上设置有电源插座、秒脉冲输出接口、开关量输入接口、继电器控制输出接口和通讯接口，所述通讯接口包括RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口；所述机箱的两个侧面板前端分别设置有可拆卸的挂耳。本实用新型实现了数据的互联互通传输，并且在此基础上可以扩展ZIGBEE通讯、wifi通讯模块等，支持多种通讯方式，高度集成化，在很大程度提高了产品的性能，同时也降低了产品的成本。

Description

一种智慧型信息交互终端

技术领域

本实用新型涉及一种智慧型信息交互终端，属于数据通信技术领域。

背景技术

工业化与信息化的两化融合已成为我国工业技术发展的必然趋势，它要求把电子信息技术广泛应用到工业生产的各个环节，信息化成为工业企业经营管理的常规手段。信息化进程和工业化进程不再相互独立进行，不再是单方的带动和促进关系，而是两者在技术、产品、管理等各个层面相互交融，彼此不可分割。这就要求有可以对工业信息化中产生的海量数据进行智能管理和无障碍传输的设备出现。

目前，在世界范围研发的信息交互终端主要运用于电力、厂矿、建筑、化工等领域的信息管理，通过控制平台控制下行的终端采集设备，实现遥信、遥测、遥控、遥调、遥视等信息的采集，将消息反馈回调度中心。但是，现有的主流信息交互终端外围通讯接口种类少，产品集成度低以及抗扰能力比较弱，并且产品的价格也相当昂贵。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型提供了一种智慧型信息交互终端，不仅操作简便、成本低廉、扩展性好，而且支持多种通讯方式。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种智慧型信息交互终端，包括机箱和设置在机箱内的电路板，其特征是，所述机箱前面板上设置有指示灯通孔，侧面板上设置有散热孔，后面板上设置有电源插座、秒脉冲输出接口、开关量输入接口、继电器控制输出接口和通讯接口，所述通讯接口包括RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口；所述机箱的两个侧面板前端分别设置有可拆卸的挂耳。

优选地，所述电路板包括微控制器以及分别与微控制器连接的工作电源、存储器、实时时钟、状态指示灯、开关量输入电路、继电器控制输出电路和通讯模块，所述工作电源的输入端与电源接口连接，所述实时时钟与秒脉冲输出接口连接，所述状态指示灯设置在指示灯通孔内，所述开关量输入电路与开关量输入接口连接，所述控制输出电路与继电器控制输出接口连接，所述通讯模块包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、CAN通讯模块和以太网通讯模块，所述的RS485通讯模块、RS232通讯模块、CAN通讯模块和以太网通讯模块分别与RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口连接。

优选地，所述微控制器包括ST公司专门为通讯设计的ARM芯片，所述存储器包括Nandflash存储芯片，所述实时时钟包括具有I2C接口的时钟芯片。

优选地，所述工作电源包括开关电源，所述开关电源分别为微控制器、存储器、实时时钟、状态指示灯、开关量输入电路、继电器控制输出电路和通讯模块提供工作电压。

优选地，所述电路板还包括ZIGBEE通讯模块，所述ZIGBEE通讯模块与微控制器连接。

优选地，所述电路板还包括wifi通讯模块，所述wifi通讯模块与微控制器连接。

本实用新型具有以下突出的有益效果：本实用新型采用了ST公司专门为通讯设计的ARM芯片，基于一个支持实时仿真和跟踪的32位的微控制器，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行，实现高达72MHz的操作频率；还采用了传输速率高、抗扰能力强的通讯芯片，并可以为4个工业标准RS485、1个工业标准RS232、1个CAN通讯和2个10M/100M自适应以太网接口，可以实现数据的互联互通传输；在此基础上本实用新型可以扩展ZIGBEE通讯、wifi通讯模块等，支持多种通讯方式。

本实用新型高度集成化，在很大程度提高了产品的性能，同时也降低了产品的成本。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

图1是本实用新型的外观结构示意图；

图2是本实用新型的后视结构示意图；

图3是本实用新型所述电路板的示意图。

图中，1机箱、2指示灯通孔、3散热孔、4挂耳、5电源插座、6秒脉冲输出接口、7开关量输入接口、8继电器控制输出接口、9通讯接口。

具体实施方式

如图1和2所示，本实用新型的一种智慧型信息交互终端，它包括机箱1和设置在机箱内的电路板，所述机箱前面板上设置有指示灯通孔2，侧面板上设置有散热孔3，所述机箱的两个侧面板前端分别设置有可拆卸的挂耳4；后面板上设置有电源插座5、秒脉冲输出接口6、开关量输入接口7、继电器控制输出接口8和通讯接口9，所述通讯接口9包括RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口。

如图3所示，本实用新型所述的电路板包括微控制器以及分别与微控制器连接的工作电源、存储器、实时时钟、状态指示灯、开关量输入电路、继电器控制输出电路和通讯模块，所述工作电源的输入端与电源接口连接，所述实时时钟与秒脉冲输出接口连接，所述状态指示灯设置在指示灯通孔内，所述开关量输入电路与开关量输入接口连接，所述控制输出电路与继电器控制输出接口连接，所述通讯模块包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、CAN通讯模块、以太网通讯模块、ZIGBEE通讯模块和wifi通讯模块，所述的RS485通讯模块、RS232通讯模块、CAN通讯模块和以太网通讯模块分别与RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口连接。

优选地，所述微控制器包括ST公司专门为通讯设计的ARM芯片，所述存储器包括Nandflash存储芯片，所述实时时钟包括具有I2C接口的时钟芯片；所述工作电源包括开关电源，所述开关电源分别为微控制器、存储器、实时时钟、状态指示灯、开关量输入电路、继电器控制输出电路和通讯模块提供工作电压。

本实用新型集成了多种通讯模块，各个通讯模块把采集的数据信息汇总到协议转换单元CPU（即微控制器），CPU以其他的通讯接口的通讯协议把数据上传的PC上位机，实现对所有的下行设备进行监测控制。该智慧型信息交互终端的整体尺寸为19寸标准宽度、1U标准高度（即机械尺寸为482mm（宽）×225mm（深）×44mm（高））。下面对该智慧型信息交互终端的各组成部分进行详细说明。

一、微控制器（CPU）

微控制器（CPU）采用了ST公司专门为通讯设计ARM芯片，具有高速的数据处理速度和丰富的内部资源，它具有以下特点：

1、内核：ARM 32位的Cortex??-M3 CPU，最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz，单周期乘法和硬件除法；

2、存储器：512K字节的闪存程序存储器；高达64K字节的SRAM ；带4个片选的静态存储器控制器；支持CF卡、SRAM、PSRAM、NOR和NAND存储器；并行LCD接口，兼容8080/6800模式；

3、时钟、复位和电源管理：2.0～3.6伏供电和I/O引脚；上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD) ??4～16MHz晶体振荡器；内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器；内嵌带校准的40kHz的RC；

4、振荡器；带校准功能的32kHz RTC振荡器；

5、低功耗：睡眠、停机和待机模式；VBAT引脚为RTC和后备寄存器供电；

6、DMA：12通道DMA控制器；支持的外设：定时器、ADC、DAC、SDIO、I2S、SPI、I2C和USART等；

7、多达112个快速I/O端口：多功能双向的I/O口，所有I/O口可以映像到16个外部中断；几乎所有端口均可容忍5V信号；

8、多达11个定时器：多达4个16位定时器，每个定时器有多达4个；用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入；2个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器；2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)；系统时间定时器，24位自减型计数器；2个16位基本定时器用于驱动DAC；

9、多达13个通信接口：多达2个I2C接口(支持SMBus/PMBus)；多达5个USART接口(支持ISO7816，LIN，IrDA接口和调制解调控制)；多达3个SPI接口(18M位/秒)，2个可复用为I2S接口；CAN接口(2.0B 主动)；USB 2.0全速接口。

二、通讯模块

1、RS232通讯模块：

本实用新型设计了1路RS232通讯，采用了ADI（全称为：Analog Devices, Inc）公司专门为通讯设计的RS232收发器，内部集成了双通道数字隔离器以及集成隔离电源，其专有的磁隔技术与光耦技术相比，具有更好的波形传输特性，更高的传输速度和更低的功率。除了具有一般磁隔离器的优势外，还具有极高的集成度与稳定性，极小的PCB使用面积实现了RS-232接口的完美隔离。并且具有高达460Kbps的传输速率和高达2500V的隔离电压，还具有高达±15KVESD保护。

2、RS485通讯模块：

本实用新型设计了4路RS485通讯，都采用了ADI公司专门为通讯设计的带隔离的增强型RS485收发器，具有高达500Kbps的传输速率和高达2500V的隔离电压，总线最大允许节点高达256个，具有±2KV 的ESD保护功能，瞬态高共模抑制能力高达25KV/μS等，并且其外围器件还增加了防浪涌冲击器件，这   些设计保证了RS485通讯的可靠性，减少了数据的误码率同时高的性价比也降   低了本实用新型的成本。本实用新型设计的每个RS-485通讯端口可最多连接32块通讯设备，RS485通讯采用屏蔽双绞线，最大通讯距离是1219米；不过为保险起见，一般通讯距离超过1kM时就需要选用光纤。

3、以太网通讯：

本实用新型设计了2路以太网通讯接口，采用的WIZnet公司的高性能Internet连接芯片，内部集成了10/100M以太网控制器，MAC和TCP/IP等多种协议栈，高速网络数据传输，速率可达到50Mbps，内部128K字节存储器可用于数据通信；可最大建立150MHz的时钟信号，并且采用了与CPU并行通讯的方式建立联系，提高了数据的传输和处理速度。其低功耗、高性价比和宽范围的工作温度保证了产品性能和功能可靠性。本实用新型设计的以太网接线方式按照T568B标准。线序从左到右依次为：1-白橙、2-橙、3-白绿、4-蓝、5-白蓝、6-绿、7-白棕、8-棕。

4、CAN通讯模块：

本实用新型设计了1路CAN通讯，设计方案采用的是Philips生产的芯片，总线提供差动发送能力并对CAN控制器提供差动接收能力，较高的击穿电压，因此可以在电源电压范围内驱动低至45Ω的总线负载成为全，高达1Mbps的传输速率，抗宽范围的共模干扰，抗电磁干扰能力强，已成为世界使用最广泛的CAN收发器。本实用新型设计的CAN通讯采用采用屏蔽双绞线，最远距离可达10kM。

5、本实用新型可针对不同行业量身订做通讯方案，可无障碍兼容电力、厂矿、建筑、化工等多个行业的信息化管理。

三、开关量输入：

本实用新型是为了检测某种测控终端设备开关的状态而增加了开关量输入的功能，为了保证信号的可靠输入，设计采用了抗扰能力强，性能的稳定的光电耦合器件，同时增加了稳压器件和防浪涌器件保护电路的稳定。其工作原理是：测控终端设备的开关S未闭合时，是没有信号输入，光电耦合器也无信号输出，此时CPU检测到是高电平；如果S闭合，是有信号输入，光电耦合器有信号输出，此时CPU检测到低电平，系统就是根据检测的高低电平来判断是否有信号输入的。

四、秒脉冲输出：

本实用新型是为了检测某种测控终端设备校时而增加了秒脉冲输出的功能，为了保证信号的的精度和可靠性，本实用新型采用了具有高精度的实时时钟芯片。设计采用了抗扰能力强，性能的稳定的光电耦合器件，同时增加了稳压器件和防浪涌器件保护电路的稳定。其工作原理是：方案所采用的实时时钟芯片有一个秒脉冲输出端口，每秒输出一个长度为0.5S的高电平。当有时钟芯片有脉冲输出，光电耦合器输出信号，秒脉冲输出电路中24V回路导通，就会输出一个幅值为24V，长度为0.5S的高电平；反之，秒脉冲输出电路中24V回路断开，无24V秒脉冲输出。

五、继电器控制输出：

本实用新型是为控制测控终端设备的开关的合闸或者分闸而增加继电器控制输出的功能，为了保证输出信号准确无误和可靠性，设计采用了抗扰能力强，性能的稳定的光电耦合器件，同时增加了稳压器件和防浪涌器件保护控制输出电路的稳定，采用了欧姆龙的小型、高灵敏度、高耐压（5A/250VAC或5A/30VDC）、塑料密封，带常开和常闭触点、内置线圈浪涌吸收二极管的继电器。其工作原理是：当系统需要控制某个设备合闸/分闸时，CPU会输出一个高电平，光电耦合器输出信号，输出控制电路的24V回路导通，继电器触点就会产生动作。

六、实时时钟模块：

为了给系统提供一个精确的实时时钟信号，本实用新型采用了外部时钟电路，设计方案采用了具有内置高精度调整的32.768kHz水晶振子的I2C总线接口方式的实时计时器。除了具有6种发生中断功能、2个系统的闹钟功能、对内部数据进行有效无效判定的振动停止检测功能电源电压监视功能等外，还配有   时钟精度调整功能，可以对时钟进行任意精度调整内部振荡回路，是以固定电压驱动因而可获得受电压变动影响小且稳定的32.768kHz 时钟输出，从而保证了系统时间的精度。

七、存储模块：

本实用新型设计了一个外部512MBit的能够反复读/写、数据掉电不丢失的Nandflash存储芯片,便于存储历史数据。

八、电源模块：

为了保证系统的电源的稳定性和可靠性，本设计采用了多级保护措施。其工作原理是：系统采用开关电源输出一个DC24V的电源，然后经过保险丝、稳压管、滤波电路和电源芯片得到多路相互隔离电源，从而保证了系统的稳定性和可靠性。

九、人机界面：

本实用新型设计了LED指示灯面板，通过这些指示灯可以初步判断系统电源是否正常工作、系统运行是否正常、通信是否在进行，另外还可根据指示灯闪亮的持续时间来判断收发的是长报文还是短报文。这些对了解设备的工作状态有着重要的参考作用。

本实用新型具有如下优点：

1、强大的CPU平台，可满足当前大数据、高处理速度的需求；

2、丰富的通讯接口可方便接入各种接口的终端设备，每一讯接口都可灵活选择各种通讯规约；

3、丰富的内嵌规约可兼容当前主流的所有终端设备，不用二次开发；

4、增加了开关量输入、秒脉冲输出和继电器控制输出的功能。

本实用新型拥有一个标准的独立RS232接口、4个RS485标准串口、2个10M/100M自适应以太网接口和1个CAN通讯接口，如果需要，应用程序可以使用全双工串行端口通信，最高波特率可以达到4.5Mbps。可以同时通过不同通讯接口与多种设备进行通讯，最终将采集到的所有数据上传到终端设备。 

以上所述只是本实用新型的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也被视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种智慧型信息交互终端，包括机箱和设置在机箱内的电路板，其特征是，所述机箱前面板上设置有指示灯通孔，侧面板上设置有散热孔，后面板上设置有电源插座、秒脉冲输出接口、开关量输入接口、继电器控制输出接口和通讯接口，所述通讯接口包括RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口；所述机箱的两个侧面板前端分别设置有可拆卸的挂耳。

2.根据权利要求1所述的一种智慧型信息交互终端，其特征是，所述电路板包括微控制器以及分别与微控制器连接的工作电源、存储器、实时时钟、状态指示灯、开关量输入电路、继电器控制输出电路和通讯模块，所述工作电源的输入端与电源接口连接，所述实时时钟与秒脉冲输出接口连接，所述状态指示灯设置在指示灯通孔内，所述开关量输入电路与开关量输入接口连接，所述控制输出电路与继电器控制输出接口连接，所述通讯模块包括RS485通讯模块、RS232通讯模块、CAN通讯模块和以太网通讯模块，所述的RS485通讯模块、RS232通讯模块、CAN通讯模块和以太网通讯模块分别与RS485接口、RS232接口、CAN总线接口和以太网接口连接。

3.根据权利要求2所述的一种智慧型信息交互终端，其特征是，所述微控制器包括ARM芯片，所述存储器包括Nandflash存储芯片，所述实时时钟包括具有I2C接口的时钟芯片。

4.根据权利要求2所述的一种智慧型信息交互终端，其特征是，所述工作电源包括开关电源，所述开关电源分别为微控制器、存储器、实时时钟、状态指示灯、开关量输入电路、继电器控制输出电路和通讯模块提供工作电压。

5.根据权利要求2所述的一种智慧型信息交互终端，其特征是，所述电路板还包括ZIGBEE通讯模块，所述ZIGBEE通讯模块与微控制器连接。

6.根据权利要求2所述的一种智慧型信息交互终端，其特征是，所述电路板还包括wifi通讯模块，所述wifi通讯模块与微控制器连接。

Images