CN204390027U - 一种闸机自动控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种闸机自动控制电路，旨在克服现有闸机难以集成多样功能、难以落地调试工作繁琐的不足提供了一种应用于闸机使其能够实现复杂功能，连接其他通道外设协同工作并且方便进行设备调试的一种闸机自动控制电路。它包括主控单元和机芯控制单元，所述主控单元包括处理器a、以太网接口模块、CAN接口模块a，主控单元电连接有检票外设；机芯控制单元包括处理器b、参数设置模块、光耦接口模块、CAN接口模块b、机芯控制接口模块，CAN接口模块a和CAN接口模块b通过CAN总线相连接。本实用新型具有双控制单元的架构，支持闸机实现远程票务系统对接等复杂功能；通过CAN总线实现闸机和通道外设的对接和协同工作；设备参数的现场调试更为方便等优点。

Description

一种闸机自动控制电路

技术领域

本实用新型涉及闸机控制领域，尤其涉及一种闸机控制电路。

背景技术

闸机是一种通道阻挡装置（通道管理设备）。闸机使用时，通过其配置的身份验证配件验证行人的身份验证凭证，用于验证行人身份。在身份验证失败时，锁定拦阻装置阻挡行人通过。在身份验证成功时解锁或打开拦阻装置，允许行人通过；并且在传感器感应行人通过或者长时间不存在行人通过时自动关闭拦阻装置。

现有的闸机都配置有控制电路系统，控制电路系统由一个微控制器（如单片机、ARM）系统或者工控机构成，用于控制闸机的所有的运行流程和逻辑判断，同时控制机芯等机械部件的运转。但是使用单一微控制器系统控制闸机的技术方案存在着诸多问题：一、由于硬件处理容量的限制，此类闸机在尝试集成多样功能（例如对接远程票务系统，集成多样化的身份验证功能或判断方式等）时出错频率会大大增加；二、闸机无法连接其他的通道外设（例如通道指示灯等）协同工作，只能连接上位机，由上位机系统协同控制，限制通道设备工作协同性，同时增加了布置难度；三、在闸机系统落地时，对于机芯设备控制参数调试工作较为繁琐。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有闸机控制电路的上述不足，提供了一种应用于闸机使其能够实现复杂功能，连接其他通道外设协同工作并且方便进行设备调试的一种闸机自动控制电路。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种闸机自动控制电路，包括主控单元和机芯控制单元，所述主控单元包括处理器a、以太网接口模块、CAN接口模块a，主控单元电连接有检票外设；机芯控制单元包括处理器b、参数设置模块、光耦接口模块、CAN接口模块b、机芯控制接口模块，CAN接口模块a和CAN接口模块b通过CAN总线相连接。

本方案通过双控制单元的架构通实现对闸机的控制，闸机基本运行的流程控制、逻辑判断以及机芯控制被分割在两个处理器中，完成闸机基本运行所消耗单个处理器的处理容量也随着减少，因此单个处理器都能够实现更为复杂的功能。主控单元的主要功能是对接远程票务系统以及闸机通道人员的身份验证。机芯控制单元完成对光耦和闸机机芯的控制及设备参数设置。

CAN是控制器局域网络(Controller Area Network)的简称，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。本方案的闸机自动控制电路能够通过CAN总线实现和其他设置CAN接口的通道外设（比如通道指示灯、通道语音广播设备等）的通讯，从而实现闸机和通道外设的对接和协同工作。参数设置模块连接处理器b，用于对设备参数进行设置，包括机芯运行速度、光耦检测模式、通信方式选择等，可以在安装落地或者维修现场，较为方便地对设备参数进行调整，以适应现场需求。

作为优选，所述参数设置模块包括驱动芯片、按键电路、数码管，驱动芯片电连接处理器b，按键电路和数码管电连接驱动芯片。

作为优选，所述的驱动芯片通过IIC总线连接处理器b。IIC总线 即Inter-Integrated Circuit(集成电路总线）。IIC串行总线一般有两根信号线，一根是双向的数据线SDA，另一根是时钟线SCL。IIC总线只要求两条总线线路，能够有效节约处理器b的端口资源。

作为优选，所述的驱动芯片为ZLG7290芯片U9，所述的数码管为四位共阴数码管DS1；按键电路包括开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、二极管D8；ZLG7290芯片U9的1脚连接四位共阴数码管DS1的4脚，ZLG7290芯片U9的2脚连接四位共阴数码管DS1的2脚，ZLG7290芯片U9的7脚连接四位共阴数码管DS1的1脚，ZLG7290芯片U9的8脚连接四位共阴数码管DS1的10脚，ZLG7290芯片U9的9脚连接四位共阴数码管DS1的5脚，ZLG7290芯片U9的10脚连接四位共阴数码管DS1的3脚；ZLG7290芯片U9的6脚连接四位共阴数码管DS1的6脚，ZLG7290芯片U9的5脚连接四位共阴数码管DS1的8脚，ZLG7290芯片U9的4脚连接四位共阴数码管DS1的9脚，ZLG7290芯片U9的4脚连接四位共阴数码管DS1的12脚；ZLG7290芯片U9的22脚串联开关S2后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的21脚串联开关S3后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的12脚串联开关S4后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的13脚开关S5后连接二极管D8的正极，二极管D8的负极连接ZLG7290芯片U9的23管脚；ZLG7290芯片U9的20脚连接IIC总线的SDA线，ZLG7290芯片U9的19脚连接IIC总线的SDL线。ZLG7290芯片是一种键盘/LED驱动芯片。

作为优选，主控单元还包括UART串口模块，处理器a通过UART串口模块电连接检票外设。UART是通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)的缩写，通常在嵌入式设计中，UART串口用于主机与辅助设备通信。

作为优选，所述检票外设包括条码阅读器、感应卡阅读器、指纹仪模块、二代身份证阅读器、银联刷卡模块或其中任意一种或其中任意二种的组合或其中任意三种的组合或其中任意四种的组合或五种的组合。

作为优选，处理器a为嵌入式RAM处理器。ARM处理器是一种精简指令集计算机（Reduced Instruction Set Computer，RISC）处理器，应用于嵌入式系统。

作为优选，处理器b为单片机或嵌入式RAM处理器。

作为优选，CAN接口模块a包括CAN协议控制器、CAN收发器a，CAN协议控制器电连接处理器a，CAN收发器a电连接CAN协议控制器。

作为优选，CAN接口模块b包括CAN收发器b，所述CAN收发器电连接处理器b。

因此，本实用新型具有如下有益效果：（1）双控制单元的架构，支持闸机实现远程票务系统对接等复杂功能；（2）通过CAN总线实现闸机和通道外设的对接和协同工作；（3）设备参数的现场调试更为方便。

附图说明

图1是本实用新型实施例1的框架图。

图2是本实用新型实施例2的框架图。

图3是本实用新型的CAN接口模块a的电路结构图。

图4是本实用新型的CAN接口模块b的电路结构图。

图5是本实用新型的参数设置模块的电路结构图。

图中：1主控单元；101处理器a；102以太网接口模块；103CAN接口模块a；104UART串口模块；2机芯控制单元；201处理器b；202参数设置模块；203光耦接口模块；204CAN接口模块b；205机芯控制接口模块；3检票外设；301条码阅读器；302感应卡阅读器；303指纹仪模块；304二代阅读器；305银联刷卡模块；306打印机；4闸机机芯；5远程票务系统；6光耦；7通道外设。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

实施例1：如图1所示，本实用新型的一种闸机自动控制电路，包括主控单元1和机芯控制单元2。所述主控单元1包括处理器a101、与处理器a101电连接的以太网接口模块102、CAN接口模块a103。主控单元1电连接有检票外设3。主控单元1由处理器a101控制。主控单元1通过以太网接口模块102对接远程票务系统5，实现票务数据交换和远程监控等方面的功能。同时，主控单元1也对检票外设3进行控制，通过检票外设3采集检票数据，并通过对接远程票务系统5验证闸机通道人员的身份。

机芯控制单元2包括处理器b201、与处理器b201电连接的参数设置模块202、光耦接口模块203、CAN接口模块b204、机芯控制接口模块205。机芯控制单元2由处理器b201控制。光耦接口模块203用于连接光耦转接板或者直接连接光耦6。多路光耦接口的信号经过光耦6隔离后输入给机芯控制单元2的处理器b201，用于检测闸机通道人员通过情况。机芯控制接口模块205包括机芯电机控制电路及机芯状态检测电路。机芯控制单元2通过机芯控制接口模块205电连接闸机机芯4的电机运行接口以及机芯反馈接口，实现对机芯电机的控制以及对机芯状态的检测数据的采集。参数设置模块202连接处理器b201，用于对设备参数进行设置，所述设备参数并不限于包括机芯运行速度、光耦6检测模式、通信方式选择等，可以在安装落地或者维修现场，较为方便地对设备参数进行调整，以适应现场需求。

CAN接口模块a103和CAN接口模块b204通过CAN总线相连接。主控单元1和机芯控制单元2通过CAN总线通讯。CAN是控制器局域网络(Controller Area Network)的简称，是目前国际上应用最广泛的现场总线之一。主控单元1和机芯控制单元2通过CAN总线通讯，能够保证主控单元1和机芯控制单元2之间通讯的可靠性。同时，本实用新型的闸机自动控制电路能够通过CAN总线实现和其他设置CAN接口的通道外设7（比如通道指示灯、通道语音广播设备等）的通讯，从而实现闸机和通道外设7的协同工作。

本实施例的一种闸机自动控制电路，通过双控制单元的架构通实现对闸机的控制，闸机基本运行的流程控制、逻辑判断以及机芯控制被分割在两个处理器中，完成闸机基本运行所消耗单个处理器的处理容量也随着减少，因此单个处理器都能够实现更为复杂的功能（例如实现和远程票务系统5的对接以及集成多种不同的检票模块）。主控单元1的主要功能是对接远程票务系统5以及闸机通道人员的身份验证。机芯控制单元2完成对光耦6和闸机机芯4的控制及参数设置。

实施例2：如图2所示，本实用新型的一种闸机自动控制电路，包括主控单元1和机芯控制单元2。所述主控单元1包括处理器a101、与处理器a101电连接的以太网接口模块102、CAN接口模块a103、UART串口模块104。所述处理器a101为嵌入式RAM处理器。主控单元1电连接有检票外设3。所述检票外设3包括条码阅读器301、感应卡阅读器302、指纹仪模块303、二代身份证阅读器304、银联刷卡模块305和打印机306。UART串口模块104为6路UART串口，该6路串口通过将ARM处理器的原生串口或者USB接口进行扩展产生。处理器a101通过UART串口模块104电连接检票外设3。

如图2、图3所示，CAN接口模块a103包括CAN协议控制器、CAN收发器a，CAN协议控制器电连接处理器a103，CAN收发器a电连接CAN协议控制器。CAN协议控制器具体使用MCP2515芯片U24，CAN收发器a具体使用SN65HVD230芯片U23。MCP2515芯片U24电连接处理器a101，SN65HVD230芯片U23电连接CAN控制器。MCP2515芯片U24是一种CAN协议控制器。MCP2515芯片U24 自带的两个验收屏蔽寄存器和六个验收滤波寄存器可以过滤掉不想要的报文，因此减少了处理器a的开销。SN65HVD230芯片U23是一种CAN收发器，适用于较高通讯速率，具有良好抗干扰能力。

主控单元1由处理器a101控制。主控单元1通过以太网接口模块102对接远程票务系统5，实现票务数据交换和远程监控等方面的功能。同时，主控单元1也对检票外设3进行控制，通过检票外设3采集检票数据，并通过对接远程票务系统5验证闸机通道人员的身份。

机芯控制单元2包括处理器b201、与处理器b201电连接的参数设置模块202、光耦接口模块203、CAN接口模块b204、机芯控制接口模块205。机芯控制单元2由处理器b201控制。光耦接口模块203用于连接光耦转接板或者直接连接光耦6。多路光耦接口的信号经过光耦6隔离后输入给机芯控制单元2的处理器b201，用于检测闸机通道人员通过情况。机芯控制接口模块205包括机芯电机控制电路及机芯状态检测电路。机芯控制单元2通过机芯控制接口模块205电连接闸机机芯4的电机运行接口以及机芯反馈接口，实现对机芯电机的控制以及对机芯状态的检测数据的采集。如图2、图4所示，CAN接口模块b204包括CAN收发器b，所述CAN收发器b电连接处理器b204。CAN收发器b具体使用CTM1050T芯片U10。CTM1050芯片U10是一种带隔离的高速CAN收发器芯片。

参数设置模块202包括驱动芯片、按键电路、数码管。所述的驱动芯片具体使用ZLG7290芯片U9，所述的数码管具体使用四位共阴数码管DS1。ZLG7290芯片U9通过IIC总线连接处理器b201。ZLG7290芯片U9的20脚连接IIC的SDA线，ZLG7290芯片U9的19脚连接IIC的SDL。

如图5所示，参数设置模块202还包括电阻R55、电阻R56、电阻R57、电阻R58、电阻R59、电阻R60、电阻R61、电阻R62、电阻R63、电阻R64、电阻R65、电阻R68、开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、二极管D8。ZLG7290芯片U9的1脚连接四位共阴数码管DS1的4脚并串联电阻R57，ZLG7290芯片U9的2脚连接四位共阴数码管DS1的2脚并串联电阻R58，ZLG7290芯片U9的7脚连接四位共阴数码管DS1的1脚并串联电阻R59，ZLG7290芯片U9的8脚连接四位共阴数码管DS1的10脚并串联电阻R60，ZLG7290芯片U9的9脚连接四位共阴数码管DS1的5脚并串联电阻R61，ZLG7290芯片U9的10脚连接四位共阴数码管DS1的3脚并串联电阻R62；ZLG7290芯片U9的6脚连接四位共阴数码管DS1的6脚，ZLG7290芯片U9的5脚连接四位共阴数码管DS1的8脚，ZLG7290芯片U9的4脚连接四位共阴数码管DS1的9脚，ZLG7290芯片U9的4脚连接四位共阴数码管DS1的12脚；ZLG7290芯片U9的22脚依次串联电阻R63、开关S2后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的21脚依次串联电阻R64、开关S3后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的12脚依次串联电阻R65、开关S4后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的13脚依次串联电阻R68、开关S5后连接二极管D8的正极，二极管D8的负极连接ZLG7290芯片U9的23管脚。ZLG7290芯片是一种键盘/LED驱动芯片。

ZLG7290芯片U9用于驱动四个按键电路和四位共阴数码管DS1。四位共阴数码管DS1用于显示设备参数，四个按键电路用于设置设备参数，所述的设备参数包括并不限于机芯运行速度、光耦检测模式、通信方式选择等，可以在安装落地或者维修现场，较为方便地对设备参数进行调整，以适应现场需求。

CAN接口模块a103和CAN接口模块b204通过CAN总线相连接。主控单元1和机芯控制单元2通过CAN总线通讯。主控单元1和机芯控制单元2通过CAN总线通讯，能够保证主控单元1和机芯控制单元2之间通讯的可靠性。同时，本实用新型的闸机自动控制电路能够通过CAN总线实现和其他设置CAN接口的通道外设7（比如通道指示灯、通道语音广播设备等）的通讯，从而实现闸机和通道外设7的协同工作。

本实施例的一种闸机自动控制电路，通过双控制单元的架构通实现对闸机的控制，闸机基本运行的流程控制、逻辑判断以及机芯控制被分割在两个处理器中，完成闸机基本运行所消耗单个处理器的处理容量也随着减少，因此单个处理器都能够实现更为复杂的功能。主控单元1的主要功能是对接远程票务系统5以及闸机通道人员的身份验证。机芯控制单元2完成对光耦6和闸机机芯4的控制及参数设置。

Claims (10)

1.一种闸机自动控制电路，其特征是，包括主控单元（1）和机芯控制单元（2），所述主控单元（1）包括处理器a（101）、以太网接口模块（102）、CAN接口模块a（103），主控单元（1）电连接有检票外设（3）；机芯控制单元（2）包括处理器b（201）、参数设置模块（202）、光耦接口模块（203）、CAN接口模块b（204）、机芯控制接口模块（205），CAN接口模块a（103）和CAN接口模块b（204）通过CAN总线相连接。

2.根据权利要求1所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，所述参数设置模块（202）包括驱动芯片、按键电路、数码管，驱动芯片电连接处理器b（201），按键电路和数码管电连接驱动芯片。

3.根据权利要求2所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，所述的驱动芯片通过IIC总线连接处理器b（201）。

4.根据权利要求3所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，所述的驱动芯片为ZLG7290芯片U9，所述的数码管为四位共阴数码管DS1；按键电路包括开关S2、开关S3、开关S4、开关S5、二极管D8；ZLG7290芯片U9的1脚连接四位共阴数码管DS1的4脚，ZLG7290芯片U9的2脚连接四位共阴数码管DS1的2脚，ZLG7290芯片U9的7脚连接四位共阴数码管DS1的1脚，ZLG7290芯片U9的8脚连接四位共阴数码管DS1的10脚，ZLG7290芯片U9的9脚连接四位共阴数码管DS1的5脚，ZLG7290芯片U9的10脚连接四位共阴数码管DS1的3脚；ZLG7290芯片U9的6脚连接四位共阴数码管DS1的6脚，ZLG7290芯片U9的5脚连接四位共阴数码管DS1的8脚，ZLG7290芯片U9的4脚连接四位共阴数码管DS1的9脚，ZLG7290芯片U9的4脚连接四位共阴数码管DS1的12脚；ZLG7290芯片U9的22脚串联开关S2后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的21脚串联开关S3后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的12脚串联开关S4后连接二极管D8的正极，ZLG7290芯片U9的13脚开关S5后连接二极管D8的正极，二极管D8的负极连接ZLG7290芯片U9的23管脚；ZLG7290芯片U9的20脚连接IIC总线的SDA线，ZLG7290芯片U9的19脚连接IIC总线的SDL线。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，主控单元（1）还包括UART串口模块（104），处理器a（101）通过UART串口模块（104）电连接检票外设（3）。

6.根据权利要求5所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，所述检票外设（3）包括条码阅读器（301）、感应卡阅读器（302）、指纹仪模块（303）、二代身份证阅读器（304）、银联刷卡模块（305）或其中任意一种或其中任意二种的组合或其中任意三种的组合或其中任意四种的组合或五种的组合。

7.根据权利要求1所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，处理器a（101）为嵌入式RAM处理器。

8.根据权利要求1或7所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，处理器b（201）为单片机或嵌入式RAM处理器。

9.根据权利要求1所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，CAN接口模块a（103）包括CAN协议控制器、CAN收发器a，CAN协议控制器电连接处理器a（103），CAN收发器a电连接CAN协议控制器。

10.根据权利要求1或9所述的一种闸机自动控制电路，其特征是，CAN接口模块b（204）包括CAN收发器b，所述CAN收发器b电连接处理器b（204）。