CN204833088U - 应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板 - Google Patents
应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板 Download PDFInfo
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Abstract
<b>本实用新型公开了一种应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板。包括主板，主板中央设有核心板，沿主板四周边缘设有以太网接口，串口接口，ADC接口，两路RS485接口，四路USB接口，供电电源接口，增量式编码器接口，IIC、SPI、UART、PWM、GPIO拓展接口，4×4键盘接口，旋钮编码鼠标接口，7寸液晶屏接口和USB？OTG接口；主板上设有供电模块，蜂鸣器，大容量TF存储器，钮扣电池卡座和复位键。本实用新型在产品的性能及小型化方面是传统工控主板是无法达到的。基于该主板开发物探新仪器，可缩短开发周期，提高研发效率，降低投入成本。本实用新型运算速度快，功耗低，能够满足多种物探仪器的开发，同时为新仪器的开发提供硬件支撑。</b>
Description
技术领域
本实用新型涉及一种应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，属于工程物探仪器的改进技术领域。
背景技术
目前，工程物探仪器主机多使用基于x86的传统工控主板，存在以下不足：
①采用模块化组装方式，在运输、携带过程中容易发生模块之间接口连接松动现象，导致仪器无法工作，比如插在底板上的CPU卡一旦接触不良，就会导致仪器无法开机启动。工程勘探现场环境一般比较恶劣，仪器需要经常搬动，仪器接口连接不稳定发生的概率大大增加。
②工程勘探现场地理环境一般比较复杂，不是高山，就是峡谷，道路崎岖，作业面狭窄，采用传统工控主板的物探仪器，体积大、比较笨重，携带不方便。
③供电电源功耗过大，野外现场的勘探时间比较长，时有发生中途仪器电量用完的情况，影响工程进度。不仅如此，传统工控主板对周围环境要求较高，如高温或潮湿环境会导致电源风扇散热出现问题，进而损坏电源及主板。
④外设预留接口较少，用户不易拓展，也就很难实现一块主板应用到多种物探仪器中，即“一板多用”。
另外，随着科技飞速发展，老旧物探仪器工控主板中的某些功能和接口已经不能满足勘探新技术发展的需要，再加上CPU处理器的陈旧，预留功能接口的性能提升空间也非常有限。
实用新型内容
本实用新型的目的在于，提供一种能够集成多种勘探仪器接口功能于一体、接口丰富、拓展性能高、具有一板多用功能的应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，以适用各种不同工程物探仪器的需要，从而克服现有技术的不足。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
本实用新型的一种应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，包括主板，主板中央设有核心板，沿主板四周边缘设有以太网接口，串口接口，ADC接口，两路RS485接口，四路USB接口，供电电源接口，增量式编码器接口，IIC、SPI、UART、PWM、GPIO拓展接口，4×4键盘接口，旋钮编码鼠标接口，7寸液晶屏接口和USBOTG接口；主板上设有供电模块，蜂鸣器，大容量TF存储器，钮扣电池卡座和复位键。
前述多功能嵌入式主板中，所述核心板是基于三星S3C6410处理器的核心板，S3C6410处理器采用ARM1176JZF-S内核，主频高达667MHz，内存为256MDDR，支持WinCE、Linux操作系统。
前述多功能嵌入式主板中，所述供电模块以12V电压作为供电电源，共使用了12V、5V和3.3V三种工作电压：其中5V电压是12V电压经过LM2596-ADJ稳压器转化而来，3.3V电压是5V电压经过LM1117-3.3V稳压器转化而来。
前述多功能嵌入式主板中，所述两路RS485接口均用于与物探仪器探头互传数据和通信。
前述多功能嵌入式主板中，所述四路USB接口均用于USB鼠标、USB键盘或U盘及其它外设设备连接。
前述多功能嵌入式主板中，所述大容量TF存储器用于存储采集到的大量物探数据。
前述多功能嵌入式主板中，所述USBOTG接口用于系统开发时进行程序下载。
由于采用了上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，本实用新型采用了基于ARM11的S3C6410作为核心处理器，运算速度快，功耗低，外设资源丰富，支持WinCE、Linux等操作系统，同时深度结合物探仪器的特点，集成了多种功能模块接口，尤其是物探仪器常用接口，实现了一板多用，性能可靠，降低了仪器的故障率。本实用新型能够满足多种物探仪器的开发，同时预留的大量拓展接口为新仪器的开发提供硬件支撑。主板尺寸12cm×12cm，重量65克，在产品的性能及小型化方面是传统工控主板是无法达到的。基于该主板开发物探新仪器，可缩短开发周期，提高研发效率，降低投入成本，有力地推动了工程物探仪器的持续发展。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是12V转5V的电源模块电气原理图；
图3是5V转3.3V的电源模块电气原理图；
图4是两路RS485功能模块电气原理图；
图5是四路USB功能模块电气原理图；
图6是USB接口的电气原理图；
图7是大容量TF卡存储器电气原理图；
图8是采用本实用新型多功能嵌入式主板构成的EWCT-3孔间电磁波层析成像仪采集器测得的如美水电站坝基ZK78-ZK79电磁波CT结果示意图。
附图中的标记：1-核心板，2-以太网接口，3-串口接口，4-蜂鸣器，5-大容量TF存储器，6-ADC接口，7-两路RS485接口，8-四路USB接口，9-供电电源接口，10-增量式编码器接口，11-IIC、SPI、UART、PWM、GPIO拓展接口，12-4×4键盘接口，13-旋钮编码鼠标接口，14-7寸液晶屏接口，15-钮扣电池卡座，16复位键-，17-USBOTG接口，18-主板，19-供电模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但不作为对本实用新型的任何限制。
一种应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，如图1所示。包括主板18，主板18中央设有核心板1，沿主板四周边缘设有以太网接口2，串口接口3，ADC接口6，两路RS485接口7，四路USB接口8，供电电源接口9，增量式编码器接口10，IIC、SPI、UART、PWM、GPIO拓展接口11，4×4键盘接口12，旋钮编码鼠标接口13，7寸液晶屏接口14和USBOTG接口17；主板18上设有供电模块19，蜂鸣器4，大容量TF存储器5，钮扣电池卡座15和复位键16。核心板1是基于三星S3C6410处理器的核心板，S3C6410处理器采用ARM1176JZF-S内核，主频高达667MHz，内存为256MDDR，支持WinCE、Linux操作系统。供电模块19以12V电压作为供电电源，共使用了12V、5V和3.3V三种工作电压：其中5V电压是12V电压经过LM2596-ADJ稳压器转化而来，3.3V电压是5V电压经过LM1117-3.3V稳压器转化而来。两路RS485接口7均用于与物探仪器探头互传数据和通信。四路USB接口8均用于USB鼠标、USB键盘或U盘及其它外设设备连接。大容量TF存储器5用于存储采集到的大量物探数据。USBOTG接口17用于系统开发时进行程序下载。
实施例
通过对现有物探仪器设备深入调查研究，发现多数勘探、检测仪器由主机与探头（传感器）组成，并配置一些辅助设备，主机与探头之间往往采用标准总线或模拟电流电压的方式进行连接，实现数据的传输与交换，辅助设备也是常用的几种，这就为多功能嵌入式主板的研制提供了可能。
为了实现“一板多用”，提高未来物探仪器的研发效率，降低研发成本，多功能嵌入式主板集成了诸多功能模块，主要包括ARM处理器核心板、7寸液晶屏、大容量TF卡存储器、以太网接口、USB设备接口、RS-485通信接口、增量式编码器接口、支持4-20mA标准电流输入的ADC（0-3.3V）和旋钮编码鼠标等功能模块，同时预留大量拓展模块接口，包括IIC接口、SPI接口、UART接口、PWM、GPIO等。
多功能嵌入式主板专门针对物探仪器而设计，集成多种物探仪器接口功能于一体，提高了仪器的集成度和一体化；以ARM芯片为核心处理器，运算能力强，功耗低，外设接口丰富，拓展性能高；以WinCE或Linux为操作系统，实时性高，稳定性好。
图1是本实用新型的结构示意图，如图所示，该主板集成了诸多功能模块，其中1-基于三星S3C6410处理器的核心板，S3C6410采用ARM1176JZF-S内核，主频高达667MHz，内存为256MDDR，读写速度快，功耗低，外设资源丰富，支持WinCE、Linux等操作系统。2-以太网接口，3-串口，4-蜂鸣器，5-大容量TF存储器，6-ADC接口，7-两路RS485接口，8-四路USB接口，9-供电电源接口，10-增量式编码器接口，11-IIC、SPI、UART、PWM、GPIO拓展接口，12-4×4键盘接口，13-旋钮编码鼠标接口，14-7寸液晶屏接口，15-钮扣电池，在系统掉电时为RTC实时时钟）供电，16-复位键，17-USBOTG接口，系统开发时，用作程序下载。
嵌入式多功能主板以12V电压作为供电电源，共使用了12V、5V和3.3V三种工作电压，其中5V电压如图2所示是12V电压经过LM2596-ADJ稳压器转化而来，3.3V电压如图3所示是5V电压经过LM1117-3.3V稳压器转化而来。
图4是两路RS485功能模块原理图，每路RS485接口均可与物探仪器探头互传数据和通信。
图5是四路USB功能模块原理图，图6是一路USB插座的电路图，四个如图6所示的电路，分别与图5中FE1.1sUSBHub芯片中的4和5、6和7、8和9、以及10和11连接构成四路USB接口。每路USB接口均可用于插入USB鼠标、USB键盘或U盘等。
图7是大容量TF卡存储器原理图，大容量TF卡可用于存储采集到的大量物探数据。
本实用新型嵌入式多功能主板已经成功应用到EWCT-3孔间电磁波层析成像仪采集器中，使用该仪器对如美水电站坝基ZK78-ZK79进行电磁波CT数据采集，通过反演软件处理后的CT结果如图7所示，在后续的坝基开挖过程中，揭露的地下地质情况与图7的展示结果吻合。
Claims (7)
1.一种应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：包括主板（18），主板（18）中央设有核心板（1），沿主板四周边缘设有以太网接口（2），串口接口（3），ADC接口（6），两路RS485接口（7），四路USB接口（8），供电电源接口（9），增量式编码器接口（10），IIC、SPI、UART、PWM、GPIO拓展接口（11），4×4键盘接口（12），旋钮编码鼠标接口（13），7寸液晶屏接口（14）和USBOTG接口（17）；主板（18）上设有供电模块（19），蜂鸣器（4），大容量TF存储器（5），钮扣电池卡座（15）和复位键（16）。
2.根据权利要求1所述应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：所述核心板（1）是基于三星S3C6410处理器的核心板，S3C6410处理器采用ARM1176JZF-S内核，主频高达667MHz，内存为256MDDR，支持WinCE、Linux操作系统。
3.根据权利要求1所述应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：所述供电模块（19）以12V电压作为供电电源，共使用了12V、5V和3.3V三种工作电压：其中5V电压是12V电压经过LM2596-ADJ稳压器转化而来，3.3V电压是5V电压经过LM1117-3.3V稳压器转化而来。
4.根据权利要求1所述应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：所述两路RS485接口（7）均用于与物探仪器探头互传数据和通信。
5.根据权利要求1所述应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：所述四路USB接口（8）均用于USB鼠标、USB键盘或U盘及其它外设设备连接。
6.根据权利要求1所述应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：所述大容量TF存储器（5）用于存储采集到的大量物探数据。
7.根据权利要求1所述应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板，其特征在于：所述USBOTG接口（17）用于系统开发时进行程序下载。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105022453A (zh) * | 2015-08-11 | 2015-11-04 | 中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司 | 应用于工程物探仪器的多功能嵌入式主板 |
| CN110085106A (zh) * | 2019-04-17 | 2019-08-02 | 武汉光驰教育科技股份有限公司 | 工程及实验系统 |
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2015
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