CN205208151U - 换热站管网智能运维管理系统 - Google Patents
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Abstract
一种换热站管网智能运维管理系统，属于供热系统技术领域。本实用新型的目的是结合电子技术对供热管道进行运营维护的换热站管网智能运维管理系统。本实用新型是由USB控制器电路、A/D通道设计电路、MAX1256时钟电路、+5V电源设计、-5V电源电路、+3.3V电源电路、EEPROM电路、12V转5V电路、扩容电路和数据存储电路构成。本实用新型设计合理，通过电路对供热系统进行检测，通过各种反馈信息及时的发现系统中的问题，并及时的通知维护人员进行及时的维护、维修。
Description
技术领域
本实用新型属于供热系统技术领域。
背景技术
北方冬季供暖供热系统在冬季对于人们来说是极其关键的，然而由于管路比较纵横交错、极其庞杂，对于供热单位来说如果哪个部位出现问题都不能及时的获得具体问题存在的地点，因此运维对于供热单位来说是一个极其复杂的工程，现有单位一般基本是采用将人员分区域划分，然后由人员进行区段管理和维护，基本处于半自动状态，即使出现一些问题，也不能及时的被发现并维护。
发明内容
本实用新型的目的是结合电子技术对供热管道进行运营维护的换热站管网智能运维管理系统。
本实用新型是由USB控制器电路、A/D通道设计电路、MAX1256时钟电路、+5V电源设计、-5V电源电路、+3.3V电源电路、EEPROM电路、12V转5V电路、扩容电路和数据存储电路构成；USB控制器电路U1：采用CY7C68013，USB控制器电路U1通过同U2的2脚相连，USB控制器电路U1通过DPLUS脚与U3的3脚相连，USB控制器电路U1通过DMINUS同U3的2脚相连，USB控制器电路U1通过PB[0:7]引脚同A/D采用通道设计电路U4的D[0:7]引脚相连，USB控制器电路U1通过PD[0:5]引脚同数据采集芯片U4的D[8:13]引脚相连，USB控制器电路U1通过RDY0引脚与A/D采用通道设计电路U4的脚相连，USB控制器电路U1通过CTL0、CTL1、CTL2分别与A/D采用通道设计电路U4的 引脚相连，USB控制器电路U1通过SCL引脚与EEPROM硬件电路U9的6脚相连，USB控制器电路U1通过SDA引脚与EEPROM硬件电路U10的1脚相连，USB控制器电路U1通过PA[0:2]同扩容电路U12的1脚、2脚、3脚相连，USB控制器电路U1通过PA[3:5]同时与存储电路U13-U20的6脚、5脚、4脚均相连；A/D通道设计电路U4：通过CLK脚与MAX125时钟电路U5的3脚相连；
扩容电路U12通过CS0脚与存储电路U13的4脚相连；
扩容电路U12通过CS1脚与存储电路U14的4脚相连；
扩容电路U12通过CS2脚与存储电路U15的4脚相连；
扩容电路U12通过CS3脚与存储电路U16的4脚相连；
扩容电路U12通过CS4脚与存储电路U17的4脚相连；
扩容电路U12通过CS5脚与存储电路U18的4脚相连；
扩容电路U12通过CS6脚与存储电路U19的4脚相连；
扩容电路U12通过CS7脚与存储电路U20的4脚相连。
本实用新型设计合理，通过电路对供热系统进行检测，通过各种反馈信息及时的发现系统中的问题，并及时的通知维护人员进行及时的维护、维修。
附图说明
图1是本实用新型USB控制器电路图；
图2是本实用新型A/D通道设计电路原理图；
图3是本实用新型MAX125时钟电路图；
图4是本实用新型+5V供电方式选择电路图；
图5是本实用新型-5V电源转换电路图；
图6是本实用新型+3.3V电源转换电路图；
图7是本实用新型EEPROM硬件电路图；
图8是本实用新型12V至5V电源转换电路图；
图9是本实用新型扩容电路图；
图10是本实用新型由八块存储电路组成的存储电路组图。
具体实施方式
本实用新型是由USB控制器电路、A/D通道设计电路、MAX1256时钟电路、+5V电源设计、-5V电源电路、+3.3V电源电路、EEPROM电路、12V转5V电路、扩容电路和数据存储电路构成；USB控制器电路U1：采用CY7C68013，USB控制器电路U1通过同U2的2脚相连，USB控制器电路U1通过DPLUS脚与U3的3脚相连，USB控制器电路U1通过DMINUS同U3的2脚相连，USB控制器电路U1通过PB[0:7]引脚同A/D采用通道设计电路U4的D[0:7]引脚相连，USB控制器电路U1通过PD[0:5]引脚同数据采集芯片U4的D[8:13]引脚相连，USB控制器电路U1通过RDY0引脚与A/D采用通道设计电路U4的脚相连，USB控制器电路U1通过CTL0、CTL1、CTL2分别与A/D采用通道设计电路U4的 引脚相连，USB控制器电路U1通过SCL引脚与EEPROM硬件电路U9的6脚相连，USB控制器电路U1通过SDA引脚与EEPROM硬件电路U10的1脚相连，USB控制器电路U1通过PA[0:2]同扩容电路U12的1脚、2脚、3脚相连，USB控制器电路U1通过PA[3:5]同时与存储电路U13-U20的6脚、5脚、4脚均相连；A/D通道设计电路U4：通过CLK脚与MAX125时钟电路U5的3脚相连；
扩容电路U12通过CS0脚与存储电路U13的4脚相连；
扩容电路U12通过CS1脚与存储电路U14的4脚相连；
扩容电路U12通过CS2脚与存储电路U15的4脚相连；
扩容电路U12通过CS3脚与存储电路U16的4脚相连；
扩容电路U12通过CS4脚与存储电路U17的4脚相连；
扩容电路U12通过CS5脚与存储电路U18的4脚相连；
扩容电路U12通过CS6脚与存储电路U19的4脚相连；
扩容电路U12通过CS7脚与存储电路U20的4脚相连。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
本实用新型工作流程如下：从点感应芯片采集到模拟信号后，由模数转换器(MAX125)转换为数字信号；CY7C68013负责把MAX125转换后得到的数据读取到其内部FIFO缓冲区，由程序判断MAX125的转换结束中断信号来决定MAX125上的数据是否有效。当应用程序发出接收数据的请求，并有设备发出相应的响应时开始传输数据。
数据采集系统在总体上分为硬件和软件两大部分。数据采集系统的硬件部分主要包括芯片的选择、数据采集和传输电路以及电源转换电路等。数据采集系统的软件部分主要由三部分组成：USB固件程序(Firmware)、USB设备驱动程序以及应用程序；三部分程序之间相互协作来完成整个采集系统的功能。
当系统上电后，系统自动识别设备并加载驱动程序，USB控制器的固件程序可通过USB电缆从主机下载到其内部程序RAM中，并经过枚举和重枚举后开始正常工作，PC可以通过应用程序取得系统的各种配置信息。USB控制器以GPIF(通用可编程接口)Master模式控制数据采集和读取，并通过CY7C68013GPIF的‘波形图’控制MAX125的采集和读取数据的时序。
以下结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
一、总体电路连接
主机PC与巡检仪通过USB连接。
U1通过同U2的2脚相连。
U1通过DPLUS脚与U3的3脚相连，U1通过DMINUS同U3的2脚相连。
U1通过PB[0:7]引脚同U4的D[0:7]引脚相连，U1通过PD[0:5]引脚同数据采集芯片U4的D[8:13]引脚相连。U1通过RDY0引脚与U4的脚相连。U1通过CTL0、CTL1、CTL2分别与U4的引脚相连。
U1通过SCL引脚与U9的6脚相连。
U1通过SDA引脚与U10的1脚相连。
U1通过PA[0:2]同U12的1脚、2脚、3脚相连。
U1通过PA[3:5]同时与U13-U20的6脚、5脚、4脚相连。
U4通过CLK脚与U5的3脚相连。
U12通过CS0脚与U13的4脚相连。
U12通过CS0脚与U13的4脚相连。
U12通过CS1脚与U14的4脚相连。
U12通过CS2脚与U15的4脚相连。
U12通过CS3脚与U16的4脚相连。
U12通过CS4脚与U17的4脚相连。
U12通过CS5脚与U18的4脚相连。
U12通过CS6脚与U19的4脚相连。
U12通过CS7脚与U20的4脚相连。
二、每部分电路描述
1.USB控制器电路
USB控制器及其外围电路组成了数据采集系统的数据读取和传输模块，这部分电路主要负责读取和传输A/D转换芯片MAX125转换后的数据，并负责与PC的通信。由于CY7C68013集成了多重功能，所以外部电路就显得不是很复杂，减少了一般电路复杂的外部数据线和信号线的连接，提高了整个数据采集系统的可靠性。USB控制器部分外围电路如图1所示。
CY7C68013用自己的片内晶振电路和一个外部24MHz晶振组成系统的时钟电路。它有一个片内锁相环(PLL)电路，利用PLL可以把24MHz振荡器频率倍频至480MHz供收发器使用。CY7C68013内部计数器把24MHz的频率分频为内部8051需要的默认的12MHz的时钟频率。XTALIN和XTALOUT为晶振的输入和输出引脚，分别与晶振相连；同时，晶振的两个引脚分别通过一个22pF的负载电容接地。DMINUS和DPLUS为USB的D+、D-信号线，分别和USB-B型连接器的相应引脚相接。USB-B型连接器上的VBUS和GND为总线电源线，整个系统的所需要的各种电压都是通过该电源转换而得到。
SCL和SDA分别为I2C总线的时钟线和数据线，在CY7C68013中，I2C控制器是漏极开路的，因此将这两个引脚分别通过一个2.2K的上拉电阻连接到3.3V电源上。RESERVED引脚通过一个10KΩ电阻接地，否则不能正确找到USB设备。WAKEUP为唤醒引脚，在8051和芯片的其他部分为低功耗状态时，USB系统挂起；PLL和晶振停止工作，当外部逻辑触发WAKEUP，晶振重新工作之后，PLL趋于稳定；同时，8051也会收到一个唤醒中断。本设计没有使用WAKEUP引脚，所以通过10K上拉电阻连接到3.3V电压。
RESET引脚为芯片的复位引脚，该引脚有一个滞后作用并且低电平有效。因为内部锁相环在VCC升至3.3V之后大约200μs才能稳定，所以本设计将RESET引脚连接到IMP811，使系统正常上电复位。IMP811是在低功耗微处理器、微控制器和数字系统中用来监视3.0V、3.3V和5.0V电源工作的低功耗监控电路，具有去抖动的手动复位输入。
采用通道设计
系统采用的是CY7C68013的GPIF工作模式，因此直接使用了GPIF的16位并行接口。A/D通道设计电路原理图如图2所示。本设计将MAX125的D[0:7]同CY7C68013的PB[0:7]相连，D[8:13]同PD[0:5]相连；将MAX125的和分别同CY7C68013的CTL0、CTL1和CTL2相连，由GPIF的波形描述符所产生的时序控制MAX125的采集时序。将MAX125的引脚与CY7C68013的RDY0引脚相连，作为读取数据的使能条件。CS引脚接地，随时能够读取转换结果。当引脚的电平变低时，MAX125转换结束，CY7C68013开始读取数据。CH1A～CH4B是MAX125的8路输入转换通道，可对A0～A3地址线进行编程来指定通道。本设计中MAX125采用的是内部基准电压，所以将REFIN引脚通过0.1μF的电容接地、REFOUT引脚通过4.7μF电容接地。
时钟电路
MAX125的时钟信号是由有源晶振产生的，如图3所示。晶振内部有晶体和振荡电路，不需要输入信号源，直接可产生频率。出厂时频率已校准，而且有应用方便、频率稳定和电磁辐射少等特点。
其中，U5的2脚接地，4脚接5V电源，3脚与U4的25脚相连。
4.+5V电源设计
+5V电源是MAX125的供电电源，CY7C68013需要的+3.3V供电电源也是通过+5V转换得到的。本设计采用了总线电源供电与外接供电两种方式；通过跳针可以选择其中一种作为系统各个部分所需的电源。+5V供电方式选择电路如图4。D1为电源指示灯，上电后D1点亮。
其中，U6的2脚接+5V电源，3脚输出+5V电压。
5.-5V电源设计
-5V电源是MAX125的供电电源，本设计中，选用的是NCP1729电压反相器将+5V电压转换为-5V电压。连接电路如图5所示。
其中，U7的2脚和5脚接+5V电源，3脚与6脚之间通过4.7uF电容相连，4脚接地，1脚输出-5V电压。
6.+3.3V电源设计
+3.3V电源是CY7C68013所需芯片供电电压。本设计中，选用的是电源转换芯片S1117-3.3，将+5V转换为+3.3V。连接电路如图6所示。
其中，U8的1脚接地，2脚接3.3V电源，同时，通过10uF的电容接地，3脚接+5V电源，此+5V电源与地之间接10uF电容。
7.EEPROM电路设计
该部分电路用于存放CY7C68013的PID/VID程序。该部分电路主要芯片选用具有IC总线接口的EEPROM芯片24LC64。24LC64是8K字节的电可擦除的PROM，其工作电压范围为2.5V-5.5V。24LC64可以一次写入32字节，可以任意或连续的读出8K字节数据。
其中A2,A1,A0为用户配置地址，在USB接口硬件系统中，此地址必须为001，WP为写保护，SCL,SDA为IC总线的时钟和数据线。J5跳针可控制EEPROM连接。图7为EEPROM硬件电路。
其中，U9的1脚通过1K上拉电阻接3.3V电源。2-4脚接地。5脚通过1K电阻接3.3V电源，同时5脚接U10的2脚。6脚与U1的22脚相连，7脚接地，8脚接3.3V电源。同时，3.3V电源与地之间接100pF电容。
8.12V转5V电路
+12V的电源通过470uF的电容C32接地，U11为MC34063芯片，是单片式DC/DC变换器。+12V电压通过一个3.3K电阻R26之后与U11的Ic脚、VCC脚、Ipk脚相连，+12V电压与U11的Vin脚直接相连，U11的Vt脚通过10pF的电容C33接地，U11的GND脚直接接地，U11的Ve脚与地之间接一个整流二极管D1IN5819，整流二极管D1的阴极连接220uH的电感L4，电感L4的另一端与470uF的电容C34、10uF的电容C35、3.6K电阻R27的一端相连，该端点的电压为+5V，电容C34、C35的另一端接地，3.6K电阻R27的同时与U11的Vr脚、1.2K电阻R28相连，1.2K电阻R28的另一端接地。
9.数据存储电路
系统中U1(CY7C68013)与45DB321C采用单主多从机的方式通信。SCK作为串行外设接口发送和接收数据的同步时钟信号；SO、SI作为数据传输线。系统使用8片45DB321C芯片，通过CS0-CS7分别连接到U13～U20的每个芯片45DB321C的CS端。
U12的1脚、2脚、3脚相连分别与U1的PA0、PA1/PA2脚相连。7脚通过CS7与U20相连，9脚通过CS6与U19相连，10脚通过CS5与U18相连，11脚通过CS4与U17相连，12脚通过CS3与U16相连，13脚通过CS2与U15相连，14脚通过CS1与U14相连，13脚通过CS0与U13相连。8脚接地，16脚接+5V电源。
U13～20的5、6、7脚同U1的45脚、43脚、44脚相连。
Claims (1)
1.一种换热站管网智能运维管理系统，其特征在于：是由USB控制器电路、A/D通道设计电路、MAX1256时钟电路、+5V电源设计、-5V电源电路、+3.3V电源电路、EEPROM电路、12V转5V电路、扩容电路和数据存储电路构成；
USB控制器电路U1：采用CY7C68013，USB控制器电路U1通过同U2的2脚相连，USB控制器电路U1通过DPLUS脚与U3的3脚相连，USB控制器电路U1通过DMINUS同U3的2脚相连，USB控制器电路U1通过PB[0:7]引脚同A/D采用通道设计电路U4的D[0:7]引脚相连，USB控制器电路U1通过PD[0:5]引脚同数据采集芯片U4的D[8:13]引脚相连，USB控制器电路U1通过RDY0引脚与A/D采用通道设计电路U4的脚相连，USB控制器电路U1通过CTL0、CTL1、CTL2分别与A/D采用通道设计电路U4的、、引脚相连，USB控制器电路U1通过SCL引脚与EEPROM硬件电路U9的6脚相连，USB控制器电路U1通过SDA引脚与EEPROM硬件电路U10的1脚相连，USB控制器电路U1通过PA[0:2]同扩容电路U12的1脚、2脚、3脚相连，USB控制器电路U1通过PA[3:5]同时与存储电路U13-U20的6脚、5脚、4脚均相连；
A/D通道设计电路U4：通过CLK脚与MAX125时钟电路U5的3脚相连；
扩容电路U12通过CS0脚与存储电路U13的4脚相连；
扩容电路U12通过CS1脚与存储电路U14的4脚相连；
扩容电路U12通过CS2脚与存储电路U15的4脚相连；
扩容电路U12通过CS3脚与存储电路U16的4脚相连；
扩容电路U12通过CS4脚与存储电路U17的4脚相连；
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扩容电路U12通过CS6脚与存储电路U19的4脚相连；
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