CN208126185U - 一种工业智能控制终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工业智能控制终端，涉及电子技术领域，该工业智能控制终端包括：主控模组、以太网驱动电路、以太网接口、音频驱动电路、音频功率放大电路、喇叭组件、液晶触控模组、格式转换电路、标准HDMI接口、SD卡接口、总线扩展接口和电源电路；该终端是一款基于ARM架构Cortex‑A8的触屏工控设备，配大容量FLASH和RAM，以及百兆网络和音频接口，采用液晶触控模组进行人机交互，同时还预留了可以扩展的总线扩展接口，具有集成度高、抗干扰性强、系统稳定、通迅能力强、扩展性好、产品寿命长等优点。

Description

一种工业智能控制终端

技术领域

本实用新型涉及电子技术领域，尤其是一种工业智能控制终端。

背景技术

工业控制终端是专门用于工业现场控制以及显示工作状态和流程的设备，现有的工业控制终端大都采用X86架构，结构复杂且故障率较高，同时，为了实现工业控制现场的人机交互，目前的工业控制终端上通常还配备了实体按键、键盘和鼠标，导致工作控制终端的整体尺寸较大，操作界面美观程度和控制响应速度都不够理想。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种工业智能控制终端，该终端是一款基于ARM架构的触屏工控设备，具有集成度高、抗干扰性强、系统稳定、通迅能力强、扩展性好、产品寿命长等优点。

本实用新型的技术方案如下：

一种工业智能控制终端，该工业智能控制终端包括：主控模组、以太网驱动电路、以太网接口、音频驱动电路、音频功率放大电路、喇叭组件、液晶触控模组、SD卡接口、总线扩展接口和电源电路；主控模组基于ARM CORTEX A8，主控模组中包括主处理器、电源管理芯片、Flash和DDR2RAM，主处理器采用型号为AM335x的处理器，主处理器内置的RAM接口连接DDR2RAM、内置的MMC1接口连接Flash、内置的POWER接口连接电源管理芯片；主处理器内置的NETPHY接口连接以太网驱动电路，以太网驱动电路基于型号为DP83848C的以太网PHY芯片，以太网驱动电路连接以太网接口；主处理器内置的MCASP接口连接音频驱动电路，音频驱动电路基于TLV320AIC3101音频解码芯片，音频驱动电路通过音频功率放大电路连接喇叭组件，音频功率放大电路基于型号为CD3705的D类功率放大器；液晶触控模组包括液晶显示屏和触摸屏，主处理器内置的I2C接口连接液晶触控模组中的触摸屏、内置的LCD接口通过液晶驱动总线连接液晶触控模组中的液晶显示屏；主处理器内置的MMC0接口连接SD卡接口，SD卡接口用于连接SD卡；主处理器空闲的UART接口、USB接口、CAN接口和GPIO接口连接总线扩展接口；电源电路中包括DC-DC转换芯片，DC-DC转换芯片的输入端连接外部电源、输出端分别连接主控模组和总线扩展接口进行供电。

其进一步的技术方案为，电源电路还包括电池充电电路和后备电池，电池充电电路的输入端连接外部电源输入端、输出端分别连接后备电池和DC-DC转换芯片。

其进一步的技术方案为，工业智能控制终端还包括格式转换电路和标准HDMI接口，主处理器内置的LCD接口还通过液晶驱动总线连接格式转换电路，格式转换电路连接标准HDMI接口，格式转换电路基于RGB与HDMI转换芯片。

本实用新型的有益技术效果是：

本申请公开的工业智能控制终端是一款基于ARM架构Cortex-A8的触屏工控设备，配大容量FLASH和RAM，配备百兆网络和音频接口，同时还预留了可以扩展的总线扩展接口，为以后功能的扩展留下了空间，功能完备，且整体集成度和扩展性较高。人机交互部分采用液晶触控模组，可以进一步提高整个终端的集成度，另外该终端具有抗干扰强、系统稳定、通讯能力强、产品寿命长等优点，可以满足工业级产品应用的要求，轻松工作在工业环境中。另外该智能控制终端采用外部电源和后背电池协同供电的方式，可以保证外部电源断电以后系统能够将需要存储的数据可靠稳定的保存下来，可靠性较高。

附图说明

图1是工业智能控制终端的电路结构框图。

图2以太网驱动电路及其连接的以太网接口的电路图。

图3是音频驱动电路的电路图。

图4是音频功率放大电路与喇叭组件的连接电路图。

图5是触摸屏的接口示意图。

图6是液晶显示屏的接口示意图。

图7是总线扩展接口的接口电路图。

图8是电源电路的部分电路图。

图9是电源电路中电池充电电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

本申请公开了一种工业智能控制终端，请参考图1示出的电路结构框图，该工业智能控制终端包括：主控模组、以太网驱动电路、以太网接口、音频驱动电路、音频功率放大电路、喇叭组件、液晶触控模组、格式转换电路、标准HDMI接口(High Definition MultimediaInterface，高清晰度多媒体接口)、SD卡(Secure Digital Memory Card/SD card，安全数码卡)接口、总线扩展接口和电源电路。

主控模组基于ARM CORTEX A8，主控模组中包括主处理器，主处理器采用TI公司型号为AM335x的处理器，该主控模组中还配有1G的程序Flash(闪存)和512M的DDR2RAM(Random Access Memory，随机存储器)，主处理器内置的RAM接口连接DDR2RAM、内置的MMC1接口连接Flash，运行速度达到800MHz，再配上电源管理芯片组成了一个最简洁的控制系统，主处理器内置的POWER接口连接电源管理芯片。另外该主控模组还内置有WiFi

(Wireless Fidelity，无线保真)，方便无线使用。

主处理器内置的NETPHY接口连接以太网驱动电路，以太网驱动电路基于型号为DP83848C的以太网PHY(物理层)芯片，且包括必要的外围电路，该芯片是一款鲁棒性好、功能全、功耗低的10/100Mbps的单路物理层器件，电路走线严格按照差分和阻抗线设计，可以有效的抵抗外部的干扰，同时高速传输数据信号，完全可以满足工业控制的平常使用。以太网驱动电路连接百兆的以太网接口，该工业智能控制终端可以通过该以太网接口联网使用，请参考图2，其示出了以太网驱动电路及其连接的以太网接口J5的电路图。

该工业智能控制终端还配备了音频输入输出接口，方便进行语音提示和操作提示，主处理器内置的MCASP接口连接音频驱动电路，音频驱动电路基于TLV320AIC3101音频解码芯片，且包括必要的外围电路，请参考图3示出的电路图，该音频驱动电路负责将主处理器传输过来的音频编码信号转换为音频信号，同时还具有将麦克风输入的语音信号转换成数字信号的功能。为了适应工业环境外部噪音比较大的情况，音频驱动电路的输出端还增加了一级音频功率放大电路，音频功率放大电路基于型号为CD3705的D类功率放大器，具有小体积输出大功率的特点，音频功率放大电路连接喇叭组件，使得喇叭能够发出足够的音量满足工业场合的应用，音频功率放大电路与喇叭组件的连接电路图请参考图4。

该工业智能控制终端采用液晶触摸模组进行人机交互，液晶触控模组包括液晶显示屏和触摸屏，本申请采用电容触摸屏，主处理器内置的I2C接口连接液晶触控模组中的触摸屏，本申请中的触摸屏的接口示意图请参考图5。主处理器内置的LCD接口通过液晶驱动总线连接液晶触控模组中的液晶显示屏，本申请中的液晶驱动总线采用24bit RGB总线，通过给液晶显示屏施加驱动电源即可实现全真的显示，本申请中的液晶显示屏的接口示意图请参考图6。另外，为了方便接驳大屏幕显示，主处理器内置的LCD接口还通过液晶驱动总线连接格式转换电路，该格式转换电路基于RGB与HDMI转换芯片，比如采用市售的LT8618EX芯片，格式转换电路连接标准HDMI接口。

主处理器内置的MMC0接口连接SD卡接口，SD卡接口用于连接SD卡，方便扩展存储空间。

工业控制终端必须有扩展性，所以该终端特地设置了一个高性能的总线扩展接口，主处理器空闲的UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发传输器)接口、USB接口、CAN(Controller Area Network,控制器局域网络)接口和GPIO(General Purpose Input Output，通用输入/输出)接口连接总线扩展接口，这样如果设备主板功能不能满足应用的时候，只需要通过总线扩展接口就能简单扩展出多路接口，本申请中的总线扩展接口的电路图请参考图7。

由于外部电源输入通常为12-24V，而终端中各个模块和芯片工作所需的电压是5V，为了让整个终端的运行效率比较高，因此本申请的电源电路中采用了MPS公司高性能的DC-DC转换芯片，比如采用MP1482。同时该电源电路中还包括电池充电电路和大容量的后备电池，电池充电电路的输入端连接外部电源输入端、输出端分别连接后备电池和DC-DC转换芯片，DC-DC转换芯片的输入端连接外部电源、输出端分别连接主控模组和总线扩展接口进行供电，正常情况下，由外部电源为整个终端供电，在外部电源断电以后，大容量的后背电池可以保证系统仍然能够将需要存储的数据可靠稳定的保存下来，外部电源或后背电池进行供电的电路图请参考图8，同时外部电源还可以通过电池充电电路为后背电池充电，电池充电电路基于XT2051充电芯片，其电路图请参考图9，外部电源通过XT2051充电芯片为后背电池J3充电。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种工业智能控制终端，其特征在于，所述工业智能控制终端包括：主控模组、以太网驱动电路、以太网接口、音频驱动电路、音频功率放大电路、喇叭组件、液晶触控模组、SD卡接口、总线扩展接口和电源电路；所述主控模组基于ARM CORTEX A8，所述主控模组中包括主处理器、电源管理芯片、Flash和DDR2RAM，所述主处理器采用型号为AM335x的处理器，所述主处理器内置的RAM接口连接DDR2RAM、内置的MMC1接口连接Flash、内置的POWER接口连接所述电源管理芯片；所述主处理器内置的NETPHY接口连接所述以太网驱动电路，所述以太网驱动电路基于型号为DP83848C的以太网PHY芯片，所述以太网驱动电路连接所述以太网接口；所述主处理器内置的MCASP接口连接所述音频驱动电路，所述音频驱动电路基于TLV320AIC3101音频解码芯片，所述音频驱动电路通过音频功率放大电路连接所述喇叭组件，所述音频功率放大电路基于型号为CD3705的D类功率放大器；所述液晶触控模组包括液晶显示屏和触摸屏，所述主处理器内置的I2C接口连接所述液晶触控模组中的触摸屏、内置的LCD接口通过液晶驱动总线连接所述液晶触控模组中的液晶显示屏；所述主处理器内置的MMC0接口连接所述SD卡接口，所述SD卡接口用于连接SD卡；所述主处理器空闲的UART接口、USB接口、CAN接口和GPIO接口连接所述总线扩展接口；所述电源电路中包括DC-DC转换芯片，所述DC-DC转换芯片的输入端连接外部电源、输出端分别连接所述主控模组和所述总线扩展接口进行供电。

2.根据权利要求1所述的工业智能控制终端，其特征在于，所述电源电路还包括电池充电电路和后备电池，所述电池充电电路的输入端连接所述外部电源输入端、输出端分别连接所述后备电池和所述DC-DC转换芯片。

3.根据权利要求1或2所述的工业智能控制终端，其特征在于，所述工业智能控制终端还包括格式转换电路和标准HDMI接口，所述主处理器内置的LCD接口还通过液晶驱动总线连接所述格式转换电路，所述格式转换电路连接所述标准HDMI接口，所述格式转换电路基于RGB与HDMI转换芯片。