CN212256068U - 一种pc串口转i2c及多通道io控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，包含MCU模块、上位机软件、继电器控制模块、多通道IO信号采集模块，本系统依赖于MCU及虚拟仪器，为了适应自动化测试领域多用化和集成化的要求，采用开放式、模块化规范。MCU与上位机独立化，使得本实用新型具备极强的兼容性，用户根据实际情况选择模块选型，使得待控制模块的兼容性及稳定性得到较大的提升。MCU外围模块采用嵌入式系统开发，以应用为中心，以计算机技术为基础，适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等测控现场化、通用化的要求。

Description

一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统

技术领域

本实用新型涉及自动化测试领域，尤其涉及一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统。

背景技术

当今的产业的大环境为工业领域提出了很多新的课题，如产业结构的优化、竞争力和创新能力的提升、制造业的绿色与智能化……等等，尤其是“十八大”盛会的召开，更加强调了在新形势下将“创新”、“绿色”等关键词融入行业发展趋势中的必要性和紧迫性，产业创新升级、单位GDP能耗等“硬”指标也将在未来一段时期内不断考验我国的制造业发展。

正是在这样的背景之下，制造业中的自动化技术也被赋予越来越重要的定位，除了其固有的控制、监测等功能，自动化技术也成为了提高能效、改善生产管理水平的利器，其在各个分支领域的技术应用也在不断走向深化。智能化是制造自动化的发展方向。当前，新一轮科技革命和产业变革与我国加快转变经济发展方式形成历史性交汇，国际产业分工格局正在重塑。而协同控制是制造自动化的重要环节，科技的发展使得自动化控制方式越来越多，数据信号的采集与控制集成化的要求也越来越高，与此同时，信号采集的同时不仅需要满足基本功能，还必须实现实时控制等。

因此，突破传统通用自动控制系统，建立自动化制造领域与智能化接轨的完整、统一的技术标准和规范，并构建一种基于自动化制造领域的多功能自动化测试控制系统，提供多样化的数据交换平台，开发智能自动化数据控制设备，实现系统的灵活性是符合当前自动化制造领域的迫切需要。

然而，目前无论是机械制造，食品加工，电子产品生产等各个领域涉及的自动化方案市场普遍采用的是PLC、运动控制器等相对高成本的控制方式，其相对开发周期长，成本高。该系统的目标是快速建立信号收集与控制的自动化以及自动化测试方案，其特点是开发周期短、实用性强、可扩展性强等特点，底层采用IIC总线控制各个拓展模块，响应速度快，为制造企业提供技术支撑手段，为智能制造与信息化运行提供效率安全可靠保障。

实用新型内容

目的是为了解决现有技术中存在的缺点，本实用新型提出了应用在自动化测试领域的PC串口转I2C及多通道IO控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，包括MCU模块、上位机、继电器控制模块及IO信号采集模块，其中，

所述MCU模块，包括单片机、电源及指示灯电路、TTL转RS232电路、接收发送电路、晶振电路，通过TXD口、RXD口和GND口与所述继电器控制模块相连；

所述上位机用于控制所述MCU模块与待测机通讯并判断通讯状态；

所述继电器扩展模块，所述MCU模块采用I2C总线控制所述继电器控制模块；

所述IO信号采集模块，为MCU模块扩展IO模块。

优选的，所述TXD口、RXD口以及相关IO信号都以DB25端子作为拓展口。

优选的，所述继电器控制模块与所述MCU模块连接口采用XH2.54-4P端子，所述继电器控制模块与待测机连接口采用DB25端子。

优选的，所述IO信号采集模块的输入输出的IO信号均为TTL电平。

优选的，所述上位机把所述IO信号通过布尔显示模块进行显示，并实时监控通讯状态。

优选的，所述上位机用于实时监控所述MCU模块、继电器控制模块及IO信号采集模块的运行状态。

优选的，所述上位机通过PC串口将通讯数据发送到所述MCU模块中，并读取所述MCU模块的返回数据。

优选的，所述上位机通过所述MCU模块返回的数据，判断所述继电器扩展模块通断状态是否正常以及判断待测机的内外机通讯是否正常。

优选的，所述MCU模块中集成了RS232芯片。

优选的，所述单片机采用STC系列89C58内核芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：

本实用新型提供了一个统一通用的系统多模块控制平台，根据产品的测试要求，配置相应的仪器仪表模块，采集卡采集模块，通过开发测试软件，整合仪器仪表的功能，实现产品功能指标的测试，并且把测试状态上传到电脑端，上传到数据库或服务器，方便随时调用。

附图说明

图1是本实用新型PC串口转I2C及多通道IO控制系统的方框图；

图2是本实用新型PC串口转I2C及多通道IO控制系统的工作流程图。

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作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，包括MCU模块、上位机、继电器控制模块及IO信号采集模块。

MCU模块包括单片机、电源及指示灯电路、TTL转RS232电路、接收发送电路、晶振电路，通过TXD口、RXD口和GND口与继电器控制模块相连；MCU模块接口采用I2C总线方式与各个模块互联，与上位机用DB9接口连接，响应速度快，可靠性强，可拓展性强。本实施例中，MCU模块选用STC系列89C58内核芯片，具备高性能、低功耗、低成本、通用性强以及良好的抗干扰。通过IO口扩展外用，IIC总线以及扩展外用的IO口通过DB25口外接使用，扩展方便。通过RS232与PC端互联，实现实时控制。

MCU模块中集成了RS232芯片，在保证稳定性的同时，增强了MCU模块的可扩展性。

上位机通过串口接口连接MCU模块，采用RS232传统通讯方式，大大的增加了其通用性。上位机用于控制MCU模块与待测机通讯并判断通讯状态；继电器控制模块、IO信号采集模块，分别是根据平时常用的自动化方案提取优化而成，上位机起控制及实时监控继电器状态，IO信号收集的控制终端作用。上位机通过PC串口将通讯数据发送到MCU模块中，并读取MCU模块的返回数据。上位机通过所述MCU模块返回的数据，判断所述继电器扩展模块通断状态是否正常以及判断待测机的内外机通讯是否正常。

继电器扩展模块的继电器型号选择由客户自选，大大的增加了实用性，MCU模块采用I2C总线控制所述继电器控制模块。

IO信号采集模块，为MCU模块扩展IO模块。IO信号采集模块的输入输出的IO信号均为TTL电平。上位机把所述IO信号通过布尔显示模块进行显示，并实时监控通讯状态。

本实施例中，TXD口、RXD口以及相关IO信号都以DB25端子作为拓展口。继电器控制模块与所述MCU模块连接口采用XH2.54-4P端子，继电器控制模块与待测机连接口采用DB25端子。

本实施例的多通道IO控制系统，依赖于MCU及虚拟仪器，为了适应自动化测试领域多用化和集成化的要求，采用开放式、模块化规范。

MCU与上位机独立化，使得本实用新型具备极强的兼容性，用户根据实际情况选择模块选型，使得待控制模块的兼容性及稳定性得到较大的提升。MCU外围模块采用嵌入式系统开发，以应用为中心，以计算机技术为基础，适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等测控现场化、通用化的要求。

为了克服原有自动化方案成本高昂，开发周期长并不适用自动化测试集成的缺陷，本实用新型提供一种兼容各个模块通讯控制并可以随意扩展，使得用户在使用时的方便快捷，大大的提高了生产开发效率。

PC串口转I2C及多通道IO控制系统融合了虚拟仪器、测试测量、计算机编程、和数据传输等多项功能，适用于自动化制造领域的多功能自动化控制系统，可以确保自动化生产的模块状态实时传递到数据终端，实现快速响应，及时处理生产过程中异常，避免异常带来的损失，从成本投入、生产效率、品质控制上，适应于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等快速实现自动化方案要求。系统能够灵活扩展硬件，快捷建立测试程序。可灵活地根据用户的需求进行配置；极大地实现系统的易用性、快扩展性、可移植性。为用户提供通用、灵活、规范的自动化控制系统。功能描述：用户模块项目由电脑直接控制完成，无需人为操作仪器，系统内置可扩展相应的IIC控制模块，并可以对外提供电源输出。测试产品、测控箱、各种仪器、电源、负载等与电脑直接进行通讯，通过网络实现数据交换，并将检测结果保存到数据库。数据稳定，可靠，无丢失，支持单通道独立模式和多通道轮询模式。

如图2所示，本实施例的多通道IO控制系统工作流程如下：

系统工控机通过上位机进行控制测试，当MCU模块接收到PC端上位机的检索信号时，MCU模块采用I2C总线方式进行设备状态、IO信号检索，完成通讯，然后将通讯交互的数据通过串口上传到上位机，上位机通过MCU模块上传的数据判断通讯是否正常并作出相应的处理。

上位机实时监控MCU模块IO信号状态、继电器状态，上位机不仅可以实时查看该模块该点状态，并能实时控制，为实现自动化提供了极大的方便，MCU采用的IIC总线方式优势是速度快，可扩展性强，可移植性强，成本低。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，包括MCU模块、上位机、继电器控制模块及IO信号采集模块，其中，

所述MCU模块，包括单片机、电源及指示灯电路、TTL转RS232电路、接收发送电路、晶振电路，通过TXD口、RXD口和GND口与所述继电器控制模块相连；

所述上位机用于控制所述MCU模块与待测机通讯并判断通讯状态；

所述继电器扩展模块，所述MCU模块采用I2C总线控制所述继电器控制模块；

所述IO信号采集模块，为MCU模块扩展IO模块。

2.根据权利要求1所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述TXD口、RXD口以及相关IO信号都以DB25端子作为拓展口。

3.根据权利要求1所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述继电器控制模块与所述MCU模块连接口采用XH2.54-4P端子，所述继电器控制模块与待测机连接口采用DB25端子。

4.根据权利要求1所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述IO信号采集模块的输入输出的IO信号均为TTL电平。

5.根据权利要求4所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述上位机把所述IO信号通过布尔显示模块进行显示，并实时监控通讯状态。

6.根据权利要求1所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述上位机用于实时监控所述MCU模块、继电器控制模块及IO信号采集模块的运行状态。

7.根据权利要求1所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述上位机通过PC串口将通讯数据发送到所述MCU模块中，并读取所述MCU模块的返回数据。

8.根据权利要求7所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述上位机通过所述MCU模块返回的数据，判断所述继电器扩展模块通断状态是否正常以及判断待测机的内外机通讯是否正常。

9.根据权利要求7-8任一所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述MCU模块中集成了RS232芯片。

10.根据权利要求1所述的一种PC串口转I2C及多通道IO控制系统，其特征在于，所述单片机采用STC系列89C58内核芯片。

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