CN216351847U - 监控装置 - Google Patents

Abstract

一种监控装置，该装置包括监控模块主机、以及通过485总线网络与所述监控模块主机连接的监控模块从机，所述监控模块从机与恒温箱中的工控机电连接；所述监控模块主机中：信号调理模块将监控模块主机接收到的电压数据进行放大和过滤，信号AD转换模块对信号调理模块输出的电压模拟信号进行模数转换，主控模块控制信号AD转换模块采集电压模拟信号，并对信号AD转换模块输出的电压数字信号进行整合，显示模块实时显示处理后的电压数字信号，缓存模块高速缓存处理后的电压数字信号。本实用新型解决了人工对工控机中待测单板的测量存在效率低、误差大的问题，提高了检测效率，降低了检验出错概率。

Description

监控装置

技术领域

本实用新型属于工业控制技术领域，具体涉及一种监控装置。

背景技术

目前工控机已经广泛应用于各类电子产品中，对工控机进行测试时，为了验证其在极端温度环境下的工作性能，常常需要把其放入恒温箱进行模拟测试，在恒温箱中可以根据用户需要调节温度湿度，来达到外界的极端温度条件。当工控机单板进行高低温测试时，经常会出现单板异常，如果经常对每一块单板进行人工手动打开恒温箱查看其状态、用万用表测量，不仅存在人工测量效率低下、误差大的问题，而且频繁打开恒温箱会使箱内温度发生变化，这也会导致实验结果存在误差。

实用新型内容

本实用新型的技术解决问题是：针对现有技术对恒温箱中待测工控机进行测试时存在效率低下、测量误差大的问题，提供一种监控装置。

本实用新型的技术解决方案是：

本实用新型提供的一种监控装置，包括：

监控模块主机、通过485总线网络与监控模块主机连接的监控模块从机，与恒温箱中的工控机连接的监控模块从机；

所述监控模块主机包括：

电源模块提供监控模块主机的工作电压；

信号调理模块将监控模块主机接收到的电压数据进行放大和过滤，输出电压模拟信号至信号AD转换模块；

信号AD转换模块在主控模块的控制下，对信号调理模块输出的电压模拟信号进行采集和模数转换，将经过模数转换后的电压数字信号输出至主控模块；

主控模块控制信号AD转换模块根据预设的时序采集电压模拟信号，并对信号AD转换模块输出的电压数字信号进行整合，输出至缓存模块和显示模块；

显示模块实时显示主控模块输出的电压数字信号；

缓存模块缓存主控模块输出的电压数字信号。

进一步地，所述信号调理模块包括至少三路放大器。

进一步地，所述信号调理模块采用可编程增益放大器，每路放大器的同相输入角输入从恒温箱中工控机单板反馈回的电压信号。

进一步地，所述信号AD转换模块包含至少三路转换通道。

进一步地，所述信号AD转换模块采用ADS8556芯片。

进一步地，所述信号AD转换模块的REF_EN引脚置为高电平，所述信号AD转换模块的片选信号置为低电平，所述信号AD转换模块中控制模拟电压量输入范围的引脚连接所述主控模块的IO口，所述信号AD转换模块的CH_X0/1脚输入从所述信号调理模块传来的电压信号。

进一步地，所述信号AD转换模块中控制转换开始的信号接口连接所述主控模块的TIM定时器接口，控制转换开始的信号达到高电平时启动转换。

进一步地，所述信号AD转换模块的BUSY接口连接所述主控模块的外部中断引脚，BUSY信号在转换过程中保持高电平，转换结束后置为低电平，并触发主控模块外部中断。

进一步地，所述主控模块通过FMC并行接口按位读出输出寄存器内数据，读信号每变低一次，读取一个转换通道的数据，读电平至少循环变化三次读完所有转换通道的数据。

进一步地，所述恒温箱有n个，n为自然数，每个恒温箱与一台监控模块从机电连接，满足监控系统需要对多个点位的电压进行同步采集的需求。

本实用新型的有益效果是：

1.信号调理模块与信号AD转换模块两个模块间的软硬件配置对采集到的点位电压进行处理，增益大小可调节，转换速率高，得到的电压数据更准确；

2.485总线网络将监控模块主机与监控模块从机连接起来进行数据交互，可以实时采集恒温箱内单板的点位数据，相比打开恒温箱用万用表测量节省大量时间，减小测量误差；

3.监控系统采用485总线，可以同时监控多个恒温箱单板，从而提高检测效率；且485总线网络布线简单，使用功耗低。

综上所述，本实用新型设计新颖合理，便于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的恒温箱单板监控系统模型图；

图2为信号调理转换模块模型图；

图3为信号存储模块模型图；

图4为点位电压实时显示模块模型图；

图5为监控恒温箱中工控机单板状态的方法流程图；

图6为信号调理转换方法流程图；

图7为数据存储方法流程图；

图8为点位电压显示方法流程图。

图号说明：

100-监控模块主机；101-信号调理模块；102-信号AD转换模块；103-主控模块；104-显示模块；105-缓存模块；106-电源模块；

200-监控模块从机；201-监控模块从机1；202-监控模块从机2；203-监控模块从机3；301-恒温箱1；302-恒温箱2；303-恒温箱3。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型实施例提供的一种监控装置，用于监控恒温箱中工控机单板状态。监控装置包括监控模块主机100、以及通过485总线网络与所述监控模块主机100连接的监控模块从机200，所述监控模块从机200与恒温箱中的工控机电连接。

具体地，整个监控系统包括监控主机系统100、485总线网络、监控模块从机200以及恒温箱及恒温箱中待测工控机。采用485总线网络，可以同时对多个恒温箱中待测单板的状态进行实时监控。

电源模块106，用于提供所述监控模块主机100的工作电压；

信号调理模块101，用于将所述监控模块主机100接收到的电压数据进行放大和过滤，输出电压模拟信号至信号AD转换模块102；

信号AD转换模块102，用于在主控模块103的控制下，对所述信号调理模块101输出的电压模拟信号进行采集和模数转换，将经过模数转换后的电压数字信号输出至主控模块103；

主控模块103，用于控制所述信号AD转换模块102根据预设的时序采集电压模拟信号，并对所述信号AD转换模块102输出的电压数字信号进行整合，输出至显示模块104和缓存模块105；

显示模块104，用于实时显示所述主控模块103输出的电压数字信号；

缓存模块105，用于缓存所述主控模块103输出的电压数字信号。

本实用新型采用485总线网络将监控模块主机100与监控模块从机200连接起来进行数据交互，可以实现高速远距离传输，且运输成本低。

监控模块从机200接收监控模块主机100发送的采集指令，实时采集与之对应连接的多个恒温箱中待测工控机单板的点位电压，并将采集到的点位电压传送给监控模块主机100。

具体地，在图1所示的监控恒温箱中工控机单板状态的装置中，485总线网络将监控模块主机100与监控模块从机200连接起来进行数据交互，本实用新型实施例可以有多个监控模块从机，每个监控模块从机连接一个恒温箱，从而能够对多个恒温箱同时采集数据，达到高效工作的目的。对恒温箱内待测工控机点位电压进行实时采集，点位电压通过485总线网络高速传输给监控模块主机100，信号调理模块101和信号AD转换模块102对采集到的点位电压进行放大、滤波、模数转换得到电压数字信号，在显示模块104中实时显示出来，解决了人工频繁打开恒温箱对待测单板进行检测存在的检测效率低、测量误差大的问题，从而极大地减小了测量误差，提高了检测效率。

图2为本实用新型信号调理转换模块模型图，本实用新型的信号调理模块101包括至少三路放大器，每路放大器的同相输入角输入从恒温箱中工控机单板反馈回的电压信号。相应地，本实用新型的信号AD转换模块102包含至少三路转换通道。本实施例以三路放大器，三路信号AD转换通道为例。

本实施例采用可编程增益放大器，可编程增益放大器的使能脚WR与负电源连接，选用透明增益模式，通过主控模块103对应的IO口发出L/L、L/H、H/L、H/H的高低电平信号到可编程增益放大器设置增益的引脚，信号增益分别可设置为1、10、100、1000，直接控制放大倍数。

实施例中，信号AD转换模块102采用ADS8556芯片。ADS8556芯片的REF_EN引脚置为高电平(使用内部参考电压2.5V),ADS8556芯片的片选信号置为低电平。

ADS8556芯片控制模拟电压量输入范围的引脚连接主控模块103的IO口，当输入高电平时模拟电压量输入范围为±2VREF，输入低电平则模拟电压量输入范围为±4VREF。

信号调理模块101传来的三路信号从ADS8556芯片的CH_X0/1输入，控制转换开始的信号接口连接主控模块103的TIM定时器接口，控制转换开始的信号达到高电平时启动转换。

ADS8556芯片的BUSY接口连接主控模块103的外部中断引脚，在转换过程中始终保持高电平，转换结束后置为低电平，并触发主控模块103的外部中断。

主控模块103通过FMC并行接口从输出寄存器将数据按位读出数据，此时ADS8556芯片的片选信号置为低电平，当ADS8556芯片的读信号每变低一次，读取一个转换通道的数据，读信号电平循环变化三次将三个通道转换的数据全部读走。

在本实施例中，监控模块主机100接收到监控模块从机200反馈回的恒温箱中待测工控机的点位电压十分微弱，并且夹杂着噪声干扰，通过信号调理模块101与信号AD转换模块102两个模块的软硬件配置对采集到的点位电压进行处理，得到的更准确的电压数字信号，便于进一步操作。

本实施例中，拓展缓存空间时采用SDRAM芯片，其不仅存储容量大，并且传输速度快，满足对恒温箱中各点位电压数据进行实时监控，主控模块103一时难以将信号AD转换模块102输出的所有数据发送出去，需要对数据进行高速缓存的需求。

图3为信号存储模块模型图，实际工作时，CLK为系统时钟信号，所有SDRAM信号在此信号上升沿采样；CKE为系统时钟使能信号，高电平时启用系统时钟；CS信号为低电平时选中SDRAM芯片；WE为写使能信号，低电平时表示可以写入数据；RAS和CAS分别为行和列地址选通信号，均为低电平有效，地址线A0～A12会根据RAS和CAS选通情况分别复用为行地址线或列地址线，并根据输入信号对相应地址的数据进行操作；Bank地址线BA0和BA1用来对SDRAM内部活动Bank区域进行操作，数据根据相应Bank区域的地址依次从0-15数据线被存入或读取。

本实施例选用NAND Flash数据存储器，NAND Flash数据存储器应用了8位的IO接口，在采集恒温箱点位电压时IO接口更加有利于电压信号的可靠传输。并且NAND Flash数据存储器存储单元以页为单位，存储速率是NOR Flash的十倍以上，且NAND Flash数据存储器闪存密度高，可存储海量电压数据，可以满足对整个监控系统硬件的存储要求。

图4为点位电压实时显示模块模型图，如图4所示，将主控模块103产生的代表显示值的一位数据信号S，经过LVDS转换器转换为一对大小相同极性相反的信号对S+和S-，传输完成后将S+和S-相减即可得到原信号S。在16位真彩色显示状态下，红绿蓝三基色所占的位数是5：6：5模式，共需要20根TTL信号线与主控模块连接，这20根TTL信号线分别对应4对LVDS接口信号，其中LCD_R3～LCD_R7、LCD_G2对应Y0+和Y0-；LCD_G3～LCD_G7、LCD_B3对应Y1+和Y1-；LCD_B4～LCD_B7、LCD_HS、LCD_VS、LCD_DE对应Y2+和Y2-；LCD_CLK对应CLKOUT+和CLKOUT-。实际进行点位电压的显示时，在LCD_CLK信号上升沿发出显示信号，假设LCD显示器分辨率为800*480，则每发送16位RGB数据信号构成一个像素点，在LCD_HS行同步信号的每个高电平持续时间内发送一行的像素点数据，在发送每行信号周期内有效信号只占其中一部分，这部分有效的800个像素点信号是由LCD_DE的高电平持续时间来决定的，直到下一个LCD_HS行同步信号高电平来临时扫描下一行像素点数据。而LCD_VS场同步信号的高电平持续时间内发送的是这一帧全部480行像素点数据，直到下一个LCD_VS场同步信号高电平来临时扫描下一帧像素点数据。

本实施例中，使用一种低摆幅的差分信号技术LVDS，它可以使得信号能在差分PCB线对上以数百Mbps的速率传输，实现点位电压数据在主控模块103和LCD显示屏之间高速传输，其低压幅和低电流驱动输出实现了低噪声和低功耗。

如图5所示，图5为监控恒温箱中工控机单板状态的方法流程图，具体步骤如下：

S1.用户设置采集参数；

S2.监控模块主机根据用户参数给从机发送一个采集点位电压的指令；

S3.监控模块从机接收到指令后接收恒温箱中点位的反馈电压；

S4.点位电压由TTL电压转换为485总线传输的电平信号，发送给监控模块主机；

S5.监控模块主机接收到反馈电压数据后进行放大和滤波，得到一个接近于真实的电压数据，进行信号AD转换；

S6.调用事先设定的电压范围将信号AD转换的结果进行判定；

S7.判定结果不在合理范围内；

S8.读取用户是否设置异常报警；

S9.控制蜂鸣器报警提醒异常；

S10.所有采集的电压数据实时在LCD屏幕显示出来，供用户查看和进行下一步操作。

图6为信号调理转换方法流程图，具体步骤如下：

S101.首先由用户设置增益参数；

S102.放大器根据用户参数给点位电压进行滤波和增益；

S103.将FMC总线设置为中断模式；

S104.选择需要工作的信号AD转换通道；

S105.使信号AD转换器输入通道组成保持状态，进行信号AD转换；

S106.判定DPOY信号是否置低来判定信号AD转换是否结束；

S107.产生外部中断提示主控模块转换结束；

S108.主控模块通过FMC总线读取相应数据寄存器的数据；

S109.读取信号AD转换结果；

S110.判定是否读取完毕；

S111.进行主控模块内数字滤波；

S112.运算处理得到转换结果。

如图7所示，图7为数据存储方法流程图，包括如下步骤：

S201.首先将存储模块初始化；

S202.不断检测是否有存储操作命令产生；

S203.寻找存储数据目标地址；

S204.通过IO口向该地址写入数据；

S205.按规则向NAND FLASH存储器中以页为单位大小存入；

S206.读取状态寄存器的状态；

S207.判定状态寄存器是否置低点评显示忙状态；

S208.检测IO口是否无数据，如果有数据则则执行S9，无数据执行S10；S209.报告存储错误信息；

S210.提示存储完成。

如图8所示，图8为点位电压显示方法流程图，包括如下步骤：

S301.首先将显示模块初始化；

S302.启动定时器不断检测是否有触屏操作产生；

S303.检测到触摸屏按下；

S304.读出被按下位置触摸屏物理坐标；

S305.将信号进行滤波消除抖动产生的影响；

S306.根据特定算法转换为LCD上显示的坐标；

S307.在LCD上实时显示点位电压数据。

由此可见，本实用新型可以实现不用频繁开闭恒温箱即可实时监测在极端温度条件下各个工控机单机的状态，同时实时在LCD屏幕上显示出来，采用485总线网络将监控模块主机与从机连接起来进行数据交互，解决了现有技术检测效率低下、测量误差大的问题。

以上对本实用新型的具体实施方式进行了详细说明，但其只作为范例，本实用新型并不限制与以上描述的具体实施方式。对于本领域的技术人员而言，任何对该实用新型进行的等同修改或替代也都在本实用新型的范畴之中，因此，在不脱离本实用新型的精神和原则范围下所作的均等变换和修改、改进等，都应涵盖在本实用新型的范围内。

Claims (10)

1.一种监控装置，其特征在于：包括监控模块主机、以及通过485总线网络与所述监控模块主机连接的监控模块从机，所述监控模块从机与恒温箱中的工控机电连接；

所述监控模块主机包括：

电源模块，用于提供所述监控模块主机的工作电压；

信号调理模块，用于将所述监控模块主机接收到的电压数据进行放大和过滤，输出电压模拟信号至信号AD转换模块；

信号AD转换模块，用于在主控模块的控制下，对所述信号调理模块输出的电压模拟信号进行采集和模数转换，将经过模数转换后的电压数字信号输出至主控模块；

主控模块，用于控制所述信号AD转换模块根据预设的时序采集电压模拟信号，并对所述信号AD转换模块输出的电压数字信号进行整合，输出至缓存模块和显示模块；

显示模块，用于实时显示所述主控模块输出的电压数字信号；

缓存模块，用于缓存所述主控模块输出的电压数字信号。

2.按照权利要求1所述的监控装置，其特征在于：所述信号调理模块包括至少三路放大器。

3.按照权利要求2所述的监控装置，其特征在于：所述信号调理模块采用可编程增益放大器，每路放大器的同相输入角输入从恒温箱中工控机单板反馈回的电压信号。

4.按照权利要求1所述的监控装置，其特征在于：所述信号AD转换模块包含至少三路转换通道。

5.按照权利要求4所述的监控装置，其特征在于：所述信号AD转换模块采用ADS8556芯片。

6.按照权利要求5所述的监控装置，其特征在于：所述信号AD转换模块的REF_EN引脚置为高电平，所述信号AD转换模块的片选信号置为低电平，所述信号AD转换模块中控制模拟电压量输入范围的引脚连接所述主控模块的IO口，所述信号AD转换模块的CH_X0/1脚输入从所述信号调理模块传来的电压信号。

7.按照权利要求5所述的监控装置，其特征在于：所述信号AD转换模块中控制转换开始的信号接口连接所述主控模块的TIM定时器接口，控制转换开始的信号达到高电平时启动转换。

8.按照权利要求5所述的监控装置，其特征在于：所述信号AD转换模块的BUSY接口连接所述主控模块的外部中断引脚；BUSY信号在转换过程中保持高电平，转换结束后置为低电平，并触发主控模块外部中断。

9.按照权利要求1所述的监控装置，其特征在于：所述主控模块通过FMC并行接口按位读出输出寄存器内数据，读信号每变低一次，读取一个转换通道的数据，读电平至少循环变化三次读完所有转换通道的数据。

10.按照权利要求1所述的监控装置，其特征在于：所述恒温箱有n个，n为自然数，每个恒温箱与一台监控模块从机电连接。

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