CN217159861U - 一种基于分布式电源供电的电视系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分布式电源供电的电视系统，属于智能电视控制技术领域，包括电视机和电视控制系统，所述电视控制系统包括包含FPGA主控模块、MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块、分布式电源管理模块和供电接口模块，所述分布式电源管理模块包含分布式电源模块、主电源模块及控制中心主机；每一路都有独立的电流监控电路，可分别设置每一路电源单元的预警电流和断电电流；同时分布式电源模块通过RS485总线与主电源模块连接，主电源模块能够实时监控每一路开关和状态；由于电路设计使用了双向控制，即使分布式电源模块发生故障与主电源模块断开连接，或者主电源模块与控制中心主机断开连接，出现分布式电源离线的情况，也能通过开关盒正常控制负载的开关，不影响电路正常使用。

Description

一种基于分布式电源供电的电视系统

技术领域

本实用新型属于智能电视控制技术领域，尤其涉及一种基于分布式电源供电的电视系统。

背景技术

随着“智慧家庭”的概念被广泛接受，智能家居系统也越来越被普通家庭所重视，目前基本的智能家居系统包括智能家居主机、带无线遥控的各种开关(如普通灯开关、调光等开关、窗帘开关、红外遥控开关等)，利用主机实现对所有开关等的控制，由于现在的智能家居系统还没有大面积使用，所以普遍存在造价高昂、使用不便、系统只能独立使用等缺点，这些缺点又同时制约了智能家居在家庭中的进一步应用。目前电视行业已经进入智能电视的发展阶段，随着安卓操作系统在智能手机上的大面积应用，也使得其成为了智能电视的首选操作系统，目前带安卓操作系统的智能电视已经上市，这些智能电视都具备了可以有线和无线上网、安装应用软件等安卓系统带有的功能，而这些功能也使得将智能家居系统嵌进智能电视成为可能，如果能利用带安卓操作系统的智能电视作为平台、少量增加智能家具系统所必须的硬件接口、同时加载智能家居应用软件以实现智能家居系统，无疑将大大降低智能家居系统的成本，同时利用智能电视的固有硬件资源和宽带资源，又可进一步扩展智能家居的应用，将家庭的智能化提升到一个更高的水平。

在各种测试现场中，数据采集单元往往分布在不同的地方，数据采集具有速度快、数据量大的特点，且对采集系统的实时性要求越来越高。为了将分布在多处的传感器采集的大量数据进行统一的分析和管理，需要实现多节点的高速互连通信。MLVDS支持多节点互连的拓扑结构，可提供较高的数据传输速率(理论上高达500Mb/s)和更低的功耗，实现多节点采集数据的可靠传输；USB3.0接口作为计算机的通用接口，其理论传输速率(5Gb/s)是USB2.0接口的10倍。设计中采用赛普拉斯USB3.0接口芯片CYUSB3014作为FPGA同计算机通信的桥梁，采用SN65MLVD203接口芯片完成多节点数据传输，在此基础上实现了多节点数据采集系统与计算机之间高速传输。

已有技术中，如有线网络的控制连接方式，由于连接接口个数有限，会导致连接少、成本高、功耗高、架构复杂的问题，而无线网络更是受到路由器的限制，并且速率和稳定性会收到环境的和设备数量的感染的大大降低。因此现有技术中的有线网络和无线网络均无法达到满足对多个被控制终端集中显示控制和调试的要求。

分布式电源装置是指功率为数千瓦至50MW小型模块式的、与环境兼容的独立电源，这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系统和用户特定的要求，例如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。由于分布式电源对优化能源结构、推动节能减排、实现经济可持续发展具有重要意义，近年来，我国分布式电源发展迅速。但现有的分布式电源管理系统的各供电模块间的电控制及状态容易互相干扰，管理系统的可靠性和安全性不高；而且一旦分布式电源因故障离线，负载得不到供电就会停止运行，难免影响工业生产和日常生活。

由此可见，现有的智能电视在结构和使用上存在明显的不足和缺陷，亟待进一步改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对背景技术的不足提供一种基于分布式电源供电的电视系统，其具有若干路电源单元，每一路都有独立的电流监控电路，可分别设置每一路电源单元的预警电流和断电电流；同时分布式电源模块通过RS485总线与主电源模块连接，主电源模块能够实时监控每一路开关和状态；由于电路设计使用了双向控制，即使分布式电源模块发生故障与主电源模块断开连接，或者主电源模块与控制中心主机断开连接，出现分布式电源离线的情况，也能通过开关盒正常控制负载的开关，不影响电路正常使用。

本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案

一种基于分布式电源供电的电视系统，所述电视机和电视控制系统连接，所述电视控制系统包括设置有用于接收控制信息的数据通信模块；所述数据通信模块包含包含FPGA主控模块、MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块、分布式电源管理模块和供电接口模块，所述MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块分别与FPGA主控模块连接，所述供电接口模块通过分布式电源管理模块连接FPGA主控模块；所述分布式电源管理模块包含分布式电源模块、主电源模块及控制中心主机；所述分布式电源模块通过RS485通信模块连接主电源模块，所述主电源模块与控制中心主机之间通信连接。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述分布式电源模块包括电源控制单元和若干电源单元，所述电源单元包括继电器控制电路、电流采集电路及接头CON1；所述电源控制单元包括芯片U1和晶体振荡器Y1，所述晶体振荡器Y1的1脚、3脚分别对应连接芯片U1的5脚、6脚；所述芯片U1的25～28脚分别连接所述若干电源单元的继电器控制电路，10～13脚分别连接所述若干电源单元的电流采集电路；所述分布式电源模块接入负载电路并与一开关盒串联，所述开关盒内部设有若干单刀双掷开关，所述负载电路设有并联的若干负载。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述MLVDS通信模块包含MLVDS数据通信总线以及与其连接的多个传输节点，所述每个传输节点包含传感器、信号调理电路模块、ADC模块、控制器模块、第一MLVDS通信单元、第一MLVDS接口芯片；所述FPGA主控模块包含USB接口电路、USB通信管理模块、DDR3 SDRAM、DDR3控制器、FlasH控制器、FlasH存储器、数据管理模块、第二MLVDS通信单元、第二MLVDS接口芯片；所述USB接口电路通过USB通信管理模块连接数据管理模块，所述DDR3 SDRAM通过DDR3控制器连接数据管理模块，FlasH存储器通过FlasH控制器连接数据管理模块，所述数据管理模块经过第二MLVDS通信单元连接第二MLVDS接口芯片，所述第二MLVDS接口芯片连接MLVDS数据通信总线。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述继电器控制电路包括光耦合器芯片U21、N通道场效应晶体管Q1、二极管D1及继电器芯片U22，所述光耦合器芯片U21的2脚连接芯片U1的25～28脚中任一脚，3脚通过电阻R1连接N通道场效应晶体管Q1的栅极，所述N通道场效应晶体管Q1的漏极连接继电器芯片U22的3脚，并通过二极管D1连接12V电源和继电器芯片U22的4脚；所述继电器芯片U22的1脚设有双向开关，2脚和5脚均为开关触点，所述继电器芯片U22的2脚与接头CON1的3脚连接，所述继电器芯片U22的5脚与接头CON1的2脚连接。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述MLVDS数据通信总线采用ADuM5000对MLVDS总线通路提供电源隔离电路。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述USB接口电路采用赛普拉斯公司推出的FX3系列CYUSB3014芯片。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述数据管理模块选用Xilinx公司的Spartan-6系列可编程逻辑器件6slx16csg324芯片为核心控制器。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述存储器模块包含RAM存储器和Flash存储器，所述RAM存储器和Flash存储器分别与DSP处理器连接，所述RAM存储器采用TI的低功耗高速RAMMT47H64M16芯片，所述Flash存储器采用SPANSION公司的S29GL128N芯片。

作为本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统的进一步优选方案，所述时钟模块采用时钟信号为24MHz OSC外部时钟晶体输出。

本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统，其基于MLVDS接口和USB3.0接口的数据传输系统，该传输系统采用CYUSB3014接口芯片实现计算机与FPGA的高速数据传输，采用ADN4693E接口芯片完成多节点数据传输，以FPGA作为核心控制器，并基于MLVDS自定义协议解析多节点通信逻辑，实现MLVDS接口与USB3.0接口之间的数据交互；该系统数据转换结果准确、可靠，实现了上位机与多节点数据采集设备间的高速通信；

2、本实用新型通过MLVDS—USB3.0转换器转换功能，实现控制多节点采集设备与上位机间的采集数据的高速上传和指令的下发，该转换器可在不改变硬件系统构架的前提下灵活实现多种传输协议，具有硬件电路简单、通用性强、传输稳定；

3、本实用新型其具有若干路分布式电源，每一路都有独立的电流监控电路，可分别设置每一路电源单元的预警电流和断电电流；同时分布式电源模块通过RS485总线与主电源模块连接，主电源模块能够实时监控每一路开关和状态；由于电路设计使用了双向控制，即使分布式电源模块发生故障与主电源模块断开连接，或者主电源模块与控制中心主机断开连接，出现分布式电源离线的情况，也能通过开关盒正常控制负载的开关，不影响电路正常使用。

附图说明

图1是本实用新型的整体系统结构示意图；

图2是本实用新型数据通信模块的结构原理图；

图3是本实用新型MLVDS通信模块的结构原理图；

图4是本实用新型继电器控制电路的电路图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：

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。

一种基于分布式电源供电的电视系统，如图1所示，所述电视机和电视控制系统连接，所述电视控制系统包括设置有用于接收控制信息的数据通信模块；如图2所示，所述数据通信模块包含包含FPGA主控模块、MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块、分布式电源管理模块和供电接口模块，所述MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块分别与FPGA主控模块连接，所述供电接口模块通过分布式电源管理模块连接FPGA主控模块；所述分布式电源管理模块包含分布式电源模块、主电源模块及控制中心主机；所述分布式电源模块通过RS485通信模块连接主电源模块，所述主电源模块与控制中心主机之间通信连接。

所述分布式电源模块包括电源控制单元和若干电源单元，所述电源单元包括继电器控制电路、电流采集电路及接头CON1；所述电源控制单元包括芯片U1和晶体振荡器Y1，所述晶体振荡器Y1的1脚、3脚分别对应连接芯片U1的5脚、6脚；所述芯片U1的25～28脚分别连接所述若干电源单元的继电器控制电路，10～13脚分别连接所述若干电源单元的电流采集电路；所述分布式电源模块接入负载电路并与一开关盒串联，所述开关盒内部设有若干单刀双掷开关，所述负载电路设有并联的若干负载。

如图3所示，所述MLVDS通信模块包含MLVDS数据通信总线以及与其连接的多个传输节点，所述每个传输节点包含传感器、信号调理电路模块、ADC模块、控制器模块、第一MLVDS通信单元、第一MLVDS接口芯片；所述FPGA主控模块包含USB接口电路、USB通信管理模块、DDR3 SDRAM、DDR3控制器、FlasH控制器、FlasH存储器、数据管理模块、第二MLVDS通信单元、第二MLVDS接口芯片；所述USB接口电路通过USB通信管理模块连接数据管理模块，所述DDR3 SDRAM通过DDR3控制器连接数据管理模块，FlasH存储器通过FlasH控制器连接数据管理模块，所述数据管理模块经过第二MLVDS通信单元连接第二MLVDS接口芯片，所述第二MLVDS接口芯片连接MLVDS数据通信总线。

ADN4639E是ADI公司发布的全双工MLVDS驱动接收器，内置驱动器和接收器且互不干扰，最高可支持200Mb/s的数据速率，可应用于时钟信号传输、背板数据传输等应用中。MLVDS总线传输结构示意图如图2所示，在传输节点间通过异步串行通信方式实现数据位同步，数据通过差分信号传输，每个从节点都可以同时接收主节点发送的指令，各个从节点只会对属于自己的指令做出响应，如某个从节点收到传数据指令，则打开驱动器使能端来驱动总线，每一个时刻，各个从节点中只有一个驱动器有效，这样就避免了多个从节点同时驱动总线所引起的主节点接收数据乱码。

采用ADuM3442芯片实现对各个节点上MLVDS芯片驱动器和接收器的单端与控制器引脚之间的数字隔离，防止电路文波对接口电路造成的电平漂移。

采用ADuM5000对MLVDS总线通路提供电源隔离电路，该电路实现了数据与电源的完整隔离，保证该电路能够应对高电压瞬变的影响。

USB3.0接口芯片选用的是赛普拉斯公司推出的FX3系列CYUSB3014芯片，其灵活性高，具备通用可编程接口GPIF II，能保证其与绝大多数控制器大容量数据的高速通信。不仅如此，其还具备一个UART接口。本设计中，UART接口用于指令的下发和状态字的上传，GPIF II用于高速大容量数据的上传。

MLVDS总线接口简单，只规定了总线物理层的电气特性，并没有涉及高层协议，MLVDS通信控制模块利用FPGA实现MLVDS总线通信协议的数据链路层以及物理层的数据传输设计。在物理层中完成传输数据的编码、解码、位同步以及帧同步等功能，按照MLVDS通信协议在数据链路层中完成数据封装拆装、总线仲裁、差错控制、报文滤波以及时序控制等方面的功能及实现。

数据转换模块主要实现USB3.0传输模块和MLVDS通信模块之间的数据转化。上位机发送命令时，数据通过USB3.0接口传输到数据转换器，FPGA通过GPIF II接口检测标志位判断到USB3.0通信模块已接收到数据后，将数据读到数据转换模块中，并将有效数据转化为8bit数据，数据写入命令缓存FIFO中实现数据跨时钟的同步。在FIFO读信号上升沿时将数据从FIFO中读入到MLVDS通信模块中，在命令解析模块中通过比对命令寄存器组中值，确定命令的执行功能、对象、触发机制等，重新生成命令数据帧。在总线管理器中按MLVDS总线通信协议添加起始、仲裁场、校验位、终止位组成MLVDS数据包格式，然后转为串行数据发送至MLVDS接口模块，在该模块中调用实现MLVDS的发送模块，数据通过发送端口经ADN4693E芯片发送给目标底层设备，完成一次发送。

本实用新型一种基于分布式电源供电的电视系统，其基于MLVDS接口和USB3.0接口的数据传输系统，该传输系统采用CYUSB3014接口芯片实现计算机与FPGA的高速数据传输，采用ADN4693E接口芯片完成多节点数据传输，以FPGA作为核心控制器，并基于MLVDS自定义协议解析多节点通信逻辑，实现MLVDS接口与USB3.0接口之间的数据交互；该系统数据转换结果准确、可靠，实现了上位机与多节点数据采集设备间的高速通信；

本实用新型通过MLVDS—USB3.0转换器转换功能，实现控制多节点采集设备与上位机间的采集数据的高速上传和指令的下发，该转换器可在不改变硬件系统构架的前提下灵活实现多种传输协议，具有硬件电路简单、通用性强、传输稳定。

接收上传数据时，当MLVDS的接收模块端口检测到数据起始位有效时开始接收，在物理信令层中完成传输数据的同步后，将数据转化为并行数据传输给MLVDS总线管理模块。对MLVDS接收的传输数据进行CRC校验正确后，有效数据在数据有效标志信号为高的条件下传输到DDR3缓存模块中，将有效采集数据、节点信息及通道地址信息写入DDR3中，实现大量数据缓存，使回传数据速率处于可控范围。接着USB3.0通信模块从DDR3缓存模块中读出数据，并组成32bit数据传输至USB3.0芯片，在FPGA的控制下，将数据上传到上位机。

如图4所示，所述继电器控制电路包括光耦合器芯片U21、N通道场效应晶体管Q1、二极管D1及继电器芯片U22，所述光耦合器芯片U21的2脚连接芯片U1的25～28脚中任一脚，3脚通过电阻R1连接N通道场效应晶体管Q1的栅极，所述N通道场效应晶体管Q1的漏极连接继电器芯片U22的3脚，并通过二极管D1连接12V电源和继电器芯片U22的4脚；所述继电器芯片U22的1脚设有双向开关，2脚和5脚均为开关触点，所述继电器芯片U22的2脚与接头CON1的3脚连接，所述继电器芯片U22的5脚与接头CON1的2脚连接。

本实用新型其具有若干路分布式电源，每一路都有独立的电流监控电路，可分别设置每一路电源单元的预警电流和断电电流；同时分布式电源模块通过RS485总线与主电源模块连接，主电源模块能够实时监控每一路开关和状态；由于电路设计使用了双向控制，即使分布式电源模块发生故障与主电源模块断开连接，或者主电源模块与控制中心主机断开连接，出现分布式电源离线的情况，也能通过开关盒正常控制负载的开关，不影响电路正常使用。

优选的，所述数据管理模块选用Xilinx公司的Spartan-6系列可编程逻辑器件6slx16csg324芯片为核心控制器。

优选的，所述存储器模块包含RAM存储器和Flash存储器，所述RAM存储器和Flash存储器分别与DSP处理器连接，所述RAM存储器采用TI的低功耗高速RAMMT47H64M16芯片，所述Flash存储器采用SPANSION公司的S29GL128N芯片。

优选的，所述时钟模块采用时钟信号为24MHz OSC外部时钟晶体输出。

优选的，所述存储器模块包含RAM存储器和Flash存储器，所述RAM存储器和Flash存储器分别与DSP处理器连接，所述RAM存储器采用TI的低功耗高速RAMMT47H64M16芯片，所述Flash存储器采用SPANSION公司的S29GL128N芯片。所述时钟电路采用时钟信号为24MHzOSC外部时钟晶体输出。

本实用新型的智能电视系统过设置空气检测传感器和控制板，实现语音控制或手动方式对周围空气环境的质量检测和净化，本实用新型智能电视系统结构简单、实用方便、功能多样化以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于分布式电源供电的电视系统，包括电视机和电视控制系统，所述电视机和电视控制系统连接，其特征在于：所述电视控制系统包括设置有用于接收控制信息的数据通信模块；所述数据通信模块包含包含FPGA主控模块、MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块、分布式电源管理模块和供电接口模块，所述MLVDS通信模块、存储器模块、时钟模块分别与FPGA主控模块连接，所述供电接口模块通过分布式电源管理模块连接FPGA主控模块；所述分布式电源管理模块包含分布式电源模块、主电源模块及控制中心主机；所述分布式电源模块通过RS485通信模块连接主电源模块，所述主电源模块与控制中心主机之间通信连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述分布式电源模块包括电源控制单元和若干电源单元，所述电源单元包括继电器控制电路、电流采集电路及接头CON1；所述电源控制单元包括芯片U1和晶体振荡器Y1，所述晶体振荡器Y1的1脚、3脚分别对应连接芯片U1的5脚、6脚；所述芯片U1的25～28脚分别连接所述若干电源单元的继电器控制电路，10～13脚分别连接所述若干电源单元的电流采集电路；所述分布式电源模块接入负载电路并与一开关盒串联，所述开关盒内部设有若干单刀双掷开关，所述负载电路设有并联的若干负载。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述MLVDS通信模块包含MLVDS数据通信总线以及与其连接的多个传输节点，所述每个传输节点包含传感器、信号调理电路模块、ADC模块、控制器模块、第一MLVDS通信单元、第一MLVDS接口芯片；所述FPGA主控模块包含USB接口电路、USB通信管理模块、DDR3 SDRAM、DDR3控制器、FlasH控制器、FlasH存储器、数据管理模块、第二MLVDS通信单元、第二MLVDS接口芯片；所述USB接口电路通过USB通信管理模块连接数据管理模块，所述DDR3 SDRAM通过DDR3控制器连接数据管理模块，FlasH存储器通过FlasH控制器连接数据管理模块，所述数据管理模块经过第二MLVDS通信单元连接第二MLVDS接口芯片，所述第二MLVDS接口芯片连接MLVDS数据通信总线。

4.根据权利要求2所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述继电器控制电路包括光耦合器芯片U21、N通道场效应晶体管Q1、二极管D1及继电器芯片U22，所述光耦合器芯片U21的2脚连接芯片U1的25～28脚中任一脚，3脚通过电阻R1连接N通道场效应晶体管Q1的栅极，所述N通道场效应晶体管Q1的漏极连接继电器芯片U22的3

脚，并通过二极管D1连接12V电源和继电器芯片U22的4脚；所述继电器芯片U22的1脚设有双向开关，2脚和5脚均为开关触点，所述继电器芯片U22的2脚与接头CON1的3脚连接，所述继电器芯片U22的5脚与接头CON1的2脚连接。

5.根据权利要求3所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述MLVDS数据通信总线采用ADuM5000对MLVDS总线通路提供电源隔离电路。

6.根据权利要求3所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述USB接口电路采用赛普拉斯公司推出的FX3系列CYUSB3014芯片。

7.根据权利要求3所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述数据管理模块选用Xilinx公司的Spartan-6系列可编程逻辑器件6slx16csg324芯片为核心控制器。

8.根据权利要求1所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述存储器模块包含RAM存储器和Flash存储器，所述RAM存储器和Flash存储器分别与DSP处理器连接，所述RAM存储器采用TI的低功耗高速RAMMT47H64M16芯片，所述Flash存储器采用SPANSION公司的S29GL128N芯片。

9.根据权利要求1所述的一种基于分布式电源供电的电视系统，其特征在于：所述时钟模块采用时钟信号为24 MHz OSC外部时钟晶体输出。

Images