CN2618218Y - 一种宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于工业自动化控制技术领域，是一种宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面。是由人机界面红外通讯接口，触摸屏，人机界面前面板，控制板等构成。本实用新型在人机界面增设一个红外通讯接口，该红外通讯接口包括红外收发器、波纹管和滤色片。红外收发器接收和发射光信号完成光电信号变换，控制板上的中央处理器完成信号编码、调制解调和串行数据传送，并通过其上的红外通讯控制器编程控制红外线通信模式，实现人机界面与PC机之间的组态软件上传、下载、数据传输、信息更新等无线通讯功能。波纹管的使用使红外收发器位置、方向可变，实际工作角度大大变宽。本实用新型具有连线简单、使用便捷、宽视角、安全可靠等特点，可大量用于工业控制领域的终端显示。
Description
技术领域
本实用新型属于工业自动化控制技术领域，涉及利用红外无线通讯技术实现人机对话的用户操作界面，具体地说是一种宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面。
背景技术
工业触摸屏人机界面(以下简称人机界面)作为PLC(可编程控制器)的前端显示设备，提供一种触摸控制的人机交互图形用户操作界面，主要应用于工业控制领域和自动化领域。人机界面主要由液晶显示屏、触摸屏和控制板构成，支持多种通讯口，如串口通讯、Modem通讯、以太网通讯等。在人机界面和上位机如移动PC机之间主要采用RS-232串口通讯和以太网通讯等有线通讯。在用RS-232串口通讯中，人机界面和上位机上设置有RS-232串口，通过RS-232串口用电缆把人机界面和上位机连接起来，实现人机对话。这种人机界面不足之处在于RS-232串口通讯传输速度较慢。在用以太网通讯中，同用RS-232串口通讯相类似，所不同的是在人机界面和上位机上设置有网口。这种人机界面不足之处在于所需设备体积庞大、价格高昂。用RS-232串口通讯和以太网通讯的人机界面都需要用电缆进行连接通讯，两者的共同弊端是容易受到电磁干扰的影响。
现有的工业触摸屏人机界面的结构是，在人机界面前面板的中间有触摸屏，触摸屏的后面是显示屏。人机界面的内部设置控制板，通过控制板上的中央处理器、通讯控制器等部件，进行信号编码、调制解调和串行数据传送，及编程控制通讯模式等过程，完成人机界面和上位机之间的通讯操作。
目前的人机界面多嵌于设备中或安装在控制柜上，其位置是固定，上位机如移动PC机的高速红外通讯收发器也是固定在主机上。由于高速红外通讯收发器的收发角度最大为120度，使得人机界面和上位机之间通讯时的实际工作角度最大为120度。这样，像上位机受高速红外通讯收发器收发角度的限制，使其必须放置在限定的空间内。对于不同的工业现场，这种限制无疑会给人机界面和上位机之间的通讯带来不便。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面。本实用新型采用一种可改变红外通讯收发器收发角的机构，不仅提高了红外无线传输的抗干扰能力，而且扩展了人机界面与上位机通讯时的实际工作角度。
本实用新型在人机界面增设一个红外通讯接口，该红外通讯接口包括红外收发器、波纹管和滤色片。红外收发器和滤色片安装在波纹管内，由于波纹管可以伸缩和左右上下移动，因此红外收发器的收发角度能够改变，进而增大了红外收发器接收和发射信号的收发角。
下面根据附图详细说明本实用新型的构成。
本实用新型图1所示的是，人机界面同带有高速红外通讯接口2的上位机之间红外通讯示意图。在人机界面的前面板1或侧面4开有一个通光口，作为红外通讯接口3的安装孔。通过红外通讯接口3和上位机高速红外通讯接口2，实现上位机与本实用新型的信号传输。
如图2所示，红外通讯接口3包含有红外收发器9、滤色片11和波纹管10。波纹管10的一端固定在前面板1的通光口上，或固定在人机界面的侧面4的通光口上。滤色片11安在波纹管10的活动端，其后是固定在波纹管10的红外收发器9。
图3是本实用新型的结构示意图。如图3所示，本实用新型由前面板1，侧面板4，触摸屏5，红外通讯接口3，人机界面控制板7，人机界面及控制板7上的红外通讯控制器6，中央处理器8等构成。红外通讯接口3可以设置在前面板1上，也可以设置在侧面4上。触摸屏5在前面板1上。控制板7在本实用新型的内部，其上有红外通讯控制器6和中央处理器8等。
在人机界面控制板7上安装有中央处理器8和红外通讯控制器6，中央处理器8和红外通讯控制器6两者相连接，使得在中央处理器8和红外通讯控制器6之间能够传输信号。红外通讯控制器6同红外收发器9相连接，使中央处理器8能够通过红外通讯控制器6与红外收发器9传输信号。
本实用新型的中央处理器8将要输出的数据和红外通讯传输状态的编程控制信号输出给红外通讯控制器6，红外通讯控制器6一方面控制红外线通讯的模式，进行低速SIR和高速FIR无线红外通讯，另一方面将要传输的信号编码、调制解调后送给红外收发器9。红外收发器9的电光变换电路将电信号转换成红外光信号发射。相应地，红外收发器9接收上位机发射的红外光信号，并由红外收发器9光接收部分将红外光信号变换为电信号，并传输回红外通讯控制器6进行解调，然后传输到中央处理器8完成人机界面与上位机间的红外无线通讯。
为了防止灰尘、水气、油污进入，干扰红外收发器9收发信号，本实用新型在人机界面前面板1或侧面4开一个通光口，用波纹管10将红外收发器9密闭引出，同时在红外收发器9外加装一个滤色片11，滤掉自然光和日光灯光线，提高了人机界面红外通讯的抗恶劣环境能力。
本实用新型利用波纹管10将红外收发器9引出的另一个目的是，增大和方便调整红外收发器9接收和发射信号的角度。通讯时将上位机放在人机界面前，在保证上位的高速红外收通讯接口2的方向角的基础上，通过波纹管10的伸缩、旋转调整红外收发器9的工作角度，方便实现人机界面与上位机之间的宽收发角高速红外无线通讯。
本实用新型通过中央处理器8、红外收发器9和红外通讯控制器6实现人机界面与上位机之间的组态软件上传、下载、数据传输、信息更新等功能。
本实用新型由于在人机界面红外无线通讯接口中使用波纹管，使红外收发器位置、方向可变，实际工作角度大大变宽，克服了收发角小带来的限制，便于人机界面与上位机之间进行高速红外通讯，并为人机界面与多个通讯设备进行数据传输提供了可能，红外滤色片的使用以及采用波纹管进行密闭处理，在提高红外无线通讯抗干扰能力的同时，使得人机界面的红外无线通讯更加灵活、方便、安全可靠。
附图说明：
图1是人机界面与上位机移动PC机之间无线通讯示意图。图中1为人机界面前面板，2移动PC机上的高速红外通讯接口，3人机界面上的红外通讯接口，4人机界面的侧面。
图2为本实用新型红外通讯接口3的结构示意图。图中9为红外收发器，10滤色片，11波纹管。
图3是本实用新型的结构示意图。图中1为前面板，3红外通讯接口，4人机界面的侧面板，5触摸屏，6控制板上的红外通讯控制器，7人机界面的控制板，8人机界面的中央处理器，9红外收发器。
图4为中央处理器8和红外收发器9及红外通讯控制器6的连接方式图，其ADDR为地址总线，DATA为数据总线，CON为控制总线。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型在前面板1或人机界面的侧面4开一个通光口，用滤色片11和波纹管10将红外收发器9密闭引出，通讯时可以通过波纹管10引出红外收发器9，在保证上位机的高速红外通讯接口2方向角的基础上，可根据需要调整角度，最大工作角度可达150度，方便上位机与本实用新型进行通讯。这也提供了一种高速红外无线通讯收发角扩展的方法，便于人机界面与多通讯设备的高速红外无线通讯。
本实用新型可用内部集成了中央处理器8和红外通讯控制器6的Xscale PXA-250芯片。红外收发器9可采用HP公司的HSDL3600，红外收发器9的管脚TXD与红外通讯控制器6的管脚RXD直接相连，红外收发器9的管脚RXD与红外通讯控制器6的管脚TXD直接相连。人机界面控制板7上的红外通讯控制器6的三根数据线D0、D1、D2，连接到红外收发器9的MD0。MD1和FIR-SEL上，这样就可以通过软件编程控制红外收发器9的工作模式，选择低速或高速红外通讯模式。表1为红外收发器9控制真值表。人机界面控制板7上的中央处理器8的数据总线DATA、地址总线ADDR和控制总线CON分别接到红外通讯控制器6数据总线DATA、地址总线ADDR和控制总线CON。中央处理器8将要输出的数据和红外通讯传输状态的编程控制信号输出给红外通讯控制器6，红外通讯控制器6一方面控制红外线通讯的模式，进行低速SIR和高速FIR无线红外通讯，另一方面将要传输的信号编码、调制解调后送给红外收发器9。红外收发器9的电光变换电路将电信号转换成红外光信号发射。相应地，红外收发器9接收上位机发射的红外光信号，并由红外收发器9光接收部分将红外光信号变换为电信号，并传输回红外通讯控制器6进行解调，然后传输到中央处理器8完成人机界面与上位机间的红外无线通讯。本发明通过中央处理器8、红外收发器9和红外通讯控制器6实现人机界面与上位机之间的组态软件上传、下载、数据传输、信息更新等功能。
表1
| MD0 | MD1 | FIR-SEL | 接收功能 | 发射功能 |
| 1 | 0 | X | 关闭 | 关闭 |
| 0 | 0 | 0 | SIR | 全距离 |
| 0 | 1 | 0 | SIR | 2/3距离 |
| 1 | 1 | 0 | SIR | 1/3距离 |
| 0 | 0 | 1 | FIR | 全距离 |
| 0 | 1 | 1 | FIR | 2/3距离 |
| 1 | 1 | 1 | FIR | 1/3距离 |
本实用新型是用红外无线通讯的FIR模式进行信号传输的，红外通讯控制器6的TXD/RXD管脚和红外收发器9的RXD/TXD管脚之间传送的串行数据都根据4PPM标准调制/解调。编码时，把一个字节分为四个单独的码元组，两个数据位组合成一对。最低的码元组首先传送，但每个码元组不重新排序。这样，一个字节由四个“片”组成，每片500ns，每个“片”分为四个时隙，每个时隙125ns。每帧由64片引导标志、8片起始标志、4片(8位)地址区、4片控制区、最大8180片数据、16片CRC-32循环冗余位校验和8片停止标志组成。
表2为红外无线通讯的FIR模式表。
表2
| 位样式 | 脉冲位置 | 位样式 | 脉冲位置 |
| 00 | 1000 | 01 | 0100 |
| 10 | 0010 | 11 | 0001 |
本实施例除了用于人机界面与高速上位机进行通讯外，也可用于人机界面与在工作角度范围内、近距离的笔记本电脑、便携式设备等带有红外无线通讯接口的通讯设备进行通讯。
Claims (4)
1、一种宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面，由前面板(1)，侧面(4)，触摸屏(5)，控制板(7)，及控制板(7)上的红外通讯控制器(6)，中央处理器(8)等构成，其特征是增设一个红外通讯接口(3)，该红外通讯接口(3)包括红外收发器(9)、波纹管(10)和滤色片(11)，红外收发器(9)和滤色片(11)安装在波纹管(10)内；在人机界面的前面板(1)或侧面(4)开有一个通光口，作为红外通讯接口(3)的安装孔；在人机界面内的人机界面控制板(7)上安装有中央处理器(8)和红外通讯控制器(6)，中央处理器(8)和红外通讯控制器(6)两者相连接，使得在中央处理器(8)和红外通讯控制器(6)之间能够传输信号；红外通讯控制器(6)同红外收发器(9)相连接，使中央处理器(8)能够通过红外通讯控制器(6)与红外收发器(9)传输信号。
2、根据权利要求1所述的宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面，其特征是波纹管(10)的一端固定在前面板(1)的通光口上，或固定在人机界面的侧面板(4)的通光口上；滤色片(11)安在波纹管(10)的活动端，其后是固定在波纹管(10)内的红外收发器(9)。
3、根据权利要求2所述的宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面，其特征是采用集成红外收发器芯片作为红外收发器(9)接收和发射红外光信号完成光电信号转换；可用集成了中央处理器(8)和红外通讯控制器(6)的Xscale PXA-250芯片，通过中央处理器(8)完成信号编码、调制解调和串行数据传送，并通过红外通讯控制器(6)编程控制红外收发器(9)通讯模式，进行多传输速率红外无线通讯。
4、根据权利要求3所述的宽收发角的高速红外无线通讯工业触摸屏人机界面，其特征是红外收发器(9)的管脚TXD与红外通讯控制器(6)的管脚RXD直接相连，红外收发器(9)的管脚RXD与红外通讯控制器(6)的管脚TXD直接相连；红外通讯控制器(6)的三根数据线D0、D1、D2，接到红外收发器(9)的MD0、MD1和FIR-SEL上。
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