CN2743918Y - 一种带多种数据传输接口的工业现场多路信号检测装置 - Google Patents

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杨武
张光建
陈媛
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Abstract

一种带多种数据传输接口的工业现场多路信号检测装置，具有多路模拟信号输入、微控制器、程序及数据存储器、控制按钮和LCD显示器。它以51内核单片机P87C591作为微控制器，具有1个RS232接口、1个USB接口、1个以太网RJ45接口和1个CAN总线接口。RS232接口采用电平转换器MAX202将P87C591的标准串行接口信号转换成RS232信号而获得；USB接口采用USB接口芯片PDIUSBD12；以太网RJ45接口采用RTL8019AS作为以太网控制器而获得；CAN总线接口利用P87C591本身带的PeliCAN功能，加上CNW137光电隔离器、TJA1050总线收发器，实现与CAN总线的连接。本仪器能够对工业现场的多路温度进行测量，并提供的多种I/O接口，充分满足与其它设备的联网和数据传输要求。

Description

一种带多种数据传输接口的工业现场多路信号检测装置
                            技术领域
本实用新型属于温度等信号检测仪器，具体涉及一种可用于工业控制现场、建筑物内部等场所的温度等信号测量的带多种数据传输接口的工业现场多路信号检测装置。
                            技术背景
温度等是目前工业现场需要测量的重要物理量之一。目前的工业现场温度测量装置存在以下3个方面的不足：(1)在数据传输方面，往往只具有RS232或RS485接口，而没有提供越来越广泛使用的以太网接口。(2)没有提供目前流行的可以即插即用的USB接口，与上位计算机的通讯不方便；(3)没有采用实时操作系统作为系统的平台支持软件，无法进行复杂的应用，另外软件的稳定性和可靠性得不到根本保证。
                            发明内容
本实用新型的目的是，针对工业现场的多路信号测量，提供一种带多种数据传输接口的工业现场多路信号检测装置，它能对工业现场的多路温度等信号进行测量。仪器提供了多种I/O接口，包括1个RS232、1个USB、1个以太网接口和1个CAN接口，这些接口能够充分满足本仪器与其它设备的联网和数据传输要求。
仪器内部采用P87C591作为微处理器，它具有多路模拟信号输入、微控制器、程序及数据存储器、控制按钮和LCD显示器。它以51内核单片机P87C591作为微控制器，以开放源代码的μC/OS-II实时操作系统作为核心控制软件。微控制器具有1个RS232接口、1个USB接口、1个10Mbps以太网RJ45接口和1个CAN总线接口。其中，RS232接口采用电平转换器MAX202将P87C591的标准串行接口信号转换成RS232信号而获得；USB接口采用了USB接口芯片PDIUSBD12，使该检测装置成为一个USB设备；以太网RJ45接口采用了RTL8019AS作为以太网控制器而获得；CAN总线接口利用P87C591本身带的PeliCAN功能，加上CNW137光电隔离器、TJA1050总线收发器，实现与CAN总线的连接。
本仪器能够对工业现场的多路信号(如温度信号等)进行测量，并通过仪器提供的多种I/O接口，充分满足本仪器与其它设备的联网和数据传输要求，功能更全，应用更方便。
                            附图说明
图1是本实用新型的具体实施的结构框图；
图2是本实用新型的主要电路原理图。
                          具体实施方式
如图1所示，本检测装置它具有六路温度信号输入、微控制器、锁存器、程序及数据存储器、控制按钮和LCD显示器以及各种接口。以下结合附图1和附图2仪器如何实现温度信号的输入、存储器扩充和提供各种I/O接口分别进行说明。
(1)、温度信号的输入。P87C591带有6路10为的ADC，可以接收6路模拟信号输入，对应的引脚是P1.2-P1.7，本仪器利用P1.2-P1.7来输入6路温度信号。
(2)、存储器扩充。P87C591具有16K片内程序存储器和512K片内数据存储器，这两者都不能满足本仪器的需要，使用EEPROM芯片AT28C256将程序存储器扩展到32K，使用SRAM芯片CL62C256将数据存储器扩展到32K。
74LS373是8D锁存器，D0-D7与P0.0-P0.7相连，ALE与LE相连，/OE输入低电平。当CPU读写外部存储时，低8位地址信号被锁存，由于/OE输入低电平，Q0-Q7直接输出低8位地址信号。
AT28C256是32Kx8EEPROM芯片，使用该芯片将程序存储器扩展到32K。CPU的内部/外部程序存储器选择信号线/EA输入低电平，选择外部程序存储器存放仪器程序。AT28C256的地址线与CPU的地址线A0-14相连，片选线/CE与CPU的地址线A15相连，地址范围是0000H-7FFFH；数据线I/O0-7与CPU的数据线D0-7相连写入或读出程序；写入使能线与CPU的写外部存储器控制线/WR相连，当/WR有效时，程序被写入到指定地址；输出使能线/OE与CPU的外部程序存储器读选通信号控制线/PSEN相连，/PSEN有效时，规定地址的程序被读出。
CL62C256是32Kx8SRAM芯片，使用该芯片将数据存储器扩展到32K。CL62C256的地址线与CPU的地址线A0-14相连，CPU的地址线A15取反后与片选线/CE与相连，地址范围是8000H-FFFFH；数据线I/O0-7与CPU的数据线D0-7相连写入或读出数据；写入使能线与CPU的写外部存储器控制线/WR相连，当/WR有效时，数据被写入到指定地址；输出使能线/OE与CPU的读外部存储器控制线/RD相连，/RD有效时，规定地址的程序被读出。
(3)、RS232接口。P87C591内含一个标准串行接口UART，可以四种方式工作，对应的引脚是RXD(串行接受)和TXD(串行发送)。该引脚的电平是TTL电平，通过电平转换器MAX202使TTL电平与RS232电平相互转换。MAX202是2路电平转换芯片，每路有4个引脚进行信号的输入输出，其中第一路的4个引脚分别是T1IN(TTL串行发送信号输入端)、T1OUT(RS232串行发送信号输出端)、R1IN(RS232串行接收信号输入端)和R1OUT(RS232串行接收信号输出端)，本仪器只使用了一路。T1IN连接至TXD，将要发送的TTL数据信号送至MAX202转换成RS232信号；R1OUT连接RXD，将已转换成TTL信号的串行数据送至微控制器；T1OUT和R1IN连接DB9，发送及接收RS232信号。
(4)、USB接口。P87C591不直接提供USB接口，本仪器通过USB设备接口芯片PDIUSBD12来扩展USB接口。并行数据端口D0-7与微控器的P0-7相连进行双向数据传送；片选信号线CS_N和地址锁存线ALE输入低电平；读选通控制线RD_N和写选通控制线WR_N分别与微控制器的/RD和/WR线相连，实现微控制器对PDIUSBD12的读写控制；INT_N与微控制器的/INT0相连，以便有数据要传送时进入中断服务程序。
(5)、以太网接口。P87C591不直接提供以太网接口，本仪器通过以太网控制器RTL8019AS来提供网络接口功能。RTL8019AS的96引脚IOCS16B通过一个27K电阻接地，选择8位数据操作，SD0-SD7与P87C591的P0.0-P0.7相连实现8位数据操作；65脚JP输入高电平，选择跳线方式，I/O地址和中断IRQ由跳线来决定；RTL8019AS的BD0-BD3输入低电平(悬空为低电平，其余引脚也如此)，选择RTL8019AS的I/O基地址为300H，SA0-SA4与微控器的低5位地址相连，SA8、SA9输入高电平，其余地址线输入电平，使RTL8019AS的I/O地址范围为300H-31FH；RTL8019AS的BD4-BD6输入低电平，选择INT0为中断输入线；64脚AUI输入低电平，使用BNC接口。
(6)、CAN接口。P87C591带有CAN控制器，只需外加CAN收发器即可，本仪器采用PCA82C250CAN收发器。RxD与微控制器的串行数据输入线RXDC相连，TxD与微控制器的串行数据输出线TXDC相连，CANH和CANL连接到CAN总线。
本实用新型的工作过程为：
操作人员通过与仪器相连的计算机设定温度测量的路数、数据显示路数、温度采集时间间隔、温度上下限报警等参数；开始测量后，微控制器对接收到的模拟信号进行A/D转换、温度显示和报警；被转换成数字量后的温度数据通过USB接口、RS232接口、以太网接口或CAN接口被传送至于上位机。

Claims (6)

1、一种带多种数据传输接口的工业现场多路信号检测装置，它具有多路模拟信号输入、微控制器、程序及数据存储器、控制按钮和LCD显示器，其特征在于：它以51内核单片机P87C591作为微控制器，具有1个RS232接口、1个USB接口、1个10Mbps以太网RJ45接口和1个CAN总线接口；其中，RS232接口采用电平转换器MAX202将P87C591的标准串行接口信号转换成RS232信号而获得；USB接口采用了USB接口芯片PDIUSBD12，使该信号检测装置成为一个USB设备；以太网RJ45接口采用了RTL8019AS作为以太网控制器而获得；CAN总线接口利用P87C591本身带的PeliCAN功能，加上CNW137光电隔离器、TJA1050总线收发器，实现与CAN总线的连接。
2、根据权利要求1所述的多路信号检测装置，其特征在于：微控制器P87C591内含的一个标准串行接口UART，其对应的引脚是串行接受RXD和串行发送TXD，该引脚的电平是TTL电平，通过电平转换器MAX202使TTL电平与RS232电平相互转换；MAX202是2路电平转换芯片，其中第一路的4个引脚分别是T1IN即TTL串行发送信号输入端、T1OUT即RS232串行发送信号输出端、R1IN即RS232串行接收信号输入端和R1OUT即RS232串行接收信号输出端，T1IN连接至TXD，将要发送的TTL数据信号送至MAX202转换成RS232信号；R1OUT连接RXD，将已转换成TTL信号的串行数据送至微控制器；T1OUT和R1IN连接DB9，发送及接收RS232信号。
3、根据权利要求1所述的多路信号检测装置，其特征在于：USB接口是通过USB设备接口芯片PDIUSBD12来扩展获得：其并行数据端口D0-7与微控制器P87C591的P0-7相连进行双向数据传送；片选信号线CS_N和地址锁存线ALE输入低电平；读选通控制线RD_N和写选通控制线WR_N分别与微控制器P87C591的/RD和/WR线相连，实现微控制器对PDIUSBD12的读写控制；INT_N与微控制器P87C591的/INT0相连，以便有数据要传送时进入中断服务程序。
4、根据权利要求1所述的多路信号检测装置，其特征在于：以太网接口是通过以太网控制器RTL8019AS来提供：RTL8019AS的96引脚IOCS16B通过一个27K电阻接地，选择8位数据操作，SD0-SD7与微控制器P87C591的P0.0-P0.7相连实现8位数据操作；65脚JP输入高电平，选择跳线方式，I/O地址和中断IRQ由跳线来决定；RTL8019AS的BD0-BD3输入低电平，选择RTL8019AS的I/O基地址为300H，SA0-SA4与微控器的低5位地址相连，SA8、SA9输入高电平，其余地址线输入电平，使RTL8019AS的I/O地址范围为300H-31FH；RTL8019AS的BD4-BD6输入低电平，选择INT0为中断输入线；64脚AUI输入低电平，使用BNC接口。
5、根据权利要求1所述的多路信号检测装置，其特征在于：CAN接口是由微控制器P87C591带有CAN控制器外加CAN收发器而获得，采用PCA82C250CAN收发器，PCA82C250CAN收发器的RxD与微控制器P87C591的串行数据输入线RXDC相连，TxD与微控制器P87C591的串行数据输出线TXDC相连，CANH和CANL连接到CAN总线。
6、根据权利要求1所述的多路信号检测装置，其特征在于：所述的程序及数据存储器进行了扩充，分别是使用EEPROM芯片AT28C256将程序存储器扩展到32K，使用SRAM芯片CL62C256将数据存储器扩展到32K。
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