CN2836066Y - 具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统 - Google Patents

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CN2836066Y CNU2006200708209U CN200620070820U CN2836066Y CN 2836066 Y CN2836066 Y CN 2836066Y CN U2006200708209 U CNU2006200708209 U CN U2006200708209U CN 200620070820 U CN200620070820 U CN 200620070820U CN 2836066 Y CN2836066 Y CN 2836066Y
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王双庆
杨启亮
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Abstract

本实用新型为一种具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统，它包括有由单片机CPU1及其存储器M1、可编程逻辑阵列集成电路M2组成的单片机系统，单片机系统的输出通过驱动电路T接显示器X，其特征在于它还接有主单片机CPU2，主单片机CPU2的输入输出口接收发器S对应输入输出端，收发器S的另一输入输出端与LonWorks控制网络相连，CPU2的串行输入输出口接单片机CPU1的对应串行输入输出口。

Description

具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统
技术领域
本实用新型涉及自动化与计算机技术的技术领域。
背景技术
地下防护工程在战争期间有三种通风方式：清洁、滤毒和隔绝。相关的电气设计规范明确规定，应在每个口部第一道防护门外侧，防化值班室，柴油电站机房等主要位置设置通风方式转换报警信号箱(三防信号箱)。
目前，地下防护工程所使用的三防信号箱多数由一组彩色白炽灯和一个小型扩音器组成，可显示当前工程的通风方式，并在转换通风方式时进行声音报警。但这种三防信号箱没有经过特殊设计，不具有防水、防潮、防高浓度盐雾腐蚀等能力，工作寿命有限且不可靠，提示及报警信息不醒目。另一方面，地下工程一般内部湿度较高，海防工程还有盐雾污染问题，但这些工程的特殊地位要求工程使用的三防信号箱长期工作、稳定可靠、报警及时、信息醒目。
现有的三防信号箱所能显示的信息内容单一，一般只有“清洁”、“滤毒”和“隔绝”的指示，而另一方面，现代战争对防护工程的保障系统提出了更可靠高效的要求，需要在三防信号箱上显示更多的报警及工程状况信息。
发明内容
本实用新型的目的为了解决上述问题，提供一种能增加不间断工作时间，增加网络接口，提高系统的可靠性，补充并完善了相应的功能的具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统。
本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：
一种具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统，它包括有由型号可为8031的单片机CPU1及其存储器M1、可编程逻辑阵列集成电路M2组成的单片机系统，单片机系统的输出通过驱动电路T接显示器X，其特征在于它还接有主单片机CPU2，主单片机CPU2的输入输出口接收发器S的对应输入输出端，收发器S的另一输入输出端与LonWorks控制网络相连，CPU2的串行输入输出口接单片机CPU1的对应串行输入输出口。
所述主单片机CPU2上接有数据程序存储器M3和时序及看门狗电路G1；单片机CPU1上接有时序及看门狗电路G2。
“智能三防信息显示屏”是一个具有自诊断能力的智能显示设备，通过LonWorks现场总线接口与上位计算机通信。它采用了LED数字显示技术、现场总线技术，使用高可靠的工业级芯片，并按照军工产品标准设计、制造，采取防水、防潮、防盐雾及抗电磁脉冲干扰的措施，能满足国防工程的恶劣环境下长期可靠工作的要求。通过计算机编程，实现各种信息的显示和调度，显示内容丰富灵活。
本实用新型的有益效果是：
(1)长期稳定可靠运行
从芯片选择到软件设计，充分考虑智能三防屏的持续工作能力，不间断运行时间可达1万小时。而普通白炽灯制作的三防灯箱典型值是几千小时。
(2)满足地下工程的恶劣环境应用需求
通过充分的软件和硬件设计，该三防屏具有了防水防潮及防盐雾的特点，可应用于高湿度、高盐雾浓度的地下工程。
(3)显示信息多样化
包括核、生、化威胁及污染指数报警信息、防化设备运行故障信息、工程内部空气质量报警信息、人员进出允许/禁止指示、火灾报警指示及疏散信息。弥补了以往的三防信号箱显示内容单一的不足。
(4)警示作用明显
采用LED作为显示器件，有特殊的优势。其亮度比白炽灯等显示器件高，显示内容醒目突出。LED绿色环保，工作电压低、功耗小、寿命长、尺寸小、易于集成、驱动简单、发光密度均匀、耐冲击且性能稳定，已日趋在显示应用中占主导地位。
(5)管理维护方便
智能三防显示屏本身是一个智能设备，具有自诊断、故障自恢复功能。提供LonWorks网络接口，利用上位机通过现场总线网络对其进行远程维护。可远程修改设定，传送信息，丰富显示内容，大大增加了显示的灵活性。
附图说明
图1是本实用新型的系统结构框图。
图2是本实用新型的主单片机CPU2运行逻辑框图。
图3是本实用新型的单片机CPU1运行逻辑框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
本实用新型是一种具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统，它包括有由单片机CPU1(型号可为8031)及其存储器M1(型号可为62256)、可编程逻辑阵列集成电路M2(型号可为16v8)组成的单片机系统，单片机系统的输出通过驱动电路T(型号可为7447)接显示器X，显示器X可选用发光二极管阵列LED构成，该系统它还接有主单片机CPU2(型号可为Neuron 3150)，主单片机CPU2的输入输出口接收发器S(型号可为FTT10)对应输入输出端，收发器S的另一输入输出端与LonWorks控制网络相连，CPU2的串行输入输出口(RS232接口)接单片机CPU1的对应串行输入输出口。主单片机CPU2上接有数据程序存储器M3(型号可为62256和27128)和时序及看门狗电路G1(型号可为MAX3012)；单片机CPU1上亦接有时序及看门狗电路G2(型号可为MAX3012)。
本实用新型的设计原理是：
(1)智能三防屏的硬件设计
如图1所示：主单片机CPU2通过LonWorks接口电路连接到LonWorks控制网络，可接来自上位机的参数设置、数据显示等命令，还可以将三防屏的相关信息回传给上位机。主单片机CPU2还承担智能三防屏节点的自诊断功能。主单片机CPU2通过CPU2的串行输入输出口即RS232接口与单片机CPU1通信。单片机CPU1承担发光二极管阵列LED构成的显示器X显示及驱动任务。单片机CPU1的存储器中储存了大量的字库信息，当需要显示某一字符时，单片机CPU1找到具体的字库编码，然后通过可编程逻辑阵列将编码信息转变成具体的时序逻辑，通过驱动电路T驱动由发光二极管阵列LED构成的显示器X进行显示。显示信息的命令一般由主单片机CPU2发出，单片机CPU1响应。
(2)智能三防屏的软件设计
主单片机CPU2和单片机CPU1的软件逻辑结构清晰，采用结构化模块设计，减少可能的故障影响范围，且利于查找并排除故障。
主单片机CPU2中的“翻译命令并执行程序块”，其功能是翻译来自上位机的参数设置命令、信息显示命令等。如果是关于信息显示的命令则将命令再次发送到单片机CPU1上。主单片机CPU2的初始化程序主要完成上电自检、拨码地址读取并设置、初始化与单片机CPU1的通信参数等工作。自诊断程序实时进行数据程序存储器M3的对比检查，防止地址存取错误；判断与单片机CPU1的通信性能，及时发现通信故障。另外还增加了时序及看门狗电路G1，在程序的循环中调用看门狗电路G1，当发生程序溢出或死机情况，看门狗电路G1复位，主单片机CPU2软件重新开始运行。
单片机CPU1的初始化程序主要完成上电自检、通信参数设置任务，初始化完成后驱动LED显示屏显示初始化完毕的字符。单片机CPU1的“翻译并执行程序块”，翻译来自主单片机CPU2的命令，然后具体驱动发光二极管阵列LED构成的显示器X。包含如下边功能：显示信息接收、显示命令接收、清除命令接收、显示方式设置(字符移动方式、字符停留时间、字符显示颜色)。单片机CPU1的自诊断程序，完成单片机CPU1的数据程序存储器M3的存储信息检查，可编程逻辑阵列状态检查等。单片机CPU1与主单片机CPU2的通信过程通过软中断实现。
(3)智能三防屏的设计要点
本实用新型的“智能三防信息显示系统”是一个具有自诊断能力的智能显示设备，通过LonWorks现场总线接口与上位计算机通信。
现场总线是一种工业数据总线，是连接智能现场设备和自动化系统的高可靠的数字式/双向传输多分支结构的通信网络，是自动化领域中计算机通信体系中最低层的低成本网络。LonWorks现场总线是目前世界上使用最广泛的现场总线之一，是非常有前途的总线技术。智能三防屏在LonWorks网络上，作为一个独立的智能站工作，可通过网络接口将其状态信息、诊断信息传送到上位机，以便及时发现问题，及时处理故障。从设计的结果来看，接口电路可靠稳定，通信的信号波形非常理想。
(3)系统软件研究
上位机管理软件，如显示内容设定、显示方式设定等；系统可靠性软件，如系统自诊断技术研究，系统故障自动恢复研究；iFix组态软件实时数据库的接口技术研究应用。
发光二极管阵列LED构成的显示器X目前已广泛应用于信息显示领域，从其使用效果来看，亮度高、寿命长、功耗小、可靠性稳定，因此选择其作为智能三防信息显示屏的显示部件。本设计采用一块单片机(单片机CPU1)专门进行发光二极管阵列LED构成的显示器X显示部分处理，包括字模存储的编译译码、字模的读取、显示的驱动等。使用LED显示技术，显示内容醒目突出，不间断工作时间大大提高。
主单片机CPU2采用Neuron CPU，在其基础上较容易构建LonWorks接口。而且该CPU采用Neuron芯片。
C语言编程，这种语言是一种类似ANSIC的语言，开发简单且高效。单片机CPU1的软件实现全部采用C语言，降低了开发难度，加快了开发进度。主电路与显示部分电路的接口可以采用双口RAM形式，或者采用并口或者串口，本方案中采用串行的RS232接口形式。因为该接口形式相对成熟稳定，开发简单，且一般的单片机本身就有UART(通用异步收发器)，通信可靠，相比较并口或双口RAM方式可节省大量口线(数据线+地址线+读写线+片选线+握手线，而串行通信一般只有3根线)，另外双口RAM的价格一般较高。
软件方面，为提高系统可靠性，做了较深入地研究。节点的上电自检POST程序(PowerOn Self-Test)可对程序存储区和参数存储区检测，诊断EEPROM及Flash Memory的故障，以及所保存程序和数据的完整性。另外主单片机CPU2的Neuron芯片提供完善的网络通讯诊断功能，在线检测网络通讯，可报告信息包丢失、信息包不完整、CRC错误等二十几种通讯故障，为网络调试和维护提供了依据。设置软件看门狗，当软件异常时恢复节点功能。上位机管理软件功能丰富，可搜索所有在线的(在同一个LonWorks网络上且是运行状态)智能三防屏模块，可以设置三防屏的显示方式(自动和手动)。手动方式下可发送显示内容、显示命令、清除命令等，自动方式下，系统自动以某个时间间隔从上位机的监控软件iFix数据库中，通过EDA接口，取出温湿度、设备报警等信息发送到三防屏并显示。智能三防屏上的字符显示模式也可以设置：如设置移动方式(左移、右移等)，设置停留时间(1秒、2秒等)，设置字符颜色(绿色、红色或黄色)。选择EDA接口，作为与iFix组态软件实时数据库的接口主要由以下考虑，简单数据库访问EDA(Easy Database Access)是iFIX提供的访问iFIX实时数据库的一种高效快捷方案，通过安装iFIX EDA开发工具包(生成vdba.dll文件)，EDA提供多达55个API函数，利用这些EDA函数可以灵活地对iFIX实时数据库进行读写操作。

Claims (2)

1、一种具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统，它包括有由单片机CPU1及其存储器M1、可编程逻辑阵列集成电路M2组成的单片机系统，单片机系统的输出通过驱动电路T接显示器X，其特征在于它还接有主单片机CPU2，主单片机CPU2的输入输出口接收发器S对应输入输出端，收发器S的另一输入输出端与LonWorks控制网络相连，CPU2的串行输入输出口接单片机CPU1的对应串行输入输出口。
2、根据权利要求1所述的具有LonWorks接口的智能三防信息显示系统，其特征在于所述主单片机CPU2上接有数据程序存储器M3和时序及看门狗电路G1；单片机CPU1上接有时序及看门狗电路G2。
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CN105260150A (zh) * 2015-09-29 2016-01-20 成都贝发信息技术有限公司 双cpu控制的信息显示系统

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