CN2919324Y - 焰火燃放集线器 - Google Patents

Abstract

一种焰火燃放集线器，由集线器板卡、2个有线模块和1个无线模块组成，电路的主控CPU为一块S52系列的单片机，同它相连的是两块CAN通信芯片SJA1000和一块串口电平转换器MAX232，SJA1000和MAX232在单片机的控制下协调工作，本实用新型用于连接燃放控制主机和点火控制机，实现两者之间的数据传递，起网络中继和分隔作用，将线路故障和通讯故障局限在某一小区，不影响其它部分工作，大大提高了系统的可靠性和带负载能力，真正实现焰火多路多点点火，大大提高了焰火燃放的观赏美感和艺术表现力。

Description

焰火燃放集线器

技术领域

本实用新型涉及一种控制装置，具体涉及一种焰火燃放控制集线器。

背景技术

目前，市面上存在的焰火燃放控制设备主要有两种，一种是纯手工控制的电子点火设备，相当于一个开关阵列，即人工控制一组开关，实现一次点火。另外一种就是程控电子点火设备，通常通过pc机来控制点火，即将实现编排好的燃放序列表存储到pc机，燃放过程中，pc软件读取燃放序列表，并发送控制指令到点火控制主机，控制点火控制主机点火。其中，手工控制点火设备结构简单，所控制的点火点数量有限，操作不够方便和准确，不能完成复杂的燃火燃放，如特效焰火等，更不可能去放一场音乐焰火。而后面所讲的程控点火设备，虽然可以实现特效烟火的燃放，但是缺点是pc机容易受病毒感染，且通用操作系统不是很稳定，很容易导致系统崩溃，另外，由于该设备也没有与音乐直接关联，因此，燃放不可能做到与音乐的同步，体现不出音乐焰火的艺术表现力。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：解决现有技术存在的问题，而提供一种用于连接控制主机和点火控制机、实现两者之间的数据传递、起网络中继和分隔作用、将线路故障和通讯故障局限在某一小区、不影响其它部分工作、大大提高系统可靠性的焰火燃放集线器，使先进的齐射技术，真正实现多路点火点同时点火，大大提高观赏的美感和艺术表现力。

本实用新型采用的技术方案是：这种焰火燃放集线器由集线器板卡、2个有线模块和1个无线模块组成；电路的主控CPU为一块S52系列的单片机，同它相连的是两块CAN通信芯片SJA1000和一块串口电平转换器MAX232，SJA1000和MAX232在单片机的控制之下协调工作，该电路被用作CAN中继器，两块SJA1000芯片则要分别接在两个不同的CAN网络之中以实现CAN的跨网通信，在音乐焰火控制系统中它们一块芯片接在主干网络主控制器，而另一块芯片则接在子网点火终端之中；该电路被用作CAN-串口转换器，则它们的MAX232和SJA1000就要分别接在一个串口网络和一个CAN网络之中，实现传输信号的转变，在音乐焰火控制系统的无线方案中，主干CAN网被无线网络取代，而无线网络内部传输的则是串口信号，无线接收模块将接收到的串口信号通过MAX232传给单片机，单片机再将接收到的信号通过SJA1000传到子网的点火终端。

在音乐焰火自动控制系统中，由于点火终端很多而且相对比较分散，所以我们就用本实用新型集线器所具有的高可靠性CAN通信系统来完成主机与各个点火终端的信号传输工作，由于CAN芯片的带负载能力有限而且传输距离达不到要求，为了分散CAN芯片的带负载能力和实现更远距离的传输，本实用新型集线器设计了CAN转CAN的CAN中继器，串口转CAN被保留用于主网无线模式传输方案。

实现功能：

1.实现CAN信号的中继，即把从主网或子网接收到的CAN信号，通过特定的芯片接收存储之后，再转发到另一层子网或主网；

2.实现CAN信号到串口信号或者串口信号到CAN信号的转变。

因此，本实用新型用于连接燃放控制主机和点火控制机，实现两者之间的数据传递，起网络中继和分隔作用，将线路故障和通讯故障局限在某一小区，不影响其它部分工作，大大提高了系统的可靠性和抗干扰能力，也大大增强了控制主机的带负载能力，使先进的齐射技术真正实现多路多点同时点火，大大提高了观赏的美感和艺术表现力。

附图说明

图1是本实用新型电原理框图        图2是本实用新型板卡实施电路图

图3是本实用新型CAN模块实施电路图

具体实施方式

参见附图，本实用新型由集线器板卡、2个有线模块和1个无线模块组成，电路的主控CPU为一块S52系列的单片机，同它相连的是两块CAN通信芯片SJA1000和一块串口电平转换器MAX232，SJA1000和MAX232在单片机的控制之下协调工作，该电路被用作CAN中继器，两块SJA1000芯片则要分别接在两个不同的CAN网络之中以实现CAN的跨网通信，在音乐焰火控制系统中它们一块芯片接在主干网络主控制器，而另一块芯片则接在子网点火终端之中；本电路被用作CAN-串口转换器，则它们的MAX232和SJA1000就要分别接在一个串口网络和一个CAN网络之中，以实现传输信号的转变，在音乐焰火控制系统的无线方案中，主干CAN网将被无线网络取代，而无线网络内部传输的则是串口信号，无线接收模块会将接收到的串口信号通过MAX232传给单片机，单片机再将接收到的信号通过SJA1000传到子网的点火终端中去。

本电路的具体实施：

电源部分

由于本系统采用的是远程供电，线路损耗较大，我们就选用了效率较高的DC-DC转换芯片LM2575-5(图2中的U1)，将+35V的输入转换为+5V输出对系统供电。

单片机与外围器件

本系统的单片机采用的是S52系列的芯片(图2中的U15)，除了单片机最小系统所需的芯片以外，复位电路部分还加了一块看门狗芯片MAX813L(图2中的U9)以防止程序跑死而不能自动复位。单片机的晶振的频率为24MHz。

单片机与串口

单片机(U1)的RXD和TXD接MAX232(图2中的U10)的一端，MAX232的另一端则直接接收外部送来的串口信号。这样外部串口网络的信号就可间接地送入单片机。

单片机与CAN芯片

单片机对外部RAM的访问是通过P0口与P2口再配合以相应的读写信号来实现的，并且51系列的单片机有特定的汇编指令支持对外部RAM的访问，而SJA1000(图3中的U6与U7)与51系列的单片机是兼容的。所以我们可以把SJA1000看作是一个只有128个字节的外部RAM，单片机通过对这128个字节的RAM数据进行操作就能实现对SJA芯片的控制和CAN数据的读取，具体地连线方法是把SJA1000的AD0-AD7分别连至单片机的P0口对应位；SJA1000的RD、WR与ALE口分别连接至S52的RD、WR与ALE口；因为有两个SJA1000芯片并联在一起，所以我们在一个时间只能对一个芯片进行操作，因此我们又用了S52的P2.0与P2.1来片选两片SJA1000的其中之一；两片SJA1000的复位信号被并联在一起，并且和单片机同时复位(复位电平不一样因此通过反相器连接)；当SJA1000的接受存储器满了之后它就要通知单片机来取数据，通知的方法就是向单片机传送中断信号，因此两片SJA1000的中断信号线分别连接至单片机的两个中断口。SJA1000芯片的晶振为24MHz。

SJA1000的输出信号不能直接接在CAN总线上，它要通过一块CAN总线驱动芯片才能连接到CAN总线。在这里我们选用的CAN总线驱动芯片为P82C250(图3中的U4与U5)。为了使SJA1000与CAN总线驱动芯片互不干扰，良好通信。我们就在SJA1000与P82C250之间串入了高速光藕6N137(图3中的U11-U14)，实现了很好的电器隔离。P82C250的输出信号就可以直接连在CAN总线上了。

电路图具体连线与说明

图2中U15(AT89S52)为嵌入式单片机，负责整个电路的计算与分析。

U9(MAX813)是系统监控和复位芯片，它的第7脚和U15的第9脚相接(复位信号)，上电时为U15提供复位信号。其第6脚与U15的第28脚连接，提供看门狗功能，由U9定时复位，当系统出现死机或运行不正常时自动复位。

由晶振Y2和电容C28，C29组成的外部时钟电路接U15的18，19脚，为U15的MCU提供时钟。

集成电路U10(MAX232)为电平转换电路，U15的第10、11脚接U4的9、10脚，经U10将TTL电平转换为RS-232电平。由U10的第7，8脚输出构成RS-232的串行接口。

U6和U7(SJA1000)为两片独立的CAN通讯控制器，U15的21脚和22脚作为两者的片选信号。U6和U7的1，2脚和23-28脚(AD0-AD7)作为地址数据复用总线与U15的32-39脚相连接。U15的5，6脚读写信号与U6和U7的16、17脚读写信号连接，U6和U7的第3脚和U15的第30脚相连接。U6的16脚中断请求与U15的中断0即12脚连接，U7的16脚中断请求与U15的13脚中断1相连接。U15的第9脚通过反相器与U6和U7的17脚复位脚相连接。为了增强CAN总线节点的抗干扰能力，U6的第13脚CTX0和第19脚CRX0分别接光偶U11(6N137)的第3脚和光偶U12(6N137)的第6脚，通过高速光偶6N167后与82C250相连，U7的第13脚CTX0_2和第19脚CRX0_2分别接光偶U13(6N137)的第3脚和光偶U14(6N137)的第6脚，通过高速光偶6N167后与82C250相连，很好的实现了总线上各CAN节点间的电器隔离。

U11，U12，U13，U14(6N137)为光电偶合器，U11的第6脚接U4的第1脚，U12的第3脚接U4的第4脚；U13的第6脚接U5的第1脚，U14的第3脚接U5的第4脚。

U4(82C250)和U5(82C250)为CAN总线收发器，第7脚和第6脚各通过一个10欧姆电阻与CAN总线连接，电阻起到一定的限流作用，保护U4或U5免受过流冲击；CANH和CANL与地之间并联了两个30P的小电容，可以滤除总线上的高频干扰和一定防电磁辐射能力，在两根CAN总线接入端和地之间分别反接了一个保护二极管，当CAN总线有较高的负电压时，通过二极管导通可起到一定的过压保护作用，U4或U5的第8脚RS脚上接一个斜率电阻，电阻大小可根据总线速率适当调整，一般在16K-140K之间。

U1(LM2575-5)为稳压电源芯片，将总线上传过来的+35V直流电源转换为+5V直流电源，作为系统工作电源。

U2(B0505S)和U3(B0505S)是两个独立的直流电源隔离器件，使两个CAN通信芯片电源与本电路其它数字器件部分互不干扰，其中U2和U3的第1脚接输入地，U2和U3的第2脚接+5V输入，U2和U3的第4脚，3脚分别为输出的电源与地。

外部接口

本系统共有12个接口，一个接口为串口接口(图2中的J12)，以实现和外部串口线的连接；三个CAN总线接口(图3中的J1-J3)并联在一起，同属于一个CAN网络。另外八个CAN总线接口(图3中的J4-J11)并联在一起，同属于另外一个CAN网络。

Claims (1)

1.一种焰火燃放集线器，其特征在于由集线器板卡、2个有线模块和1个无线模块组成；电路的主控CPU为一块S52系列的单片机，同它相连的是两块CAN通信芯片SJA1000和一块串口电平转换器MAX232，SJA1000和MAX232在单片机的控制之下协调工作，该电路被用作CAN中继器，两块SJA1000芯片则要分别接在两个不同的CAN网络之中以实现CAN的跨网通信，在音乐焰火控制系统中它们一块芯片接在主干网络主控制器，而另一块芯片则接在子网点火终端之中；该电路被用作CAN-串口转换器，则它们的MAX232和SJA1000就要分别接在一个串口网络和一个CAN网络之中，实现传输信号的转变，在音乐焰火控制系统的无线方案中，主干CAN网被无线网络取代，而无线网络内部传输的则是串口信号，无线接收模块将接收到的串口信号通过MAX232传给单片机，单片机再将接收到的信号通过SJA1000传到子网的点火终端。

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