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  • 小米有品上架多功能早餐机:蒸、烤、煎、煮、烙五合一

    小米有品上架多功能早餐机:蒸、烤、煎、煮、烙五合一

    如今生活节奏加快,早上在家吃顿早餐都成为一项奢侈。 11月22日,今天小米有品上架了一款东菱多功能早餐机,蒸、烤、煎、煮、烙五合一,号称移动小厨房,售价359元。 东菱多功能早餐机多功能集于一体,并支持多样美食同步制作,左侧是烤面包区,提供微黄-深棕烧色共6挡烘烤档位。右侧是蒸煮煎烙区,既可在朋友聚会时制作精致下午茶,也能在深夜烙出中西料理。 除了主机外,还提供电煮锅、平底锅、蒸盘、锅盖、木铲、防尘盖多个部件。其中煮锅1.2L,煮锅和平底锅直径均为18cm,煮锅和蒸盘均采用304不锈钢材质,煎盘采用特氟龙不沾涂层。 产品提供粉绿两色可选,额定功率1320W,净重2.8Kg。

    时间:2019-12-17 关键词: 多功能 小米有品 上架 早餐机 蒸烤煎煮烙 五合一

  • 小米有品众筹上架多功能锂电钻:无刷双速

    小米有品众筹上架多功能锂电钻:无刷双速

    11月23日消息,今天小米有品众筹上架AKKU安酷无刷双速多功能锂电钻,小身材大扭矩,众筹价199元,未来零售价329元。 AKKU安酷无刷双速多功能锂电钻采用无刷电机,输出稳定、寿命长、噪音低、免维护。其具备10NM扭矩,不仅可以起/拧螺丝,也能对常见的木板和石膏墙面打孔作业,基本涵盖常见生活维修安装需求。 电钻具有两档切换功能,高低速档位调节拨杆,低速档260RPM,可起拧螺丝;高速档转速最高850RPM,可以应对各种家庭钻孔需求。 通过指示灯提示正反转,绿色灯光是正转可拧螺丝钻孔,红色灯光是反转可退螺丝。 内置21700锂电池,续航较传统18650电池长40%,可提供高达30A持续放电能力。 附送8枚铬钒钢批头,具备高硬度、高韧性、精密咬合的特点,配合50mm磁性延长杆,各种批头快速切换,基本满足家庭中各种使用场景。

    时间:2019-12-16 关键词: 多功能 小米有品 众筹 上架 锂电钻 无刷双速

  • SOM概念为嵌入计算增加多功能性

    advantech期望etx和com express能够成为2006年的明星,它正在进行模块化i/o概念方面的工作,来为超过标准模块连接能力的应用匹配处理器板和预配置解决方案 。   按advantech的说法,因为模块上系统(som)的概念变得广泛接受,模块化系统计算解决方案将在2006年开始快速增长。该公司将som解决方案视为满足产品数量在1000到1万的应用的理想方案。低于此水平,传统的单板计算方案似乎是更加合适的选项;而在高产量应用中,一个定制方案是更加经济的选择。在1000到1万的范围,advantech对计算问题的理想方案是为特定应用设计一个目标板,它包含特定任务要求的基础计算能力之外的功能。然后它以插在系统板上的som来提供计算能力。该公司说,这种方式采用一种易用的格式提供先进的计算能力,因为设计中的关键部分——靠近cpu的部分——已经存在于一个开发完全的稳定状态下。用户还可选择通过更换模块来改变或升级处理器。  advantech的som系列支持的波形因数(form facto rs)包括com express(picmg派生出来的格式)、etx、 pci总线som-144和a200系列模块。后者是一个基于pxa和其他arm9芯片的risc平台,针对移动低功耗应用。advantech试图说服别人尽管最近的报导倾向于将som概念与高性能处理器联系起来,但是它能将任何级别的cpu(按intel的术语)作为主机,从486到pentium-m或xeon。该公司打算提供一个完全的设计包,将“平台”解释为硬件、软件和任何必需的设计服务。分布的设计中心能够访问advantech公司自己的ip资源,该公司内部的原型产品线能够生产一个板级设计中多达30个样品,从设计到交货的目标时间为两个月。  advantech期望etx和com express能够成为2006年的明星,它正在进行模块化i/o概念方面的工作,来为要求超过标准模块提供的连接能力的应用匹配处理器板和预配置解决方案。

    时间:2019-04-08 关键词: 概念 多功能 嵌入式开发 som

  • 智能小车多功能传感器模块的设计

    智能小车多功能传感器模块的设计

    摘要:近年来,智能车的题目在各种电子竞赛中屡见不鲜。但无论要完成怎样的艰巨任务,一些基本功能还是要具备的。如寻迹辅助、行程检测和避障。经过几次大赛的总结,将上述三项功能结合在一起,设计了一款多能的传感器模块。关键词:智能小车;寻迹;避障;传感器 智能车是行动模式最简单的机器人之一。在军事、救援、生产、生活中都有广泛的应用。更是受到众多电子类竞赛的青睐。如全国大学生电子竞赛、飞思卡尔智能车大赛等。比赛中的思路及创新对实际应用的发展也起着重要作用。1 方案论证 在竞赛中,我们用过几种寻迹传感器的方案。但各有优劣。 方案1:采用555集成芯片,组成触发器电路。TCRT5000光电传感器采集到的信号转换成一定电压,经触发器转变成标准的电平输入。这样单片机不会造成逻辑混乱。此方案优点是抗干扰能力强。但由于每个光电对管要配一组555电路。所以成本非常高,并且也给PCB布板增加了难度。 方案2:采用集成运放构成电压比较器,同样将光电传感器采集到的信号转换成数字信号供单片机处理。此方案与方案1比较成本有所降低。但由于集成运放芯片大多只包含二到四个内部放大器。对于需要多个光电传感器的寻迹受到了限制。 方案3:采用最简单的三极管开关电路构成电平转换电路。此方案成本最低,扩展方便。而且此电路可以用引线连接不同的光电传感器,将智能车要完成的其它功能结合在一起。 比较后,本设计选取方案3构成一款多功能的传感器模块。2 原理设计 在小车中应用的传感器,无论是寻迹、检测路程还是避障都可以应用红外线实现。只是应用的传感器形状和原理略有不同。寻迹和避障要用反射式。而检测路程要用直接接收式。我们可以用U形槽状的光电传感器。令传动齿轮通过凹槽,齿轮上开一孔。每当该孔通过槽体,槽体一侧发射管的红外线将无阻挡地射到接收管上,产生一脉冲信号。根据产生信号的次数,还有齿轮一周与车行进路程的关系,便可用程序计算出小车行驶的路程。 几种传感器虽接通方式不同,但它们接收到信号后,都要经过同样的处理过程。那就是把一个变化的不稳的电压转换成一相对稳定的电平信号。正因如此,我们可以把这三种传感器的处理电路做在同一块板上,此块板主要作寻迹模块,寻迹用的光电传感器都可布在上面。检测路程和避障则可留出插针,用杜邦线连接,置于任何位置。功能框图如下:3 电路设计 具体电路设计见图2。以图左半部分为例,当TCRT5000下面无黑线时,红外线能正常反射,接收管可以接收到信号并导通,此时NPN三极管导通,指示灯亮并向单片机提供高电平。反之当光电传感器下面有黑线时,NPN三极管关断,单片机得到低电平信号。通过调节102的可调电阻,可以调整发射强度,下面100Ω电阻作为防烧毁的限流电阻。这是一张简化的原理图,图中左半部的电路同样可以视需要的寻迹器个数扩展任意多个。本设计用五只TRCT5000来寻迹,对应输给单片机插口的7-3号脚,这样可分别接避障模块和路程检测模块。 图3为单面布板参考图。4 注意事项 调节可调电阻可以改变发射强度,使得传感器在一定高度时也可以得到反射信号。曾经试过在某一个高度时有的指示灯亮,有的指示的不亮。由于光电传感器的个体差异导致这样的情况是可能的。调节电阻使指示灯发光即可。另外这类传感器模块加装指示灯是十分必要的。这样既可以显示出当前黑线的位置状态,又可以在反射面比较差的条件下了解是不是有个别传感器不起作用。 另外,在使用该模块的时候除了注意传感器距离反射面的高度,还要注意模块中光电传感器的排列样式。本设计采用一字型。也有采用菱形、M字形的。根据具体赛道加以分析。 反射面的形态对这类传感器绝对是个大的考验。曾经有这样的惨痛经历:智能车在制作和调试的过程中,都是在地砖上粘上黑色胶带来完成的,结果测试时场地是白纸粘上胶带,这样造成了小车一些传感器的不适应,导致测试失败。所以在制作阶段就要按组委会标准仿制场地。5 结束语 智能车在电子竞赛中的意义不仅在于它的精彩纷呈,竞赛的思路和方案更可以用于生产和生活中。如一些管道机器人、救援机器人、图书馆或办公室资料自动运送车等。因此,比赛中的经验值得总结并加以应用。本设计就是比较了几次参赛方案后所选,具有一定的应用价值。

    时间:2019-04-05 关键词: 模块 传感器 多功能 嵌入式开发 小车

  • 基于C8051F120和CPLD的多功能望远镜控制系统设计

    基于C8051F120和CPLD的多功能望远镜控制系统设计

    摘 要: 基于C8051F120和大规模CPLD(EPM570T144)设计的多功能望远镜大型转台两轴控制系统,包括两轴直流电机伺服控制器、GPS时统系统、增量式编码器采样读数、PWM功能模块、LCD显示功能、通信功能、AD采样功能等。功能齐全,结构紧凑,外部接口丰富且具有保护功能,可靠性高。关键词: C8051F120;CPLD;GPS;PWM;电机控制;增量式编码器 随着半导体和计算机技术的发展,单片机技术也得到迅速发展。利用单片机进行产品开发,最明显的优点是可大大缩短开发周期、降低成本和提升产品竞争力。由于速度和功能的扩展,单片机的应用领域也可以方便拓展到许多高端技术场合,尤其与一些大规模逻辑或时序芯片(如CPLD、FPGA等)配合使用,使得以前的单片机只能用于低端场合的情况得到巨大改善。单片机编程方便、使用灵活、可移植性强、可结构设计及可直接操作计算机硬件、生成的代码质量高的特点,在很大程度上推广了单片机的使用。 电子系统的集成化不仅解决了系统的体积、重量问题,也大大提高了系统的可靠性。复杂可编程逻辑器件CPLD的日益成熟,使其在各个领域得到了强有力的推广和成功应用。本文在以高速单片机C8051F120和EPM570T144为核心的基础上设计了包括伺服控制器、增量式编码器、ABZ码数据采集、PWM电机控制信号产生、GPS数据信号处理以及和LCD数据显示等功能模块的一种多功能控制系统。系统成本低、功能全,在望远镜控制系统中应用,验证了其可行性。1 系统功能说明 望远镜控制系统包括很多分系统,如伺服系统、编码器系统、时统系统。伺服系统包括编码器的位置/速度采样模块、PWM控制信号产生模块、控制的算法实现、功率驱动等环节;时统系统为各个分系统产生同步信号和时间信息等,提供的输出接口具有差分或TTL电平方式。整个控制板功能原理图如图1所示。 图1中,单片机负责控制算法的实现和外部控制接口,如速度控制器和位置控制器算法、LCD显示内容的控制、与外部的通讯和A/D采样等;CPLD负责各种逻辑电路的实现,如ABZ码可逆计数,PWM控制波形产生,各种开关量输入接口。CPLD具有的诸多功能大大减轻了CPU的负担, CPU则只从CPLD接收数据进行处理,完成PID的控制算法,输出控制变量到CPLD。2 硬件系统设计2.1 单片机简介 选用新华龙C8051F120单片机,其是完全集成的混合信号片上系统型MCU芯片,具有64个数字I/O引脚(100脚TQFP封装)。具有下列主要特性[1]:高速、流水线结构的8051兼容的CIP-51内核(100 MIPS或50 MIPS);真正12 bit、100 kS/s的ADC,带PGA和8通道模拟多路开关;2周期的16×16乘法和累加引擎;128 KB可在系统编程的FLASH存储器;8 448(8 K+256)B的片内RAM;可寻址64 KB地址空间的外部数据存储器接口;硬件实现的SPI、SMBus/I2C和2个UART串行接口;5个通用的16 bit定时器等。2.2 CPLD CPLD选用ALTERA公司的低成本低功耗MAXⅡ系列的EPM570T144,含有570个逻辑单元(LE),等效于440个宏单元;8 192 bit的用户Flash存储器,可满足用户小容量信息存储要求;最大用户I/O 数为76,最快速度为4.5 ns,内部最大时钟频率304 MHz,完全满足系统设计要求。完成与MCU的数据总线和地址总线接口电路、外部定时中断电路、译码电路、PWM脉冲发生电路、倍频鉴向电路、计数电路、故障保护电路等功能。2.3 GPS模块 GPS接收机模块选用XW-GPS100型号模块,因其使用U-blox公司LEA-5S型号GPS芯片接收卫星信息,所以具有体积小、精度高、抗干扰能力强、灵敏性好及价格低廉等诸多优点。它的接收机类型为50通道的性能引擎的GPS L1 C/A码,具有4 Hz的最大更新速率,定位精度为2.5 m,启动时间短。2.4 通信接口RS232 本系统设计为带有两通道的标准RS232通信接口,完成外界与系统内部的通信功能。在控制系统功能下,外接上位机,实现对系统的控制信号输入,同时亦可把实时信号通过通信口传送至下位机,处理实时采样数据。在GPS系统工作模式下,选用其一作为GPS卫星数据信号的输入通道,接收GPS模块传送进来的数据信息,在主控器单片机中对其进行解析和其他操作;同时,选用另一通信通道作为数据信息传输功能,完成对解析数据信息的实时传输,对于与此相连的下位机可以完成其他相应功能。2.5 PWM波形产生模块 控制系统中,根据电机运转的实际情况对电动机转速进行控制,通过相应算法在线实时调节PWM波形占空比来达到目的,调节质量的好坏取决于控制系统的硬件条件及软件算法。其PWM产生电路如图2所示。 由于在控制望远镜方位及俯仰电机运转的过程中,采用的是双极性控制模式,所以在上述PWM输出模块后需要加入死区电路,防止双极性模式下的二极管直通现象发生。通过在单片机内的控制信号调节CPLD中控制信号,可实现对直流电机的单双极性、运转方向及使能的控制。2.6 编码器计数模块 选用高精度的增量式光电编码器作为位置和速度传感器。其输出端包括A、B、Z三种信号,通过对A、B码信号90°相位差的识别来判断电动机运转方向及位置,清零信号Z每过零点一次则产生一次脉冲[5]。本文采用CPLD实现对此编码器信号的解析,可降低设计成本、减少PCB面积。经过图3所示的编码器信号处理电路后,输出TTL电平的A、B、Z信号到CPLD,对波形进行整形、数字滤波处理,再细分,进辨向电路[6],最后由可逆计数电路完成对脉冲的计数,输出32 bit的二进制码值,单片机对计数值读取获得位置值。2.7 LCD液晶显示 LCD模块选用LM6800,它是256×64全图形点阵的液晶显示模块,指令简单,易于操作,适合与本设计所选用的C8051F120主控制器结合使用,LCD液晶显示范围亦可满足本设计所涉及到的相应显示信息。2.8 I/O接口 C8051F120的又一特点是I/O接口丰富,可以方便地实现绝大部分功能,包括如前所述的编码器AB码输入及计数信号、控制信号、通信信号等。此外,CPLD芯片还包括GPS秒脉冲同步时钟信号的多路输出。CPLD的全局时钟为100 MHz,对其分频处理给内部各个模块,如计数模块电路、PWM处理电路和单片机的中断信号,由100 MHz分频成1 MHz、1 kHz、500 Hz、50 Hz。2.9 A/D采样 C8051F120的ADC0 子系统包括一个9 通道的可编程模拟多路选择器(AMUX0),一个可编程增益放大器(PGA0)和一个100 kS/s、12位分辨率的逐次逼近寄存器型ADC,ADC中集成了跟踪保持电路和可编程窗口检测器。AMUX0、PGA0、数据转换方式及窗口检测器都可用软件通过设置特殊功能寄存器控制。3 软件设计3.1 GPS系统 图4所示为GPS全球定位系统的主程序流程图[2]。在主控制系统及LCD初始化之后,判断单片机所接收的GPS信息,若为帧头起始符‘$’,则进行数据信息的接收并进行图示中以下各步骤的数据处理,最后把所需要的日期、时间、经纬度和海拔高度数据信息显示于LCD液晶显示屏上,并把这些数据进行数据压缩打包,且在GPS秒脉冲的触发下通过异步串行通信口UART1发送至其他系统。3.2 闭环控制系统 在控制算法的实现上采用内模控制,其设计思路是将对象模型与实际对象相并联,控制器逼近模型的动态逆,对单变量系统而言内模控制器取为模型最小相位部分的逆,并通过附加低通滤波器以增强系统的鲁棒性。模型和被控对象模型精确匹配时,控制系统的输入等于输出。内模控制能够清楚地表明调节参数和闭环响应及鲁棒性的关系,内模控制器的动态特性取决于内部模型与被控对象的匹配情况[3,4]。在工业过程中,与经典PID控制相比,内模控制仅有一个整定参数,参数调整与系统动态品质和鲁棒性的关系比较明确,故采用内模控制原理可以提高PID控制器的设计水平。也由于参数调节简单,此算法利于单片机程序实现。 大型光电望远镜属于大惯量系统,机械时间常数远大于电气时间常数,故可忽略电气时间常数的影响,对象的速度传递函数可简化为:4 实验 LCD显示内容包括GPS信息和电机控制信息,可由按键和通信要求进行显示内容的切换。测得某轴速度响应曲线如图5。完成两轴电机控制算法时间约为230 μs,包括读取增量式编码器数值、算法实现、PWM输出时间等。在时间上可满足实时性要求,而且通信口将各种状态变量输出到上位机,包括位置信息、速度信息、时间信息等。 本文通过高速单片机C8051F120和大规模CPLD实现了望远镜多个分系统的整合,满足了多功能和实时性要求,提供了低成本的解决方案,并用实验验证了其可行性。通过功能选择可方便用于伺服控制器、编码器数据采集显示等各种应用中,可大大降低成本,提高产品竞争力,具有一定的实用价值。参考文献[1] 新华龙电子有限公司.C8051F120/1/2/3/4/5/6/7、C8051-F130/1/2/3系列混合信号ISP FLASH微控制器数据手册,Rev 1.3.2004,12.[2] U-blox 5 NMEA UBX Protocol Specification.Ublox corporation datasheet.[3] 李洪文.基于内模PID控制的大型望远镜伺服系统研究. 光学精密工程,2009,7(2):327-332.[4] 李洪文,张斌,阴玉梅.大型光电望远镜高集成智能伺服系统设计.机床与液压,2009,37(8):323-326.[5] 徐禄勇,李尚柏,钟睿.基于MCU+CPLD的新型光栅数显系统设计.国外电子元器件,2008(5):8-10,14.[6] 金锋,卢杨,王文松,等.光栅四倍频细分电路模块的分析与设计.北京理工大学学报,2006,26(12):1073-1076.

    时间:2019-04-05 关键词: 控制系统 多功能 cpld 嵌入式开发 望远镜

  • 基于TMS320F28027的太阳能多功能智能导盲杖研究

    基于TMS320F28027的太阳能多功能智能导盲杖研究

    摘 要: 设计了一款基于TMS320F28027的太阳能多功能智能导盲杖,由太阳能电源管理器、带温度补偿的新型超声波探测器、数码管显示、振动电路、语音音频电路、LED指示以及键盘等模块组成。简易装置完成后,经测试达到满意的效果。该智能导盲杖节能、方便,性价比高,易于产品化和市场化。关键词: 导盲杖;TMS320F28027;语音;温度补偿;新型超声波 国内外现有的导盲杖一般仅有障碍检测和语音播报功能,且价格昂贵[1]。美国产品在300~400美元左右,英国达到500英镑。日本最新研发的能感知人脸高度的电子导盲杖,能够感应到前方2 m脸部高度处的障碍物,但是它使用了两个超声波感应器,耗材成本高,一般用户难于承受,且功能较单一。 本文设计了一款人性化更强、功能更多、性价比更高的智能导盲杖。该装置使用太阳能供电,不用频繁更换电池;选择TI公司的Piccolo系列C2000 DSC TMS320-F28027微处理器作为控制器,其高效的计算能力、快速中断响应与处理能力以及低功耗的特点,增加了导盲杖的可靠性,仅需少量外围器件就能实现控制电路的设计;带温度补偿的新型超声波现代控制方法[2],克服了传统超声波电路的不足,使距离探测灵敏精确。另外还增加了一些小功能,如语音报时、闹钟设置、高亮LED灯、数码管显示等,功能虽小,却给视觉障碍者的生活带来很多方便,既可以认路导航,也丰富了生活,构思精巧,实用性强。1 总体设计方案及原理1.1 总体设计结构 本设计以TI公司的Piccolo系列C2000 DSC TMS320-F28027为主控制器。TMS320F28027芯片内置1.8 V电压调整器,可实现3.3 V单电源供电,功耗低;采用PQFP-48小型封装,内部集成2个振荡器,精度高达1%;其高精度PWM资源以及丰富的片内存储寄存器和串口通信接口,大大优化了系统的设计。系统主要由太阳能电源管理器、超声波探测模块、8位数码管显示驱动电路、语音音频电路、高亮LED灯模块和电机驱动模块组成。图1为系统总体控制框图。1.2 超声波测距原理 超声波传播速度慢,指向性强,能级消耗缓慢,对色彩、光照度不敏感,同时超声波传感器结构简单、体积小、费用低、信息处理简单可靠,易于小型化与集成化,并且可以进行实时控制[3]。超声波测距的方法为回声探测法,发射换能器不断发射声波脉冲,声波遇到障碍物后反射回来被接收换能器接收,超声波接收器收到反射波即停止计时。根据计时器记录的时间就可以计算出发射点距障碍物的距离,距离与声速、时间的关系表示为:2.2 带温度补偿的新型超声波探测电路 由1.2节分析可知,超声波的传播速度会因为环境的温度变化而出现误差,对于超声波测距精度要求达到1 mm时,就必须把超声波传播的环境温度考虑进去。图3、图4分别为超声波发送电路和超声波接收电路。

    时间:2019-04-01 关键词: 太阳能 多功能 智能 嵌入式处理器 导盲杖

  • 研华FWA-6280在多功能网络安全设备中的应用

    研华FWA-6280在多功能网络安全设备中的应用

    [摘要]:[关键词]: 工控 断路器 工控机 软启动器 【地点】俄罗斯 【客户类型】IEM(设备制造商)【背景描述】  目前中国处于行业信息化建设的高峰期。从全球市场分析,网络不断出现的安全危机使得客户充分意识到构建网络安全体系的重要性,促进了网络安全设备市场的增长。网络安全已不再是一个局域网中的单纯技术问题,而是一个全球性的社会问题。网络安全设备已经成为互联网应用道路上不可回避的重要因素。而网络安全管理问题一直是困扰用户网络安全的难题,从目前全球的网络运营情况来看,对于网络安全的防护依然是一个被动的防护,大多数用户只是在网络安全危机爆发后才对其网络进行修缮管理。【客户需求】  如何整合网络安全的所有功能,推出整合型网络安全设备,是目前所有网络设备制造商的一大难题。一方面,相关技术标准尚未形成和统一;另外现有技术在实施过程中的可操作性不高。这一问题在未来的市场发展中还将继续存在,而这也为众多安全厂商提供了一个极好的潜力市场。俄罗斯一家以防毒技术著称于世的网络安全设备厂商日前对整合式安全威胁管理设备(UTM)提出了应用需求,希望能整合防火墙、VPN、反垃圾邮件、邮件与Web防毒、入侵侦测与防护,以及URL网址过滤等6种功能于一身。【研华方案】  研华针对该客户的需求,向客户推荐了最新的网络硬件平台FWA-6280。研华 FWA-6280 系列采用了先进的 Intel 至强处理器平台(Xeon EM64T),最大可支持到3.2G。并且支持双通道的DDR2 400内存,最大支持12GB。此平台具备8个10/100/1000 Mbps网络接口,还有一个10/100 Mbps的网络管理端口。此外,PCI-Express 总线技术还提供足够的带宽,能在没有任何延迟的情况下处理包流量。【客户应用】  俄罗斯该客户宣称,透过研华的FWA-6280,使得他们的产品可同时抵御2,000种入侵攻击、10万多种病毒、上万名垃圾邮件客与2,000万个可疑网站的威胁。 同时整合6种功能的多功能网安设备产品资料【系统优势】·支持路由、NAT与透通3种防火墙工作模式,提供1,500多条入侵侦测规则·运用特征码、启发式与竞争法3种防毒检测,整合发信者来源与RBL多重SPAM过滤机制·一键式WebAdmin图形化管理接口,完整的本地端与远程日志及分析报告·负载平衡功能保障关键服务质量,单一管理接口统合所有系统与程序之更新作业  在入侵侦测方面,该设备提供超过1,500条专门针对主机扫描、应用程序弱点攻击、DoS、P2P弱点等恶意封包的特征码与规则,并透过对可疑行为紧急通告管理员的方式,执行立即阻断恶意封包等入侵防护措施;此外,管理人员亦可自行定义旧有或全新的规则。 内建超过1,500条的IDS/IPS特征码与规则  比起一般安全软件,整合式多功能网关器提供更低廉、更简易的部署与管理特性,因此可以省下可观的部署、管理与人员训练成本。尤其在管理接口上,该客户产品提供单键式管理的WebAdmin图形化使用者管理接口,透过高严密的加密链接,来进行所有网络系统的设定变更与安全政策部署等管理作业,符合企业既简单又安全的需求。 提供单键式管理的WebAdmin图形化使用者管理接口  该产品会定期产生包括本地端与远程的完整日志与报告,以供管理人员做进一步的检讨、分析、规划及管理之用;此外,管理人员还可透过额外的ARM特殊工具,对日志数据进行更严密的分析。  除了6种安全防护模块外,改产品还提供负载平衡的功能,透过对网络、服务与通讯协议的优先级设定,可进行网络数据封包的流量安全控管,这样不但可以有效阻绝DoS攻击,也可以提升整体网络系统的传输效能,以及关键网络应用的服务质量。【总 结】  2008年:49亿元的市场在未来几年中,中国网络安全设备市场将保持高速发展。整合式安全管理设备是大势所趋,它将会促进网络安全防护的效率提升,同时也大大降低用户的使用成本,并且简化用户的网络管理流程。

    时间:2019-03-29 关键词: 网络 多功能 嵌入式开发 研华 安全设备

  • 微芯科技推出多功能20引脚8位PIC单片机

    美国微芯科技公司(microchiptechnologyinc.)推出四款全新8位pic单片机。新器件为从现有的8和14引脚封装产品向具有更丰富外设功能的20引脚单片机的迁移提供了高性价比和代码兼容的迁移途径。新款单片机系列为工程师既提供了一些增强功能,如可调节脉冲宽度调制(pwm)和带有地址屏蔽spi/i2c的同步串行端口,同时还加大了程序和数据存储器容量。 microchip推出的pic16f685/687/689/690产品采用小巧的4×4qfn封装,可轻松实现从其他pic单片机的迁移,从而缩短设计时间。其多项新增功能可在提高性能的同时降低系统总成本。四款新型单片机均采用了microchip的纳瓦技术,可有效控制单片机的功耗。pic16f685/687/689/690单片机应用广泛,例如:电池供电设备(防盗系统、烟雾和一氧化碳探测器及便携式设备);电源转换(电源、dc/dc转换器和电池充电器)及电机控制(工业设备、家用电器和电动工具)。 新器件具有增强型片上外设,为设计工程师提供了更加灵活易用的性能。新增功能包括1个能提供更多内部和外部连接的比较器模块、1个多达12通道的模数转换器(adc)。此外,片上i2c同步串行端口具备地址屏蔽功能,可支持多个地址。增强型捕捉/比较/pwm模块融合了pwm操纵功能,可通过软件控制多引脚输出,为电机控制和电源等应用提供更大的布线灵活性。另一项重要功能是可通过软件控制欠压复位,可大大降低休眠状态下的待机电流。 此系列单片机还支持最新的pmbus协议;具备可用软件选择的8mhz内置振荡器;支持lin协议的增强型通用同步/异步收发器(eusart);配备两个比较器,具有设置-复位锁存模式;0.6v内部带隙参考源;超低功率唤醒功能,以及扩展型看门狗定时器 上述四款新型器件均可获microchip全套高性能开发工具支持,包括pickit2入门工具包、mplab集成开发环境(ide)和低成本mplabicd2(在线调试器)。 四款新型pic单片机现已提供样品并投入量产,可提供20引脚pdip、soic、ssop和qfn四种封装类型,10,000件订量每片单价1.78美元起(仅供参考)。

    时间:2019-02-22 关键词: 多功能 嵌入式开发 科技 单片机 引脚

  • 单片机控制的吊扇多功能控制器

    风扇控制集成电路不少,但一般都要求电动机具有多抽头或外加多抽头电感线圈。吊扇电机线圈一般不具备多抽头,吊扇出厂时大多配用多抽头电感调速开关或双电容调速开关,也有简易型带开关电位器调节可控硅导通移相角的调速开关可供采用,而多功能控制对吊扇来说是可望而不可及。为此,笔者专门设计了吊扇微电脑多功能控制器(该控制器对台扇及落地扇同样适应)。控制器有以下特点:(1)采用标准86型墙装开关面板,有4个轻触按键输入,9个LED工作状态显示;(2)具有7挡风速调节,采用双向可控硅移相调压输出(电机线圈无需中间抽头);(3)15挡定时关机(最短定时时间为半小时,每半小时为1挡,最长达7.5小时);(4)3种风型选择(正常风、模拟自然风及睡眠风)。笔者制作了两个这样的控制器用在家里和办公室,使用两年来,感觉非常好,现将其介绍给大家。一、硬件工作原理硬件电路见图1。主控芯片采用美国ZILOG公司的Z8系列Z86E02型OTP单片机,片内有512字节ROM、61字节RAM、14个I/O口、一个定时器、两个可编程模拟比较器。P0、P2口可直接驱动LED。R1、C1、R2、D3、Z1、C2等组成电容降压、半波整流、并联稳压滤波电路,给整机提供+5V电源。R3、R4、D1及D2等组成限流降压钳位电路,将高压50Hz正弦波转换成低压50Hz方波,向P31、P32输入过零信号。R5~R10、LED1~LED9及轻触按键SW1~SW4与单片机P2口配合组成LED显示与键扫描电路。其中SW1为启动/停止键,控制风扇的启动与停止;SW2为调速按键;SW3为风型选择键;SW4为定时关机选择键。LED1~LED4分别为定时半小时、1小时、2小时及4小时指示灯,采用累进显示方式,4个LED可显示15挡定时时间;LED5为风扇最高速度挡指示;LED6为风扇最低速度挡指示;LED7~LED9分别为正常风、模拟自然风及睡眠风指示。P00口控制双向可控硅输出。二、软件设计软件采用模块化设计,分为主模块、LED动态扫描显示子模块、过零中断处理子模块及移相定时中断子模块等。主模块在上电初始化后,开中断,接着循环调用LED动态扫描显示子模块,等待过零中断。LED动态扫描显示子模块根据设定的工作方式点亮相应的LED。过零中断子程序进行按键扫描处理,根据按键命令进行相应的定时计数、各种风型的控制;根据调速挡的要求,给定移相定时时间参数,开启定时中断等。移相定时中断子程序有二项主要任务:开启触发脉冲输出,延时200μs后关断触发脉冲。三、安装与使用控制器装在86型墙装开关面板盒中,只有三根线引出,接线非常简单。断开电源,将控制器棕线L接电源火线,蓝线N接电源零线,红线OUT接风扇的引出线一端,风扇的另一端接电源零线(电路图中风扇未画出)。检查接线无误后即可接通电源,此时面板没有任何显示。控制器面板布置图如图2所示。1.开关操作按下SW1开/关键,风扇以高速挡启动,工作在正常风、无定时方式,高速挡LED及正常风LED点亮。风扇开始工作后,可进行功能选择。按下SW1风扇停转,所有LED熄灭。下次开机时保持本次关机前除睡眠风以外的其他状态。2.定时操作按下SW4定时键进行定时操作。每按一次,定时时间增加半小时,4个LED分别累进显示定时时间。定时7个半小时时,4个LED全亮。按键规律为从小到大再从大到小。按住SW4键的时间超过1秒,则按以上规律以每秒3次的速度自动调节,直至松开按键为止。当定时时间到后,风扇自动停止,所有LED熄灭。3.风速选择按下SW2风速键时,有7种不同的速度选择,但只有在最高风速及最低风速时才有LED指示。4.风型选择按下SW3风速键时,可进行3种风型选择,并有相应的LED指示。在模拟自然风及睡眠风的控制中,风扇的开启与停止时间为8~64秒之间的任意值,由单片机随机产生,使人在室内可享受到较为逼真的自然风。

    时间:2019-02-20 关键词: 控制器 多功能 嵌入式开发 单片机 吊扇

  • 多功能电风扇红外线遥控电路

    本例介绍多功能电风扇红外线遥控电路,能遥控,有正常风、自然风、睡眠风等功能,控制自动摇头,有0.5 - 7.5h的定时关闭功能,并且还有一个独立的夜间微光照明灯。 工作原理 红外线遥控器电路原理见图8一19a,它由编码器(ba5104)和红外线发射电路组成。对应开关发出的遥控指令,由15脚输出到q1,经放大后驱动vl发出编码后的红外线遥控信号。遥控器上有6个键,除了接收电路板上的5个控制功能键外,另增加了一个风类键,按该键即可改变电风扇按正常风~自然风一睡眠风一正常风的方式循环(在接收板上没有风类键,如果需要增加,可在ic1的6脚与sal、sa2、sa3的公共端之间接入一个开关,以实现手动操作改变风类方式)。遥控器采用七号电池,体积较小。 其接收电路如图8一19b所示。从电路图中可以看出户,其核心部件就是一个集红外线接收放大、解码、自动控制、手动操作、发光二极管工作状态指示、定时关机指示设定于一体的集成电路。交流220v电经fu、vd1、r1和r2降压限流。由vs1, vs2, c2、vd2稳压形成+5v的直流提供给ici(ba8206)的15脚、19脚和红外线接收头(ax889w)。红外线接收头的2脚将红外线接收头的信号输送到ic1的2脚,经解码后去控制、执行各种动作。每次功能的操作都由b(φ22mm压电陶瓷片)发出声响以提醒操作。 sa1一sa5分别为接收板上的手动微型轻触开关。sal为关机开关,它能切断电风扇功能、摇头和已经设定的0.5一7.5h关机时间,并能记忆关机前的运行方式,但定时方式和睡眠方式不被记忆,不能控制彩灯的开关。sa2为定时关机的设定开关,每按动一次可分别设定0.5h、1.2h、4h的累计定时,并由相对应的发光二极管指示时间的进度,最大可设定为7.5h。sa3为开机和电风扇速度调整开关。sa4为风扇摇头开关。sa5为彩灯开关,它的开关是不受sa3开关控制而独立操作的。 元器件选择 接收板上的ic1选用ba8206ba4l集成电路。 红外线接收头选用型号为ax899w o vth1一vth5选用1a/400v双向晶闸管。 vu一vl10选用红色发光二极管。 fu为1a熔丝。 r2和r3的功率应不小于3w. 红外线遥控器上的编码器ic2选用型号为 ba5104a vt1选用58050型晶体管。 sal一sa5应采用小型轻触开关。 在图8一19中,除了r2,r3外,其他电阻器·电容器应选用小功率的。 其他元器件均无特殊要求,可按图8一19所标型号及参数进行选用。

    时间:2019-02-15 关键词: 红外线 多功能 电路设计 电路 电风扇

  • 矽玛特推出针对多功能打印机市场的新型系统级芯片解决方案

    全球领先的混合信号多媒体半导体供应商矽玛特公司(SigmaTel,NASDAQ交易代号:SGTL)宣布,推出针对多功能打印机市场的新型系统级芯片(SoC)解决方案。STDC2150SoC解决方案凭借高水平的SoC集成,帮助客户在降低材料成本的同时加速产品上市时间。 矽玛特集成元件部高级副总裁SteveBeatty表示:“无论对矽玛特还是其客户而言,STDC2150SoC解决方案的推出都是一件激动人心的事情,因为它给市场带来了最新的高性能多功能打印机技术。矽玛特一直致力于加强其在开发低成本和高质量产品方面的核心能力,同时也努力帮助我们的客户在目前竞争激烈的多功能打印机市场保持竞争优势,并为其未来发展提供最大的支持。” STDC2150SoC解决方案由强大的硬件图像处理加速器和代码、高带宽系统I/O接口、32位微处理器内核和功能齐全的软件开发套件(SDK)组成,可为打印和复印提供质量一流的图像。它不仅能与市场上已有的多种喷墨打印头直接连接进行打印,还支持六色打印、存储卡、LCD图形显示器、蓝牙和WiFi等高级照片打印功能。此外,矽玛特的STDC2150更有助于设计者在全线喷墨照片多合一(AIO)系统中采用同一个控制器平台,从而大大节省开发成本,缩短开发时间。 通过为多功能打印机市场提供功能齐全的集成解决方案,矽玛特能帮助其客户以最低的成本获得市场竞争优势。STDC2150SoC的推出不但扩展了矽玛特的产品线,亦再次证明了矽玛特的宗旨是不断为客户提供目前和未来所需的技术。 规格 支持打印机 a、直接与喷墨打印机连接,支持最高打印速度的打印头 b、照片质量的打印 c、支持PC和网络打印 支持扫描仪 a、支持平板和ADF扫描仪,包含定时和马达控制功能 b、集成的CCD/CIS模拟前端(AFE),可实现模拟RGB信号的直接输入 c、扫描预处理支持伽马、消隐/补偿、对比度和亮度修正 d、支持网络扫描、扫描到闪存驱动器和扫描到相机卡 支持复印机 a、可缩小和放大的独立彩色复印 b、高性能ADF多页彩色复印 支持传真机 a、支持V.34彩色和黑白传真,可外接传真调制解调器芯片 b、支持先进的V.34和V.17调制解调器的全部固件协议栈 c、可选择最低成本的嵌入式传真V.17解决方案 支持外部存储器 a、支持高速DDR存储器 b、支持串行和NANDFLASH/ROM 连接/接口 a、USB2.0高速设备端口和多个USB高速主机端口 支持PictBridge相机和FLASH驱动器 支持WiFi(802.11b/g)、蓝牙和以太网(10/100) b、相机卡接口控制器支持主要媒体卡格式 c、支持DMA的外设总线 d、UART/USART e、TFT图形LCD控制器 处理器/CPU a、高性能32位RISC微处理器 开发环境 a、针对多合一系统的矽玛特集成开发环境(IDE) b、C/C++编译器/汇编程序/连接器 c、PC命令行调试器/剖析器 d、JTAG仿真器/ICE和调试器

    时间:2019-01-25 关键词: 芯片 多功能 打印机 解决方案 嵌入式处理器

  • 基于STM32的多功能火控信号采集板设计研究

    基于STM32的多功能火控信号采集板设计研究

    摘 要: 提出了一种基于STM32单片机的火控系统信号采集测试方案,以新型ARMv7系列STM32单片机为控制核心,利用其丰富的外设接口和I/O资源对某型装备火控系统输出信号进行采集、测试与分析,确定某火力控制板功能的完好性。方案完成了对某型火力控制板输出的数字信号和模拟信号的采集、存储与测量工作,且可以为其提供部分测试需要信号,具有CAN接口,可以与控制器局域网内其他节点进行互通,具有体积小、结构简单、操作方便和易于实现等优点,具有一定的实际意义。关键词: STM32; 火控板; 采集; CAN 火控系统是控制火炮瞄准和发射的系统,火控计算机是火控系统的核心,在完成火控解算进而引导高炮射击时具有重要作用。由于火控系统信号众多,状态复杂,对其关键信号的采集测试就显得尤为重要[1]。 普通信号采集测试装置具有结构复杂、造价昂贵、携带不便等特点,该方案结合最新型ARMv7系列STM32单片机,利用其丰富的外设接口和I/O资源,对某型火控系统的重点输出信号进行采集,存入板载Flash以备使用。另外,为便于使用和调试,还设计了CAN接口和RS-232串口。该信号采集盒大小为100 mm×65 mm,可由被测板提供电源信号,具有携带方便、使用简单的特点,对装备信号的实时采集具有重要的实用意义。1 总体设计方案1.1 总体设计框图 总体设计框图如图1所示,其中装备板是被测对象,STM32为控制核心,用于完成对各电路的控制,CAN总线用于与其他节点间的通信,RS-232串口用于调试及与LCD液晶屏通信。装备板被测信息分为模拟信号和数字信号,可向装备版提供5路数字控制信号,以模拟装备板的输入信号。1.2 硬件设计 该方案的硬件组成主要包括:电源转换模块、微控制器模块、信号调理模块、CAN接口电路、Flash接口模块和信号显示模块等。1.2.1 电源转换模块 被测装备板采用7.5 V~8 V电压供电,信号采集板需要3.3 V、5 V以及±12 V四种电压等级,因此需要将测试板载电压等级进行转换。5 V和3.3 V采用两片Alpha公司高性能、低功耗AS117电源转换模块;±12 V电压由两片输入输出隔离单输出DC/DC模块DLW02-05S12获得。经实验测试得知,用上述方法得到的电压纹波较小,电压幅值稳定,满足要求。1.2.2 微控制器模块 微控制器采用基于Cortex-M3内核型号为STM32F-103R8单片机,最高频率可达72 MHz,具有性能强劲、代码密度高、位带操作、可嵌套中断、低成本和低功耗等众多优势。STM32拥有FSMC、TIMER、SPI、I2C、USB、CAN、I2S、SDIO、ADC、DAC、RTC和DMA等众多外设和功能,拥有优异的实时性能,可提供84个中断、16级可编程优先级,另外支持SWD和JTAG两种调试口,为设计带来很多方便[2]。 该微控制器带有的CAN接口,可方便本系统与其他节点互联,RS-232接口可用于调试及控制液晶显示模块,两路SPI接口可以完成MAX1270 A/D转换器的通信控制及Flash存储器的读写,众多的I/O端口可以方便其他功能扩展。1.2.3 信号调理模块 火力控制板是某型火力控制系统的重要组成部分,其输出信号主要分为:8路模拟信号和8路输出信号。 (1) 数字信号调理电路 为了便于处理火力控制板输出的8路数字信号,在进入单片机前需要对其进行同步及电平转换。图2为数字信号同步及电平转换电路,主要器件为74HCT245。需要注意的是,在输入单片机时要对比其数据手册,选择具有FT(容忍5 V)标注的管脚,防止电平不兼容[3]。 (2) 模拟信号调理电路 图3为模拟信号调理电路,它将火控板输出的模拟信号进行滤波及放大处理。图中,电容用来滤除一些来自地端的高频串扰;R37为电位器,用于灵活调整信号输出大小;2 V稳压二极管用于保护运放LF412不被损坏。另外,LF412可使用双电压模式,且具有较高的转换速率,较为适合完成火控板上变化速率较快的信号处理工作。1.2.4 CAN接口电路 控制器局域网CAN可以以最小的CPU符合来高效处理收到的大量报文,可用软件配置报文发送的优先级特性。图4为bxCAN模块,通过CAN总线收发器65HVD290可以完成自动接收和发送CAN报文,对标准标识符(11 bit)和扩展标识符(29 bit)完全支持[4]。通过CAN接口电路可以完成信号采集板与其他设备CAN网络节点的连通。1.2.5 Flash接口电路 图5为Flash闪存接口电路,用于存放采集到的数据以及其他节点传送的信息。设计采用ST公司的M25P20闪存芯片,具有2 MB存储空间,单片机通过SPI接口控制其读写过程,具有擦写速率快、寿命长等优点[5],可以较好地完成采集板数据高速存取。1.2.6 信号显示模块 液晶显示器(LCD)是提供友好人机界面、实现信息交互的关键器件,具有功耗低、体积小、显示效果好等相对于传统显示方式的优点[6]。系统采用基于ARM920T内核的蓝海微芯7寸液晶屏,通过RS-232串口与STM32通信,完成信息显示工作。1.3 软件设计 STM32单片机使用Keil对其编程,使用J-Link下载器调试,下载采用JTAG方式,使用ST提供的库函数操作,非常方便。1.3.1 模拟信号数据采集子程序 模拟信号采集是通过美信MAX1270进行A/D转换实现的。A/D转换芯片MAX1270通过SPI接口与单片机通信。信号采集子程序流程图如图6所示,首先,对ADC进行初始化,进行采样时间、转换时钟的设定等;然后,启动ADC,对调理信号进行采集,任一时段采样结果为8次连续采样的平均值;A/D转换结束后,转入相应的中断服务程序,对采样得到的数据进行分析和处理。1.3.2 数字信号数据采集子程序

    时间:2019-01-21 关键词: 信号 多功能 嵌入式开发

  •  基于单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪

    基于单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪

    便携式多功能实时生理参数监测仪是一种可对跑步者跑步时的各种生理参数进行实时监测的仪器,该仪器以凌阳单片机为核心,配以DS18B20温度传感器、ZD-3微振动传感器、HK-2000脉搏传感器及LCD显示电路,使得该仪器具有实时监测参数并显示出来的功能随着国民经济的不断发展,人们生活水平不断提高和完善,健康已成了人们关注的焦点和追求的目标。参加锻炼无疑是保持健康的最佳方法,但很多人急于求成,往往适得其反,达不到锻炼的效果,甚至可能对身体造成一定程度的伤害。目前市场上只有单纯的跑步计步器,不能同时监测人体生理参数并实时显示,反馈给锻炼者。本文设计的基于凌阳单片机的便携式多功能实时生理参数监测仪可将二者结合起来,并增加了MP3功能,使锻炼者在锻炼的同时还可以听音乐,放松心情,从而达到提高锻炼质量的效果。系统硬件设计 系统以单片机为核心,配置以各种集成传感器,使系统体积变的小巧。由于采用了微型封装的集成电路芯片,使连线变短,减少了通信接口的个数,从而提高了整机工作的可靠性。系统硬件结构框图如图1所示。数据采集部分 对生理参数的实时数据采集无疑是最重要的,主要通过传感器进行实时采集。由于人体的温度在锻炼时变化也是很缓慢的,因此,主要运用软件定时中断的方法进行检测。步数和脉搏等参数,主要记录的是频率,只需软件计数就可以,根据检测到的高电平,计数器进行自加运算,从而记录频率。参数阈值设定 由于人体温度正常情况下在36.5℃左右。因此,我们设定温度域值的初值为36.5℃,以0.25℃为步进量,可以用上下键增减,每按一次按键,就递增或递减0.25℃,直到达到锻炼者想要设定的阈值为止(在35~42℃之间)。其他参数设定类似。液晶驱动程序设计系统显示功能的实现,实际上就是对OCM4X8C液晶显示模块的驱动编程。我们按照结构化的编程思想利用C61语言将上翻、下翻、返回和确定等按键功能编成子函数,这样利于主程序的调用。液晶驱动的部分程序如下:#include "spce061v004.h"void Delay(){ int i;i=300;while(i——);}void WriteBit(char B){ int D;D=*P_IOB_Buffer&0xfffd; //SDA输出数据if(B!=0)*P_IOB_Data=D|0x0002;else*P_IOB_Data=D&0xfffd;D=*P_IOB_Buffer&0xfffe; //SCK脉冲*P_IOB_Data=D|0x0001;*P_IOB_Data=D&0xfffe;}void WriteByte(char B,char I){ int D,i;D=*P_IOB_Buffer&0xffbf;*P_IOB_Data=D|0x0040; //片选有效for(i=1;i<6;i++)WriteBit(1); //5个空脉冲,数据为1 synchronizing bitstringWriteBit(0); //RW=0.........D=*P_IOB_Buffer&0xffbf;*P_IOB_Data=D&0xffbf; //片选有效}void LCDinit(void){ int D,i;D=*P_IOB_Dir&0xffbc; //SDA为输出*P_IOB_Dir=D|0x0043;D=*P_IOB_Attrib&0xffbc; //SDA为正逻辑输出*P_IOB_Attrib=D|0x0043;D=*P_IOB_Buffer&0xffbc; //SCK脉冲*P_IOB_Data=D&0xffbc;i=3;while(i——);WriteByte(0x30,0);Delay();WriteByte(0x01,0);Delay();WriteByte(0x06,0);Delay();WriteByte(0x0c,0);Delay();}..................主要技术指标主要生理参数 便携式多功能实时生理参数监测仪能检测人在跑步时的温度、脉搏、呼吸频率和所跑过的步数等参数。具有实时检测及实时显示的功能。测试精度 可测的温度范围为-55~125℃,精度可以达到0.05℃。但是人体温度一般为35~38℃,因此,阈值范围可以在35~39℃,根据实时测得的温度与设定阈值进行比较,当超过设定参数时就声光报警。总结 此仪器可以实时检测到人在跑步和锻炼时的温度、呼吸、脉搏和步数。并可以记录显示,当超过设定的阈值时,可以发出警报。本仪器轻便小巧,适合室内、室外锻炼时使用。同时,如果能将蓝牙模快集成到该仪器中,可以实现这些生理参数的传输,达到对老人或病危病人的远程看护。

    时间:2019-01-10 关键词: 多功能 生理 单片机 嵌入式处理器 实时

  • 多功能智能插座USB接口通信电路设计

    多功能智能插座USB接口通信电路设计

     现有的插座在其使用方式、功能以及外形特征等诸方面都表现出多样化的趋势。有的增加了保险功能、电源指示功能、开关功能, 有的增加了调压功能。这些插座的功能无论怎样,只能是单一的目的:为用电设备提供电源接口。它们的共同缺陷就是不具有信息化和智能化功能。为了实现插座的信息化和智能化,我们将研究设计的智能信息系统与插座结合,将该智能设备与电源插座合为一体,设计成多功能智能监测插座。该插座由于在建筑电气安装时一次性固定完成,采用照明电源供电,人们使用时就好象使用普通电源插座一样,免除了过多的连接线。  接口芯片及其工作原理  在这篇文章中我们采用Philips公司推出的PDIUSBD12芯片,这是一种价格便宜、功能完善的并行接口芯片,它支持多路复用、非多路复用和DMA并行传输。PDIUSBD12接口芯片遵从协议USB1.1,适合于不同用途的传输类型。PDIUSBD12需要外接微控制器(MCU)来进行协议处理和数据交换,它对MCU没有特殊要求,而且接口方便灵活,因此设计师可以选用自己熟悉的MCU对芯片进行控制,也可利用Philips公司的固件 结构来缩短开发时间、降低风险、减小投资。  性能特点:PDIUSBD12除了具有USB设备的一般特性外,还具有如下特点:(1)是一种高性能的USB接口芯片,其内部集成有SIE(Serial Interface Engine)、320字节的FIFO、收发器和电压调节器。(2)适用于大部分设备类规范。可与任何外部微控制器/微处理器实现高速并行接口,其速度可高达2Mbit/s,(3)可进行完全独立的DMA操作。(4)主端点配置有双缓冲,因而可提高数据的吞吐量、减小数据传输时间,轻松实现数据的实时传输。(5)当采用同步传输方式时,数据的传输速度为1Mbit/s;而采用批量传输方式的速度为1Mbyte/s。在使用上述方式进行数据传输时,可方便地使用多种中断方式。(6)带有可编程的时钟输出,与USB总线的连接可通过软件来控制(Soft Connect TM)。(7)有两种工作电压可供选择:分别为3.3±0.3V和3.6~5.5V。(8)输出和数据传输状态可通过USB连接指示灯来监控。  通信硬件电路设计  本文我们选用89C52单片机作为该系统的微控制器。PDIUSBD12和89C52的电路连接如图1所示:    图1 USB接口通信电路  转换卡电路设计  设计包括单片机软件(固件)设计和主机部分软件设计。单片机软件使用伟福公司提供的WAVE仿真软件开发,并通过其仿真器进行在线调试。主机部分软件又包括驱动程序和应用程序两部分,分别使用DDK和VC6.0生成。    图3 USB接口转换卡电路图  对于该智能监测插座的研究目前仍然处于理论的设想与设计过程中,要做出产品来,仍然有很长的路要走,需要更多的人投入更多的精力。尤其是利用USB通信这一块,USB驱动程序的编写是个难点。随着技术的不断更新、完善和发展,相信该多功能插座的实现会越来越容易。

    时间:2019-01-03 关键词: 多功能 智能插座 电源技术解析 usb接口

  • 基于DSP的经济型车床的多功能化数控改造———基于DSP的经济型车床的多功能化数控改造

    基于DSP的经济型车床的多功能化数控改造———基于DSP的经济型车床的多功能化数控改造

    [编辑简介]:本文作者在实践中采用了DSP TMS320F240微处理器作为数控系统的控制核心,实现了经济车床可进行车、铣、削等加工的多功能综合性数控改造。 文章较为详细地介绍了改造的软硬件方案。[摘要]:[关键词]:DSP 数控系统 改造 在我国,经济型车床因其价廉而得到广泛的应用。在数控化改造过程中,常使用的是单片机系统,如MCS-51系列单片机作为控制核心,控制系统的速度和精度因CPU的性能影响都不够高,改造后的功能也仅仅是单一数控车床而已。在实践中采用了DSP TMS320F240微处理器作为数控系统的控制核心,提高了伺服系统控制的速度、稳定性、精度等性能,同时,实现了经济车床可进行车、铣、削等加工的多功能综合性数控改造。   1.经济型车床的多功能化改造  以改造经济型车床C616 A为例,车床结构参见图1所示。图1 C616A车床结构示意图  具体方法是:与普通数控车床改造的不同在于:将原来车床刀架(或电动刀架)更换为动力铣头,用来夹持各类柄(棒)状铣刀,动力铣头的主轴轴线与车床中心线等高且垂直(也可转动900与车床中心线平行)。动力铣头由单独的电动机进行控制。更换动力铣头为车床刀架(或电动刀架),即与普通数控车床相同。车床纵向(Z向)、车床横向(X向)运动由第1套二轴联动的数控主系统进行控制。  在C616A车床主轴箱的Ⅺ轴左端部位,拆除原车床中连接Ⅺ轴、Ⅻ轴的齿轮(Z=100), 用FWl60型万能分度头与Ⅺ轴左端连接,选用另一步进电机(与X向步进电机技术参数相同,t=5mm,位移控制精度为0.005 mm)为Y向步进电机与FWl60型万能分度头输入蜗杆连接,因此,可以实现车床主轴Ⅵ的旋转控制(此时使车床主轴Ⅵ处于空挡位置)。FWl60型万能分度头和Y向步进电机安装在铸铁支架上。移开铸铁支架,装上Z=100的齿轮,就可恢复普通车床原主轴箱与进给运动的传动连接。主轴的旋转运动即由第2套二轴联动的数控子系统进行控制。该数控子系统由数控主系统的发信指令控制启动运行。2套数控系统最好相同,以方便加工编程和数控加工的同步进行。  Y向步进电机与分度头的输入蜗杆直接连接,选择分度头的传动比为i=1:40,Y向步进电机转动1转,带动分度头主轴转动1/40转,Y向步进电机转动40转,可带动分度头主轴转动1转。而由车床主轴传动系统(见图1)可知,分度头主轴转动1转,带动车床主轴转动1转。  在数控车床X向的运行控制中,X向步进电机与横向滚珠丝杠直接连接,当给定t=5 mm的运行长度时,滚珠丝杠转动1转,X向步进电机也转动1转。当给定Y向运行长度Ly=5×40=200mm时,可以控制Y向步进电机转动40转,即控制车床主轴转动1转,以实现对工件的旋转控制。另外,从《机修手册》查得,C616A车床主轴传动链中,可调整离合器弹簧的松紧以得到不同的极限压力传递切削动力。  经上述改造后的C616A车床,具有三坐标联动和任意2套二坐标联动的功能。  2 控制系统的改造  控制系统的核心采用美国TI公司的电机控制专用DSP微处理器芯片TMS320F240。它具有高性能的DSP内核和丰富的微控制器外设功能,已成为MCS-51等传统的微控制系统和昂贵的多片设计的一种廉价的替代产品。与其他方案相比,它不但具有高速信号处理和数字控制功能,而且为步进电机和其他电机控制应用提供了单片解决方案所必需的外围设备。  2.1 DSP TMS320F控制系统的实现   DSP TMS320F240主要由CPU(20MIPS的高速运算能力)、544×16的片内RAM、16K×16FLASHEEPROM、事件管理器、片内外围接口模块(EMIF)等几部分组成。具有电机控制的独特资源有:通用定时器、12路PWM脉宽调制输出,2路10位8通道A/D转换器、SPI和SCI:同步串行外设接口、看门狗(WATCHDOG)与实时中断定时器(RTI)。由于数控系统高速度和高精度的要求,选用12bits串行D/A转换器TLV5616,该器件带有灵活的4线串行接口,可以无缝连接F240串行口,采用12bits并行A/D转换器,采集受控对象的输出并传送给F240,F240根据控制算法实时准确地修正控制输入。由于TMS320F240 的内部存储器不能满足需要,必须进行扩展,将程序存储器扩展为64K×16的SRAM存放零件加工程序,数据存储器扩展为64K×16的FLASH ROM存放系统程序。 用DSP TMS320F240实现的C616A车床控制系统结构框图如图2所示,整个车床的DSP硬件路结构原理图如图3所示 图2 DSP控制系统结构框图图3 DSP车床控制系统硬件原理框图  2.2 车铣多功能加工的数控原理  经过上述的数控改造后,数控主系统可以控制Z向、X向运动的运行;也可以与数控子系统串联,同时实现控制与Y向运动的联动运行(数控子系统Y向由数控主系统的发信指令控制启动运行)。数控主系统与子系统的联动加工流程控制如图4所示。图4 主、子数控系统联动加工流程图  3 结束语  采用该方法对我院数控中心的经济型车床C616A进行了改造,实现了在一个车床上可以进行一定的数控车、铣、削等多功能的加工。可以进行的加工主要有:轴类零件上的等分或不等分平面;轴类零件上的各类键槽;铣削加工丝杠;铣削轴类零件端面的沟槽及凸轮型面;车削加工轴类零件;抛磨加工轴类零件。另外,DSP系统的优良性能保证了数控伺服系统控制的高精度、高稳定性、高速度,实践证明,大大提高了零件加工的精度,拓展了数控车床的加工范围和质量,具有很强的实用性。

    时间:2018-12-24 关键词: 多功能 嵌入式处理器 数控 车床 经济型

  • 多功能无纸记录仪的设计开发

    多功能无纸记录仪的设计开发

      1 虚拟仪器技术的概念及其应用前景  自1986年美国国家仪器公司(NI)提出虚拟仪器(Virtual Instrument)的概念以来,这种集计算机技术、通讯技术和测量技术于一体的模块化仪器便在世界范围内得到了广泛的认同与应用,逐步体现了仪器仪表技术发展的一种趋势。由于微电子技术、计算机技术、网络通讯技术和软件技术的高度发展,以及它们与各种测量技术在仪器仪表上的应用,使新的测试理论、测试方法、测试领域以及仪器结构不断涌现并发展成熟,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,仪器测量的功能和作用也发生了质的变化。虚拟仪器概念的产生正是基于这样一种技术背景。  仪器仪表技术的发展大致经历了以下两条发展主线:从测量的技术和方法上划分,经历了从机械仪表、模拟电子仪表、数字化电子仪表到智能仪表的发展过程;从仪表结构上划分,经历了单机仪表、叠架式仪器系统到虚拟仪器系统的发展过程。传统仪器一般均为一个独立的装置,有机箱、操作面板、信号I/O端子、信号处理机构或电路等,检测结果输出方式有数字、指针或图形窗口等,有的还有打印输出口。传统仪表的功能可概括描述为:信号采集与控制、信号分析与处理、结果的表达与输出,这些功能均以硬件或固化软件的形式存在。这种架构形式决定了传统仪器只能由仪器的生产厂来定义制造,而用户无法改变。传统仪器基本上未能摆脱独立使用、手动操作、功能相对固定、使用具有局限性的模式。计算机技术的发展,给传统仪表技术注入了强大的活力,在微电子技术和LSIC技术推动下,有力地促进了数字化仪器、智能仪器的快速发展。  虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面,模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成,标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分,才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少,以及出色的集成这四大优势。  虚拟仪器的构成:如果按照构成仪器的三大功能部件来分,所有控制系统、工业计测系统均可归纳至虚拟仪器的框架中来。目前较为常见的虚拟仪器是数据采集系统(SCADA),见图1。可编程仪器的信号处理、定时控制、集成总线、高速缓存、DMA等技术的应用,使这样的SCADA系统能达到仪器级的性能、精度与可靠性。    虚拟仪器的软件开发平台:虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类:第一类是基于传统语言的Turbo C、VB、VC++等,这类语言具有适应面广、开发灵活的特点,但开发人员需有较多的编程经验和较强的调试能力;第二类是基于图形组态和编程的图形组态软件,如HP公司的VEE、IOtech公司的Dasylab、NI公司的LabVIEW、Capital Equipment公司的Testpoint 2.0和HEM公司的Snap-Master等。这类组态软件都通过建立和连接图标来构成虚拟仪器工作程序并定义其功能,而不是用传统的文本编辑形式。它们具有编程效率高、通用性强、交叉平台互换性好的特点,适用于大批量多品种仪器的生产。该类软件缺点是缺少程序流程控制,大都解释执行。  虚拟仪器技术的三大组成部分:  (1)高效的软件  软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具 虚拟仪器技术  并通过设计或调用特定的程序模块,工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。提供的行业标准图形化编程软件——LabVIEW,不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的后续数据处理能力,设置数据处理、转换、存储的方式,并将结果显示给用户。此外,还提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具,例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measurement Studio等等,均可满足客户对高性能应用的需求。   有了功能强大的软件,您就可以在仪器中创建智能性和决策功能,从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。  (2)模块化的I/O硬件  面对如今日益复杂的测试测量应用,已经提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394总线,都能提供相应的模块化的硬件产品,产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯,应有尽有。高性能的硬件产品结合灵活的开发软件,可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统,满足各种独特的应用要求。  (3)用于集成的软硬件平台  专为测试任务设计的PXI硬件平台,已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台,它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。   PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,内建有高端的定时和触发总线,再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ,您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用,还是高端的混合信号同步采集,借助PXI高性能的硬件平台,您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。  3 多功能无纸记录仪的技术要求和系统功能  记录仪是工业生产自动化系统中十分常见的二次仪表。传统型模拟记录仪结构简单、功能单一,存在着卡纸、卡笔、断线等易发故障和换笔、换纸、添墨等大量日常维护工作。此类记录仪由于其结构与功能的局限性,无法满足综合生产管理、生产过程智能化、数据传输网络化和在线数据分析处理的需要。90年代以来,随着虚拟仪器技术的日益发展,采用低成本自动化技术,研制与开发各类多功能智能型记录仪表呈迅猛发展之势,并逐渐批量进入工业应用领域。特别是在石化、冶金等行业的基础自动化与过程自动化系统中,已大量融入各种类型的虚拟嵌入式仪表,其卓越的性能、良好的数据在线处理能力和实时数据通讯能力以及友好的人机交互平台,得到人们日益重视。  基于虚拟仪器的多功能无纸记录仪在技术上不仅要具备传统式仪表所应具有的电气性能和环境适应能力,而且还应具备如下的通用技术指标和系统功能:  (1)信号采样:设置模拟输入通道1~16路,采样周期可选0.25秒/0.5秒/1秒。记录间隔可通过设置画面设定为1秒/2秒/4秒/8秒/20秒/40秒/120秒等。开关量输入24点,接收被测对象的状态信号。模拟量输入通道可允许0~10V、1~5V、4~20mA的标准信号和S、B、R、K、N、T、E、J热电偶以及PT100、Cu50热电阻等多种信号输入,且可提供隔离输入。  (2)设置功能:系统应具有强大的设置功能,可对仪表的通道名称、量程、报警上下限、信号类型、单位、记录周期、流量累计、流量温度压力补偿参数等进行设置。允许保存100组用户自定义设置。  (3)存储功能:配置硬盘,使存储历史数据量达GB级。根据采样时间不同,16个通道数据可存储三年以上,形成数据文件并能调出任意历史时刻曲线、数据、报警、流量累计值;可通过软盘转存任意时间段的历史数据或通过RS-232接口传送给其他PC机,在其上进行回放和分析打印。  (4)显示功能:全中文人机界面,显示信息丰富直观,操作简单。主要显示画面应有:①单通道趋势、棒图、瞬时数字显示(选显/循显)画面;②单通道历史趋势追忆;③多通道棒图、数字显示画面;④多通道历史趋势追忆;⑤多通道流量累计画面;⑥参数设置画面;⑦报警显示画面;⑧软盘转存画面;⑨RS-232通讯画面。  (5)连锁与报警功能:配置24点开关量输出通道,根据采样信号,提供简单的连锁和状态控制信号;并可任意设置各通道上限、上上限、下限、下下限报警,在各显示画面上实时显示报警值,同时实现报警输出。  (6)数据管理功能:①显示各通道记录信号平均值、瞬时峰值、谷值等;②显示流量累积的班平均值、日平均值、月平均值;③显示流量累积的班累积值、日累积值、月累积值、年累积值;④提供常用数理统计工具,方便调用分析。  (7)打印功能:可连接通用打印机,随时打印任意时刻历史数据,打印单通道和多通道趋势曲线、报警信息、流量累积值等。  (8)流量温压补偿功能:包括对蒸汽、天然气、液体等各类流体的温压补偿。根据每种流体不同的测试方法,通过参数设置画面,以实现合适的测量与补偿功能。  (9)通讯功能:可选择使用RS-232C、RS-485通道接口与计算机联网,进行远距离通讯,可多台仪表组网实现集中管理。  (10)主要技术参数:  ·显示精度:工程量实时显示精度为±0.3%FS(满量程),曲线棒状图显示及追忆精度为±0.5%FS;  ·存储时间:仅受硬盘容量限制,一般16路模拟信号值可保存三年以上;  ·通讯接口:提供RS-232C/RS-485两个串行通讯接口。  以上技术指标和系统功能定义是多功能无纸记录仪软、硬件配置与设计的基本依据。  1 虚拟仪器技术的概念及其应用前景  自1986年美国国家仪器公司(NI)提出虚拟仪器(Virtual Instrument)的概念以来,这种集计算机技术、通讯技术和测量技术于一体的模块化仪器便在世界范围内得到了广泛的认同与应用,逐步体现了仪器仪表技术发展的一种趋势。由于微电子技术、计算机技术、网络通讯技术和软件技术的高度发展,以及它们与各种测量技术在仪器仪表上的应用,使新的测试理论、测试方法、测试领域以及仪器结构不断涌现并发展成熟,在许多方面已经冲破了传统仪器的概念,仪器测量的功能和作用也发生了质的变化。虚拟仪器概念的产生正是基于这样一种技术背景。  仪器仪表技术的发展大致经历了以下两条发展主线:从测量的技术和方法上划分,经历了从机械仪表、模拟电子仪表、数字化电子仪表到智能仪表的发展过程;从仪表结构上划分,经历了单机仪表、叠架式仪器系统到虚拟仪器系统的发展过程。传统仪器一般均为一个独立的装置,有机箱、操作面板、信号I/O端子、信号处理机构或电路等,检测结果输出方式有数字、指针或图形窗口等,有的还有打印输出口。传统仪表的功能可概括描述为:信号采集与控制、信号分析与处理、结果的表达与输出,这些功能均以硬件或固化软件的形式存在。这种架构形式决定了传统仪器只能由仪器的生产厂来定义制造,而用户无法改变。传统仪器基本上未能摆脱独立使用、手动操作、功能相对固定、使用具有局限性的模式。计算机技术的发展,给传统仪表技术注入了强大的活力,在微电子技术和LSIC技术推动下,有力地促进了数字化仪器、智能仪器的快速发展。  虚拟仪器技术就是利用高性能的模块化硬件,结合高效灵活的软件来完成各种测试、测量和自动化的应用。灵活高效的软件能帮助您创建完全自定义的用户界面,模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成,标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。这也正是NI近30年来始终引领测试测量行业发展趋势的原因所在。只有同时拥有高效的软件、模块化I/O硬件和用于集成的软硬件平台这三大组成部分,才能充分发挥虚拟仪器技术性能高、扩展性强、开发时间少,以及出色的集成这四大优势。  虚拟仪器的构成:如果按照构成仪器的三大功能部件来分,所有控制系统、工业计测系统均可归纳至虚拟仪器的框架中来。目前较为常见的虚拟仪器是数据采集系统(SCADA),见图1。可编程仪器的信号处理、定时控制、集成总线、高速缓存、DMA等技术的应用,使这样的SCADA系统能达到仪器级的性能、精度与可靠性。    虚拟仪器的软件开发平台:虚拟仪器的软件开发平台目前主要有两类:第一类是基于传统语言的Turbo C、VB、VC++等,这类语言具有适应面广、开发灵活的特点,但开发人员需有较多的编程经验和较强的调试能力;第二类是基于图形组态和编程的图形组态软件,如HP公司的VEE、IOtech公司的Dasylab、NI公司的LabVIEW、Capital Equipment公司的Testpoint 2.0和HEM公司的Snap-Master等。这类组态软件都通过建立和连接图标来构成虚拟仪器工作程序并定义其功能,而不是用传统的文本编辑形式。它们具有编程效率高、通用性强、交叉平台互换性好的特点,适用于大批量多品种仪器的生产。该类软件缺点是缺少程序流程控制,大都解释执行。  虚拟仪器技术的三大组成部分:  (1)高效的软件  软件是虚拟仪器技术中最重要的部份。使用正确的软件工具 虚拟仪器技术  并通过设计或调用特定的程序模块,工程师和科学家们可以高效地创建自己的应用以及友好的人机交互界面。提供的行业标准图形化编程软件——LabVIEW,不仅能轻松方便地完成与各种软硬件的连接,更能提供强大的后续数据处理能力,设置数据处理、转换、存储的方式,并将结果显示给用户。此外,还提供了更多交互式的测量工具和更高层的系统管理软件工具,例如连接设计与测试的交互式软件SignalExpress、用于传统C语言的LabWindows/CVI、针对微软Visual Studio的Measurement Studio等等,均可满足客户对高性能应用的需求。   有了功能强大的软件,您就可以在仪器中创建智能性和决策功能,从而发挥虚拟仪器技术在测试应用中的强大优势。  (2)模块化的I/O硬件  面对如今日益复杂的测试测量应用,已经提供了全方位的软硬件的解决方案。无论您是使用PCI, PXI, PCMCIA, USB或者是1394总线,都能提供相应的模块化的硬件产品,产品种类从数据采集、信号条理、声音和振动测量、视觉、运动、仪器控制、分布式I/O到CAN接口等工业通讯,应有尽有。高性能的硬件产品结合灵活的开发软件,可以为负责测试和设计工作的工程师们创建完全自定义的测量系统,满足各种独特的应用要求。  (3)用于集成的软硬件平台  专为测试任务设计的PXI硬件平台,已经成为当今测试、测量和自动化应用的标准平台,它的开放式构架、灵活性和PC技术的成本优势为测量和自动化行业带来了一场翻天覆地的改革。   PXI作为一种专为工业数据采集与自动化应用度身定制的模块化仪器平台,内建有高端的定时和触发总线,再配以各类模块化的I/O硬件和相应的测试测量开发软件 ,您就可以建立完全自定义的测试测量解决方案。无论是面对简单的数据采集应用,还是高端的混合信号同步采集,借助PXI高性能的硬件平台,您都能应付自如。这就是虚拟仪器技术带给您的无可比拟的优势。  3 多功能无纸记录仪的技术要求和系统功能  记录仪是工业生产自动化系统中十分常见的二次仪表。传统型模拟记录仪结构简单、功能单一,存在着卡纸、卡笔、断线等易发故障和换笔、换纸、添墨等大量日常维护工作。此类记录仪由于其结构与功能的局限性,无法满足综合生产管理、生产过程智能化、数据传输网络化和在线数据分析处理的需要。90年代以来,随着虚拟仪器技术的日益发展,采用低成本自动化技术,研制与开发各类多功能智能型记录仪表呈迅猛发展之势,并逐渐批量进入工业应用领域。特别是在石化、冶金等行业的基础自动化与过程自动化系统中,已大量融入各种类型的虚拟嵌入式仪表,其卓越的性能、良好的数据在线处理能力和实时数据通讯能力以及友好的人机交互平台,得到人们日益重视。  基于虚拟仪器的多功能无纸记录仪在技术上不仅要具备传统式仪表所应具有的电气性能和环境适应能力,而且还应具备如下的通用技术指标和系统功能:  (1)信号采样:设置模拟输入通道1~16路,采样周期可选0.25秒/0.5秒/1秒。记录间隔可通过设置画面设定为1秒/2秒/4秒/8秒/20秒/40秒/120秒等。开关量输入24点,接收被测对象的状态信号。模拟量输入通道可允许0~10V、1~5V、4~20mA的标准信号和S、B、R、K、N、T、E、J热电偶以及PT100、Cu50热电阻等多种信号输入,且可提供隔离输入。  (2)设置功能:系统应具有强大的设置功能,可对仪表的通道名称、量程、报警上下限、信号类型、单位、记录周期、流量累计、流量温度压力补偿参数等进行设置。允许保存100组用户自定义设置。  (3)存储功能:配置硬盘,使存储历史数据量达GB级。根据采样时间不同,16个通道数据可存储三年以上,形成数据文件并能调出任意历史时刻曲线、数据、报警、流量累计值;可通过软盘转存任意时间段的历史数据或通过RS-232接口传送给其他PC机,在其上进行回放和分析打印。  (4)显示功能:全中文人机界面,显示信息丰富直观,操作简单。主要显示画面应有:①单通道趋势、棒图、瞬时数字显示(选显/循显)画面;②单通道历史趋势追忆;③多通道棒图、数字显示画面;④多通道历史趋势追忆;⑤多通道流量累计画面;⑥参数设置画面;⑦报警显示画面;⑧软盘转存画面;⑨RS-232通讯画面。  (5)连锁与报警功能:配置24点开关量输出通道,根据采样信号,提供简单的连锁和状态控制信号;并可任意设置各通道上限、上上限、下限、下下限报警,在各显示画面上实时显示报警值,同时实现报警输出。  (6)数据管理功能:①显示各通道记录信号平均值、瞬时峰值、谷值等;②显示流量累积的班平均值、日平均值、月平均值;③显示流量累积的班累积值、日累积值、月累积值、年累积值;④提供常用数理统计工具,方便调用分析。  (7)打印功能:可连接通用打印机,随时打印任意时刻历史数据,打印单通道和多通道趋势曲线、报警信息、流量累积值等。  (8)流量温压补偿功能:包括对蒸汽、天然气、液体等各类流体的温压补偿。根据每种流体不同的测试方法,通过参数设置画面,以实现合适的测量与补偿功能。  (9)通讯功能:可选择使用RS-232C、RS-485通道接口与计算机联网,进行远距离通讯,可多台仪表组网实现集中管理。  (10)主要技术参数:  ·显示精度:工程量实时显示精度为±0.3%FS(满量程),曲线棒状图显示及追忆精度为±0.5%FS;  ·存储时间:仅受硬盘容量限制,一般16路模拟信号值可保存三年以上;  ·通讯接口:提供RS-232C/RS-485两个串行通讯接口。  以上技术指标和系统功能定义是多功能无纸记录仪软、硬件配置与设计的基本依据。  3 多功能无纸记录仪的硬件平台与软件开发  3.1硬件方案  目前无纸记录仪的硬件平台的架构大致分为两类:第一类采用通用型单片机(MCS51系列、MCS96系列、MCS196系列等)或专用掩膜电路,并辅以外围I/O通道、存储电路等,具有成本低廉的特点,但开发周期长、存储容量小、软件通用性差;第二类是采用ALL-IN-ONE结构模板,构成嵌入式PC机系统,具有结构紧凑、功能强大、可靠性高、兼容性好、应用灵活方便、支持自开发、开发周期短等特点。  PC/104总线的嵌入式工控模板是针对工业应用环境的恶劣条件而设计的,与PC机完全兼容,硬件接口均符合PC机标准?可直接驳接硬盘、软驱、显示器、键盘、鼠标等外部设备,共享PC机的设备驱动程序和其它基于PC的成熟软件。  本机采用了PC/104家族中的PCM-3335模板,其配置为386SX-40CPU、板载4MRAM、一个ATA硬盘接口、一个1.44MB软驱接口、一个VGA接口、一个平板显示器接口、一个打印机并口和RS-232串口。  除PCM-3335模板外,构成硬件平台的其它部件有:  ·一个1GB硬盘驱动器和1.44MB软盘驱动器,用于记录数据、历史数据、组态文件的存储和转储。  ·一个分辨率为320×RGB×240的6″彩色液晶显示器,自带控制器和显示缓冲区VRAM,用于图形、图表、数据的显示,允许数据并行传输。  ·2×3薄膜数字键盘,主要用于人工设定或功能切换等操作。  ·16路12位A/D转换模板,可编程信号增益为1~16,A/D转换速率达30kHz,用于对模拟信号的采样和转换。  ·热电偶转换卡可编程增益为0.5~500,板上自带冷端补偿电路;热电阻转换卡可接铂、铜电阻,测量范围为-200℃~+500℃;热电偶、热电阻转换卡与A/D转换模板配合可直接接收热电偶或热电阻的温度信号。  ·48路开关量输入/输出模板,24×2通道TTLDIC为8255方式0,可通过软件设置来决定某一路的输入或输出状态。  ·开关电源,提供+5V/7A、-5V/1A、+12V/3A、-12V/1A四组电源供各模板使用,PC/104模板大多只需+5V单一电源,且具有先进的电源管理功能、功耗低,从而降低了系统对电源的要求。  上述部件通过标准插件联接,实现了模块化仪表结构设计,根据需要可更换部分模件,配以相应的软件,即可方便地组成适用各种应用场合的记录型智能仪表。    多功能无纸记录仪硬件配置示意图见图2。本记录仪开发无需专用开发环境,只需在本配置上外接VGA显示器和一个标准键盘,即可实现系统开发。  3.2 软件设计与功能实现  由于PC/104模板与PC机系统完全兼容,为软件开发带来了极大的方便,无需编写专门的硬件驱动程序。  本机软件采用通用编程语言TURBOC2.0编制,运行在DOS6.22操作系统平台上,主要由采样中断服务程序、键盘扫描中断服务程序和主控程序组成。  采样中断服务程序主要是对各路模拟输入信号进行定时采集、数值滤波、工程量变换、信号补偿、报警判断、流量累计、数据存储等,中断周期为100~1000ms可调。  主控程序包括对各部分程序的初始化、设置参数的读入、实时数据的动态刷新、画面切换、实时趋势显示、历史趋势显示、流量累计显示、报警显示及输出、数据的软盘转存、RS232或RS485通讯及数据、趋势、报警信息的打印等子程序模块。  系统开机后首先进行系统参数初始化和模拟量板、开关量板、RS232口等硬件的初始化,然后开辟内存数据区,设置实时中断,进入画面显示状态。系统共设置九类画面,根据按键判断调用不同的画面功能子程序,以实现趋势、棒图、实时数据、历史趋势、数据转存、RS232通讯、报警、打印等画面的切换功能。

    时间:2018-12-12 关键词: 多功能 嵌入式开发 设计开发 无纸记录仪

  • ATmega8单片机多功能实验仪电路设计

    O 引言 由于嵌入式系统应用技术的不断发展,对于核心处理器性能的要求越来越高,一些传统的51系列控制芯片已经难以胜任许多复杂的任务。因此,我们通过调研分析,自行开发了一套基于ATmega8高性能系列单片机的实验开发系统。ATMEL公司的ATmegs8单片机是一种具有独特结构的8-bit RISC CPU,其在线自编程Flash和单时钟指令,为C语言、Basic语言优化的指令系统设置,以及丰富的片载外围接口电路,使功能强大的ATmegs8单片机成为一款高度灵活和高性价比的芯片,为许多高端嵌入式系统设计提供了优秀的解决方案。1 系统总体设计 单片机实验开发应用系统中ATmega8 MCU核心模块通过RS-232与PC上位机进行通信,充分利用PC机的资源。电源部分采用USB与PC机进行连接,采用上位机的电源。另外,该实验开发系统设计有下载器,只需一条下载线即可开始工作,不需购买昂贵的编程器,使用方便,节约了成本。可以保证实验系统具有较高的性价比。 在实验软件上,既可以使用C语言也可以使用BASCOM-AVR编程软件。BASCOM-AVR编程软件为开发AVR单片机提供了功能强大、简洁方便的软件平台,其与QB高度兼容的BASIC语言易懂好学;功能齐备的硬件仿真平台,使单片机的学习、实验、开发,显得简单、容易而富有乐趣,许多设计在计算机仿真中就可得知结果。有了BASCOM-AVR,使大规模地推广普及AVR单片机成为可能,为许多高端嵌入式系统设计提供了优秀的解决方案。2 硬件电路的设计2.1 CPU模块的设计 ATmegs8是ATMEL公司在2002年第一季度推出的一款新型AVR高档单片机。ATmegs8内部集成有丰富的硬件接口电路,2个具有比较模式的预分频器(Separate Prescale)的8位定时/计数器。1个预分频器(Separat Prescale),具有比较和捕获模式的16位定时/计数器,1个具有独立振荡器的异步实时时钟(RTC),3个PWM通道,可实现任意<16位、相位和频率可调的PWM脉宽调制输出,8通道A/D转换(TQFP、MLF封装),6路10位A/D+2路8位A/D,6通道A/D转换(PDIP封装),4路10位A/D+2路8位A/D,1个I2C的串行接口,支持主/从、收发四种工作方式,支持自动总线仲裁,1个可编程的串行USART接口,支持同步、异步以及多机通信自动地址识别,1个支持主/从(Master/Slave)、收/发的SPI同步串行接口,带片内RC振荡器的可编程看门狗定时器,片内模拟比较器。围绕核心芯片所设计的CPU模块如图2所示。 图中的复位电路RESET有二种选择:外部复位,J10必须插上短路块;或PC6作I/O口用,J10拔出短路块。 图中的晶振电路XTAL1和XTAL2分别是片内振荡器的反向放大器的输入、输出端,外接一个晶体振荡器,通过对熔丝位CKOPT编程和设定C9、C10的取值范围(12μm~22 μm)使ATmega8有较宽的工作频率范围(3.O MHz~8.0 MHz)。晶振有两种选择:外接8 MHz无源晶振,(也可外接8 MHz有源晶振,当外接无源晶振不能起振时,用有源晶振就能解决问题,超频也能起振),或用内部RC振荡器。当J11与J12插上短路块时,为用外接无源晶振;当J11与J12不插短路块时,则用ATmega8内部振荡器。 另外,模块还设计有JTAG接口和ISP编程接口(ISP即in-System Programmable)。JTAG接口可以通过下载器将单片机与微型计算机的并行接口连接。ISP编程接口是在线下载或读取芯片内部程序时用的,各引脚的含义如图3所示。其中l脚与ATmega8的PB3连接。4、6、8、lO接地,5脚与ATmega8的PC6连接,7脚与ATmesa8的PB5连接,9脚与ATmega8的PB4连接。2.2 下载器模块 下载器由接口板和连接电缆组成。接口板的原理图见图4。图中U201是8缓冲器74HC244电路,用作计算机并口和单片机的缓冲隔离。连接器CN202是通用的DB25针插头,与上位机连接,进行通信;其中4、5脚控制U201芯片,在其低电平时允许数据正常传输,高电平时74HC244的输出呈高阻状态;7脚输出数据到单片机;6脚是时钟信号;9脚是输出复位信号;10脚是接收从单片机读出的数据。下载电缆采用10芯扁平电缆,两头压有IDC插头。一端接下载器,另一端接最小系统板上的ISP口JP1。

    时间:2018-11-22 关键词: 多功能 电路设计 单片机 实验仪

  • 基于CAN总线的多功能汽车行驶记录仪设计

    基于CAN总线的多功能汽车行驶记录仪设计

    1. 概述 汽车行驶记录仪,又称“汽车黑匣子”,是对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置[1]。多功能汽车行驶记录仪可详细记录车辆每次的起动时间、行驶里程、行驶时间、最高车速以及每次最高车速的持续时间,在汽车驾驶员超速行驶时发出超速报警声,储存停车前20秒的车辆信息,并且可以使用USB移动磁盘采集数据,具有GSM/GPRS远程数据传输、GPS定位等功能。同时可以建立监控中心,管理多个终端,方便交通管理部门根据所记录的有关数据对车辆进行有效的管理,大大地提高了驾驶员的安全责任心,从而可大幅度地降低事故的发生。 为了使车辆的排放、舒适性、稳定性、动力性和制动性等技术性指标达到一定的要求,CAN总线已发展成为汽车电子系统的主流总线。目前,我国的轿车已具有一定的电子控制和网络功能。2006年,北京地区大客车的排放也要满足欧Ⅲ标准,并且已制定了基于CAN总线通信协议的SAE J1939作为载货车和大客车的通讯标准[2]。基于CAN总线的多功能汽车行驶记录仪,就是根据这种发展趋势,为有CAN总线的汽车而开发的,预留出CAN节点的接口,使其可以通过CAN总线采集数据,增强了多功能汽车行驶记录仪的扩展性。一旦出现故障,可以尽快的检测出问题,便于检修。 2. CAN总线技术 CAN-bus(Controller Area Network)即控制器局域网,是德国BOSCH公司在80年代初为解决现代汽车中众多的控制与测试仪器之间的数据交换而开发的一种串行数据通信总线,是国际上应用最广泛的现场总线之一。它可靠性高、性能价格比高、适应性好。国外众多的汽车,如奔驰、宝马、大众、沃尔沃、雷诺及帕里奥汽车都采用了CAN总线技术[3]。CAN通信协议主要描述了设备之间的信息传递方式。通信接口集成了CAN协议物理层和数据链路层功能,可对通信数据进行帧处理。为在汽车这一特殊环境中的应用,提供了保证[3,4]: (1) 数据通信的可靠性 CAN总线每帧信息都有CRC校验及其他检错措施,具有极好的检错效果,并且CAN节点在错误严重的情况下具有自动关闭输出功能,以使总线上其他节点的操作不受影响。 (2) 数据通信的实时性 CAN总线的通信速率可达1Mbps,在报文标识符上,CAN上的节点分成不同的优先级,优先级高的数据享有占用总线的优先权,优先权高的数据最多可在134ms内得到传输。 (3) 数据通信的灵活性 CAN总线是一种多主总线结构,各个节点之间相互独立,总线上任何一个节点均可在任意时刻主动地向网络上其它节点发送信息。面向数据块的通信方式,每帧数据量为8字节,通信介质为双绞线、同轴电缆或者光纤。由于CAN通信协议仅包括物理层和数据链路层说明,并未对应用层的功能和实现进行定义,因此,用户既可以采用国际CAN总线用户及制造商协会或其他一些组织制定的开放式高层协议,也可以在工程种灵活的实现自己的应用层。 载货车和大客车的通讯标准SAE J1939则将汽车应用层进行具体实施,统一定义了整套的地址编码系统,这样不同厂家的控制器(ECU)可以接入同一网络系统,实现数据共享,从而减少了电子系统的线束,减少了冗余的传感器,降低了造价,提高了系统的通用性和可靠性,同时改善了系统的灵活性[5]。 3. 系统总体结构设计 多功能汽车行驶记录仪主要由CPU、数据存储器、CAN控制器/收发器、电源转换模块、GPS模块、GSM/GPRS模块、IC卡接口、开关量输入、USB接口及光电隔离电路等组成。系统总体结构图见图1:各部分采集数据后,通过CAN总线与记录仪通信,最终由记录仪完成数据的存储。由于采用了现场总线方式,实际布线非常简洁,只需要一条双芯电缆即可,扩展非常方便。多功能汽车行驶记录仪通过USB接口可以完成数据的导出,由管理分析软件完成数据的分析显示。 3.1 CAN接口设计 CAN接口模块,主要用于记录仪与总线间的数据采集。总线上的CAN节点模块采集各种数据,传输到总线上,记录仪通过其内部的CAN接口模块,获得各种模拟量信号及脉冲频率信号。CAN总线传输数据结构图见图2。这种采集数据的方式,具有很好的扩展性和可移植性。对于一些相对固定且常用的参数,如:车速,发动机转速,传感器模拟量输入等,可以直接设计成一个CAN节点模块,挂在总线上,适用于各种车型;对于其他不常用参数,可以根据需要进行扩展,做成活动的CAN节点,如:温度传感器,可以增设到CAN节点模块中,测出车内各座位的温度场分布。同时对于活动CAN节点,也可以设计成通用的模块,根据不同的车型和需要,改变CPU中的软件部分,即可得到想要的各种数据。图1 系统总体结构图图2 CAN总线传输数据结构图 记录仪内部的CAN接口模块由看门狗、CAN控制器、CAN收发器、RS232、开关信号输入等部分组成。CAN接口模块图见图3。 (1)CAN控制器 选用Philips的SJA1000,它是一种独立控制器,用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制CAN。其中SJA1000的PeliCAN这种工作模式支持具有很多新特性的CAN2.0B协议。 (2)CAN 驱动器 选用PCA82C250,也即CAN 协议控制器和物理总线的接口。此器件对总线提供差动发送能力,对CAN 控制器提供差动接收能力,它主要是为汽车中高速通讯(高达1Mbps)应用而设计,完全符合“ISO11898”标准,具有限流电路和热保护功能。CANH、CANL 两条线可防止在汽车环境下可能发生的电气瞬变现象。图3 CAN接口模块图 3.2 CPU与存储器 记录仪接收总线上的数据,汇总后进行数据的存储,并可根据事先确定的警戒值进行语音报警提示。核心是数据的准确可靠存储。 这里CPU选择台湾华邦公司生产的8位单片机W77E58,与MCS51系列单片机具有相同内核,功能更加强大,可多次编程,在相同主频下,速度是89S52的3-4倍。它内部集成了32KB的可重复编程的Flash ROM、256字节的片内存储器、1KB用于MOVX指令访问的SRAM、可编程看门狗定时器、三个16位定时器、二个增强型的全双工串行口、片内RC震荡器、双16位数据指针等诸多功能。 多功能汽车行驶记录仪对存储器的要求很高,要对大量的数据进行存储,需要外扩数据存储器。它所记录的数据包括两部分:一为停车前的疑点数据,存放停车前20秒的数据,用于分析事故发生的原因和事故的责任;二为历史记录,存放汽车整个行驶过程中的数据,用于考核驾驶员和汽车的运行状况。 在存储模块中,采用了铁电存储器(FRAM)与DATA FLASH并用的方式。FRAM是美国Ramtron公司的核心技术,具有随机存取记忆体(RAM)和非易失性存储的特性,掉电后数据能保存10 年。它可擦写次数多,5V供电的FRAM 的擦写次数为100亿次,低电压的FRAM 的擦写次数为1亿亿次。速度快,功耗低,可以用于停车前20秒的数据存储。DATA FLASH选用Atmel公司生产的AT45DB041,它具有4Mbit的Flash的存储单元,可以存储26000条记录,由于采用SPI串行模式进行操作,可以很方便的与CPU进行通讯。在存储模块中,它用来存储历史数据。不同的芯片,增加的主存储器的容量不同,如AT45D081、AT45D161、AT45D321的容量分别为8M、16M、32Mbits。 3.4 通信接口 根据GB/T 19056—2003的国家标准,标准型记录仪应至少配置两种标准接口:(1)USB(通用串行总线)标准接口;(2)标准RS232D型9针接口。 通过RS232串行口直接进行数据传输比较容易实现、普及广泛、可靠性高。芯片选用MAX232,它是一种双组驱动器/接收器,片内含有一个电容性电压发生器,可以在单5V供电时提供EIA/TIA-232-E电平。 用USB标准接口传输数据,U盘体积小,容量大,便于携带,读取数据方便。采用CYPRESS公司生产的USB-HOST接口芯片SL811作为USB接口芯片。该芯片支持USB1.1协议,价格低,性能突出,可靠性高,可以理想地用于多种外设。它内部有256字节的RAM数据缓冲器,可以用来控制寄存器和数据缓存器。高速模式下支持12Mbps,低速模式下支持1.5Mbps。对于大多数厂家生产的USB移动磁盘(如朗科优盘、爱国者优盘等)都可以成功存取。 4. 软件设计 多功能汽车行驶记录仪的软件设计分为系统软件和管理软件两部分。 系统软件的主要功能是对记录仪各个模块以及特殊寄存器进行初始化,巡回检测各个开关状态量和模拟量[6]。如记录仪设置模块初始化,包括记录间隔、报警速度阈值、车牌照等等,存储器初始化,GPS/GSM模块初始化等。它主要通过Keil C对单片机编程,实现上述功能。 管理软件是多功能汽车行驶记录仪配套的管理软件,通过全球卫星定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)实现对车辆的全程跟踪,将车辆的各种违章事件都直观的反映出来,便于处理。它是建立在Microsoft Windows的基础上,以Mapinfo公司的地图二次开发控件MAPX为GIS软件开发平台,可以使用VB,VC等多种语言,进行开发[7]。 管理软件具有数据智能分析功能。对记录仪记下的大量数据进行筛选、初步评价,给出智能报告。该数据分析功能可以分析以下数据:1、疑点数据;2、车辆行驶速度及里程数据(日期,时间,速度,里程);3、连续驾驶时间数据(起始日期,起始时刻,结束日期,结束时刻,驾驶证号码);4、车辆识别代号、车辆特征系数、车牌号码、车牌分类;5、驾驶员代码、驾驶证证号。为了提高分析数据的效率,可以分三类分析:1、超速(起始日期,起始时间,结束日期,结束时间);2、里程(起始日期,起始时间,结束日期,结束时间,行驶里程);3、疲劳驾驶(起始日期,起始时间,结束日期,结束时间)。超速是根据数据库内有记录的相应路段所对应的超速值来查询内存中1 h 内的超速数据;里程能提供30 d 内的任意时段的行驶里程;疲劳驾驶则是表示两个日历天内的疲劳驾驶数据。 5. 结论 本文详细介绍了一种基于CAN总线的多功能汽车行驶记录仪,对CPU的选择、CAN接口模块、存储器、通信模块、内部软件以及管理中心的建设做了深入的分析和说明。在标准汽车行驶记录仪的基础上,增加了USB移动磁盘采集数据,GSM/GPRS远程数据传输等功能,并与CAN总线技术相结合,增强了可扩展性。本多功能汽车行驶记录仪,已经开发成功,并且做了相应的实验,工作稳定性好、具有抗干扰的性能,使用效果良好。

    时间:2018-11-02 关键词: 多功能 总线 汽车行驶记录仪 总线与接口

  • 智能化多功能安全用电保护器的设计

    智能化多功能安全用电保护器的设计

    摘要:为改善以往漏电保护器对用电保护功能偏少、存在安全隐患的问题,通过对以往的漏电保护器增设漏电、过载、短路、过压、欠压和触电等用电安全保护功能,并利用霍尔电流传感器对漏电、过载、短路等用电故障进行数据采集,获得的信号经放大,送入AT89C52单片机进行数据处理,由ISD2560语音模块和扬声器进行语音提示与报警。从而实现智能化多功能安全用电保护的目的。实验表明,该智能化多功能安全用电保护器具有良好的可靠性、安全性和实用性,值得研究推广。关键词:霍尔电流传感器;漏电保护器;单片机;语音提示0 引言希望用电安全的要求人人有之。特别是大型商场、大型娱乐场所及人员相对集中的地方,安全用电尤为重要。而火灾发生时大部分防火卷帘门及自动喷淋设备未能正常启动。用电发生短路造成火灾的事也不少,如2011年4月25日1时许,北京市大兴旧宫镇一栋四层楼房,由于充电短路发生火灾,造成18人死亡,24人受伤的用电火灾恶性事故。由于以往的漏电保护器(又称空气开关)保护功能不全,为避免商场、娱乐场所及一切用电部门用电安全,必须给漏电保护器改进,使其同时具有漏电保护、过载保护、短路保护、欠压保护、触电保护、过压保护功能。1 安全用电保护与提示系统1.1 安全用电保护电路结构智能化多功能安全用电保护器,是由安全用电保护系统、数据采集、数据处理和语音提示报警等四部分构成。安全用电保护是由漏电保护、过载保护、短路保护、欠压保护、触电保护、过压保护和霍尔电流传感器等部件构成。电路结构示意图如图1所示。1.2 安全用电保护工作原理为了更好地维护用电户的经济利益,采用分相安全用电保护,即使某相产生故障,不影响其他相供电。由图1可知,安全用电保护开关是在以往的漏电保护器的基础上改进而成,其工作原理为:当电路或用电器发生漏电或短路时,流过漏电线圈LN1的电流I1就会比正常值高很多,LN1产生的磁场力足以能够把衔铁吸上,同时衔铁撞击杠杆,使开关脱钩,线路断电保护。如果发生触电,这时人体与大地相通,人体与用电器并联入电路中,由于人体电阻比较小,总电阻更小,线路的电流急速增大,互感器感应的电流也急速上升,流过漏电保护线圈LN3的电流随之增大,LN3产生的磁场力足以能够把衔铁吸上,同时衔铁撞击杠杆,使开关脱钩,线路断电保护。当电路某种特殊原因使相电压由220 V升高到280 V或380 V时,R3(R1,R2,R3阻值很大)分得的电压U4将大于三极管VT1的导通电压,使VT1导通,使过压保护线圈LN2有电流通过产生磁场力把衔铁吸上,同时衔铁撞击杠杆,使开关脱钩,线路断电保护。电路出现欠压时,Q3点分到的电压太小,使U3电压低于VT2导通之下,使VT2截止,流过欠压线圈的电流被切断,欠压线圈产生的磁场力消失,衔铁释放,弹簧拉衔铁撞击杠杆,使开关脱钩,线路断电保护。1.3 电流过载安全保护设置电流过载安全保护设置数据表如表1所示。2 安全用电故障语音提示2.1 安全用电故障语音提示电路结构为了提高安全用电的监控能力,利用磁平衡霍尔电流传感器对安全用电进行数据采集,获取电路发生漏电、过载、短路的故障信号,经LM324放大器放大后送入单片机进行数据处理,由AT89C52单片机的P2.0端口输出高电平,使三极管VT3导通,保护线圈LN4通电产生磁场力足以能够把衔铁吸上,同时衔铁撞击杠杆,使开关脱钩,线路断电保护。同时利用单片机和语音模块进行故障语音提示,智能保护和语音安全用电故障提示电路结构图,如图2所示。 2.2 安全用电故障语音提示工作原理霍尔电流传感器采集到相电流信号uin,送给LM324放大器放大后,从AT89C52单片机的P1.1端口输入,由单片机对数据进行识别,判断出相电流是否超出正常值,从而识别出电路是否发生漏电、过载、短路故障,从单片机的P2.0端口输出高电平,使VT3三极管的基极获得高电平导通,线圈LN4通电产生的磁场力把衔铁吸上,同时衔铁撞击杠杆,使开关脱钩,线路断电保护。为了让用户更好地了解用电故障出现的原因,系统设置了语音提示功能。首先,通过Goldwave、Cooledit等音乐制作软件,以分段模式录制数字0~9、“正常”、“漏电、过载、短路、过压、欠压和触电,危险”和一些安慰与安全设离等提示信息。然后,将声音文件通过编程器写入ISD2560.在系统需要时,AT89C52单片机通过串行接口调用ISD2560的相应信息,输出到扬声器,实现语音提示。以下为ISD2560播放指定地址的子程序。2.3 安全用电故障语音提示控制程序安全用电故障语音提示控制程序框图,如图3所示。3 比较实验为了检验该智能化多功能安全用电保护器与传统的漏电保护器,进行在电路发生漏电、过载、短路、过压、欠压和触电等用电故障时的实验,比较断电响应时间及可靠性,语音提示等功能的优劣。实验时首先把用电进行归类布线(照明、厨房、电视与电脑)分别控制。再把家庭用电器的名称、个数和功率及设置安全电压、安全电流值和时间时段分别存入单片机相应的存储单元内,为智能控制提供数据,用智能语音提示学习;存入到监控器的存储单元内。4 结语家居用电远程监控器利用对用电设备进行分类控制,避免了当某个用电器漏电或短路时其他用电器都不能用电的现象。通过电磁线圈获取安全用电控制信号,由AT89C52单片机对数据处理后,通过RS 232接口电路与GTM900I无线收发模块经GPRS网络用收发短信的方法把信息发送到指定的手机上,同样手机也可把控制指令发送到指定的监控上,实现家庭用电器的智能化、远程控制。并且加上时间继电器、ISD2560语音芯片和扬声器,不但能实现对可视设备的远程管理,而且还能督促小孩学习。实验表明,该监控器具有良好的安全性、可靠性和实用性。该监控器具有良好的市场前景,值得推广应用。1次

    时间:2018-10-24 关键词: 多功能 保护器 电源技术解析

  • 基于USB接口的多功能ARINC429总线接口板设计

    基于USB接口的多功能ARINC429总线接口板设计

    摘 要: 提出了一种基于USB接口的多功能ARINC429总线接口板设计方案。通过采用SoPC技术、USB协议芯片、基于VHDL的自定义429总线IP核设计以及基于SD卡的存储设计,快速构建了系统硬件,在Nios II开发环境下采用C语言开发了系统核心软件,实现了系统的总线通信和数据存储多功能设计。应用结果表明,该系统具有良好的性能、便携性和经济效益。关键词: USB;ARINC429;SoPC 当前,由于ARINC429总线在航空航天等领域应用极为广泛,国内出现了各种针对不同平台和接口的ARINC429接口板,包括ISA、PCI、USB、GPIB和VXI等接口类型。这些板卡大多采用专用的协议处理芯片(如HI-8585、DEI1016芯片等)来进行ARINC429总线通信处理[1],也有部分板卡采用了自主协议芯片或FPGA来实现[2]。但是,它们的功能相对单一,一般只用于总线数据收发处理,自身不具备数据存储功能,必须由主机软件进行实时数据的记录、处理和存储,对于一些需要实时记录和存储多路429数据,同时要求较高保密性、便携性的场合来说,存在一定的局限性。因此,本文提出了一种基于USB接口的多功能ARINC429总线接口板设计方案,设计了一种既可以通过USB进行多路ARINC429总线通信,又具备数据存储功能的多用途接口板。1 硬件设计 该板卡外形设计紧凑,体积与普通USB硬盘相当,便于携带,功耗较低,采用USB总线供电,无须外置电源。板卡核心为基于FPGA的嵌入式微计算机系统,主要功能包括USB总线事务处理、429总线通信和数据存取处理,系统组成和结构如图1所示,分为微控制器模块、USB协议处理模块、ARINC429总线协议处理模块、SD卡模块和电源模块。1.1 微控制器模块 微控制器模块是系统的控制中心,它包括FPGA芯片、50 MHz有源晶振、JTAG调试模块、4 MB EPCS串行FLASH和16 MB的48LC4M32型SDRAM。其中,FPGA芯片是微控制器模块的核心,选用了Altera的BGA封装的EP3C16F256型FPGA,该芯片本身具有可编程、可裁减等特点,通过采用SoPC技术,应用Quartus开发环境提供的可裁减IP模块,可在FPGA内快速构建一个嵌入式微计算机系统来实现系统的复杂事务处理功能[3]。FPGA内实际应用的IP模块包括:32 bit RISC Nios II CPU、SDRAM控制器、2个SPI主控制器、PIO控制器以及用于软件调试及程序引导的JTAG-UART和EPCS-Control等。 通过选用FPGA,采用SoPC技术定义必要的IP模块,合理分配芯片资源,在实现系统功能的同时加快了开发周期,提升了系统性能。1.2 USB协议处理模块 USB协议处理模块由FPGA芯片内部的PIO控制器、SPI主控制器及CH376芯片组成。其中,CH376芯片可支持USB设备方式和USB主机方式,并且内置了USB通信协议的基本固件、SD卡的通信接口固件、FAT16和FAT32等文件系统的管理固件,支持常用的海量存储设备和SD卡。CH376芯片支持8 bit并口、SPI接口和异步串口3种通信接口。 在本系统中,CH376芯片工作于USB设备方式。 FPGA与CH376的通信方式采用SPI方式,为保证与CH376芯片的正常通信,FPGA的SPI设置为主模式,总线宽度为8 bit,模式为0,高位在前,速率设置为5 Mb/s(可设置在2 Mb/s~24 Mb/s之间)。CH376芯片在USB设备方式下支持5个物理端口,端点0是默认端点,支持上传和下传,缓冲区各为8 B;端点1包括上传端点和下传端点,缓冲区各为8 B;端点2包括上传端点和下传端点,缓冲区各为64 B。端点2的上传端点作为批量数据发送端点,端点2的下传端点作为批量数据接收端点,端点1的上传端点作为中断端点,端点1的下传端点作为辅助端点。根据板卡工作模式的不同,数据传输端点也不同,在总线模式下,由于ARINC429总线的收发速率较慢(最大100 KB),因此数据的传输采用中断方式,应用CH376芯片的端点1作为数据的上传和下传端点;在U盘模式下,应用端点2批量方式数据传输。 需要强调的是,在总线模式下, CH376芯片对数据的传输是基于中断方式的,在对其进行操作时,FPGA本地端应注意对中断的处理。由于ARINC429总线是全双工传输方式,数据的上传和下传是独立的,在数据的上传过程中,应关闭FPGA的中断,保证数据上传成功后开启中断,且在数据上传成功后,CH376将中断信号INT置“0”,此时,由于FPGA已关闭中断,对该中断不响应,可采用查询方式,并对相应的寄存器进行操作,将INT信号复位。数据的上传由FPGA的中断处理函数完成,在中断处理函数中,将USB总线下传的数据发送至发送FIFO,以供ARINC429协议处理模块发送。1.3 ARINC429总线模块 ARINC429总线模块主要由ARINC429总线协议IP核和电平转换电路(HI-8588、HI-8570)组成,可实现429总线的双极性与AVALON总线之间的转换。ARINC429总线协议IP核采用VHDL语言设计,完全自主开发,以自定义IP方式挂接在FPGA内的AVALON总线上,其内部结构如图2所示。采用这种设计方法,可将429总线硬件的控制完全交由CPU软件处理,降低了硬件设计的难度,同时也增强了总线控制的灵活性。IP核的AVALON总线接口模块的主要任务是实现AVALON总线信号和FIFO控制信号之间的转换。在发送数据状态下,将CPU通过AVALON总线发送过来的数据发送至FIFO;在接收数据状态下,它负责读取存放在FIFO中的数据,并在CPU的控制下,通过AVALON总线将数据发送至CPU。FIFO模块由发送FIFO和接收FIFO组成,FIFO数据宽度为32 bit,存储深度为64 bit,主要任务是缓冲总线的数据,防止由于CPU未及时响应所带来的数据丢失以及由于CPU操作过快造成的总线数据堵塞。编码模块实时读取FIFO的数据,将32 bit并行码转换为32 bit差分形式的串行码输出,再发送至电平转换电路;解码模块接收经电平转换电路转换后的总线数据,将32 bit差分串行码转换并行码输出发送至FIFO;编、解码模块实现了4路ARINC429总线的收发通信,且通信速率可以配置。 电平转换电路由4片HI-8588和4片HI-8570组成,主要完成双极性三态码和TTL电平差分码之间的转换。对于输入,由HI-8588芯片将满足ARINC429总线电气特性的串行码转换为TTL电平差分码;对于输出,由HI-8570芯片将接收到的TTL电平差分码转换为满足ARINC429总线电气特性的串行码。1.4 SD卡模块 SD卡作为非易失存储器,负责实时存储总线数据。由于SD卡本身具有价格低廉、存储容量大、使用简单、可靠性高和安全性强等优点,其可用于对保密性和便携性要求较高的场合。 系统通过FPGA以SPI方式对SD卡进行数据访问,其中,写入数据按特定格式加密存储,读出数据需依赖专用驱动和应用软件,以确保安全使用。当系统正进行ARINC429总线通信时,可以选择开启SD卡记录功能,由FPGA实时地将收发的总线数据写入SD卡;当需要读取SD卡内所存总线数据时,可由驱动软件关闭ARINC429总线通信及SD卡记录功能,通过FPGA将数据从SD卡读出,并通过USB总线发送至主机供专用应用软件处理。1.5 电源模块 电源模块负责将USB总线电源(+5 V)转换为各芯片工作电压,如1.2 V、3.3 V、2.5 V、-5 V。其中,1.2 V、3.3 V和2.5 V由线性稳压模块AMS7111系列芯片转换,-5 V电压由TPS63700型小封装高效率开关类电源芯片产生。2 软件设计 系统的软件设计是指板内的Nios软件设计,主要依托NIOS II 9.0集成开发环境[4],采用C语言编写。该软件主要负责控制系统硬件,完成USB总线通信、ARINC429总线通信以及SD卡内数据的存取处理三大功能。系统软件主要流程如图3所示,首先必须根据上位机发来的工作状态代码判断系统工作方式。设计的工作方式有总线通信模式和数据读取模式两种。

    时间:2018-10-24 关键词: USB 接口 多功能 总线接口 总线与接口

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