專利名稱：基于現(xiàn)場總線的車令記錄儀的控制板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車令記錄儀，尤其涉及基于現(xiàn)場總線的車令記錄儀的控制板。
背景技術：
車令記錄儀是主機遙控系統(tǒng)的一個獨立部件，安裝在駕駛室，用于實時記錄艦船的用車情況。由于早期研制的車令記錄儀采用的是功能較低的單片機，并且車令、部位操縱、轉速等輸入信號通過連線直接接入到記錄儀輸入接口，由記錄儀內的微處理器采集這些信號，通過數(shù)據(jù)處理后按一定的格式控制打印機，其輸入接口無法與新研制的基于現(xiàn)場總線的柴油機遙控系統(tǒng)匹配。隨著艦船機艙監(jiān)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化得到不斷發(fā)展，與其配套的車令記錄儀也必須適應網(wǎng)絡化的需求。
發(fā)明內容本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種基于CAN現(xiàn)場總線、通信可靠性高的車令記錄儀的控制板。本實用新型所采用的技術方案是一種基于現(xiàn)場總線的車令記錄儀的控制板，包括開關量輸入模塊，用于接收輸入的開關量信號；CAN接口模塊，用于向CAN總線提供差動發(fā)送功能和差動接收功能；微處理器，分別與開關量輸入模塊和CAN接口模塊電連接，用于采集開關量輸入信號以及通過CAN接口模塊連接至CAN總線，根據(jù)采集的開關量輸入信號和接收的CAN總線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和運算，并輸出開關量信號和數(shù)據(jù)；電源模塊，用于向開關量輸入模塊、CAN接口模塊和微處理器供電。上述的車令記錄儀的控制板，其中，CAN接口模塊包括主CAN接口子模塊和冗余 CAN接口子模塊；主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊均包括CAN物理驅動接口、隔離器和CAN控制器，CAN物理驅動接口與隔離器電連接，隔離器與CAN控制器電連接，CAN控制器與微處理器電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括對主CAN接口子模塊和冗余 CAN接口子模塊的CAN控制器進行初始上電復位的CAN控制器復位模塊，CAN控制器復位模塊與主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊的CAN控制器電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括連接器，該連接器分別與CAN 接口模塊的CAN物理驅動接口、外部打印機的串口以及CAN總線電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括具有兩路電源輸出的電源隔離模塊，該電源隔離模塊的兩路電源輸出分別與主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括用于記錄車令記錄儀的時間和顯示時鐘的時鐘模塊，時鐘模塊分別與微處理器和電源模塊電連接。[0014]上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括用于下載程序至微處理器的程序下載模塊，程序下載模塊分別與微處理器和電源模塊電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括用于在線調試微處理器的 JTAG調試接口，JTAG調試接口分別與微處理器和電源模塊電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括對微處理器進行復位的微處理器復位模塊，微處理器復位模塊分別與微處理器和電源模塊電連接。上述的車令記錄儀的控制板，其中，該控制板還包括一顯示模塊，顯示模塊與開關量輸入模塊電連接。本實用新型采用CAN總線網(wǎng)絡結構，通用性強，適用于各類艦船主機遙控系統(tǒng)。 CAN接口模塊采用了雙CAN冗余設計，能確保網(wǎng)絡通信的可靠性。由于采用現(xiàn)場總線的形式代替以往的硬線連接，可接收從CAN總線送來的各種打印信息，共享的數(shù)據(jù)量得以增加，使得采用本實用新型的車令記錄儀具有更多的功能，使用的電纜也大大減少，具有結構緊湊、 配置靈活、安裝方便等特點。
以下結合
本實用新型的具體實施方式
，其中，圖1是根據(jù)本實用新型一實施例的車令記錄儀的控制板的原理框圖。圖2是根據(jù)本實用新型一實施例的CAN接口模塊的原理框圖。圖3是根據(jù)本實用新型一實施例的車令記錄儀的控制板的電路示意圖。圖4是根據(jù)本實用新型一實施例的顯示模塊的電路示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的說明。參考圖1，本實用新型的基于現(xiàn)場總線的車令記錄儀的控制板，包括電源模塊1、 電源隔離模塊2、微處理器3、CAN接口模塊4、開關量輸入模塊5、程序下載模塊6、時鐘模塊 7、JTAG調試接口 8、微處理器復位模塊9、CAN控制器復位模塊10、連接器11、二極管顯示模塊12和顯示模塊13。其中，電源模塊1用于向微處理器3、開關量輸入模塊5、程序下載模塊6、時鐘模塊 7、JTAG調試接口 8、微處理器復位模塊9和CAN控制器復位模塊10供電。電源隔離模塊2 與CAN接口模塊4電連接，用于保證CAN總線與本控制板在電氣上的互相隔離。CAN接口模塊4、開關量輸入模塊5、程序下載模塊6、時鐘模塊7、JTAG調試接口 8、微處理器復位模塊 9和二極管顯示模塊12均與微處理器3電連接。微處理器3用于采集開關量輸入信號以及通過CAN接口模塊4連接至CAN總線，根據(jù)采集的開關量輸入信號和接收的CAN總線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和運算，并輸出開關量信號和數(shù)據(jù)。CAN接口模塊4用于向CAN總線提供差動發(fā)送功能和差動接收功能，并按標準自動完成物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的所有功能。如圖2所示，在一種優(yōu)選實施方式中，CAN接口模塊4采用了雙CAN冗余設計，其包括主CAN接口子模塊41和冗余CAN接口子模塊42。主CAN接口子模塊包括CAN物理驅動接口 411、隔離器 412和CAN控制器413，冗余CAN接口子模塊包括CAN物理驅動接口 421、隔離器422和CAN 控制器423。CAN物理驅動接口 411和421分別與隔離器412和422電連接，隔離器412和422分別與CAN控制器413和423電連接，CAN控制器413、423與微處理器3電連接。CAN控制器復位模塊10和連接器11均電連接于CAN接口模塊4，顯示模塊13與開關量輸入模塊5電連接，開關量輸入模塊5用于接收顯示模塊13輸入的開關量信號，并向顯示模塊13的顯示器提供信號?，F(xiàn)結合圖3和圖4的電路原理圖詳細說明本實用新型的實施例。電源模塊1用于把輸入的+5V電源轉換成穩(wěn)定的3. 3V電源，可為微處理器3提供穩(wěn)定的電源。電源模塊1主要由一個型號為BM1117-3.3的電源模塊芯片U8、電阻R16、R31、 電容C19、C20、C21和發(fā)光二極管D15組成。電阻R16的一端與電源模塊芯片U8的4腳相連，另一端與發(fā)光二極管D15的正極相連，發(fā)光二極管D15的負極接地。電容C19的一端連接5V數(shù)字電源，另一端接地。電容C20、C21的一端均與電源模塊芯片U8的4腳相連，另一端接地。微處理器3主要由一片型號為ARM7的Aduc7(^6的單片微處理器組成。ADuC7(^6 是基于ARM7TDMI的32位高速控制器，包含了 12通道12位的ADC(IMSPS)、4通道12位帶緩沖的DAC、電壓比較器、6IB的可在系統(tǒng)中編程(ISP)的片內閃速/電擦除存儲器、8KB RAM、串行接口(包括UART、SPI和2個I2C)、用于下載/調試的JTAG端口、4個定時器、三相16位PWM發(fā)生器、40個通用I/O引腳、片內可編程邏輯陣列(PLA)、片內晶體振蕩器和片內 PLL。在圖3中，主CAN接口子模塊包括型號為82C250的CAN物理驅動接口 U2、型號為 ADUMl201的隔離器U4和型號為SJA1000的CAN控制器Dll，冗余CAN接口子模塊包括型號為82C250的CAN物理驅動接口 U3、型號為ADUM1201的隔離器TO和型號為SJA1000的CAN 控制器D13。CAN物理驅動接口 U2和CAN物理驅動接口 U3分別與隔離器U4和隔離器U5 電連接，隔離器U4和隔離器U5分別與CAN控制器Dll和CAN控制D13電連接，CAN控制器 Dll和CAN控制器D13均與微處理器3電連接。CAN接口模塊4還設有四個發(fā)光二極管Dl、 D2、D3和D4，該四個發(fā)光二極管D1、D2、D3和D4的正極分別與電阻R1、R2、R3、R4的一端相連，電阻R1、R2、R3、R4的另一端連接5V數(shù)字電源，四個發(fā)光二極管D1、D2、D3和D4的負極分別與CAN控制器Dll的13腳、19腳、CAN控制器D13的13腳、19腳連接。通過上述四個發(fā)光二極管的指示，可以清楚地了解兩個CAN控制器的接收工作是否正常。CAN控制器復位模塊10與主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊的CAN控制器電連接。CAN控制器復位模塊10用于產生一個由高變低和一個由低變高的電平信號，對主 CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊的CAN控制器進行初始上電復位。CAN控制器復位模塊10主要由一片型號為74HC14的六施密特觸發(fā)反相器(占用其中二路)、電阻R17和電容C22組成。電源隔離模塊2由兩片型號為DUP75-05S05的電源模塊TO、U7組成，電源模塊TO、 U7分別輸出一路電源，即圖2中的外5V1和外5V2。該兩路電源輸出分別與主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊電連接。連接器11與CAN接口模塊4的CAN物理驅動接口 U2、U3、外部打印機的串口 TX和 RX和CAN總線電連接。如圖4所示，顯示模塊13用于顯示車令記錄儀的車令信號和時鐘顯示，通過按鍵實現(xiàn)對打印機一些基本功能的控制以及對時間進行調整等。它是一塊體積較小的電路板，由一塊型號為0CM2X8C的液晶屏顯示器Ll、4個MEC按鈕L2、L3、L4、L5和一個18芯的排線組成。通過這個18芯的排線，顯示模塊13與控制板的開關量輸入模塊5的跨接器J5對接相連。開關量輸入模塊5接收顯示模塊12中4個MEC按鈕的開關量信號輸入，并向顯示模塊13提供相關信號。如圖2所示，開關量輸入模塊5主要由若干只電阻、三極管Q5和跨接器J5組成。程序下載模塊6用于下載程序至所述微處理器3。程序下載模塊6分別與微處理器3和電源模塊1電連接。它主要由一塊型號為NAX202的電平轉換芯片Ull和一個4針的跨接器J2組成。時鐘模塊7用于記錄車令記錄儀的時間和顯示時鐘，時鐘模塊7分別與微處理器3 和電源模塊1電連接。時鐘模塊7主要由一片型號為DS12C887的時鐘芯片Ul組成，時鐘芯片Ul的18腳與一電容C32串接后接地。JTAG調試接口 8用于在線調試微處理器3，利用JTAG調試接口 8可以快速下載程序和調試程序。該JTAG調試接口 8分別與微處理器3和電源模塊1電連接，它由一個20 針的雙排跨接器和三個電阻R12、R13、R14組成。微處理器復位模塊9用于產生一個由高變低的電平信號，對微處理器3進行復位。 微處理器復位模塊9分別與微處理器3和電源模塊1電連接，它由一個一端接3. 3V的電阻 R27和一個跨接器J3組成。發(fā)光二極管顯示塊12用于判斷顯示微處理器3—些重要功能的工作情況，為軟件的錯誤診斷提供指示。本實用新型的控制板以AD公司生產的ADUC7(^6嵌入式計算機為核心，通過一些外圍接口電路如SJA1000CAN總線接口、實時日歷時鐘接口等組成控制單元，通過軟件完成接收遙控模塊或應急傳令車鐘送來的車令、轉速、部位等信息，可以把當前的車令信息和實時日歷時鐘送顯示模塊顯示，把要打印的內容按規(guī)定的格式送微型打印機控制模塊，使得采用本控制板的記錄儀可以實現(xiàn)主車令打印、部位打印、應急車鐘打印，并可同時打印單機車令或雙機車令。
權利要求1.一種基于現(xiàn)場總線的車令記錄儀的控制板，其特征在于，包括開關量輸入模塊，用于接收輸入的開關量信號；CAN接口模塊，用于向CAN總線提供差動發(fā)送功能和差動接收功能；微處理器，分別與所述開關量輸入模塊和CAN接口模塊電連接，用于采集開關量輸入信號以及通過所述CAN接口模塊連接至CAN總線，根據(jù)采集的開關量輸入信號和接收的CAN 總線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和運算，并輸出開關量信號和數(shù)據(jù)；電源模塊，用于向所述開關量輸入模塊、CAN接口模塊和微處理器供電。
2.如權利要求1所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，所述CAN接口模塊包括主 CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊；所述主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊均包括CAN物理驅動接口、隔離器和CAN 控制器，所述CAN物理驅動接口與所述隔離器電連接，所述隔離器與所述CAN控制器電連接，所述CAN控制器與所述微處理器電連接。
3.如權利要求2所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括對所述主 CAN接口子模塊和所述冗余CAN接口子模塊的CAN控制器進行初始上電復位的CAN控制器復位模塊，所述CAN控制器復位模塊與所述主CAN接口子模塊和所述冗余CAN接口子模塊的CAN控制器電連接。
4.如權利要求2所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括連接器，所述連接器分別與所述CAN接口模塊的CAN物理驅動接口、外部打印機的串口以及CAN總線電連接。
5.如權利要求3或4所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括具有兩路電源輸出的電源隔離模塊，所述電源隔離模塊的兩路電源輸出分別與所述主CAN接口子模塊和冗余CAN接口子模塊電連接。
6.如權利要求1所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括用于記錄車令記錄儀的時間和顯示時鐘的時鐘模塊，所述時鐘模塊分別與所述微處理器和所述電源模塊電連接。
7.如權利要求1所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括用于下載程序至所述微處理器的程序下載模塊，所述程序下載模塊分別與所述微處理器和所述電源模塊電連接。
8.如權利要求1所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括用于在線調試所述微處理器的JTAG調試接口，所述JTAG調試接口分別與所述微處理器和所述電源模塊電連接。
9.如權利要求1所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括對所述微處理器進行復位的微處理器復位模塊，所述微處理器復位模塊分別與所述微處理器和所述電源模塊電連接。
10.如權利要求1所述的車令記錄儀的控制板，其特征在于，該控制板還包括一顯示模塊，所述顯示模塊與所述開關量輸入模塊電連接。
專利摘要本實用新型公開了一種基于現(xiàn)場總線的車令記錄儀的控制板，包括用于接收輸入的開關量信號的開關量輸入模塊、用于向CAN總線提供差動發(fā)送功能和差動接收功能的CAN接口模塊、微處理器和向開關量輸入模塊、CAN接口模塊和微處理器供電的電源模塊。微處理器分別與開關量輸入模塊和CAN接口模塊電連接，用于采集開關量輸入信號以及通過CAN接口模塊連接至CAN總線，根據(jù)采集的開關量輸入信號和接收的CAN總線數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理和運算，并輸出開關量信號和數(shù)據(jù)。本實用新型采用CAN總線網(wǎng)絡結構，通用性強，通信可靠性高，適用于各類艦船主機遙控系統(tǒng)。
文檔編號G07C5/08GK202018683SQ20112005779
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月8日 優(yōu)先權日2011年3月8日
發(fā)明者余天玲, 馮之瑋, 周航, 簡慶年, 郭晶 申請人:中國船舶重工集團公司第七一一研究所