專利名稱：字符水幕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種水文景觀領(lǐng)域，更具體的說(shuō)涉及一種字符水幕裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的水幕，分為兩個(gè)方面，一個(gè)方面是下落式的水幕，一個(gè)方面是上噴式的水幕。在下落式的水幕中，是利用水流的下落，在空中形成整體的水的遮擋，從而達(dá)到幕的效果。也有利用玻璃為載體，使水緩緩從玻璃上下落，可在玻璃上形成橫向的水紋，達(dá)到產(chǎn)生一條條水紋緩緩下滑的效果。它的不足之處在于不能產(chǎn)生間隔極小的水珠，控制方式單一(僅僅控制開關(guān))，在空中產(chǎn)生不了造型，僅僅產(chǎn)生水墻，而利用玻璃載體的水幕，同樣不能產(chǎn)生間隔極小的水珠，控制方式同樣單一，在空中產(chǎn)生的水紋造型是不可控的。現(xiàn)有的技術(shù)存在著以下幾個(gè)問題1、在水流下落時(shí)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)將水流斷開，產(chǎn)生組成造型所需要的間隔很小的水珠；2、水流出口的噴頭斷水后形成的水珠粘連；3、不能在空中將水組合成文字、英文或圖形。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種字符水幕裝置，這種裝置能夠使水幕產(chǎn)生字符形式的水珠圖形的效果。
本字符水幕裝置的結(jié)構(gòu)主要包括水閥、主控單元、USB通訊控制單元、燈光控制單元和水閥控制單元。
所述的水閥選用AIRTAC的2V025-08型號(hào)，其出水口安裝有一個(gè)噴嘴，該噴嘴為一圓臺(tái)結(jié)合一圓柱的形狀，圓臺(tái)的側(cè)面與出水口所在的豎直平面之間的傾斜角為30°，并且圓柱的厚度為0.1-0.5mm。
所述的主控單元主要包括MCU(微控制單元)模塊、FLASH存儲(chǔ)器模塊、在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊；該單元負(fù)責(zé)裝置的邏輯產(chǎn)生、時(shí)序控制以及信息存儲(chǔ)；其中，在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊通過邊界掃描協(xié)議IEEE1149.1來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU(MSP430F449)的在裝置編程和在裝置調(diào)試。FLASH(SST39VF320)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)了從PC機(jī)通過USB接口發(fā)下來(lái)的對(duì)水閥及對(duì)燈光進(jìn)行控制的控制字符軟件，供MCU在裝置運(yùn)行過程中使用，下落的水流在空中組成的文字、英文或圖形的字符形式就是通過所述的控制字符軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)的。FLASH(SST39VF320)存儲(chǔ)模塊的地址總線A[0..20]、數(shù)據(jù)總線D[0..15]以及信號(hào)選擇線(CE，WE，OE)與MCU的I/O管腳相連。MCU(MSP430F449)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行全面的管理。在字符軟件的下載階段，它負(fù)責(zé)對(duì)USB通訊模塊進(jìn)行控制，通過USB接口從PC機(jī)下載水閥及燈光的控制字符軟件，并且將這些字符軟件寫入FLASH(SST39VF320)中。在裝置的運(yùn)行過程中，MCU以1毫秒為時(shí)間間隔調(diào)用FLASH中的水閥及燈光控制字符軟件來(lái)完成對(duì)燈光和水閥的控制，MCU用16個(gè)I/O(P2、P3)來(lái)充當(dāng)裝置的數(shù)據(jù)總線，用21個(gè)I/O(P4、P6、P5.[0..4])來(lái)充當(dāng)裝置的地址總線，通過字符軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)FLASH的讀寫時(shí)序及對(duì)水閥進(jìn)行選址并控制的時(shí)序。
所述的USB通訊控制單元包括電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A，電平緩沖芯片74HC244，USB接口模塊USB100，所述的USB100是整個(gè)USB通訊實(shí)現(xiàn)的核心及樞紐，它負(fù)責(zé)整個(gè)USB協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，它一方面將從PC機(jī)接收到的數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)，另一方面負(fù)責(zé)把從MCU接收到的數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，并通過USB總線傳送給PC機(jī)，USB100和PC機(jī)之間的傳輸是透明傳輸，而USB100和MCU之間的信號(hào)傳輸則是通過MCU的引腳URD，UWR和數(shù)據(jù)總線D[0..7]的時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)3.3V供電的MCU和5V供電的USB100之間的電平匹配，在裝置中引入了電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A和電平緩沖芯片74HC244，因?yàn)閿?shù)據(jù)總線D[0..7]需要數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳輸，所以選擇在信號(hào)USBDIR的控制下能實(shí)現(xiàn)3.3V和5V雙向傳輸?shù)男酒?4LVC4245A，而信號(hào)URD，UWR只有MCU對(duì)外輸出的信號(hào)，所以選用電平緩沖芯片74HC244來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)URD，UWR的電平轉(zhuǎn)換。
所述的燈光控制單元主要包括ULN2003及三個(gè)繼電器，由于MCU的I/O接口不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器從而控制燈的亮滅，所以選用達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器ULN2003來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離和驅(qū)動(dòng)，三個(gè)繼電器可以在I/O引腳的控制下完成對(duì)三組燈光的控制。
所述的水閥控制單元主要包括CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)模塊、信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、水閥控制繼電器組，它的功能是負(fù)責(zé)對(duì)字符雨裝置的384個(gè)水閥進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的控制，由于在裝置設(shè)計(jì)中將384個(gè)水閥按照每16個(gè)水閥一組進(jìn)行分組，整個(gè)裝置分成24組進(jìn)行控制，分別用組號(hào)1、2......24來(lái)標(biāo)注。所有的繼電器組進(jìn)行控制所用的控制方法是完全相同的，組與組之間的唯一不同是組地址有區(qū)別，CPLD選擇具有128個(gè)邏輯宏單元的芯片EPM7128S，它的內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)在地址總線的控制下對(duì)輸出I/O的組選擇，本裝置將384個(gè)待控水閥分成24組進(jìn)行管理，每組16個(gè)，每一組都有自己的地址，例如第一組的地址是0X001。另外，由于地址總線除了用來(lái)對(duì)水閥進(jìn)行選址外還要對(duì)FLASH進(jìn)行選址，所以在對(duì)水閥進(jìn)行選址時(shí)設(shè)置了VCHOSEN信號(hào)線以進(jìn)行區(qū)別，因?yàn)镃PLD的I/O接口不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器從而控制水閥的通斷，所以選用達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器ULN2003來(lái)進(jìn)行信號(hào)的隔離和驅(qū)動(dòng)，水閥控制繼電器選用高速、可靠的固態(tài)繼電器歐姆龍G3MB-202P。
本實(shí)用新型的字符水幕裝置具有以下優(yōu)點(diǎn)可在空中利用水珠顯示出文字、英文或圖形等字符形式，達(dá)到了將水用于信息傳遞的功能，并且下落后的水珠在下落完成后能夠飛濺產(chǎn)生水霧，以達(dá)到凈化空氣的效果，使人有如臨瀑布般的清新空氣感受。


下面參照附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型的物流檢測(cè)管理裝置作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
圖1是本實(shí)用新型的字符水幕裝置的結(jié)構(gòu)程序圖；圖2是本實(shí)用新型的字符水幕裝置的主控單元、USB通訊控制單元及燈光控制單元的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本實(shí)用新型的字符水幕裝置的水閥控制單元的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖4是本實(shí)用新型的字符水幕裝置的水閥出水口的噴嘴示意圖；圖5是本實(shí)用新型的字符水幕裝置的水閥控制單元的一個(gè)實(shí)施例的工作流程圖；具體實(shí)施方式
圖1所示的字符水幕裝置的結(jié)構(gòu)包括MCU模塊、FLASH存儲(chǔ)器模塊和在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊構(gòu)成的主控單元、CPLD模塊、信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊和水閥控制繼電器組構(gòu)成的水閥控制單元，USB通訊控制單元、燈光控制單元，燈光系統(tǒng)以及水閥。
圖2所示的電路結(jié)構(gòu)包括主控單元、USB通訊控制單元及燈光控制單元，所述的主控單元主要包括MCU(模塊、FLASH存儲(chǔ)器模塊、在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊；該單元負(fù)責(zé)裝置的邏輯產(chǎn)生、時(shí)序控制以及信息存儲(chǔ)；其中，在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊通過邊界掃描協(xié)議IEEE1149.1來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU(MSP430F449)的在裝置編程和在裝置調(diào)試。FLASH(SST39VF320)存儲(chǔ)模塊存儲(chǔ)了從PC機(jī)通過USB接口發(fā)下來(lái)的對(duì)水閥及對(duì)燈光進(jìn)行控制的控制字符軟件，供MCU在裝置運(yùn)行過程中使用，它的地址總線A[0..20]、數(shù)據(jù)總線D[0..15]以及信號(hào)選擇線(CE，WE，OE)與MCU的I/O管腳相連，MCU(MSP430F449)對(duì)整個(gè)裝置進(jìn)行全面的管理。在字符軟件下載階段，它負(fù)責(zé)對(duì)USB通訊模塊進(jìn)行控制，通過USB接口從PC機(jī)下載水閥及燈光的控制字符軟件，并且將這些字符軟件寫入FLASH(SST39VF320)中。在裝置的運(yùn)行過程中，MCU以1毫秒為時(shí)間間隔調(diào)用FLASH中的水閥及燈光控制字符軟件來(lái)完成對(duì)燈光和水閥的控制。MCU用16個(gè)I/O(P2、P3)來(lái)充當(dāng)裝置的數(shù)據(jù)總線，用21個(gè)I/O(P4、P6、P5.[0..4])來(lái)充當(dāng)裝置的地址總線，通過字符軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)FLASH的讀寫時(shí)序及對(duì)水閥進(jìn)行選址并控制的時(shí)序。
所述的USB通訊控制單元包括電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A，電平緩沖芯片74HC244，USB接口模塊USB100，所述的USB100是整個(gè)USB通訊實(shí)現(xiàn)的核心及樞紐，它負(fù)責(zé)整個(gè)USB協(xié)議的實(shí)現(xiàn)，它一方面將從PC機(jī)接收到的數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)，另一方面負(fù)責(zé)把從MCU接收到的數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，并通過USB總線傳送給PC機(jī)。可見，USB100和PC機(jī)之間的傳輸是透明傳輸，而它和MCU之間的信號(hào)傳輸則是通過MCU的引腳URD，UWR和數(shù)據(jù)總線D[0..7]的時(shí)序來(lái)實(shí)現(xiàn)的，為了實(shí)現(xiàn)3.3V供電的MCU和5V供電的USB100之間的電平匹配，在裝置中引入了電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A和電平緩沖芯片74HC244，因?yàn)閿?shù)據(jù)總線D[0..7]需要數(shù)據(jù)進(jìn)行雙向傳輸，所以選擇在信號(hào)USBDIR的控制下能實(shí)現(xiàn)3.3V和5V雙向傳輸?shù)男酒?4LVC4245A，而信號(hào)URD，UWR只有MCU對(duì)外輸出的信號(hào)，所以選用電平緩沖芯片74HC244來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)URD，UWR的電平轉(zhuǎn)換。
所述的燈光控制單元主要包括ULN2003及三個(gè)繼電器，因?yàn)镸CU的I/O接口不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器從而控制燈的亮滅，所以選用達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器ULN2003來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的隔離和驅(qū)動(dòng)。三個(gè)繼電器可以在I/O引腳的控制下完成對(duì)三組燈光的控制。
圖3所示的電路結(jié)構(gòu)為水閥控制單元的電路結(jié)構(gòu)，由圖可知，水閥控制單元主要包括CPLD模塊、信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、水閥控制繼電器組，它的功能是負(fù)責(zé)對(duì)字符雨裝置的384個(gè)水閥進(jìn)行準(zhǔn)確、快速的控制，由于在裝置設(shè)計(jì)中將384個(gè)水閥按照每16個(gè)水閥一組進(jìn)行分組，整個(gè)裝置分成24組進(jìn)行控制，分別用組號(hào)1、2......24來(lái)標(biāo)注，CPLD選擇具有128個(gè)邏輯宏單元的芯片EPM7128S，它的內(nèi)部邏輯實(shí)現(xiàn)在地址總線的控制下對(duì)輸出I/O的組選擇，本裝置將384個(gè)待控水閥分成24組進(jìn)行管理，每組16個(gè)，每一組都有自己的地址，另外，由于地址總線除了用來(lái)對(duì)水閥進(jìn)行選址外還要對(duì)FLASH進(jìn)行選址，所以在對(duì)水閥進(jìn)行選址時(shí)設(shè)置了VCHOSEN信號(hào)線以進(jìn)行區(qū)別。因?yàn)镃PLD的I/O接口不能直接驅(qū)動(dòng)繼電器從而控制水閥的通斷，所以選用達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器ULN2003來(lái)進(jìn)行信號(hào)的隔離和驅(qū)動(dòng)，水閥控制繼電器選用高速、可靠的固態(tài)繼電器選用歐姆龍G3MB-202P系列。
圖4所示的是本實(shí)用新型的字符水幕裝置的水閥出水口的噴嘴，由圖可知，該噴嘴為一圓臺(tái)結(jié)合一圓柱的形狀，圓臺(tái)的側(cè)面與出水口所在的豎直平面之間的傾斜角為30°，并且圓柱的厚度為0.1-0.5mm。
圖5所示的是本字符水幕裝置在工作時(shí)的一個(gè)具體實(shí)施例，如圖所示，在工作時(shí)，將水閥交替打開與關(guān)閉，并且通過USB100設(shè)定延時(shí)時(shí)間，然后利用PC機(jī)內(nèi)預(yù)先編輯好的控制字符軟件實(shí)現(xiàn)下落的水流在空中組成的文字、英文或圖形等字符形式。
以上所述的僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種字符水幕裝置，其特征在于包括水閥、主控單元、USB通訊控制單元、燈光控制單元和水閥控制單元，所述的主控單元包括MCU模塊、FLASH存儲(chǔ)器模塊和在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊，所述的水閥控制單元包括CPLD模塊、信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊和水閥控制繼電器組，所述的MCU模塊與USB通訊控制單元、FLASH存儲(chǔ)器模塊、信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊、CPLD模塊和在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊分別進(jìn)行連接，所述的信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊與燈光控制單元、CPLD模塊和水閥控制單元進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的水閥為AIRTAC的2V025-08型號(hào)，其出水口安裝有一個(gè)噴嘴，該噴嘴為一圓臺(tái)結(jié)合一圓柱的形狀，圓臺(tái)的側(cè)面與出水口所在的豎直平面之間的傾斜角為30°，并且圓柱的厚度為0.1-0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的MCU模塊為MSP430F449，所述的FLASH存儲(chǔ)器模塊為SST39VF320，所述的在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊通過邊界掃描協(xié)議IEEE1149.1來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)MCU的在裝置編程和在裝置調(diào)試，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器模塊存儲(chǔ)了從PC機(jī)通過USB接口發(fā)下來(lái)的對(duì)水閥及對(duì)燈光進(jìn)行控制的控制字符軟件，供MCU在裝置運(yùn)行過程中使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的USB通訊控制單元包括電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A，電平緩沖芯片74HC244，USB接口模塊USB100。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的燈光控制單元包括ULN2003及繼電器，所述的繼電器在I/O引腳的控制下完成對(duì)燈光的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的CPLD是具有128個(gè)邏輯宏單元的芯片EPM7128S，所述的信號(hào)隔離及信號(hào)驅(qū)動(dòng)模塊是達(dá)林頓型驅(qū)動(dòng)器ULN2003，所述的水閥控制繼電器組選用歐姆龍G3MB-202P。
專利摘要一種字符水幕裝置，結(jié)構(gòu)主要包括主控單元、USB通訊控制單元、燈光控制單元、水閥控制單元四部分，該字符水幕裝置能夠控制水閥開關(guān)時(shí)間的長(zhǎng)短以斷開水流來(lái)形成水珠，利用該字符水幕裝置，可在空中顯示出字符形式的文字、英文或圖形，并且使下落后的水珠在下落完成后飛濺產(chǎn)生水霧以達(dá)到凈化空氣的效果。
文檔編號(hào)G09F19/00GK2847436SQ200520023049
公開日2006年12月13日 申請(qǐng)日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者王鑫, 李嵐若, 屈蕾, 艾方 申請(qǐng)人:北京瑪斯特曼電子科技有限公司