專利名稱：數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，適用核電廠、核電站等核設(shè)施及其他存在核輻射場所的偵察或監(jiān)測。屬于核輻射監(jiān)測設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著核工業(yè)的發(fā)展，核技術(shù)逐步服務(wù)于民用領(lǐng)域，防止核污染就成為社會關(guān)注的課題，各種監(jiān)測核輻射的設(shè)備也逐漸得到推廣應(yīng)用。本申請人向中國專利局提出了名為“數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)”的實用新型專利申請，該系統(tǒng)集GPS全球定位、地理信息系統(tǒng)、移動輻射監(jiān)測和移動數(shù)據(jù)傳輸于一體，系統(tǒng)打破了過去只能使用數(shù)字化地圖的局限，使系統(tǒng)不僅能使用數(shù)字化地圖，而且能夠使用一般的掃描位圖，并解決了位圖在使用中的放大、縮小以及智能化定位、調(diào)圖等問題，使系統(tǒng)更加適合軍內(nèi)外各類用戶的使用。具有遠程控制功能，系統(tǒng)中心臺對巡測臺的遠程控制，可通過中心臺對巡測臺的工作狀態(tài)進行設(shè)置，并可發(fā)送指揮命令，實現(xiàn)了指揮控制的一體化。
實用新型內(nèi)容本實用新型需要解決的技術(shù)問題，即本實用新型的目的，是為了提供數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器。
本實用新型的技術(shù)問題可以通過采取如下措施解決數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其結(jié)構(gòu)特點是由主控電路、通信及擴展接口電路、數(shù)據(jù)存儲電路、開關(guān)指示及報警電路構(gòu)成，主控電路由單片機芯片CPU及邏輯處理芯片U4構(gòu)成，單片機芯片CPU通過I/O口連接邏輯處理芯片，主控電路1通過COM口連接電腦或PDA及GPS模塊，主控電路通過通信及擴展接口電路分別連接γ射線儀、GSM模塊和SSB短波電臺，單片機芯片CPU的I/O口連接數(shù)據(jù)存儲電路的輸入/輸出端、開關(guān)指示及報警電路的輸入/輸出端。
本實用新型的技術(shù)問題還可采取如下技術(shù)措施解決所述主控電路由單機芯片U1、邏輯處理芯片U4及其外圍元件連接而成，單片機芯片CPU選擇型號為W77E58單片機或MCS-51系列兼容單片機，該單片芯片的引腳及指令系統(tǒng)與AT89C52等單片機兼容；所述邏輯處理芯片U4采用ALTERA公司MAX7000系列的邏輯處理芯片，型號為EPM7032SLC44。
所述通信及擴展接口電路由接口芯片U5、U6、U7、U10、U11、U12、晶振芯片Y2及插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、CON1、J1、JP2及外圍電容連接而成；接口芯片U10、U11、U12的型號為ST16C550CJ44，插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5分別連接射線儀、PC機或PDA、GSM模塊和SSB短波電臺。
所述數(shù)據(jù)存儲電路由動態(tài)存儲芯片U2和靜態(tài)存儲芯片U3構(gòu)成，U2是一片32K字節(jié)的SRAM、其型號為UT62256，用于存儲實時數(shù)據(jù)、開辟通信緩沖區(qū)、定義變量等使用；U3是一個非易失的數(shù)據(jù)存儲器，其型號為ATMEL公司的AT45D081A，具有單5V的供電電壓，8Mbit的非易失存儲空間。
所述GSM模塊采用摩托羅拉公司的內(nèi)嵌式GSM模塊(OEM版)Motorola D15 Modem進行短消息的數(shù)據(jù)傳輸。D15模塊可滿足該系統(tǒng)的設(shè)計要求。
所述GPS模塊采用GARMIN公司的內(nèi)嵌式GPS模塊GARMIN 25采集GPS位置、時間等信息。
本實用新型具有如下突出效果1、本實用新型的突出優(yōu)點是可組成GPS全球定位的數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和分析的多功能無線遙測系統(tǒng)。通過內(nèi)置軟件可重點解決了地圖的使用問題，打破了過去只能使用數(shù)字化地圖的局限，使系統(tǒng)不僅能使用數(shù)字化地圖，而且能夠使用一般的掃描位圖，并解決了位圖在使用中的放大、縮小以及智能化定位、調(diào)圖等問題，使系統(tǒng)更加適合軍內(nèi)外各類用戶的使用。
2、具有遠程控制功能，系統(tǒng)中心臺對巡測臺的遠程控制，可通過中心臺對巡測臺的工作狀態(tài)進行設(shè)置，并可發(fā)送指揮命令，實現(xiàn)了指揮控制的一體化。
3、信息管理和使用方便，專用控制器自帶數(shù)據(jù)儲存功能，能長期保留測量數(shù)據(jù)，并可轉(zhuǎn)存至中心臺，中心臺可任意回放任何巡測臺的工作數(shù)據(jù)，并可方便查閱某點詳細測量數(shù)據(jù)和地理信息，量取距離，實時顯示各巡測臺的位置、行動路線、計量率、累計劑量。
4、信息管理和使用方便，控制器自帶數(shù)據(jù)儲存功能，能長期保留測量數(shù)據(jù)，并可轉(zhuǎn)存至中心臺，中心臺可任意回放任何巡測臺的工作數(shù)據(jù)，并可方便查閱某點詳細測量數(shù)據(jù)和地理信息，量取距離，實時顯示各巡測臺的位置、行動路線、計量率、累計劑量。


圖1是本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)及外接設(shè)備框圖。
圖2是本實用新型實施例1的主控電路電氣原理圖。
圖3、圖4是本實用新型實施例1的通信擴展接口電路電氣原理圖。
圖5是本實用新型實施例1的電源電路電氣原理圖。
具體實施方式
圖1至圖5構(gòu)成本實用新型的實施例1。從圖1可知，本實施例由主控電路1、通信及擴展接口電路2、數(shù)據(jù)存儲電路3、開關(guān)指示及報警電路4、電源電路5構(gòu)成，主控電路1由單片機芯片CPU及邏輯處理芯片U4構(gòu)成，單片機芯片CPU通過I/O口連接邏輯處理芯片，主控電路1通過COM口連接電腦或PDA6及GPS模塊7，主控電路1通過通信及擴展接口電路2分別連接γ射線儀8、GSM模塊9和SSB短波電臺10，單片機芯片CPU的I/O口連接數(shù)據(jù)存儲電路3的輸入/輸出端、開關(guān)指示及報警電路4的輸入/輸出端。
從圖2可知，所述主控電路1由單機芯片U1、邏輯處理芯片U4及其外圍元件連接而成，所述CPU芯片選擇型號為W77E58單片機或MCS-51系列兼容單片機，該單片芯片的引腳及指令系統(tǒng)與AT89C52等單片機兼容；并具有以下特點1)4個8位I/O口；2)最高可設(shè)每個指令周期包含4個機器周期；3)最高工作頻率可達40MHz；4)3個16位定時器；5)2個中斷優(yōu)先級12個中斷源；6)2個全雙工串行通信口(UART)；7)32K字節(jié)可重復(fù)編程程序空間；8)256字節(jié)內(nèi)部隨機存儲器(RAM)；9)1K字節(jié)片內(nèi)MOVX指令SRAM；10)片內(nèi)可編程看門狗；11)雙16位數(shù)據(jù)指針；12)具有DIP40、PLCC44和QFP44多種封裝。
選擇該單片機的好處在于可獲得較大的程序空間，在同樣晶振頻率的情況下，可獲得比AT89C52更快的指令周期和工作速度；同時，該單片機還具有2個串行通信口，方便了多串口的應(yīng)用。
所述邏輯處理芯片U4采用ALTERA公司MAX7000系列的邏輯處理芯片。例如EPM7032SLC44。該芯片是可編程邏輯芯片，內(nèi)部邏輯可根據(jù)實際的需要進行編程得到，無須修改硬件連接。同時改芯片具有在系統(tǒng)可編程(ISP)的特性，可通過JTAG接口進行在線編程修改內(nèi)部邏輯。而且該芯片還與同系列的EPM7064SLC44引腳、功能相兼容。EPM7064SLC44具有更多的內(nèi)部資源。該芯片最多可提供36個可編程的IO端口提供應(yīng)用。同時，該芯片系列還有5～15ns不同的速度等級的芯片提供不同需要的應(yīng)用。該芯片的缺點在于功耗偏大，不利于低功耗設(shè)計。
從圖3、圖4可知，所述通信及擴展接口電路2主要由接口芯片U10、U11、U12及其外圍元件連接而成，所述接口芯片的型號為ST16C550CJ44，該芯片是一款較為成熟的通信口擴展芯片，在很多的商用和工業(yè)場合都有不少成功的應(yīng)用。其特點如下1)硬件引腳與功能與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的16550兼容；2)可編程波特率發(fā)生器提供適合50～1.5Mbps的波特率范圍的時鐘；3)16個字節(jié)的發(fā)送先入先出寄存器；4)16個字節(jié)的接收先入先出寄存器，并具有錯誤標(biāo)志；5)獨立的接收、發(fā)送控制；6)4個可選擇的接收先入先出寄存器中斷觸發(fā)等級；7)標(biāo)準(zhǔn)MODEM接口；8)與ST16C450兼容；9)低工作電流(1.2mA典型值)。
由于ST16C550內(nèi)部有發(fā)送接收的先入先出寄存器，可以減少CPU的占用率，提高CPU的工作效率。可編程波特率發(fā)生器使接口可適合不同的接口速率，而不需要改變硬件連接。缺點是雙列直插封裝的芯片為40腳，占用電路板面積較大，PLCC44封裝和TQFP48封裝較好。
所述數(shù)據(jù)存儲電路3動態(tài)存儲芯片U2和靜態(tài)存儲芯片U3構(gòu)成，U2是一片32K字節(jié)的SRAM、其型號為UT62256，用于存儲實時數(shù)據(jù)、開辟通信緩沖區(qū)、定義變量等使用 U3是一個非易失的數(shù)據(jù)存儲器，其型號為ATMEL公司的AT45D081A，具有單5V的供電電壓，8Mbit的非易失存儲空間。
本實施例中所述GSM模塊9采用摩托羅拉公司的內(nèi)嵌式GSM模塊(OEM版)Motorola D15 Modem進行短消息的數(shù)據(jù)傳輸。D15模塊可滿足該系統(tǒng)的設(shè)計要求，并具有以下特點1)三頻900/1800/1900MHz GSM模塊，適應(yīng)全球運用；2)支持語音、數(shù)據(jù)、傳真和短信息功能；3)GSM Phase 2+功能配置；4)外接或內(nèi)置SIM卡讀卡機方便任何應(yīng)用；5)支持二次開發(fā)；
6)DTE接口30針ZIF插座或板內(nèi)28針插座；7)RF接口MMCX插座；8)電源5V±％5，小于4.75V時系統(tǒng)復(fù)位，超過6V時保護電路啟動；9)待機電流45mA。
所述GPS模塊7采用GARMIN公司的內(nèi)嵌式GPS模塊GARMIN25采集GPS位置、時間等信息。該模塊具有以下特點1)并行12通道瞬間鎖定可視衛(wèi)星；2)多種供電模式、電平輸出模式；3)長壽命后備鋰電池使重捕獲速度更快；4)全屏蔽封裝，具備優(yōu)秀的抗電磁干擾特點；5)電平輸出RS-232(HVS，LVS)；CMOS(LVC，HVC)6)1pps秒脈沖輸出精度可達到±1uS；7)差分精度可達5米；8)標(biāo)準(zhǔn)NMEA0183語句可選擇輸出；9)二進制格式輸出和MOTOROLA格式兼容。
控制器工作原理在裝有電子地圖的PDA(個人數(shù)字助理)上顯示車輛的GPS位置信息和核輻射劑量數(shù)據(jù)，并通過PDA設(shè)置或查看運行參數(shù)；既可用作巡測移動中心臺，也可用作巡測偵察臺，根據(jù)需要可向多個中心臺發(fā)送數(shù)據(jù)(數(shù)據(jù)可以加密或不加密)；通信信道采用短波單邊帶電臺和GSM網(wǎng)，二種方式可自動切換，確保通信不中斷。應(yīng)用于核輻射監(jiān)測等領(lǐng)域。
控制器軟件采用C51語言編寫程序代碼，C語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，它既有高級語言的各種特性，又能直接操作系統(tǒng)硬件，而且可以進行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計。用Franklin C51編譯器編譯，產(chǎn)生極高速度和簡潔形式的目標(biāo)代碼，在代碼效率和執(zhí)行速度上完全可以和匯編語言相比，從而極大地提高了程序的編寫效率。
從圖5可知，電源電路5由穩(wěn)壓芯片ZUS60505、接口芯片U13、三極管T1及其外圍的電阻、電容、插座連接而成。電源電路5給其他電路提供穩(wěn)壓直流電源。
開關(guān)指示及報警電路4采用現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)元件、發(fā)光元件及蜂鳴器或喇叭連接而成。γ射線儀8、SSB短波電臺10為現(xiàn)有技術(shù)的γ射線儀、SSB短波電臺。
權(quán)利要求1.數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其特征是由主控電路(1)、通信及擴展接口電路(2)、數(shù)據(jù)存儲電路(3)、開關(guān)指示及報警電路(4)構(gòu)成，主控電路(1)由單片機芯片CPU及邏輯處理芯片U4構(gòu)成，單片機芯片CPU通過I/O口連接邏輯處理芯片，主控電路(1)通過COM口連接電腦或PDA(6)及GPS模塊(7)，主控電路(1)通過通信及擴展接口電路(2)分別連接γ射線儀(8)、GSM模塊(9)和SSB短波電臺(10)，單片機芯片CPU的I/O口連接數(shù)據(jù)存儲電路(3)的輸入/輸出端、開關(guān)指示及報警電路(4)的輸入/輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其特征是主控電路(1)由單機芯片U1、邏輯處理芯片U4及其外圍元件連接而成，單片機芯片CPU選擇型號為W77E58單片機或MCS-51系列兼容單片機，該單片芯片的引腳及指令系統(tǒng)與AT89C52等單片機兼容；所述邏輯處理芯片U4采用ALTERA公司MAX7000系列的邏輯處理芯片，型號為EPM7032SLC44。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其特征是所述通信及擴展接口電路(2)由接口芯片U5、U6、U7、U10、U11、U12、晶振芯片Y2及插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、CON1、J1、JP2及外圍電容連接而成；接口芯片U10、U11、U12的型號為ST16C550CJ44，插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5分別連接射線儀(8)、PC機或PDA(6)、GSM模塊(9)和SSB短波電臺(10)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其特征是所述數(shù)據(jù)存儲電路(3)由動態(tài)存儲芯片U2和靜態(tài)存儲芯片U3構(gòu)成，U2是一片32K字節(jié)的SRAM、其型號為UT62256，用于存儲實時數(shù)據(jù)、開辟通信緩沖區(qū)、定義變量等使用；U3是一個非易失的數(shù)據(jù)存儲器，其型號為ATMEL公司的AT45D081A，具有單5V的供電電壓，8Mbit的非易失存儲空間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其特征是所述GSM模塊(9)采用摩托羅拉公司的內(nèi)嵌式GSM模塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其特征是所述GPS模塊(7)采用GARMIN公司的內(nèi)嵌式GPS模塊GARMIN25采集GPS位置、時間等信息。
專利摘要本實用新型涉及數(shù)字化輻射巡測系統(tǒng)專用控制器，其結(jié)構(gòu)特點是由主控電路1、通信及擴展接口電路2、數(shù)據(jù)存儲電路3、開關(guān)指示及報警電路4構(gòu)成，主控電路1由單片機芯片CPU及邏輯處理芯片U4構(gòu)成，單片機芯片CPU通過I/O口連接邏輯處理芯片，主控電路1通過COM口連接電腦或PDA6及GPS模塊7，主控電路1通過通信及擴展接口電路2分別連接γ射線儀8、GSM模塊9和SSB短波電臺10，單片機芯片CPU的I/O口連接數(shù)據(jù)存儲電路3的輸入/輸出端、開關(guān)指示及報警電路4的輸入/輸出端。本實用新型的突出優(yōu)點是可組成GPS全球定位的數(shù)據(jù)采集、存儲、傳輸和分析的多功能無線遙測系統(tǒng)。使系統(tǒng)更加適合軍內(nèi)外各類用戶的使用。
文檔編號G01T1/169GK2662354SQ03274139
公開日2004年12月8日 申請日期2003年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月3日
發(fā)明者周紹午, 傅仁軒, 聶士嚴(yán) 申請人:廣州杰賽科技股份有限公司