本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域，特別是一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

在大型工廠或者建筑系統(tǒng)內(nèi)，由于樓層較多，設(shè)備種類和數(shù)量繁多，如在消防系統(tǒng)中，包括消防電梯、消防栓、應(yīng)急照明、防火卷簾等，因此為了確保消防安全，必須對消防系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時的監(jiān)控，以保證在發(fā)生消防事故時，消防設(shè)備正常工作。

而在設(shè)備數(shù)量龐大的監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)，在對工廠或者建筑系統(tǒng)整個監(jiān)控時，需對帶電設(shè)備的其電壓、電流、功率以及工作狀態(tài)中的設(shè)備的溫濕度等指標(biāo)進(jìn)行在線監(jiān)測，在監(jiān)測時，往往有很多諸如壓力、流量、溫濕度的傳感量需要在線監(jiān)測。而且一些設(shè)備或監(jiān)測地點(diǎn)，像水泵房等地則往往集中分布有好多末端壓力和開關(guān)量。每個末端安裝一個監(jiān)測模塊，使用物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測終端來對每一個監(jiān)測模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和傳輸則會顯著提高系統(tǒng)成本，并且傳輸效率也會非常低，而且如此監(jiān)測時，往往不能集中管理，難以有效、系統(tǒng)的管控設(shè)備。

基于上述原因，需要對現(xiàn)有的技術(shù)問題提出一種解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)，通過一控制中心對所有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的進(jìn)行集中管控，達(dá)到減小控制系統(tǒng)運(yùn)算處理壓力的目的，同時減少成本。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)，包括

至少一信息采集模塊，用于采集所測設(shè)備的監(jiān)測信息；

至少一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，每一所述信息采集模塊連接于一所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

一控制中心，每一所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接于所述控制中心，其中，所述控制中心用于控制信息采集模塊以及用于控制每一所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬量的監(jiān)測信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的監(jiān)測信息，同時用于接收和處理數(shù)字量的監(jiān)測信息。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊包括

一微控制單元，用于將所述信息采集模塊所采集的模擬量的監(jiān)測信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的監(jiān)測信息；

至少一RS485通信模塊，用于所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊與所述控制中心之間的通信；

至少一撥碼開關(guān)，設(shè)于所述RS485通信模塊的通信電路上，所述撥碼開關(guān)用于設(shè)置RS485通信模塊的通信地址；

一JTAG接口，連接于所述微控制單元，所述JTAG接口將應(yīng)用程序更新下載至程序應(yīng)用模塊；

一電可擦可編程只讀存儲器，連接于所述微控制單元，所述電可擦可編程只讀存儲器用于存儲非易失性的用戶數(shù)據(jù)；

一復(fù)位模塊，連接于所述微控制單元；

一LED指示模塊，連接于所述微控制單元，用于指示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述信息采集模塊包括多種傳感器，所述傳感器包括溫濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器中的至少一種。

本發(fā)明的另一個目的是：提供一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)的控制方法。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟，

S1）系統(tǒng)初始化；

S2）所述控制中心向所述信息采集模塊發(fā)送信息監(jiān)測指令；

S3）所述信息采集模塊接收監(jiān)測指令并采集監(jiān)測信息，以及將采集的監(jiān)測信息傳遞至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

S4）所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將模擬量的監(jiān)測信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的監(jiān)測信息，以及將所述數(shù)字量的監(jiān)測信息傳遞至所述控制中心；

S5）所述控制中心接收和處理所述數(shù)字量的監(jiān)測信息

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S1）與步驟S2）之間還包括以下步驟：

S6）所述微控制單元監(jiān)聽RS485通信模塊，配置通信地址；

S7）所述微控制單元監(jiān)聽RS485通信模塊，校驗(yàn)所述通信地址，若校驗(yàn)成功則進(jìn)入步驟S8）；若校驗(yàn)不成功，則返回步驟S6）；

S8）所述微控制單元監(jiān)聽RS485通信模塊，進(jìn)行CRC校驗(yàn)；若校驗(yàn)成功，則進(jìn)入步驟S9），若校驗(yàn)不成功，則返回步驟S7）；

S9）所述微控制單元監(jiān)聽RS485通信模塊，校驗(yàn)RS485通信模塊的通信協(xié)議的功能碼和所述微控制單元的寄存器個數(shù)；若均校驗(yàn)成功，則進(jìn)入步驟S2），若校驗(yàn)不成功，則發(fā)送錯誤代碼。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S6）包括以下步驟，

S61）所述微控制單元監(jiān)聽RS485通信模塊；

S62）所述微控制單元查詢該RS485通信模塊是否有通信數(shù)字信號，若有，則進(jìn)入步驟S63）；若無，則返回步驟S61）；

S63）所述微控制單元讀取并處理撥碼開關(guān)的數(shù)據(jù)，將所述撥碼開關(guān)的數(shù)據(jù)配置為RS485通信模塊的通信地址。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S1)之后還包括以下步驟，

S0) 所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的程序應(yīng)用模塊監(jiān)聽所述微控制單元是否工作正常，若正常，則進(jìn)入步驟S6)；若不正常，則返回步驟S1)。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述程序應(yīng)用模塊看門狗監(jiān)聽頻率為900毫秒/次。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S3）包括在一監(jiān)測循環(huán)內(nèi)，所述信息采集模塊多次采集監(jiān)測信息；

所述步驟S4）包括所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊將信息采集模塊多次采集的監(jiān)測信息分別從模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量；

所述步驟S5）所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊取多次監(jiān)測信息的平均值。

在本發(fā)明一實(shí)施例中，所述步驟S5）中還包括當(dāng)所述控制中心每次接收到所述監(jiān)測信息，所述RS485通信模塊的通信電路產(chǎn)生中斷，在中斷時間中，所述控制中心將所述監(jiān)測信息存儲至緩存中。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)及其控制方法，通過一控制中心對所有模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的進(jìn)行集中管控，達(dá)到減小控制系統(tǒng)運(yùn)算處理壓力的目的；采用485總線進(jìn)行信息傳輸，相對于TCP/IP的網(wǎng)線和WIFI模塊，硬件成本大大降低，同時仍然保持有非常高的傳輸穩(wěn)定性；所有對模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的控制功能均由控制中心完成，保證基礎(chǔ)功能的情況下，減少了大量的重復(fù)的操作步驟，同時大幅降低了成本；由于液晶屏幕和TCP/IP功能的削減，核心芯片的存儲能力和計(jì)算能力的需求都大為減少，因此，此模塊的核心芯片采用STM8，開發(fā)成本和硬件成本均有降低；模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊仍然采用硬件電路+核心芯片轉(zhuǎn)換的方式，轉(zhuǎn)換精度保持不變；集成標(biāo)準(zhǔn)Modbus通信協(xié)議；含有獨(dú)立看門狗功能，控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng)。

綜上所述，本發(fā)明的模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)及其控制方法在保持?jǐn)?shù)據(jù)采集、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕竟δ?、精度、穩(wěn)定性不變的情況下，大幅減小了成本和操作步驟，而與其它市面相似功能模塊相比較，本控制系統(tǒng)的價格更具優(yōu)勢，是市面價格的三分之一，而且控制中心的體積小。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明方法實(shí)施例1的步驟流程圖。

圖4為本發(fā)明方法實(shí)施例2的步驟流程圖。

其中。

1信息采集模塊； 2模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊；

3控制中心； 21微控制單元；

22 RS485通信模塊； 23 撥碼開關(guān)；

24 JTAG接口； 25電可擦可編程只讀存儲器；

26 復(fù)位模塊； 27 LED指示模塊。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發(fā)明可用以實(shí)施的特定實(shí)施例。本發(fā)明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「頂」、「底」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發(fā)明，而非用以限制本發(fā)明。

實(shí)施例

如圖1所示，一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)，包括至少一信息采集模塊1、至少一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2、以及一控制中心3。

信息采集模塊1用于采集所測設(shè)備的監(jiān)測信息；監(jiān)測信息包括設(shè)備的壓力值、流量值、設(shè)備工作狀態(tài)中的溫濕度等。因此，在本實(shí)施例中，信息采集模塊1采用多種傳感器，來實(shí)現(xiàn)監(jiān)測信息的采集，其中，傳感器包括溫濕度傳感器、壓力傳感器、流量傳感器等。傳感器安裝于所要監(jiān)測的設(shè)備或所要監(jiān)測的監(jiān)測點(diǎn)，每一傳感器連接于一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2。

在監(jiān)測信息采集時，傳感器依據(jù)采集到信號的不同，輸出0—20mA的電流，通過150Ω的電阻穩(wěn)壓后轉(zhuǎn)換為0.6—3V的電壓，再將電壓通過AD口輸入模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2。

每一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2連接于控制中心3，其中，控制中心3用于控制信息采集模塊1以及用于控制每一模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2將模擬量的監(jiān)測信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的監(jiān)測信息，同時用于接收和處理數(shù)字量的監(jiān)測信息。

如圖2所示，具體的，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2包括一微控制單元21、至少一RS485通信模塊22、至少一撥碼開關(guān)23、一JTAG接口24、一電可擦可編程只讀存儲器25、一復(fù)位模塊26以及一LED指示模塊27。

模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2將上文所述的模擬量的電壓轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制的數(shù)字信號，并在核心芯片（STM8芯片）中進(jìn)行編程，采用Modbus協(xié)議對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行封裝通過后通過RS485通信模塊22（485總線）發(fā)送給傳感器傳輸控制中心3，由控制中心3按照Modbus協(xié)議進(jìn)行解析后使用。

至少一RS485通信模塊32（即RS485總線）用于模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2與控制中心3之間的通信。

撥碼開關(guān)23設(shè)于RS485通信模塊22的通信電路上并連接于微控制單元21，撥碼開關(guān)23用于設(shè)置RS485通信模塊32的通信地址。撥碼開關(guān)23為八位撥碼開關(guān)，用來設(shè)置RS485通信模塊3228（RS485總線）的通訊地址，地址范圍為0-255。其中通信協(xié)議采用Modbus協(xié)議。每一位在低位即為0，高位即為1。每一位可以手動在高位和低位之間切換，即數(shù)據(jù)值表示范圍為0~28（0~255）。通過手動控制，可以調(diào)節(jié)每一個模擬量轉(zhuǎn)數(shù)字量模塊的地址，總共256的地址范圍可以滿足每一個控制中心3之間的通信的要求。

JTAG接口24連接于微控制單元21，JTAG接口24用于將應(yīng)用程序更新下載至程序應(yīng)用模塊。

電可擦可編程只讀存儲器25連接于微控制單元21，電可擦可編程只讀存儲器25用于存儲非易失性的用戶數(shù)據(jù)。

復(fù)位模塊26連接于微控制單元21。

LED指示模塊27連接于微控制單元21，用于指示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。如指示電源通斷、程序的正常運(yùn)行及通信故障等情況。

方法實(shí)施例1

如圖3所示，一種模數(shù)轉(zhuǎn)換的控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟。

S1）系統(tǒng)初始化。

S2）所述控制中心3向所述信息采集模塊1發(fā)送信息監(jiān)測指令。

S3）所述信息采集模塊1接收監(jiān)測指令并采集監(jiān)測信息，以及將采集的監(jiān)測信息傳遞至模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2。

S4）所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2將模擬量的監(jiān)測信息轉(zhuǎn)換為數(shù)字量的監(jiān)測信息，以及將所述數(shù)字量的監(jiān)測信息傳遞至所述控制中心3。

S5）所述控制中心3接收和處理所述數(shù)字量的監(jiān)測信息。

步驟S3）包括在一監(jiān)測循環(huán)內(nèi)，所述信息采集模塊1多次采集監(jiān)測信息。本實(shí)施例中設(shè)為3次采集。

所述步驟S4）包括所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2將信息采集模塊1多次采集的監(jiān)測信息分別從模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量。

所述步驟S5）所述控制中心33次從所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2獲取數(shù)字量的監(jiān)測信息，取3次監(jiān)測信息的平均值。當(dāng)所述控制中心向下發(fā)送Modbus讀數(shù)據(jù)指令后，進(jìn)入接收中斷，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2通過多次讀取取平均值的方法從ADC獲得傳感量的AD值，按照標(biāo)準(zhǔn)Modbus協(xié)議進(jìn)行封裝，通過RS485總線向上傳輸?shù)娇刂浦行?，觸發(fā)控制中心接收中斷，數(shù)3每次接收到所述監(jiān)測信息，所述RS485通信模塊32的通信電路產(chǎn)生中斷，在中斷時間中，所述控制中心3將所述監(jiān)測信息存儲至緩存中?？刂浦行淖x取中斷數(shù)據(jù)并將其存儲至緩存中。

多次獲取監(jiān)測信息，以取平均值的方法，是為了修正數(shù)據(jù)采集以及數(shù)據(jù)獲取時產(chǎn)生的誤差，減小隨機(jī)誤差，有效提高了監(jiān)測信息的準(zhǔn)確性。

上述實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了監(jiān)測信息在模數(shù)轉(zhuǎn)換的集成化控制，以及在模數(shù)轉(zhuǎn)換后能夠集中處理數(shù)字量的監(jiān)測信息，實(shí)現(xiàn)的各種監(jiān)測信息的集成匯總。

方法實(shí)施例2

如圖4所示，本實(shí)施例與方法實(shí)施例1的區(qū)別在于，增加了通信電路的校檢步驟和數(shù)據(jù)傳輸?shù)男z步驟。其步驟如下所示。

S0)所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2的程序應(yīng)用模塊監(jiān)聽微控制單元21是否工作正常，若正常，則進(jìn)入步驟S6)；若不正常，則返回步驟S1)。所述程序應(yīng)用模塊監(jiān)聽頻率為900毫秒/次。即在該步驟中，模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2上電后，開啟看門狗，至少每900ms喂狗一次，若再規(guī)定的時間段內(nèi)沒有喂狗，則程序軟復(fù)位。

該步驟S0)是為了監(jiān)測微控制單元21是否工作正常。若出現(xiàn)異常，能夠方便及時檢修。如果程序在運(yùn)行過程中由于外界干擾出現(xiàn)異常，可以自動重新復(fù)位。復(fù)位模塊26可以是硬復(fù)位，即手動復(fù)位。

所述步驟S1）與步驟S2）之間還包括以下步驟。

S6）微控制單元21監(jiān)聽RS485通信模塊22，配置通信地址。

S61）微控制單元21監(jiān)聽RS485通信模塊22。

S62）查詢該RS485通信模塊22是否有通信數(shù)字信號，若有，則進(jìn)入步驟S63）；若無，則返回步驟S61）。

S63）微控制單元21讀取并處理撥碼開關(guān)23的數(shù)據(jù)，將所述撥碼開關(guān)23的數(shù)據(jù)配置為RS485通信模塊22的通信地址。

S7）微控制單元21監(jiān)聽RS485通信模塊22，校驗(yàn)所述通信地址，若校驗(yàn)成功則進(jìn)入步驟S8）；若校驗(yàn)不成功，則返回步驟S6）。通信地址校驗(yàn)是在讀取到RS485總線數(shù)據(jù)后進(jìn)行，并且在每次設(shè)備地址校驗(yàn)時，均會再一次讀取撥碼開關(guān)23數(shù)據(jù)。即通信地址的設(shè)置支持熱修改功能，在模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊2（設(shè)備）運(yùn)行過程中，可以對設(shè)備地址進(jìn)行修改，但必須在控制中心3發(fā)送讀取監(jiān)測信息指令之前。

該步驟S6）和步驟S7）實(shí)現(xiàn)了RS485通信模塊22（RS485總線）通信地址的配置過程，保證了通信過程中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。

S8）監(jiān)聽RS485通信模塊22，進(jìn)行CRC校驗(yàn)；若校驗(yàn)成功，則進(jìn)入步驟S9），若校驗(yàn)不成功，則返回步驟S7）。

該步驟S8）實(shí)現(xiàn)了RS485通信模塊22的CRC校驗(yàn)，循環(huán)冗余校驗(yàn)碼（CRC）的基本原理是：在K位信息碼后再拼接R位的校驗(yàn)碼，整個編碼長度為N位，因此，這種編碼也叫（N，K）碼。對于一個給定的（N，K）碼，可以證明存在一個最高次冪為N-K=R的多項(xiàng)式G(x)。根據(jù)G(x)可以生成K位信息的校驗(yàn)碼，而G(x)叫做這個CRC碼的生成多項(xiàng)式。校驗(yàn)碼的具體生成過程為：假設(shè)發(fā)送信息用信息多項(xiàng)式C(X)表示，將C(x)左移R位，則可表示成C(x)*x的R次方，這樣C(x)的右邊就會空出R位，這就是校驗(yàn)碼的位置。通過C(x)*X的R次方除以生成多項(xiàng)式G(x)得到的余數(shù)就是校驗(yàn)碼。

該步驟S8）的CRC校驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了信息傳輸過程中數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性，以防止出現(xiàn)亂碼，影響監(jiān)測結(jié)果。

S9）監(jiān)聽RS485通信模塊22，校驗(yàn)RS485通信模塊22的通信協(xié)議的功能碼和微控制單元21的寄存器個數(shù)；若均校驗(yàn)成功，則進(jìn)入步驟S2），若校驗(yàn)不成功，則發(fā)送錯誤代碼。

該步驟S9）的功能碼和微控制單元21的寄存器個數(shù)的校檢，保證數(shù)據(jù)存儲的準(zhǔn)確性，以防止存儲時出現(xiàn)亂碼，影響監(jiān)測信息處理結(jié)果。

應(yīng)當(dāng)指出，對于經(jīng)充分說明的本發(fā)明來說，還可具有多種變換及改型的實(shí)施方案，并不局限于上述實(shí)施方式的具體實(shí)施例。上述實(shí)施例僅僅作為本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制?？傊景l(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。