專利名稱：工程機械監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對工程機械進行控制的一種監(jiān)控設(shè)備，具體地說是指一種嵌入式工程機械監(jiān)控器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的工程機械監(jiān)控器均采用可編程PLC，內(nèi)部需要多個單片機控制電路，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且多個單片機之間進行數(shù)據(jù)交互，降低了系統(tǒng)的可靠性；并且系統(tǒng)實現(xiàn)的功能比較簡單，人機交互能力差，從而導(dǎo)致了工作的效率比較低；另外，現(xiàn)有的工程機械監(jiān)控器過于專用，難以用于各種工程機械上，昂貴的費用導(dǎo)致了成本的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于嵌入式系統(tǒng)的，具有較高集成度和性價比的，結(jié)構(gòu)簡單，能用較為經(jīng)濟的組合方式實現(xiàn)滿足智能化要求的工程機械監(jiān)控器。該監(jiān)控器可以對工程機械自身的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，并在LCD上進行實時顯示，同時可以對工程機械的狀態(tài)信息進行處理，具有故障診斷和自動報警的功能。此外也可以通過GSM網(wǎng)接收管理中心指令、顯示并執(zhí)行管理中心發(fā)出的控制指令。工程機械監(jiān)控器軟件結(jié)構(gòu)采用了一種公開源代碼的實時多任務(wù)內(nèi)核μC/OS-II，在μC/OS-II的上層擴展了文件管理系統(tǒng)、圖形用戶接口和監(jiān)控器底層硬件的驅(qū)動程序，如存儲器系統(tǒng)、UART、CAN總線、USB總線、LCD顯示等，建立了一個適合嵌入式工程機械監(jiān)控器使用的實時操作系統(tǒng)，為用戶提供了一種開放的操作系統(tǒng)平臺和用戶程序接口。
本發(fā)明的一種嵌入式工程機械監(jiān)控器，包括對監(jiān)控器發(fā)出指令的管理中心，上傳信息給監(jiān)控器的下位機，所述的監(jiān)控器由殼體、設(shè)在殼體正面板上的顯示器、操作鍵盤，設(shè)在殼體側(cè)面板上的電源接口、串口、USB口、JIAG口、CAN口、電源開關(guān)、復(fù)位開關(guān)，以及安裝在殼體內(nèi)的電路板組成，其電路硬件結(jié)構(gòu)采用基于ARM架構(gòu)的32位嵌入式微處理器為內(nèi)核，外圍擴展了大容量內(nèi)存以及鍵盤接口電路、液晶屏接口電路、CAN總線接口電路、RS232接口電路、USB接口電路，軟件結(jié)構(gòu)采用源代碼開放的實時操作系統(tǒng)μC/OS-II。
所述的監(jiān)控器帶有CAN總線通信接口，可以通過CAN總線通信方式，與同一工程機械其它控制設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)分布式控制系統(tǒng)。
所述的監(jiān)控器通過ARM處理器對多任務(wù)進行調(diào)度，實現(xiàn)以下幾個功能通過CAN總線接口接收下位機的控制信息以及短距離無線模塊的信息，由GPS模塊獲得攤鋪機的位置信息，并通過GSM通訊模塊將攤鋪機的控制信息、位置信息和無線模塊的信息發(fā)送到管理中心，同時GSM通訊模塊還接收管理中心的信息，從而實現(xiàn)了監(jiān)控器與下位機和管理中心的通信；監(jiān)控器還接收鍵盤的輸入信息，實現(xiàn)對攤鋪機的控制；通過液晶屏將以上信息實時地顯示在液晶屏上。
同現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是采用了具有高速性能和豐富接口資源的32位ARM微處理器，具有集成度高，電路結(jié)構(gòu)簡單的特點，同時在源碼公開的實時操作系統(tǒng)μC/OS-II基礎(chǔ)上，建立了一個適合嵌入式工程機械監(jiān)控器使用的實時操作系統(tǒng)，降低了成本。本系統(tǒng)還具有內(nèi)核小、實時性強、穩(wěn)定可靠等突出優(yōu)點，非常適合在工程機械的現(xiàn)場惡劣條件下運行?；谇度胧较到y(tǒng)的設(shè)計結(jié)構(gòu)，有利于構(gòu)建通用型的監(jiān)控器，提高監(jiān)控器的應(yīng)用效率。


圖1是本發(fā)明的前面板結(jié)構(gòu)框圖。
圖2是本發(fā)明電路板結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明功能結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明CAN總線功能結(jié)構(gòu)框圖。
圖5是本發(fā)明顯示器功能結(jié)構(gòu)框圖。
圖6是本發(fā)明處理器電路原理圖。
圖7是本發(fā)明外部接口電路原理圖。
圖8是本發(fā)明CAN總線電路原理圖。
圖9是本發(fā)明顯示器電路原理圖。
圖10是顯示器界面效果圖。
圖中1.殼體 2.鍵盤 3.顯示器 4.電路板具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
請見附圖1、2所示，本發(fā)明是一種嵌入式工程機械監(jiān)控器，包括對監(jiān)控器發(fā)出指令的管理中心，上傳信息給監(jiān)控器的下位機。所述的監(jiān)控器由殼體1，設(shè)在殼體1正面板上的顯示器3、操作鍵盤2，設(shè)在殼體1側(cè)面板上的電源、串口、USB口、JIAG口、CAN口、電源開關(guān)、復(fù)位開關(guān)，以及安裝在殼體1內(nèi)的電路板4組成。其監(jiān)控器內(nèi)的電路硬件結(jié)構(gòu)采用基于ARM架構(gòu)的32位嵌入式微處理器為內(nèi)核，外圍擴展了大容量內(nèi)存以及鍵盤接口電路、液晶屏接口電路、CAN擴展總線接口電路、RS232接口電路、USB接口電路，軟件結(jié)構(gòu)采用一種公開源代碼的實時多任務(wù)內(nèi)核μC/OS-II。
請見附圖3、6、7所示，本發(fā)明的微處理器芯片采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的型號為S3C44B0X的芯片。ARM微處理器U3的1-4、137、140-151、153-160端是CPU的地址總線對應(yīng)連接到外圍設(shè)備接口電路的地址端，119-136端是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線對應(yīng)連接到外圍設(shè)備接口電路的數(shù)據(jù)輸入端，91-94端是控制信號對應(yīng)連接LCD接口J16的6-9端，95-98、111-114端是數(shù)據(jù)信號對應(yīng)連接LCD接口J16的14-11、15-18端，99、100、103、104端是系統(tǒng)的兩路串行口對應(yīng)連接U2的12、11、9、10端，42-46端經(jīng)JTAG電路處理后連接到14針接口J1的3、9、7、5、11端，11-16端是CPU的讀寫信號對應(yīng)連接到CAN總線電路的讀寫控制端，7、8端對應(yīng)連接到U13的8M SDRAM芯片的控制信號18、17端，9、47、67端連接3.3V電源，17端對應(yīng)連接到U6、U7的22片選端，19端對應(yīng)連接到U9的1片選端，20端對應(yīng)連接到CAN_U6的55片選端，21、34、62、109、138端是系統(tǒng)電源連接2.5V，25、27、28端對應(yīng)連接到U13的8M SDRAM芯片的19、37、38端，30、31端對應(yīng)連接DMA的控制信號端，36端對應(yīng)連接CAN_06的54端作為CAN總線控制器的外部中斷信號，50端接復(fù)位芯片U4的RESET端，51端通過10K電阻接電源VDD33，52-54端通過串聯(lián)晶振模式選擇電路的10K電阻接地，64、65端連接外部晶振電路，66端對應(yīng)連接外部時鐘接口，69-72、115-118端對應(yīng)連接16鍵鍵盤接口J2的5-8、4-1端，10、22、35、48、55、63、73、74、90、110、139端接地，5、6、26、29、32、33、37-41、49、56-61、68、101、102、105、106端懸空。所述的ARM微處理器是低功耗的32位核，具有豐富的接口資源，擴展了一系列完整的通用外圍器件(USB接口，RS-232接口，JTAG調(diào)試口，CAN總線接口，以及鍵盤接口和LCD接口)，使系統(tǒng)費用降至最低，消除了增加附加配置的需要；另外，ARM微處理器擴展了大量的內(nèi)存和16M硬盤存儲空間，加快了CPU處理任務(wù)的速度，有利于系統(tǒng)的實時控制。
請見附圖4、8所示，本發(fā)明的CAN總線控制芯片采用型號為SJA1000的芯片，總線收發(fā)器芯片采用型號為82C250的芯片，實現(xiàn)邏輯功能的芯片采用型號為GAL22V10的芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片采用型號為QS34X245的芯片。CAN總線接口電路由控制電路CAN_U2、收發(fā)器電路CAN_U5、邏輯功能電路CAN_U1、電平轉(zhuǎn)換電路CAN_U6以及復(fù)位電路和晶振電路組成；其CAN_U6的50端對應(yīng)連接CPU的3.3V總線信號端VCC，41-48端對應(yīng)連接CPU的數(shù)據(jù)總線端136-129，54端對應(yīng)連接CPU的中斷信號36端，55端對應(yīng)連接CPU的片選20端，61端對應(yīng)連接CPU的復(fù)位信號50端，63-66端對應(yīng)連接CPU的地址總線端160-157，CAN_U1通過控制片選信號和讀寫信號兩次讀寫ARM總線，根據(jù)其邏輯關(guān)系分別將總線數(shù)據(jù)作為地址和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對SJA1000的寄存器操作。CAN總線連接下位機的監(jiān)控器和短距離無線通信模塊，能夠快速地接收下位機和短距離無線通信模塊的信息，對數(shù)據(jù)進行實時處理，并且保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)母呖煽啃浴?br> 請見附圖5、9所示，本發(fā)明的LCD顯示器接口電路中，總線開關(guān)芯片采用型號為74HC07的芯片，對于背光的逆變器，采用TDK的配套產(chǎn)品，采用5V電源可以產(chǎn)生1000伏左右的交流信號。LCD接口電路包括26針液晶信號接口電路J4、總線開關(guān)電路J2、J3、上拉排阻電路J6、J7、18針液晶接口電路J1組成，J4的輸入端對應(yīng)連接CPU的LCD接口，所有的信號都是3.3V，經(jīng)J2、J3電路后，輸出信號通過上拉排阻電路J6、J7，將高邏輯電平提升到5V，通過J1連接液晶屏；其J2的1、3、5、9、11、13端對應(yīng)連接J4的11、12、13、14、15、16端，J2的2、4、6、8、10、12端對應(yīng)連接J6的2、3、4、5、6、7端，J3的1、3、5、9、11、13端對應(yīng)連接J4的17、18、6、8、9、20端，J3的2、4端對應(yīng)連接J6的8、9端，J3的6、8、10、12端對應(yīng)連接J7的4、5、6、7端，J1的5-12端對應(yīng)連接J6的9-2端，J1的13、14、15、16端對應(yīng)連接J7的4、5、6、7端。所述的LCD接口用于連接彩色液晶屏，模式為320×240。
在本發(fā)明中的管理中心通過GPS、GSM同監(jiān)控器建立信息聯(lián)路。管理中心站下達任務(wù)指令包含有攤鋪厚度、攤鋪寬度、橫坡度、振搗速度、振動速度、攤鋪速度(下位機以攤鋪機為例)。
本發(fā)明的監(jiān)控器固定在下位機的駕駛室內(nèi)。下位機以攤鋪機為例，上傳數(shù)據(jù)給監(jiān)控器包含有左履帶轉(zhuǎn)速、右履帶轉(zhuǎn)速、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、振搗速度、振動速度、轉(zhuǎn)向比率、攤鋪混合料溫度、滑移轉(zhuǎn)向、自動轉(zhuǎn)向、自動轉(zhuǎn)向位置、前進、倒車、運輸行駛、自動檢測故障、計算機監(jiān)測故障。
在本發(fā)明中的操作鍵盤有16個按鍵，其中包括0～9個數(shù)字鍵，6個功能鍵↑、↓、←、→、取消、確定。下面將以下位機是攤鋪機為例，對操作鍵盤的按鍵進行說明，←、→鍵是顯示界面切換，用來在主界面、系統(tǒng)指令信息界面、手動控制界面和歷史紀錄界面之間進行選擇切換，↑、↓鍵用于功能選擇，確定鍵用于對所選擇的功能進行確定，取消鍵用于取消所選擇的功能，0～9是數(shù)字參數(shù)輸入鍵，也可用作用戶自定義鍵。
本發(fā)明的監(jiān)控器工作過程為監(jiān)控器安裝于攤鋪機的駕駛室內(nèi)，固定在司機座位前方的面板上。當攤鋪機啟動后，接通監(jiān)控器的電源，監(jiān)控器開始工作。首先啟動μC/OS-II操作系統(tǒng)，對系統(tǒng)進行初始化，通過CPU對監(jiān)控器的任務(wù)進行調(diào)度。任務(wù)一對串口進行掃描，并對數(shù)據(jù)請求進行處理，如果是GSM數(shù)據(jù)，則將數(shù)據(jù)信息直接發(fā)送到管理中心，如果是GPS數(shù)據(jù)，則將信息儲存到一個數(shù)組中，由GSM處理程序提取。任務(wù)二對CAN總線掃描，并對數(shù)據(jù)請求進行處理，接收攤鋪機下位監(jiān)控器的信息。任務(wù)三對鍵盤進行掃描，對按鍵信息進行處理。任務(wù)四液晶屏刷新。通過這幾個任務(wù)的循環(huán)執(zhí)行，就完成了監(jiān)控器與管理中心和下位機的通信，并能將信息實時地顯示在液晶屏上。
GPS-GSM定位系統(tǒng)過去大型施工的機群主要依靠施工者的經(jīng)驗進行配置，在施工過程中無法及時檢測各單機的運行情況也無法采取相應(yīng)調(diào)度措施。目前通訊技術(shù)快速發(fā)展，基于GPS全球定位系統(tǒng)和GSM遠程通訊系統(tǒng)的通訊調(diào)度方式逐漸被很多移動設(shè)備采用，在工程機械方面，雖然有些國外的控制器已經(jīng)具有了連接GPS、GSM模塊的功能，但是它們一般需要采用控制器廠商提供特殊模塊，價格昂貴，而且需要對控制器的底層軟件作相應(yīng)改動，沒有廠方的技術(shù)人員無法實現(xiàn)。針對上述情況，嵌入式智能工程機械監(jiān)控器自身配置了GPS-GSM遠程定位通訊系統(tǒng)，專門用于移動定位并將目前工況參數(shù)情況實時發(fā)送給控制中心，并接收控制中心的調(diào)度指令。
(1).GPS的連接使用監(jiān)控器通過兩個串行口分別連接GPS和GSM模塊。GPS模塊使用的是美國GARMIN公司生產(chǎn)的GARMIN15模塊，外形尺寸只有23mm×41mm×7mm，可以直接焊在系統(tǒng)電路板上。但是由于GPS信號無法穿透固體障礙物，因此需要外置5m長的天線。
該模塊外殼采用全金屬屏蔽封裝，具有很強的抗電磁干擾性和穩(wěn)定性。模塊上電后，通過串行口每秒發(fā)送地理位置信息，輸出協(xié)議為標準的GPS協(xié)議NEMA0183。由于該模塊的串行口電平為CMOS電平，而監(jiān)控器接口電平為20mA電流環(huán)，所以在連接時需要使用一個MAX232芯片進行電平轉(zhuǎn)換。
GPS模塊實現(xiàn)的功能是可以實時地獲取攤鋪機的地理位置信息。實現(xiàn)過程如下GPS模塊與系統(tǒng)的串口1連接(如圖3所示)，每秒鐘向監(jiān)控器發(fā)送信息。信息采用美國的NMEA0183 ASC II碼協(xié)議，該協(xié)議為NAEA 0183 20版，協(xié)議每秒鐘向串行口發(fā)送大約13條語句，除掉授時等冗余信息，剩余的最簡特性語句GPRMC的第3、4、5、6個參數(shù)分別是緯度、緯度方向、經(jīng)度、經(jīng)度方向，即為系統(tǒng)需要的信息。協(xié)議格式如下$GPRMC，204700，A，3403.868，N，11709.432，W，001.9，336.9，170698，013.6，E*6E判斷時，系統(tǒng)軟件首先判斷協(xié)議頭“$GPRMC”，然后設(shè)定讀取標志，依次讀取所需要的4個參數(shù)，獲取這些信息后，系統(tǒng)將其儲存到一個數(shù)組里，之后由GSM處理程序提取，經(jīng)由GSM模塊發(fā)送出去。串口采用查詢方式，每接收一個字符提取一次。
(2).GSM的連接使用考慮到路面工程機械施工距離可以達到30km、通訊頻繁等特點，傳統(tǒng)的無線電以及無線局域網(wǎng)等通訊方式難以對如此大的范圍實現(xiàn)無縫覆蓋，因此系統(tǒng)采用GSM公網(wǎng)的短消息作為通訊媒介。
模塊使用國產(chǎn)的中興ZXGM18無線雙頻調(diào)制解調(diào)器(如圖3所示)，可以實現(xiàn)完整的語音傳輸，短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)功能。
系統(tǒng)控制模塊使用標準AT指令集，其中發(fā)送指令為“AT+CMGS＝”，讀取指令為“AT+CMGR＝”，刪除指令為“AT+CMGD＝”。監(jiān)控器系統(tǒng)根據(jù)內(nèi)部時鐘每隔一定時間向控制中心發(fā)送一次短消息，消息內(nèi)容包括以下參數(shù)自動故障報警、計算機檢測故障報警、人工輸入故障和停機時間、行走速度、振動方式、轉(zhuǎn)向方式和轉(zhuǎn)向比率等。由于國內(nèi)各大移動通訊公司發(fā)送的均為unicode格式的短消息，在每次發(fā)送時，需要軟件將全部信息整合在一個數(shù)組中，然后將這個數(shù)組編碼為unicode格式的數(shù)組。
GSM通訊部分分擔的任務(wù)主要是通過使用GSM模塊每分鐘向管理中心發(fā)送本機信息，在故障等緊急情況下發(fā)送緊急信息，同時接收管理中心信息。通訊使用GSM模塊的AT指令集，GSM模塊直接與計算機的串口2相連(如圖3所示)。向管理中心正常發(fā)送的消息格式有自動檢測故障、人工輸入故障、預(yù)計停機時間、計算機監(jiān)測故障、行走速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、振搗速度、振動速度、攤鋪混合料溫度、GPS定位信息，通過串行口發(fā)送信息。
監(jiān)控器對數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理部分包括對下位機(以攤鋪機為例)監(jiān)控器傳送上來的信息進行處理，處理過程為計算系統(tǒng)需要的參量，并且將需要發(fā)送的數(shù)據(jù)儲存到指定的數(shù)組里，例如通過左輪轉(zhuǎn)動速度和右輪轉(zhuǎn)動速度計算出機體的速度，并且儲存到速度數(shù)組中；還包括對串口接收到的數(shù)據(jù)進行處理，處理過程為判斷如果是GPS接收到的數(shù)據(jù)，就將其信息存儲在指定的數(shù)組里，如果是GSM接收到的數(shù)據(jù)，就將其直接發(fā)送到管理中心；還包括對CAN總線接收到的數(shù)據(jù)進行處理，處理過程為CAN總線對接收到的下位機的信息進行處理，并將其傳送到微處理器，由微處理器負責任務(wù)的調(diào)度，同時CAN總線接收攤鋪機發(fā)送給自卸車的指令，并對其進行數(shù)據(jù)處理，控制自卸車的運動。
LCD顯示器(以攤鋪機為例)為了完整的實現(xiàn)實時控制功能，本發(fā)明需要在界面上顯示全部信息。故在LCD上分四個屏幕對信息進行顯示主界面，系統(tǒng)指令信息界面，手動控制界面以及歷史紀錄界面。本發(fā)明采用的LCD圖形界面中，主界面負責顯示系統(tǒng)報警和系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)，具體參數(shù)為行走速度、振動速度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、攤鋪料溫度、轉(zhuǎn)向比率、轉(zhuǎn)向方式；系統(tǒng)指令信息界面主要負責顯示接收到的管理中心指令，具體指令為電機轉(zhuǎn)速、攤鋪料速度、振動速度、行走速度、轉(zhuǎn)向比率、GPS數(shù)據(jù)；手動控制界面負責設(shè)置刮雨器、蜂鳴器、GPS、GSM、空調(diào)、指示燈的開啟和關(guān)閉；歷史紀錄界面負責紀錄攤鋪機的運行和通訊控制的時間，以及發(fā)生故障的狀況(如圖10所示)。
故障處理故障處理用于實時顯示系統(tǒng)故障，并且將故障寫入故障數(shù)組，通過短消息發(fā)送到管理中心去。這部分主要由兩大部分內(nèi)容組成，一部分是監(jiān)測計算機故障和自動故障，另一部分是人工故障和停機時間輸入。其中計算機故障和自動故障的監(jiān)測是通過讀取下位監(jiān)控器的信息數(shù)組判斷完成的，該程序在讀取之后執(zhí)行。人工輸入故障則主要是通過鍵盤掃描進行的，通過鍵盤可以輸入故障類型和需要停機的時間，并且將這些信息寫入到數(shù)組中，通過短消息發(fā)送出去。
權(quán)利要求
1.一種嵌入式工程機械監(jiān)控器，其特征在于包括對監(jiān)控器發(fā)出指令的管理中心，上傳信息給監(jiān)控器的下位機，所述的監(jiān)控器由殼體、設(shè)在殼體正面板上的顯示器、操作鍵盤，設(shè)在殼體側(cè)面板上的電源接口、串口、USB口、JIAG口、CAN口、電源開關(guān)、復(fù)位開關(guān)，以及安裝在殼體內(nèi)的電路板組成，其電路硬件結(jié)構(gòu)采用基于ARM架構(gòu)的32位嵌入式微處理器為內(nèi)核，外圍擴展了大容量內(nèi)存以及鍵盤接口電路、液晶屏接口電路、CAN總線接口電路、RS232接口電路、USB接口電路，軟件結(jié)構(gòu)采用源代碼開放的實時操作系統(tǒng)μC/OS-II。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于工程機械監(jiān)控器軟件結(jié)構(gòu)采用了一種公開源代碼的實時多任務(wù)內(nèi)核μC/OS-II，在μC/OS-II的上層擴展了文件管理系統(tǒng)、圖形用戶接口和監(jiān)控器底層硬件的驅(qū)動程序，如存儲器系統(tǒng)、UART、CAN總線、USB總線、LCD顯示等，建立了一個適合嵌入式工程機械監(jiān)控器使用的實時操作系統(tǒng)，為用戶提供了一種開放的操作系統(tǒng)平臺和用戶程序接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于所述的監(jiān)控器帶有CAN總線通信接口，可以通過CAN總線通信方式，與同一工程機械其它控制設(shè)備組成網(wǎng)絡(luò)分布式控制系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于ARM微處理器U3的1-4、137、140-151、153-160端是CPU的地址總線對應(yīng)連接到外圍設(shè)備接口電路的地址端，119-136端是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線對應(yīng)連接到外圍設(shè)備接口電路的數(shù)據(jù)輸入端，91-94端是控制信號對應(yīng)連接LCD接口J16的6-9端，95-98、111-114端是數(shù)據(jù)信號對應(yīng)連接LCD接口J16的14-11、15-18端，99、100、103、104端是系統(tǒng)的兩路串行口對應(yīng)連接U2的12、11、9、10端，42-46端經(jīng)JTAG電路處理后連接到14針接口J1的3、9、7、5、11端，11-16端是CPU的讀寫信號對應(yīng)連接到CAN總線電路的讀寫控制端，7、8端對應(yīng)連接到U13的8M SDRAM芯片的控制信號18、17端，9、47、67端連接3.3V電源，17端對應(yīng)連接到U6、U7的22片選端，19端對應(yīng)連接到U9的1片選端，20端對應(yīng)連接到CAN_U6的55片選端，21、34、62、109、138端是芯片電源，連接2.5V，25、27、28端對應(yīng)連接到U13的8M SDRAM芯片的19、37、38端，30、31端對應(yīng)連接DMA的控制信號端，36端對應(yīng)連接CA_U06的54端作為CAN總線控制器的外部中斷信號，50端接復(fù)位芯片U4的RESET端，51端通過10K電阻接電源VDD33，52-54端通過串聯(lián)晶振模式選擇電路的10K電阻接地，64、65端連接外部晶振電路，66端對應(yīng)連接外部時鐘接口，69-72、115-118端對應(yīng)連接16鍵鍵盤接口J2的5-8、4-1端，10、22、35、48、55、63、73、74、90、110、139端接地，5、6、26、29、32、33、37-41、49、56-61、68、101、102、105、106端懸空。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于所述的微處理器芯片采用基于ARM內(nèi)核的芯片，如型號為S3C44B0X的芯片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于CAN總線接口電路由控制電路CAN_U2、收發(fā)器電路CAN_U5、邏輯功能電路CAN_U1、電平轉(zhuǎn)換電路CAN_U6以及復(fù)位電路和晶振電路組成；其CAN_U6的50端對應(yīng)連接CPU的3.3V總線信號端VCC，41-48端對應(yīng)連接CPU的數(shù)據(jù)總線端136-129，54端對應(yīng)連接CPU的中斷信號36端，55端對應(yīng)連接CPU的片選20端，61端對應(yīng)連接CPU的復(fù)位信號50端，63-66端對應(yīng)連接CPU的地址總線端160-157，CAB_U1通過控制片選信號和讀寫信號兩次讀寫ARM總線，根據(jù)其邏輯關(guān)系分別將總線數(shù)據(jù)作為地址和數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對SJA1000的寄存器操作；CAN總線控制芯片采用型號如SJA1000的芯片，總線收發(fā)器芯片采用型號如82C250的芯片，實現(xiàn)邏輯功能的芯片采用型號如GAL22V10的芯片，電平轉(zhuǎn)換芯片采用型號如QS34X245的芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于LCD接口電路包括26針液晶信號接口電路J4、總線開關(guān)電路J2、J3、上拉排阻電路J6、J7、18針液晶接口電路J1組成，J4的輸入端對應(yīng)連接CPU的LCD接口，所有的信號都是3.3V，經(jīng)J2、J3電路后，輸出信號通過上拉排阻電路J6、J7，將高邏輯電平提升到5V，通過J1連接液晶屏；其J2的1、3、5、9、11、13端對應(yīng)連接J4的11、12、13、14、15、16端，J2的2、4、6、8、10、12端對應(yīng)連接J6的2、3、4、5、6、7端，J3的1、3、5、9、11、13端對應(yīng)連接J4的17、18、6、8、9、20端，J3的2、4端對應(yīng)連接J6的8、9端，J3的6、8、10、12端對應(yīng)連接J7的4、5、6、7端，J1的5-12端對應(yīng)連接J6的9-2端，J1的13、14、15、16端對應(yīng)連接J7的4、5、6、7端。
8.根據(jù)權(quán)利要求8所述的監(jiān)控器，其特征在于可選擇的多種LCD模式，包括256色彩色LCD(320×240分辨率)、單色LCD(320×240分辨率)、灰度(320×240分辨率)等，總線開關(guān)芯片采用型號如74HC07的芯片，對于背光的逆變器，采用TDK的配套產(chǎn)品，采用5V電源可以產(chǎn)生1000伏左右的交流信號。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于監(jiān)控器通過處理器對多任務(wù)進行調(diào)度，實現(xiàn)以下幾個功能通過CAN總線接口接收下位機的控制信息以及短距離無線模塊的信息，由GPS模塊獲得攤鋪機的位置信息，并通過GSM通訊模塊將攤鋪機的控制信息、位置信息和無線模塊的信息發(fā)送到管理中心，同時GSM通訊模塊還接收管理中心的信息，從而實現(xiàn)了監(jiān)控器與下位機和管理中心的通信；監(jiān)控器還接收鍵盤的輸入信息，實現(xiàn)對攤鋪機的控制；通過液晶屏將以上信息實時地顯示在液晶屏上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的監(jiān)控器，其特征在于其監(jiān)控對象可以是挖掘機、攤鋪機、推土機、平地機、壓路機、裝載機、工程起重機械、筑面機械、鑿巖機械、混凝土機械等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種嵌入式工程機械監(jiān)控器，包括對監(jiān)控器發(fā)出指令的管理中心，上傳信息給監(jiān)控器的下位機，所述的監(jiān)控器由殼體、設(shè)在殼體正面板上的顯示器、操作鍵盤，設(shè)在殼體側(cè)面板上的電源接口、串口、USB口、JIAG口、CAN口、電源開關(guān)、復(fù)位開關(guān)，以及安裝在殼體內(nèi)的電路板組成，其電路硬件結(jié)構(gòu)采用基于ARM架構(gòu)的32位嵌入式微處理器為內(nèi)核，外圍擴展了大容量內(nèi)存以及鍵盤接口電路、液晶屏接口電路、CAN總線接口電路、RS232接口電路、USB接口電路，軟件結(jié)構(gòu)采用源代碼開放的實時操作系統(tǒng)μC/OS－II。本發(fā)明的監(jiān)控器具有較高集成度和性價比的，結(jié)構(gòu)簡單，能用較為經(jīng)濟的組合方式實現(xiàn)滿足智能化要求的工程機械監(jiān)控。
文檔編號G06F13/00GK1474242SQ03136600
公開日2004年2月11日 申請日期2003年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月22日
發(fā)明者王田苗, 魏洪興, 劉淼, 陶偉 申請人:北京博創(chuàng)興業(yè)科技有限公司