一种适用于多种控制要求的多功能控制器的制作方法

[0001]
本实用新型属于自动化领域，涉及一种适用于多种控制要求的多功能控制器。


背景技术：

[0002]
控制器分组合逻辑控制器和微程序控制器，两种控制器各有长处和短处。组合逻辑控制器设计麻烦，结构复杂，一旦设计完成，就不能再修改或扩充，但它的速度快。微程序控制器设计方便，结构简单，修改或扩充都方便，修改一条机器指令的功能，只需重编所对应的微程序；要增加一条机器指令，只需在控制存储器中增加一段微程序，但是，它是通过执行一段微程。具体对比如下：组合逻辑控制器又称硬布线控制器，由逻辑电路构成，完全靠硬件来实现指令的功能。
[0003]
市面上大多数控制器属于特定功能或功能有限、不能满足不同控制需求的情况。如：有的控制器不具备远程通信功能，有的控制器具备rs232或rs485通信、但不具备lin通信或can通信功能或wlan通信功能，有的控制器支持数码管显示、但不具备oled显示屏功能，有的控制器具备蜂鸣器、但不具备语音播报功能，有的控制器具备gprs功能、但不具备蓝牙或wifi功能，有的控制器不具备遥控控制功能，有的控制器支持高低电平信号、但不具备高速高低电平信号处理或模拟量信号处理。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的在于：提供了一种适用于多种控制要求的多功能控制器，解决了上述问题的不足。
[0005]
本实用新型采用的技术方案如下：
[0006]
一种适用于多种控制要求的多功能控制器，包括主控cpu，主控cpu的输入端包括8 路高电平数字量信号输入通道、4路高速数字量信号输入通道和4路模拟量信号输入通道，主控cpu的输出端包括10组继电器输出通道和4路pwm信号型或pwm功率型输出通道；其中，
[0007]
任意一路高电平数字量信号输入通道均连接led指示灯和光耦隔离电路，并连接滤波电容对输入信号进行滤波处理，且采用转换芯片74hc165对采集的信号进行编码处理；
[0008]
任意一路高速数字量信号输入通道任意一路高速数字量信号输入通道使用高速光耦芯片0600-s进行信号转换，并连接npn三极管和滤波电容对输入信号做信号稳定处理；
[0009]
任意一路模拟量信号输入通道连接滤波电容对信号做滤波处理；
[0010]
任意一组继电器输出通道均包括2路输出通道，每个通道均连接led指示灯；主控cpu 通过74hc595芯片和uln2003a芯片驱动8组继电器、通过两个io口连接uln2003a驱动2组继电器；
[0011]
任意一路pwm输出通道分为功率型pwm输出通道或信号型pwm输出通道。
[0012]
进一步地，所述控制器采用dc24v电源模块供电。
[0013]
进一步地，所述dc24v电源模块供电通过三级电源转换电路，将dc24v转为dc12v，为lin总线提供工作电源和4路信号型pwm输出通道提供输出电源；其中，三级电源转换电路
中的线性稳压控制器采用lm7812ct。
[0014]
进一步地，所述dc24v电源模块供电通过一级电源转换电路，将dc24v转为dc5v；为can通信、u盘接口、4路pwm信号型输出、蜂鸣器及语音播报模块提供工作电源；其中，一级电源转换电路中的线性稳压控制器采用lm2576t-5.0。
[0015]
进一步地，所述一级电源转换电路通过二级电源转换电路，将dc5v转换为dc3.3v，为主控cpu、rtc万年历功能、4路模拟量信号输入通道调理电路、4路高速数字量信号输入通道调理电路、8路高电平数字量信号输入通道调理电路、10组继电器输出通道驱动、外置eeprom、外置flash、microsd接卡口、rs485接口、网口和红外接收电路提供工作电源；其中，二级电源转换电路中的线性稳压控制器采用reg1117-3.3。
[0016]
进一步地，所述一级电源转换电路通过四级电源转换电路，将dc5v转换为dc3.8v，为gprs模块提供工作电源；其中，四级电源转换电路中的线性稳压控制器采用mp2359。
[0017]
进一步地，所述一级电源转换电路通过五级电源转换电路，将dc5v转换为dc3.3v，为数码管、oled显示屏、led功能灯、电源指示灯、按键及控制器复位按键功能、wifi 模块和蓝牙模块提供工作电源；其中，五级电源转换电路中的线性稳压控制器采用 asm1117-3.3。
[0018]
进一步地，所述所述万年历功能采用cr1220纽扣电池或二级电源供电，并且具有控制器断电，万年历继续正常工作功能。
[0019]
进一步地，所述led功能灯电路，且采用74hc164芯片驱动led功能灯。
[0020]
进一步地，所述按键及控制器复位按键功能电路。
[0021]
进一步地，所述红外接收电路，采用hs0038作为红外接收头。
[0022]
进一步地，所述电源指示灯电路。
[0023]
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
[0024]
1.人机交互准确方便快捷，控制器具有数码管或oled显示屏功能、按键功能、蜂鸣器、led指示灯、led功能灯、电源指示灯和语音播报功能。
[0025]
2.丰富的通信方式，控制器集成rs232、rs485、can、lin、wlan有线通信方式。
[0026]
3.远程控制及远程数据交互功能，控制器集成gprs、wifi和蓝牙功能，使远程通信有多种连接方式。
[0027]
4.控制器支持多种输入信号处理功能。
[0028]
5.控制器集成micro sd卡及u盘接口，支持文件处理功能。
[0029]
6.控制器集成红外接收头，使用编码遥控器也可以进行功能操作。
[0030]
7.万年历功能使用cr1220和二级电源供电，即使控制器断电，万年历依然可以正常运行。
[0031]
8.控制器具有电源工作灯指示功能。
附图说明
[0032]
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图，其中：
[0033]
图1是本实用新型流程图；
[0034]
图2是本实用新型高电平数字量信号输入通道调理电路中一举例图；
[0035]
图3是本实用新型中74hc165转换芯片对采集的信号进行编码处理电路；
[0036]
图4是本实用新型中8路继电器输出通道一级编码驱动电路；
[0037]
图5是本实用新型中8路继电器输出通道部分二级驱动电路；
[0038]
图6是本实用新型中8路继电器输出通道部分二级驱动及两个io口继电器驱动电路；
[0039]
图7是本实用新型高速数字量信号输入通道调理电路中一举例图；
[0040]
图8是本实用新型模拟量信号输入通道调理电路中一举例图；
[0041]
图9是本实用新型继电器输出通道继电器电路中一举例图；
[0042]
图10是本实用新型中信号型pwm输出控制电路中一举例图；
[0043]
图11是本实用新型中功率型pwm输出驱动部分控制电路；
[0044]
图12是本实用新型中功率型pwm输出驱动电路；
[0045]
图13是本实用新型中一级电源转换电路；
[0046]
图14是本实用新型中二级电源转换电路；
[0047]
图15是本实用新型中三级电源转换电路；
[0048]
图16是本实用新型中四级电源转换电路；
[0049]
图17是本实用新型中五级电源转换电路；
[0050]
图18是本实用新型中万年历功能供电电路；
[0051]
图19是本实用新型中红外接收电路；
[0052]
图20是本实用新型中led功能灯及驱动电路；
[0053]
图21是本实用新型按键及控制器复位按键功能电路；
[0054]
图22是本实用新型中电源指示电路。
具体实施方式
[0055]
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0056]
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0057]
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述
要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0058]
下面图1-22结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。
[0059]
实施例一
[0060]
本实用新型较佳实施例提供的一种适用于多种控制要求的多功能控制器，包括主控 cpu，主控cpu的输入端包括8路高电平数字量信号输入通道、4路高速数字量信号输入通道和4路模拟量信号输入通道，主控cpu的输出端包括10组继电器输出通道和4路pwm 输出通道；其中，
[0061]
任意一路高电平数字量信号输入通道均连接led指示灯和光耦隔离电路，并连接滤波电容对输入信号进行滤波处理，且采用转换芯片74hc165对采集的信号进行编码处理；任意一路高速数字量信号输入通道使用高速光耦芯片进行信号转换，高速光耦芯片型号为 0600-s，并连接npn三极管和滤波电容对输入信号进一步做信号稳定处理；任意一路模拟量信号输入通道连接滤波电容对信号做滤波处理；任意一组继电器输出通道均包括2路输出通道，每个通道均连接led指示灯；主控cpu通过74hc595芯片和uln2003a芯片驱动8组继电器、通过两个io口连接uln2003a驱动2组继电器；任意一路pwm输出通道分为功率型pwm输出通道或信号型pwm输出通道。
[0062]
采用lqfp100封装stm32f103vet6高性能32位arm7处理器作为主控cpu，集成 4路高速(支持150khz)数字量信号输入通道，使用高速光耦芯片进行信号转换，高速光耦芯片型号为0600-s，并使用npn三极管g1和电容c54对输入信号进一步做信号稳定处理；集成4路12bit模拟量；集成10组(每组2路)继电器式输出，每组继电器带有led 灯指示功能；使用uln2003a驱动继电器；主控cpu使用74hc595芯片驱动8路继电器以节省cpu的io口资源，另外2路继电器使用主控cpu的两个io口通过控制uln2003a 来驱动；功率型pwm输出功率直流450w，需单独供电电源供电，使用l4(1uh)电感来连接pwm单独供电电源的地线和控制器供电的电线，使两个电源正常协同工作并起到电源抗干扰功能；信号型pwm输出有dc12v和dc5v两种输出电压，由板载跳线端子j1来选择输出电压；上述芯片均为现有成熟器件，因此不做电路图一一赘述。
[0063]
实施例二
[0064]
本实施例在实施例一的基础上，转换芯片采用74hc165；控制器集成8路带光耦隔离的高电平(dc12-24v)数字量信号输入通道，并使用74hc165转换芯片对采集的信号进行编码处理，以节省主控cpu的io口资源；每个通道带有led指示灯信号功能指示； 74hc165转换芯片对采集的信号进行编码处理电路如图3所示；上述芯片均为现有成熟器件，因此不做电路图一一赘述。
[0065]
实施例三
[0066]
本实施例在实施例二的基础上，所述控制器采用dc24v电源模块供电。所述dc24v 电源模块供电通过三级电源转换电路，将dc24v转为dc12v，为lin总线提供工作电源和4路信号型pwm输出通道提供输出电源；其中，三级电源转换电路中的线性稳压控制器采用lm7812ct。所述dc24v电源模块供电通过一级电源转换电路，将dc24v转为dc5v；为can通信、u盘接口、信号型pwm输出、蜂鸣器和语音播报模块提供工作电源；其中，一级电源转换电路中的线性稳压控制器采用lm2576t-5.0。所述一级电源转换电路通过二级电源转换电路，将dc5v转换为dc3.3v，为主控cpu、rtc万年历功能、4路模拟量信号输入通道调理电路、4路高
速数字量信号输入通道调理电路、8路高电平数字量信号输入通道调理电路、10组继电器输出驱动、外置eeprom、外置flash、microsd接卡口、rs485 接口、wlan网口和红外接收电路提供工作电源；其中，二级电源转换电路中的线性稳压控制器采用reg1117-3.3。所述一级电源转换电路通过四级电源转换电路，将dc5v转换为 dc3.8v，为gprs模块提供工作电源；其中，四级电源转换电路中的线性稳压控制器采用 mp2359。所述一级电源转换电路通过五级电源转换电路，将dc5v转换为dc3.3v，为数码管、oled显示屏、led功能灯、电源指示灯、按键及控制器复位按键功能、wifi模块和蓝牙模块提供工作电源；其中，五级电源转换电路中的线性稳压控制器采用asm1117-3.3；
[0067]
设计多级电源转换电路，满足不同硬件功能电路需要的工作电压，每个电源转换电路都有相应的滤波电容，使控制器工作更稳定。
[0068]
实施例四
[0069]
本实施例在实施例三的基础上，主控cpu型号采用stm32f103vet6、主控cpu的输入端包括8路高电平数字量信号输入通道，任意一路高电平数字量信号输入通道均连接led指示灯和光耦隔离电路，并连接滤波电容对输入信号进行滤波处理，且采用转换芯片74hc165 对采集的信号进行编码处理；主控cpu的输入端包括4路高速数字量信号输入通道，任意一路高速数字量信号输入通道使用高速光耦芯片0600-s进行信号转换，并连接npn三极管和滤波电容对输入信号做信号稳定处理；主控cpu的输入端包括4路模拟量信号输入通道，任意一路模拟量信号输入通道均连接滤波电容对输入信号做滤波处理；主控cpu的输出端包括10组继电器输出通道，任意一组继电器输出通道均包括2路输出通道，每个通道均连接导通led指示灯；主控cpu通过74hc595芯片和uln2003a芯片驱动8组继电器、通过两个io口连接uln2003a芯片驱动2组继电器；主控cpu的输出端包括4路pwm 信号或pwm功率型输出通道，pwm信号型输出通道采用三极管进行输出电压转换；pwm 功率型输出通道采用mos管和功率三极管对负载进行功率驱动，通过四个io口连接 uln2003a芯片驱动4个功率三极管；
[0070]
具体地：控制器具有led功能灯、电源指示灯、显示功能、蜂鸣器功能、语音播报功能、按键及控制器复位按键功能、万年历功能以及外置eeprom/flash功能、micro sd 卡功能、且设置usb接口，其中显示功能主要通过led功能灯、led指示灯、电源指示灯、数码管或oled显示屏达到显示效果，主控cpu通过有线通信接口或无线通信的方式与各个部件连接，有线通信接口包括rs323/rs485/can/lin/wlan，无线通信包括 gprs/wifi/蓝牙/红外接收。
[0071]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型的保护范围，任何熟悉本领域的技术人员在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。