专利名称：燃气用户监控终端的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种终端设备，特别涉及一种可远程监测用户燃气使用情况的监控终端。
背景技术：
现有的燃气用户监控终端包含CPU、数据存储器和FLASH存储器，CPU与存储器之间通过16位数据总线进行通信，并将采集到的流量计数据或者膜式燃气表的数据存储到外部FLASH存储器中。燃气公司的工作人员通过GPRS通信来抄读表计数据，并以此数据作为缴费和问题查询的依据。这种抄表方式存在的缺陷是一、当GPRS模块故障或者通讯信号异常时，不能顺利抄读用户的数据。二、原有终端都是通过有线抄表方式，给现场施工、安装带来了很大的不便。三、目前现场的燃气表计中安装了短距离无线通讯方式，原有终端无法满足抄读此种表的功能。尤其随着天然气在发电、工业锅炉、宾馆酒店、燃气汽车、冷热电 三联供、燃气热泵等领域广泛使用，这将对燃气工商业用户的抄表以及客户用气安全管理等方面带来不利影响，同时也给广大居民的生活造成极大不便。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种用于解决现场抄读燃气表数据并可抄读无线表计数据的燃气用户监控终端。本实用新型提供的这种燃气用户监控终端，包含一个CPU、一个通过SPI接口与CPU相连的FLASH存储器、一个RF无线通信单元和一个液晶显示单元，所述RF无线通信单元通过串口与CPU相连，所述液晶显示单元通过SPI接口与CPU相连。所述RF无线通信单元包含小无线模块、电源控制单元和下载口，电源控制单元实施CPU对小无线模块的电源接通和断开控制，下载口是小无线模块的程序下载接口，用作仿真和程序调试。所述液晶显示单元包含液晶电源控制单元、信号驱动单元和连接器，液晶电源控制单元将电源信号滤波后通过连接器为液晶显示屏供电，并提供CPU可控的液晶背光电源；CPU通过外部接口将液晶显示控制信号传至信号驱动单元，由信号驱动单元通过连接器对液晶显示屏进行显示控制。为了克服采用EEPROM存储的缺陷，并存储I年以上的采集数据信息，所述FLASH存储器采用大容量串行FLASH芯片。为了实现本实用新型的高性能、低功耗和数据存储功能，所述CPU采用飞思卡尔高性能cotex-M4硬件平台作为控制核心。本实用新型采用飞思卡尔高性能cotex_M4硬件平台为控制核心,通过SPI接口与外部存储器和显示模块进行通讯；通过串口方式与有线RS485、微功率小无线模块和GPRS通讯模块进行数据交换；通过I/O 口的方式来接收按键的操作和控制阀控的输出。所述RF无线通信单元是短距离抄表系统的核心单元。使用时，该单元可以在470-510MHZ的频率波段内，将IOOOm范围内的无线流量计或者无线燃气表的相关数据抄读回本实用新型中。所述液晶显示单元采用SPI总线数据通讯方式，把相关的燃气使用情况信息显示在160*160的点阵液晶屏上。同时，还可根据客户的需求，查询近一年来的用户燃气信息，并准确的把FLASH中保存的购气、用气情况，显示到界面上，从而方便用户及时了解燃气的使用情况。除此之外，本实用新型专门提供一路维护串口，便于产品的升级与维护。以上所述功能均采用模块化设计实现，并且各个功能模块与系统之间进行光电隔离，有效提高了系统的安全性和可靠性。
图I为本实用新型的功能结构图。图2为本实用新型所述RF无线通信单元功能框图。图3为本实用新型所述RF无线通信单元具体电路图。图4为本实用新型所述液晶显示单元功能框图。·[0011]图5为本实用新型所述液晶显示单元具体电路图。
具体实施方式
本实用新型包含CPU管理单元、与其他控制单元相连的电源单元、外部存储单元、数据采集单元、阀控单元、有线通讯单元、无线通讯单元、液晶显示单元及相应的接口电路单元。其CPU管理单元采用飞思卡尔高性能cotex_M4硬件平台为核心(ARM Cortex_M4内核带DSP指令，性能可达I. 25DMIPS/MHZ，多达32通道的DMA，可用于外设和存储器数据传输并减少CPU干预，提供lOOMHzCPU频率)，芯片内部具备高精度时钟RTC，能够独立运行，保持系统的精确时基；再辅以大容量SPI串行FLASH存储介质，存储特定用户的燃气使用信息。本实用新型的通讯方式支持有线RS485通讯方式、微功率小无线方式和GPRS通讯方式。提供两路RS485抄表接口，2路脉冲采集接口，4路开关量输入接口，2路模拟量采集接口和I路流量告警紧急切断阀接口。本实用新型还专门提供一路维护串口，便于产品的升级与维护。本实用新型各个功能均采用模块化设计实现，上述各种接口全部与系统进行光电隔离，从而有效提高系统的安全性和可靠性。从图2可以看出，所述RF无线通信单元包含小无线模块、电源控制单元和下载口，电源控制单元实施CPU对小无线模块的电源接通和断开控制，下载口是小无线模块的程序下载接口，用作仿真和程序调试。所述RF无线通信单元是短距离抄表系统的核心单元。使用时，该单元可以在470-510MHZ的频率波段内，将IOOOm范围内的无线流量计或者无线燃气表的相关数据抄读回本实用新型中。从图3可以看出，所述RF无线通信单元包含MOS管V94、下载接口 XS5和小无线模块U5，MOS管V94的栅极与控制信号端RF_Power_Ctrl相连，同时通过上拉电阻R197与电源V3P3相连，其漏极与电源V3P3相连，同时通过滤波电容C130接地，其源极与电源V3P3_RF相连，同时通过电容C86滤波后接地，下载接口 XS5的2脚与电源V3P3_RF相连，其6脚接地，其I脚与下载信号端一 H)I_DD相连，其5脚与下载信号端二 H)I_DC相连，小无线模块U5的26脚和27脚分别通过电阻R40和电阻R39与电源V3P3_RF相连，同时其26脚接入来自CPU的接收数据端RF_TXD的数据信息，其27脚将数据信息传输至CPU的发送数据端RF_RXD，其28脚与CPU唤醒小无线模块接口 WAKE_UP_MCU2RF相连，其30脚与小无线模块唤醒CPU接口 WAKE_UP_RF2MCU相连，其2脚与电源V3P3_RF相连，同时通过电容C87接地，其5脚接入按键信号RF_KEY，其9脚接入指示信号RF_LED，其12脚、15脚、16脚、17脚、19脚和22脚均接地。工作时，CPU通过RF_P0WER_Ctrl信号来控制着MOS管V94的导通和关闭，从而控制小无线模块U5的电源V3P3_RF的接通与断开，其中，电阻R197为上拉电阻，电容C130和电容C86起滤波作用。XS5接口为小无线模块U5的下载口，工作人员可以通过此接口进行系统仿真和程序调试。所述RF无线通信与CPU通过串口进行数据交换。为了增加驱动能力，此接口分别通过R39和R40上拉到电源V3P3_RF。接口 WAKE_UP_RF2MCU和接口 WAKE_UP_MCU2RF用作备用接口，在做低功耗模式下，分别为CPU与所述RF无线通信单元之间进行相互唤醒的接口。从图4可以看出，所述液晶显示单元包含液晶电源控制单元、信号驱动单元和连
接器，液晶电源控制单元将电源信号滤波后通过连接器为液晶显示屏供电，并提供CPU可控的液晶背光电源；CPU通过外部接口将液晶显示控制信号传至信号驱动单元，由信号驱动单元通过连接器对液晶显示屏进行显示控制。所述液晶显示单元采用SPI总线数据通讯方式，把相关的燃气使用情况信息显示在160*160的点阵液晶屏上。同时，还可根据客户的需求，查询近一年来的用户燃气信息，并准确的把FLASH中保存的购气、用气情况，显示到界面上，方便用户及时了解燃气的使用情况。从图5可以看出，所述液晶显示单元包含π型滤波器、三极管V25、信号驱动芯片D5和连接器XS7，31型滤波器由电容C28、电感L4和电容C29组成，电源V3P3通过π型滤波器滤波后为液晶屏提供液晶电源VDD_LCD，同时将此信号传输至连接器XS7的13脚，之后通过电容C30滤波接地，得到液晶背光电源正极信号LED+，并将此信号传输至连接器XS7的15脚，接着通过极性电容C33接地，同时经由电阻R42产生液晶背光电源负极信号LED-，并将此信号传输至连接器XS7的17脚，三极管V25集电极接至电阻R42的2脚，其基极通过限流电阻R43与CPU的使能信号端LCD_EN相连，其发射极接地，电容C34与电阻R44并联后接于三极管V25基极与地之间，信号驱动芯片D5的2脚通过电阻R48接电源V3P3A，并输出液晶数据信号LCD_SDA，其3脚通过电阻R49接电源V3P3A，并输出液晶时钟信号LCD_SCK，其4脚通过电阻R50接电源V3P3A，并输出液晶片选信号LCD_CS，其5脚通过电阻R51接电源V3P3A，并输出液晶数据选择信号LCD_A0，其6脚通过电阻R52接至电源V3P3A，并输出液晶复位信号LCD_RST，其I脚和20脚均接电源V3P3，其10脚和19脚均接地，电容C42与双向稳压管V27并联后接于其20脚和地之间，信号驱动芯片D5将复位信号BRST经由其14脚传至连接器XS7的7脚，将数据选择信号BAO经由其15脚通过电阻R58传至连接器XS7的9脚，将片选信号BCSO经由其16脚通过电阻R59传至连接器XS7的11脚，将时钟信号BSCK_LVD经由其17脚通过电阻R57传至连接器XS7的5脚，将数据信号BSDA_LVD经由其18脚通过电阻R56传至连接器XS7的I脚，连接器XS7的2脚接地。所述液晶显示单元采用直流3. 3V供电，首先通过由电容C28、电容C29和电感L4组成的η型滤波器进行滤波，得到液晶显示屏供电电源，即液晶电源VDD_LCD;然后经过电容滤波和电阻降压后得到液晶背光的电源，即液晶背光电源正极信号LED+和液晶背光电源负极信号LED-。CPU通过使能信号端LCD_EN控制三极管V25的导通和关闭，从而控制液晶背光电源负极信号LED-的电平高与低，由此实现对液晶屏幕背光亮与灭的控制，其中电阻R43和电容C34主要对该使能信号进行限流滤波，电阻R44主要起固定电平的作用。为了增强液晶信号的驱动能力，将数据信号BSDA_LVD、时钟信号BSCK_LVD、命令和数据选择信号BAO、片选信号BCSO和复位信号BRST这5个液晶相关信号分别通过5个电阻上拉到电源V3P3A，再通过信号驱动芯片D5把这些信号送到液晶模块的接口处，即连接器XS7，其中数据信号BSDA_LVD、时钟信号BSCK_LVD、命令和数据选择信号 ΒΑ0、片选信号BCSO都分别串联一个匹配电阻后再接入连接器XS7中。
权利要求1.一种燃气用户监控终端，包含一个CPU、一个通过SPI接口与CPU相连的FLASH存储器，其特征在于，还包含一个RF无线通信单元和一个液晶显示单元，所述RF无线通信单元通过串口与CPU相连，所述液晶显示单元通过SPI接口与CPU相连。
2.根据权利要求I所述的燃气用户监控终端，其特征在于，所述RF无线通信单元包含小无线模块、电源控制单元和下载口，电源控制单元实施CPU对小无线模块的电源接通和断开控制，下载口是小无线模块的程序下载接口，用作仿真和程序调试。
3.根据权利要求I所述的燃气用户监控终端，其特征在于，所述液晶显示单元包含液晶电源控制单元、信号驱动单元和连接器，液晶电源控制单元将电源信号滤波后通过连接器为液晶显示屏供电，并提供CPU可控的液晶背光电源；CPU通过外部接口将液晶显示控制信号传至信号驱动单元，由信号驱动单元通过连接器对液晶显示屏进行显示控制。
4.根据权利要求I所述的燃气用户监控终端，其特征在于，所述FLASH存储器采用大容量串行FLASH芯片。
5.根据权利要求I所述的燃气用户监控终端，其特征在于，所述CPU采用飞思卡尔高性能cotex_M4硬件平台作为控制核心。
专利摘要本实用新型公开了一种燃气用户监控终端，包含CPU、通过SPI接口与CPU相连的FLASH存储器、RF无线通信单元和液晶显示单元。所述RF无线通信单元中的电源控制单元实施CPU对小无线模块的电源控制，下载口是小无线模块的程序下载接口，用作仿真和程序调试。所述液晶显示单元包含液晶电源控制单元、信号驱动单元和连接器，液晶电源控制单元将电源信号滤波后为液晶显示屏供电，并提供CPU可控的液晶背光电源；CPU通过外部接口将液晶显示控制信号传至信号驱动单元，由信号驱动单元对液晶显示屏进行显示控制。本实用新型采用模块化设计实现，并且各个功能模块与系统之间进行光电隔离，有效提高了系统的安全性和可靠性。
文档编号G08C17/02GK202694558SQ201220416090
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月22日 优先权日2012年8月22日
发明者石英春, 黄深喜, 肖盛旺 申请人:湖南威铭能源科技有限公司