一种基于Android操作系统的智能状态监控显示仪的制作方法

本实用新型属于机械装备状态监控技术领域，涉及一种基于android操作系统的智能状态监控显示仪，用于实现工作现场的多场景监控显示功能。

背景技术：

各种机械装备包括工程机械、农业机械、生产线设备等一般都需要安装一个状态监控显示仪，用来实时的监控显示机械装备各部分的状态以及运行情况，而由于机械装备功能日益复杂，且在运行过程中通常伴随着许多特殊情况的各种异常或故障，因此状态监控显示仪的智能化尤为重要。目前市面上状态监控显示仪一般是不带操作系统的，实现简单的图形和文字显示，如采用串口屏，或基于微处理器控制的专用显示仪，这类显示仪功能简单，灵活性差，只能适用特定型号的机械设备，且不能执行复杂的计算，也不能联网。

另外有一些智能状态监控显示器是带有操作系统的，灵活性较好，但是系统缺少can总线或者视频影像功能。车载系统很多的功能模块都是采用can通讯的，因此就需要智能状态监控显示器也具有can通讯功能；而视频影像功能可以辅助操作人员实时的监控机械装备的状态，为操作人员操作机械装备提供有力的帮助。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有状态监控显示仪存在的不足之处，提出一种基于android操作系统的智能状态监控显示仪。

本实用新型是通过以下的技术方案来实现：

本实用新型技术方案是提供一种基于android操作系统的智能状态监控显示仪，包括有内置android操作系统的android智能核心模块，以及与android智能核心模块连接的电源模块、can通讯模块、串口通讯模块、usb模块、tf卡模块、sim卡模块、触摸显示模块、视频影像模块、音频模块、麦克风模块、按键模块、gps天线模块和无线通讯模块；所述电源模块与其它各个模块均有连接，用于将24v输入电压转换为5v、4.2v和3.3v电压，为其它各个功能模块提供所需的电源。

在该技术方案的一个实施例中，所述can通讯模块包含电平转换模块、spi转can模块和can总线接口，电平转换模块与所述android智能核心模块通过spi总线连接，spi转can模块与电平转换模块相连，spi转can模块再与can通讯接口连接。其中电平转换模块将android智能核心模块的spi信号由1.8v电平转换为3.3v电平。

在该技术方案的一个实施例中，所述串口通讯模块包含电平转换模块、rs232收发器和rs232接口，电平转换模块与所述android智能核心模块通过串口连接，rs232收发器与电平转换模块相连，rs232收发器再与rs232接口连接。其中电平转换模块将android智能核心模块的串口信号由1.8v电平转换为3.3v电平后，接入rs232收发器，用于软件调试以及与外设通信。

在该技术方案的一个实施例中，所述usb模块包含usb插座a、usb插座b和usb通道选择模块，usb插座a和usb插座b与usb通道选择模块相连，usb通道选择模块再与所述android智能核心模块通过usb接口连接。其中usb通道选择模块采用高带宽、高速usb2.0多路复用器，可以灵活的选择usbotg模式或者usbslave模式接入android智能核心模块，其中usb插座a用于连接otg设备，包括鼠标、键盘和u盘等；usb插座b用于连接pc，在pc端软件调试显示器等。

在该技术方案的一个实施例中，所述tf卡模块包含tf卡座和tf卡，tf卡安装在tf卡座内，tf卡座与所述android智能核心模块的tf卡接口连接；tf卡模块用于扩展android智能核心模块的数据存储空间，可选用不同容量的tf卡。

在该技术方案的一个实施例中，所述sim卡模块包含sim卡座和sim卡，sim卡安装在sim卡座内，sim卡座与所述android智能核心模块的sim卡接口连接。

在该技术方案的一个实施例中，所述android智能核心模块采用集成2/3/4g通信、wifi通信、蓝牙通信、fm通信和gps定位等功能的模块，是整个智能状态监控显示仪的控制中心，控制和管理其他模块，内置android操作系统，同时具有丰富的接口资源。

在该技术方案的一个实施例中，所述触摸显示模块包含触摸显示屏和mipi转lvds视频转换模块，触摸显示屏与mipi转lvds视频转换模块通过lvds接口连接，触摸显示屏还与android智能核心模块通过i2c总线和pwm调光接口连接，mipi转lvds视频转换模块与android智能核心模块通过mipi接口连接。其中mipi转lvds视频转换模块将所述android智能核心模块产生的mipi视频信号转换为lvds视频信号，在触摸显示屏上进行显示；触摸显示屏通过i2c总线向所述android智能核心模块发送触摸位置信息；android智能核心模块通过pwm调光信号调节触摸显示屏的背光亮度；触摸显示屏采用高清ips屏幕，支持10点触控，用于显示和人机交互操作。

在该技术方案的一个实施例中，所述视频影像模块包含av视频插座和av转mipi视频转换模块，av视频插座与av转mipi视频转换模块通过av接口连接，av转mipi视频转换模块再与所述android智能核心模块通过mipi接口连接。其中av视频插座用于外接摄像头，采集实时视频数据，将av信号传递给av转mipi视频转换模块，再由av转mipi视频转换模块将av信号转换成mipi信号，传递给所述android智能核心模块，android智能核心模块通过i2c总线实现对av转mipi视频转换模块的控制。

在该技术方案的一个实施例中，所述音频模块包含喇叭和音频放大模块，喇叭与音频放大模块连接，音频放大模块与所述android智能核心模块通过音频接口连接。其中所述android智能核心模块产生的音频信号经过音频放大模块放大后，通过喇叭产生声音。

在该技术方案的一个实施例中，所述麦克风模块包含麦克风以及一些外围电路，与所述android智能核心模块通过麦克风接口连接，用于采集语音信号。

在该技术方案的一个实施例中，所述按键模块包含七个按键，其中power键和home键与所述android智能核心模块通过pwrkey和homekey接口连接，而v-键、v+键、camera键、menu键和back键与所述android智能核心模块通过kcol0、kcol1、krow0、krow1和krow2接口采用矩阵键盘的结构连接，节约了核心处理器的io口资源，实现电源、主菜单、音量减、音量加、菜单、照相机和后退的功能，操作人员可以通过按键快速的开关显示器、回到主菜单、加减音量和返回上一个界面等。

在该技术方案的一个实施例中，所述gps天线模块包含一根天线，具有功耗低、精度较高的特点，满足机械装备的实时定位和导航需求。

在该技术方案的一个实施例中，所述无线通信模块包括4g天线模块和wifi天线模块。所述4g天线模块包含两根天线，提供4g移动通讯功能。所述wifi天线模块包含一根天线，在有wifi无线信号的时候可以不通过sim卡连接到网络，满足机械装备的不同的联网需求。

本实用新型的技术方案及其实施例中，具有以下有益技术效果：

智能状态监控显示仪基于开源的android操作系统，人机交互逻辑与智能手机保持一致，降低操作人员学习成本。通过高清ips显示屏实时显示机械装备的工作状态参数，清晰直观，界面友好。

所述智能状态监控显示仪具有can通讯功能，较好的解决了目前很多车载监控显示器的通讯问题，并支持输出语音提示和语音告警。同时支持影音娱乐功能，可以播放音乐和收听广播，可有效缓解高强度工作产生的疲劳感，提升工作效率。

所述智能状态监控显示仪具有视频影像功能，通过高清显示屏实时的显示机械装备前后场景，辅助操作人员更安全的操作机械装备。

附图说明

图1为实施例中的智能状态监控显示仪的组成框图。

图2为实施例中的电源模块的组成框图。

图3为实施例中的can通讯模块的组成框图。

图4为实施例中的串口通讯模块的组成框图。

图5为实施例中的usb模块的组成框图。

图6为实施例中的tf卡模块的组成框图。

图7为实施例中的sim卡模块的组成框图。

图8为实施例中的触摸显示模块的组成框图。

图9为实施例中的视频影像模块的组成框图。

图10为实施例中的音频模块的组成框图。

图11为实施例中的按键模块的原理图。

具体实施方式

以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，本实施例的智能状态监控显示仪，包括电源模块1、can通讯模块2、串口通讯模块3、usb模块4、tf卡模块5、sim卡模块6、android智能核心模块7、触摸显示模块8、视频影像模块9、音频模块10、麦克风模块11、按键模块12、gps天线模块13、4g天线模块14和wifi天线模块15。

电源模块1与其它各个模块均有连接，用于将车载电源的24v输入电压转换为5v电压、4.2v电压和3.3v电压，为其它各功能模块提供所需的电源。结构如图2所示，电源模块1包含4.2v稳压电源模块，5v稳压电源模块和3.3v稳压电源模块；4.2v稳压电源模块和5v稳压电源模块均采用美国ti公司的buck型dc-dc稳压芯片tps54260dgq，具有3.5v-60v的宽输入电压范围，输出电流大等优点，输入端接入24v车载电源，通过调节输出端的反馈电阻，输出4.2v和5v直流稳压电源；3.3v稳压电源模块采用贝岭公司的稳压电源芯片et53333sc，具有体积小，成本低，输出电流大等优点，输入端接5v稳压电源模块，输出3.3v直流稳压电源。

如图3所示，can通讯模块2包含电平转换模块16，spi转can模块17和can通讯接口18，电平转换模块15与所述android智能核心模块7通过spi总线连接，spi转can模块17与电平转换模块16相连，spi转can模块17再与can通讯接口18连接。其中spi转can模块17采用美国microchip公司的带有spi接口的独立can控制器和收发器芯片mcp2515，具有低功耗、工作温度范围广等特点，电平转换模块16将android智能核心模块7的spi信号由1.8v电平转换为3.3v电平，再接入spi转can模块17中，转换为can信号,通过can通讯接口18接入can总线。

如图4所示，串口通讯模块3包含电平转换模块16、rs232收发器19和rs232接口20，电平转换模块16与所述android智能核心模块7通过串口连接，rs232收发器19与电平转换模块16相连，rs232收发器19再与rs232接口20连接。其中电平转换模块16将android智能核心模块7的串口信号转换后，接入rs232收发器19，采用美国美信公司的高速rs232收发器max3232cse，具有低功耗，高可靠性等特点。用于软件调试以及与外设的通信。

如图5所示，usb模块4包含usb插座a21、usb插座b22以及usb通道选择模块23，usb插座a21和usb接口b22与usb通道选择模块23相连，usb通道选择模块23再与所述android智能核心模块7通过usb接口连接。其中usb通道选择模块23采用美国ti公司的高带宽，高速usb2.0多路复用器ts3usb221-drc，可以灵活的选择usbotg模式或者usbslave模式接入android智能核心模块7，其中usb插座a21用于连接otg设备，包括鼠标、键盘、u盘等；usb插座b22用于连接pc，在pc端软件调试显示器等。

如图6所示，tf卡模块5包含tf卡座25和tf卡24，tf卡24安装在tf卡座25内，tf卡座25与所述android智能核心模块7的tf卡接口连接；tf卡模块5用于扩展android智能核心模块7的数据存储空间，具有尺寸小，存储速度快等优点，可选用不同容量的tf卡扩展数据的本地存储，保存工作参数以及历史数据等。

如图7所示，sim卡模块6包含sim卡座27和sim卡26，sim卡26安装在sim卡座27内，sim卡座27与所述android智能核心模块7的sim卡接口连接。

android智能核心模块7采用集成2/3/4g通信、wifi通信、蓝牙通信、fm通信和gps定位等功能的模块，是整个智能状态监控显示仪的控制中心，控制和管理其他模块，内置android操作系统，同时具有丰富的接口资源。

如图8所示，触摸显示模块8包含触摸显示屏28和mipi转lvds视频转换模块29，触摸显示屏28与mipi转lvds视频转换模块29通过lvds接口连接，触摸显示屏28还与android智能核心模块7通过i2c总线和pwm调光接口连接，mipi转lvds视频转换模块29与android智能核心模块7通过mipi接口连接。其中mipi转lvds视频转换模块29采用龙讯半导体有限公司的单通道mipi转lvds芯片lt8912b，具有低功耗，工作温度范围广等特点，将所述android智能核心模块7产生的mipi视频信号转换为lvds视频信号，在触摸显示屏28上进行显示，触摸显示屏28通过i2c总线向所述android智能核心模块7发送触摸位置信息；android智能核心模块7通过pwm调光信号调节屏幕亮度，其中触摸显示屏28采用高清ips屏幕，支持10点触控，用于人机交互操作。

如图9所示，视频影像模块9包含av视频插座30和av转mipi视频转换模块31，av视频插座30与av转mipi视频转换模块31连接，av转mipi视频转换模块31再与所述android智能核心模块7通过mipi接口连接。其中av视频插座30用于外接摄像头，采集实时视频数据，传递给av转mipi视频转换模块31，其中av转mipi视频转换模块31采用美国analogdevices公司的视频解码器芯片adv7282-m，将av信号转换成mipi信号，传递给所述android智能核心模块7；android智能核心模块7通过i2c总线实现对av转mipi视频转换模块31的控制。

如图10所示，音频模块10包含喇叭32和音频放大模块33，喇叭32与音频放大模块33连接，音频放大模块33与所述android智能核心模块7通过音频接口连接。其中音频放大模块33采用上海艾为电子技术有限公司的音频功率放大器aw8733atqr，具有体积小，功率大，抑制噪声干扰等优点，将所述android智能核心模块7产生的音频信号经过音频放大模块33放大后，通过喇叭32产生声音。

麦克风模块11包含麦克风以及一些外围电路，与所述android智能核心模块7通过麦克风接口连接，其中麦克风采用knowles公司的spm0410hr5h-pb芯片，用于采集语音信号。

如图11所示，按键模块12包含七个按键，其中power键和home键与所述android智能核心模块7通过pwrkey和homekey接口连接，而v-键、v+键、camera键、menu键和back键与所述android智能核心模块7通过kcol0、kcol1、krow0、krow1和krow2接口采用矩阵键盘的结构连接，节约了android核心处理器模块7的io口资源，实现电源、主菜单、音量减、音量加、菜单、照相机以及后退的功能，操作人员可以通过按键快速的开关显示器，回到主菜单、加减音量和返回上一个界面等。

gps天线模块13包含一根天线，具有功耗低、精度较高的特点，可以满足机械装备的实时定位和导航需求。4g天线模块14包含一根天线，提供4g移动通讯功能。wifi天线模块15包含两根天线，在有wifi无线信号的时候可以不通过sim卡连接到网络，满足机械装备的不同的联网需求。

以上参照本实用新型的具体实施方式的实施例描述了本实用新型，但并不是对本实用新型的限制，本实用新型所提出的基于android的智能状态监控显示器对于其它环卫机械，或工程机械、农业机械等移动作业机械装备同样适用，本领域的普通技术人员按照本实用新型的精神而所作的等同变化与修饰，都属于本实用新型权利要求的保护范围。