专利名称：用于矿井提升机监控的人机界面装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于矿井提升机监控的人机界面装置。
背景技术：
人机界面是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，是矿井提升机监控系统的重要组成部分，其信息传输、显示及操作性能对于提高人机交互效率，降低监控人员判断错误的机率起着决定性的作用，所以设计一种环境友好和性能可靠的矿井提升机监控系统人机界面具有较大现实意义。随着机电一体化技术的发展，以微电子为基础的监控系统越来越成为机电控制系统的核心。但由于矿井提升机复杂的工作环境，对人机界面结构、功能等方面有着特殊的要求。具体来说，目前矿井提升机监控的人机界面主要存在以下几个方面的问题(1)传统的矿井提升机系统中显示一般是采用LED数码管或普通液晶屏如12864，LED数码管只能显示简单的数字，普通液晶屏颜色单一，显示图片，编程相当复杂，繁琐，而图像显示效果差，图像界面不够友好，难以适应矿井提升机复杂的系统。此外采用上位机作为人机交界面核心，但该方法受到场所，环境制约，灵活性低，成本高。(2)传统的提升机电子系统中大多是采用RS232或RS485串口通信方式，这两种串行通信方式一般只需两根线，虽然硬件相对简单，传输速率也比较高，但其通信过程的协议需要设计者本人根据自身的系统拟定，这样将增加开发难度和延长开发周期，加上这两种串行通信方式是单主从结构容易造成数据错乱，降低总线利用率。(3)在矿井提升机系统中一般都是采用单一的大功率LED灯报警提示功能，对于矿井提升机安全性，可靠性要求高的场所，而一般的语音报警系统只采用蜂鸣器进行单一的响声，这样当出现故障时，不能区别出现故障的类型。(4)在大多数矿井提升机系统中，一般是通过键盘输入方式，该方式简单，容易实现，但是灵活性不够，功能单一。
发明内容为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种界面友好、体积小、结构简单紧凑、效率高、响应快，使用范围广功能强，有利于工作人员进行各项操作和实时观察的用于矿井提升机监控的人机界面装置。本实用新型解决上述的技术问题的技术方案是包括ARM微处理器、显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED灯报警模块和信息存储模块，所述的显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED灯报警模块和信息存储模块分别与ARM微处理器连接。进一步，所述的显示输入模块采用总线型触摸TFT屏。进一步，所述的键盘输入模块与ARM微处理器之间采用I2C串行总线相连接，语音报警模块与ARM微处理器之间采用SPI串行总线相连接。[0011]进一步，所述的语音报警模块采用具有录音和放音两种功能的语音芯片。由于采用上述技术方案，本实用新型的有益效果是1)本实用新型利用显示输入模块、键盘输入模块根据所设置的参数送到ARM微处理器，ARM微处理器分别对各设置的参数进行处理，ARM微处理器输出相应的指令，对矿井提升机运行状态监测与控制参数进行设置。2)本实用新型利用CAN通信模块实现矿井提升机运行参数和状态信号的接受和发送，由显示输入模块完成参数设置和实时显示，同时对信号进行分析处理，根据处理结果由语音报警模块、LED显示报警模块给出相应类型故障声音、显示信息，实现了矿井提升机运行的监测与故障报警。
[0015]图1是本实用新型的结构框图。[0016]图2是本实用新型的带触摸TFT屏接口电路图。[0017]图3是本实用新型的触摸屏与触摸转换芯片AD7843连接电路图。[0018]图4是本实用新型的CAN节点硬件设计图。[0019]图5是本实用新型的矩阵键盘接口电路图。[0020]图6是本实用新型的语音报警模块中录放音电路的电路图。[0021]图7是本实用新型的语音报警模块中音频放大电路的电路图。[0022]图8是本实用新型的LED灯报警提示电路图。[0023]图9是本实用新型的主程序流程图。[0024]图10是本实用新型的初始化流程图。[0025]图11是本实用新型的数据传输流程图。[0026]图12是本实用新型实的声光报警模块程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明如图1所示，一种用于矿井提升机监控的人机界面装置，包括显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED显示报警模块、信息存储模块和ARM微处理器模块，触屏TFT屏显示输入模块采用并行总线方式连接到ARM微控制器，CAN通信模块接受端、发送端分别接ARM微处理器，CAN通信模块信号线连接端分别接外部信号端口，键盘输入模块与ARM微处理器之间采用1 串行总线相连接，语音报警模块与ARM微处理器之间采用SPI串行总线相连接，LED显示报警模块外加驱动电路与ARM微处理器相连接，电源模块和信息存储模块分别与ARM微处理器相连。如图2所示，该接口电路分为TFT屏接口，TFT显示屏(TFT8048BS-7)与ARM微处理器通过DJO DJ7、WRJ、RDJ、CSJ相互连接。如图3所示，该接口电路分为触摸屏接口，通过TIRQ，TDOUT, TDIN, TDLK, TCS与ARM微处理器相互连接。触摸转换芯片采用AD7843，ADS7843是一个内置12位模数转换、低导通电阻模拟开关的串行接口芯片。供电电压2. 7 5 V，参考电压VREFSl疒+VCC，转换电压的输入范围为(Γ VREF，最高转换速率为125 kHz。ADS7843之所以能实现对触摸屏的控制，是因为其内部结构很容易实现电极电压的切换，并能进行快速A/D转换。如图4所示，CAN通信模块采用CTM8251T接口芯片，CTM8251T芯片的主要功能和PCA82C251 一样，具有将CAN控制器逻辑电平转换为CAN总线的差动电平的功能。使用时只需进行单电源供电就可以实现带隔离的CAN收发电路，隔离电压可以达到DC 2500V，其接口简单，使用方便。如图5所示，键盘接口电路由两部分组成4X4矩阵键盘，独立按键，矩阵键盘采用周立功公司生产的专用键盘管理芯片ZLG7290 ；独立键盘采取外部中断输入方式。与ARM微处理器之间采用1 串行总线接口，只需两根信号线，节省I/O资源。如图6和图7所示，语音报警提示电路采用的是美国ISD公司推出ISD4004语音芯片，该芯片具有录音和放音两种功能，将各种不同报警提示语音录到ISD4004中，并采取分段管理，放音可以直接从ISD4004输出驱动，经过LM4860功率放大器将ISD4004输出音频信号放大，再驱动喇叭播放。如图8所示，LED灯报警提示电路采用大功率，高亮度LED，而由于主控制器驱动电流不够，须外加驱动电路。如图9所示，根据系统任务分析，系统运行功能程序分为主程序、初始化、参数设置，数据传输，实时显示，故障类别判断，提示报警等模块。软件主程序实现系统的主工作流程。上电以后首先进行初始化，包括设置主控制器外围接口功能的初始化、中断向量初始化、操作界面初始化、各标志位设置等，然后程序进入主循环，周期性的对外部传输过来的信号进行采集，经运算处理后再通过TFT彩屏显示，并判断是否产生故障，同时对提升机运行状态进行状态显示，或LED灯指示，再负责管理和调用各个子程序，而各中断函数主要是用来管理用户的输入设置包括操作命令和参数设置。图10、图11和图12分别是初始化流程、数据传输流程和声光报警模块程序流程。本实用新型的工作原理为ARM微处理器根据显示输入模块、键盘输入模块所设置的参数送到ARM微处理器，ARM微处理器分别对各设置的参数进行处理，ARM微处理器输出相应的指令，并通过CAN通信模块接受或发送提升机运行状态信号和将各监测到的参数送到触摸屏进行实时显示，同时对信号进行分析处理，根据处理结果由语音报警模块、LED显示报警模块给出相应类型故障声音、显示信息。为实现矿井提升机运行监控的参数设置、
参数状态显示等功能提供友好的人机交互界面，同时具备矿井提升机各种类型故障的报警
权利要求1.一种用于矿井提升机监控的人机界面装置，其特征在于包括ARM微处理器、显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED灯报警模块和信息存储模块，所述的显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED灯报警模块和信息存储模块分别与ARM微处理器连接。
2.根据权利要求1所述的用于矿井提升机监控的人机界面装置，其特征在于所述的显示输入模块采用总线型触摸TFT屏。
3.根据权利要求1所述的用于矿井提升机监控的人机界面装置，其特征在于所述的键盘输入模块与ARM微处理器之间采用I2C串行总线相连接，语音报警模块与ARM微处理器之间采用SPI串行总线相连接。
4.根据权利要求1所述的用于矿井提升机监控的人机界面装置，其特征在于所述的语音报警模块采用具有录音和放音两种功能的语音芯片。
专利摘要本实用新型公开了一种用于矿井提升机监控的人机界面装置。它包括ARM微处理器、显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED灯报警模块和信息存储模块，所述的显示输入模块、CAN通信模块、电源模块、键盘输入模块、语音报警模块、LED灯报警模块和信息存储模块分别与ARM微处理器连接。本实用新型界面友好、体积小、结构简单紧凑、效率高、响应快，使用范围广功能强，有利于工作人员进行各项操作和实时观察。
文档编号B66B19/06GK202296655SQ20112037589
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者何宽芳, 余栋梁, 彭楚光, 朱玲, 江洪波, 程佳 申请人:湖南科技大学