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  现代小型挖掘机化电子监控系统巧件设计

  硬件设计是整个系统设计的基础,决定了整个系统运行的功能与性能。由于小型挖掘机工作环境非常恶劣,对硬件设计的要求较高。在本章中,硬件设计从功能的实现、系统可靠性、系统稳定性、抗干扰能力及易扩展性等几个方面进行设计。本章重点介绍硬件设计方案,并对所设计的电路进行详细的阐述。硬件原理图及PCB设计采用Altium 9软件进行设计。
1硬件设计总体框架。

  现代小型挖掘机电子监控系统设计的目的是实现小型挖掘机的本地信息监控,提供与远程监控平台和主控制器的信息交互,并通过按键接口与操作人员进行人机信息交互。从上一节分析了监控系统应该具备的功能,在此基础上验证系统的总体设计方案,并提出系统所需达到的性能指标。监控系统W嵌入式处理器为主控制中模块化的设计思想来分配硬件设汁的各个功能模块,主要包括显示模块、存储模块、电源管理模块,通信控制模块,键盘处理模块,时钟及复位模块及输入模块等几个部分。以下只讨论几个关键模块:

  (1)主控制CPU

  CPU是整个胳控系统的也化是整个监控系统的控制中也。在嵌入式系统中,广泛采用的CPU有微控制器、微处理器、DSP处理器、片上系统。微控制器即俗称的单片机,它具有体积小、结构紧凑、性价格比高的特点。其在一块芯片上集成了中央处理器、存储器、定时器及多种输入输出接曰,主要完成信号控制的功能。

  嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来,它是具有32位1^;1上的处理器,价格较单片机高,但和工业汁算机相比,具有体积小、重量轻、可靠性高的特点。

  DSP处理器是专口用于信息处理的CI>U,其计算处理速度和能力是其主要特点。

  片上系统是一种电路系统,主要用于小型的,日益复杂的客户电子设备,如蓝牙设备等。

  电子监控系统的CPU主要用于控制功能,对计算数据量要求不富,也不要求集成小型化,因而一般不采用DSP处理器和片上系统。采用嵌入式微处理器能够满足监控系统的应用,但是由于嵌入式微处理器成本较离,环境适应性较差,而液皮小型挖掘机在工作时产生噪声、振动、高温及污染等多种不稳定因素,因而本系统采用单片机作为主控制MCU。
   
     (2)显示模块

  显示设备主要是使用CRT和LCD。由于CRT显示屏虽然显示效果较佳,工艺成熟,质量可靠,但是功耗体积大,驱动麻烦,环境适应性差,不适合液压小型挖掘机的应用。LCD显示屏尺寸功耗小,驱动简单,寿命长。考虑液压挖掘机驾驶室空间小,驾驶员到显巧屏的距离适中,采用320x240的LCD显示屏进行系统设计。

  (3)存储器模块

  由于监控系统需要存储图片数据、文本数据和用户参数及历史故障记录信息,虽然主控制MCU —般具有FLASH存储空间,但是仍然难W满足同时存储程序数据及W上应用数据的存储需求,因而需要扩展外部FLASH存储空间。
现代小型挖掘机化电子监控系统巧件设计

上海11选5开奖结果      (4)总线通信模块


  监控系统需要与主控制器进行通信,也同时需要与远程监控平台进行信息交互。由于现代蓝控系统专用主控制器主要采用CAN总线进行数据通信,而GPS通信模块一般支持CAN总线通信进行数据交瓦因而监控系统中需要CAN支持总线进行通信。这样通过控制器,GPS远程监控系统,电子监控系统组成一个完整的电子控制系统,实现对小型挖掘机的电子控制。
 
   5)输入输出模块

  系统的输入模块主要实现小型挖掘机工况数据信号的采集功能。信号类型主要有模拟量(如冷却液湿度、液压油湿度、燃油油位)及开关量(预热信号、充电信号、油水分离信号、空滤信号等)的采集。输入模块将输入信号转换成CPU需要的参数范围,然后通过计算得到需要显示的参数值,通过总线通信发送给共享模块,完成相应的功能。

  输出部分主要用于监控系统本身的功能性输出,如LCD背光亮度的PWM调节输出,电源Backup电路的使能输出等。

   (6)电源模块

  监控系统通过液皮小型挖掘机上蓄电池提供24V的直流电压,FLASH、CPU及其他各个单元电路需要的电压为不同的电压值,需要通过电源转换芯片把电压转换到相应值供其他外设使用。同时由于存在静电干扰、浪涌及电磁干扰,设计时需要重点考虑。
现代小型挖掘机化电子监控系统巧件设计
  在电池断电时,监控系统需要设计延时断电的功能,W保存flash中的数据,然后再切换延时断电管理电路进行断电,使flash中数据的正确性得到保障。

  


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