一種自動化設備控制電路的製作方法
2023-06-06 23:25:01 1
本實用新型涉及電路設計領域，尤其涉及一種自動化設備控制電路。
背景技術：
人機界面（Human Machine Interaction，簡稱HMI），又稱用戶界面或使用者界面，是人與設備之間傳遞、交換信息的媒介和對話接口，是系統和用戶之間進行交互和信息交換的媒介，它實現信息的內部形式與人類可以接受形式之間的轉換。凡參與人機信息交流的領域都存在著人機界面。在工農業自動化生產領域，人機界面得到了越來越廣泛的使用。人機界面一般與控制板配合使用。控制板負責採集實時數據，對各種設備輸出控制指令。
目前，人機界面一般是通過RS485或者RS232或者RS422等串口通信方式與控制板通訊。人機界面通過串口通信獲取控制板上的數據和參數，並可以對控制板上的參數進行修改。如說明書附圖2所示，現有一種自動化設備控制電路，包括人機界面電路與控制板電路，其中，人機界面電路包括顯示器、第一外圍電路、MCU以及複雜的串口通訊模塊，控制板電路包括第二外圍電路、MCU以及複雜的串口通訊模塊。然而，人機界面與控制板採用串口通訊線連接的方式存在不足之處，主要表現在：人機界面與控制板的電路結構都比較複雜，成本較高，而且故障率也高。
技術實現要素：
為解決現有技術的不足，本實用新型提供一種自動化設備控制電路，使人機界面與控制板能夠採用排線連接。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是，一種自動化設備控制電路，包括人機界面電路與控制板電路。人機界面電路包括顯示器、第一外圍電路、MCU，顯示器與MCU相連接。控制板電路包括第二外圍電路。第一外圍電路包括第一電源轉換模塊、第一接口模塊、數據收發模塊。第一電源轉換模塊用於為顯示器、MCU及數據收發模塊提供電源。數據收發模塊與MCU相連接，用於接收及發射數據。第一接口模塊與MCU相連接，用於連接控制板電路。第二外圍電路包括第二電源轉換模塊、第二接口模塊、被控設備連接模塊、採集器連接模塊。第二電源轉換模塊用於為被控設備連接模塊與採集器連接模塊提供電源。第二接口模塊分別與被控設備連接模塊、採集器連接模塊相連接。第二接口模塊用於連接人機界面電路。通過用排線的一端插在第一接口模塊，排線的另一端插在第二接口模塊實現人機界面與控制板相連接。
進一步地，所述第一外圍電路還包括數據輸入模塊、揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊、信號採集模塊。數據輸入模塊、揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊、信號採集模塊均與MCU相連接。
進一步地，所述第一電源轉換模塊還用於將5V電壓轉換為3.3V，以及為揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊提供電源。具體為第一電源轉換模塊為顯示器、數據收發模塊、揚聲器模塊提供5V電源，為MCU、數據收發模塊、復位模塊、測試模塊提供3.3V電源。
進一步地，所述第二電源轉換模塊具體為被控設備連接模塊提供9V電源、為採集器連接模塊提供5V電源。所述MCU型號採用STM32F103。
本實用新型提供的一種自動化設備控制電路的有益效果有：
（1）人機界面電路設置有MCU、第一接口模塊、數據收發模塊，第一接口模塊均與MCU、數據收發模塊相連接，控制板電路設置有第二接口模塊，第二接口模塊分別與被控設備連接模塊、採集器連接模塊相連接，因此能夠實現人機界面與控制板採用排線連接。
（2）由於電路板上的電子元器件越多，電路板上的線路就越複雜，電路板的故障就越多，而本實用新型人機界面電路省去了複雜的串口通訊模塊，並且控制板電路也去掉了MCU以及複雜的串口通訊模塊，僅僅包含簡單的外圍電路，因此本實用新型人機界面與控制板的電路簡單，電路板所含的電子元器件少，不但降低了成本，而且大大降低了故障率。
附圖說明
圖1為本實用新型一種自動化設備控制電路的框圖；
圖2為現有一種自動化設備控制電路的框圖；
圖3為本實用新型採集器連接模塊的電路原理圖；
圖4為本實用新型第二電源轉換模塊與第二接口模塊的電路原理圖；
圖5為本實用新型被控設備連接模塊的電路原理圖；
圖6為本實用新型MCU的電路原理圖；
圖7為本實用新型第一電源轉換模塊、第一接口模塊以及顯示器的電路原理圖；
圖8為本實用新型數據收發模塊、數據輸入模塊、揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊以及信號採集模塊的電路原理圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本實用新型的具體實施方式作進一步詳細的說明。
如圖1所示，一種自動化設備控制電路，包括人機界面電路與控制板電路。人機界面電路包括顯示器、第一外圍電路、MCU，控制板電路包括第二外圍電路。MCU型號採用STM32F103。現有一種自動化設備控制電路的框圖，人機界面與控制板採用串口通訊線連接，如圖2所示，包括人機界面電路與控制板電路，其中，人機界面電路包括顯示器、第一外圍電路、MCU以及複雜的串口通訊模塊，控制板電路包括第二外圍電路、MCU以及複雜的串口通訊模塊。由於電路板上的電子元器件越多，電路板上的線路就越複雜，電路板的故障就越多，圖1與圖2相比較可知，本實用新型人機界面電路省去了複雜的串口通訊模塊，並且控制板電路也去掉了MCU以及複雜的串口通訊模塊，僅僅包含簡單的外圍電路，因此本實用新型人機界面與控制板的電路簡單，電路板所含的電子元器件少，使成本降低了30%-50%，使故障率降低了40%以上，因此不但降低了成本，而且大大降低了故障率。
顯示器與MCU相連接。如圖6與圖7所示，具體為：顯示器與MCU的PD0、PD1、PD2、PD3、PD4、PD5、PD6、PD7、PD8、PD9、PD10、PD11、PD12、PD13、PD14管腳相連接。MCU的BOOT0管腳接10K電阻後接地。
第一外圍電路包括第一電源轉換模塊、第一接口模塊、數據收發模塊。第一電源轉換模塊用於為顯示器、MCU及數據收發模塊提供電源。數據收發模塊與MCU相連接，用於接收及發射數據。第一接口模塊與MCU相連接，用於連接控制板。如圖6、圖7、圖8所示，數據收發模塊包括低功耗半雙工收發器、電阻R40、電阻R41、電阻R42、電阻R43、電阻R44以及電容C16、電容C17。其中，低功耗半雙工收發器的型號為SP3485，SP3485的VCC管腳分兩路，其中一路連接電阻R40後接5V電源，電阻R40與5V電源的節點連接電容C16後接地，另一路依次連接電阻R41、電容C17後接地。SP3485的反相發送器輸出/接收器輸入管腳分兩路，其中一路連接電阻R42後與電阻R41並聯，電阻R42與電阻R41的節點接3.3V，另一路依次與電阻R43、電阻R44連接後接地。SP3485的同相發送器輸出/接收器輸入管腳連接到電阻R43與電阻R44的節點。接收器輸出管腳與發送器輸出管腳並聯後與MCU的PA11管腳相連接。SP3485的接收器輸出管腳連接MCU的PA10管腳，SP3485的發送器輸入管腳連接MCU的PA9管腳。第一接口模塊具體與MCU的PA1、PA2、PA3、PA4、PA5、PA6、PA7、PC4、PC5、BP0、BP1、PB10、PB11管腳相連接。
第二外圍電路包括第二電源轉換模塊、第二接口模塊、被控設備連接模塊、採集器連接模塊。第二電源轉換模塊用於為被控設備連接模塊與採集器連接模塊提供電源，具體為被控設備連接模塊提供9V電源、為採集器連接模塊提供5V電源。第二接口模塊分別與被控設備連接模塊、採集器連接模塊相連接。第二接口模塊用於連接人機界面。如圖3、圖4、圖5所示，被控設備連接模塊包括9個被控設備連接單元，該9個被控設備連接單元分別與第二接口模塊的20、19、18、17、16、15、14、13、12接口相連接。每個被控設備連接單元包括電阻、發光二極體、三極體、二極體、繼電器。如用來連接溫控設備的被控設備連接單元包括33K的電阻R1、10K的電阻R10、發光二極體LD1、三極體Q1、二極體D1、繼電器JQ1。其中，電阻R1的一端與第二接口模塊的20接口連接，電阻R1的另一端接發光二極體LD1後分兩路，其中一路連接電阻R10後接地，另一路與三極體Q1的基極連接。三極體Q1的發射極接地，三極體Q1的集極分兩路，其中一路與二極體D1連接後與繼電器JQ1的第一控制端連接，另一路直接與繼電器JQ1的第二控制端連接。而二極體D1與繼電器JQ1的節點接入9V電壓。採集器連接模塊包括高中低連接單元、受控連接單元、AD0-10V連接單元、RS485連接單元、溫度連接單元、溼度連接單元。其中，溫度連接單元連接溫度探頭，用於採集環境的溫度。溼度連接單元連接溼度探頭，用於採集環境的溼度。高中低連接單元連接水位探頭，用於採集水箱裡的水位的高低。AD0-10V連接單元連接氣體濃度探頭，用於採集環境中的CO2濃度或者氨氣濃度。RS485連接單元是用來連接電腦，讓使用者在電腦上可以查看數據，修改參數合作開機關機。受控連接單元是採集控制模式。第二接口模塊的11接口接入5V電源，並且第二接口模塊的9接口接地。
通過用排線的一端插在第一接口模塊，排線的另一端插在第二接口模塊實現人機界面與控制板相連接。
具體地，第一外圍電路還包括數據輸入模塊、揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊、信號採集模塊。第一電源轉換模塊還用於將5V電壓轉換為3.3V，以及為揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊提供電源。具體為第一電源轉換模塊為顯示器、數據收發模塊、揚聲器模塊提供5V電源，為MCU、數據收發模塊、復位模塊、測試模塊提供3.3V電源。
數據輸入模塊、揚聲器模塊、復位模塊、測試模塊、信號採集模塊均與MCU相連接。如圖6與圖8所示，數據輸入模塊具體與MCU的PE7、PE8、PE9、PE10、PE11、PE12、PE13、PE14、PE15管腳相連接。揚聲器模塊具體與MCU的PA0-WKUP管腳相連接。復位模塊具體與MCU的NRST管腳相連接。測試模塊具體與MCU的PB3、PB4、PA13、PA14、PA15、NRST管腳相連接。信號採集模塊具體與MCU的PC0、PC1管腳相連接。