一種恆溫振蕩培養箱控制器的製作方法

2023-07-13 08:12:56 3

專利名稱：一種恆溫振蕩培養箱控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電子控制裝置，尤 其涉及一種用於恆溫振蕩培養箱的數位化 智能控制器。
背景技術：
隨著人們在生物、食品、醫藥、環保、育種等領域的研究不斷深入和發展，恆溫振蕩 培養箱作為這些領域必備的實驗研究設備，其市場需求量也在快速增長。目前，國內市場 上的恆溫振蕩培養箱的控制方式有機械定時全硬體電路控制、8位微控制器(MCU)控制兩 種，機械定時全硬體電路控制的控制器精度低、功能單一，8位MCU的控制器雖然精度有了 較大提高，功能也有所增加，然而，這種控制方式下，通常設置有人機操作和顯示界面，為了 方便操作和觀察，這一部分需要安放在恆溫振蕩培養箱的上部，而溫度、溼度、電機轉速等 測控部分，則安放在恆溫振蕩培養箱的底部，連接這兩部分的電纜長度需要2 4米，對大 於2米的並行信號傳輸因易受外界電磁幹擾而可靠性較差，會嚴重影響系統的穩定性，因 而不能實現一些高精度、高性能的控制要求；同時存在著數據處理能力弱，沒有聯網功能等 不足。
發明內容本實用新型目的是提供一種性能穩定，高精度、多功能、易操作、數據處理能力強、 具有聯網功能的數位化智能恆溫振蕩培養箱控制器。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是一種恆溫振蕩培養箱控制器，包 括微控制器、人機互動部件、傳感器和輸出控制部件，設有兩個微控制器，其中，第一微控制 器連接人機互動部件，第二微控制器連接傳感器和輸出控制部件，第一微控制器和第二微 控制器間經RS485總線連接。上文中，採用兩個微控制器(MCU)，構成雙MCU結構；一個MCU負責人機互動工作， 包括鍵盤操作、參數設置、工作狀態和數值顯示；另一個MCU負責參數測量、設備控制、數據 處理、聯網通信等工作。將每個MCU的串行口擴展為RS485接口，通過RS485總線進行數據 傳輸；RS485總線上的數據傳輸採用MODBUS工業現場總線協議進行通信；針對兩個MCU編 制相應的軟體，完成各自所負責的工作，構成一個完整的數位化智能控制器。上述技術方案中，所述人機互動部件包括音響提示電路、LED指示燈、IXD顯示器 和鍵盤。上述技術方案中，與第一微控制器連接設有存儲器部件，所述存儲器部件為非易 失性存儲器；用於保存控制器的工作參數。與所述第二微控制器連接設有接口部件。接口部件是各種輸入輸出接口，如列印 機接口、USB接口、乙太網接口等，由此實現控制器的功能擴展。本實用新型的總體結構圖如圖1所示。圖中，第一微控制器負責人機互動工作，一般採用低價格、通用 的8位MCU即可勝任；人機互動部件可以是音響提示電路、不同顏色的LED指示燈、LCD顯示器、鍵盤等；存 儲部件一般採用小容量的非易失性存儲器，用來保存控制器的工作參數。第二微控制器負 責測量、控制、數據處理、聯網等工作，它需要用高性能32位MCU，實現高精度、高性能的測 控以及聯網功能；輸入部件是測量溫度、溼度、電機轉速等參數的傳感器以及相應的測量電 路；輸出控制部件是用來驅動和控制加熱、製冷、加溼、電機等設備的控制電路；接口部件 是各種輸入輸出接口，如印表機接口、USB接口、乙太網接口等。兩個MCU通過擴展 的RS485接口用RS485總線連接起來，採用MODBUS工業現場總 線協議進行通信。由於上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有的優點是1、由於本實用新型設置了兩個微控制器，並通過RS485接口連接通信，在人機操 作和顯示界面與測控部分分別安放在恆溫振蕩培養箱的上部和底部，連接距離較長的情況 下，能夠避免受外界電磁幹擾的影響，保證傳輸的可靠性和系統的穩定性；2、由於兩個微控制器分別負責人機互動和測控，負責測控的微控制器可以採用如 32位的微處理器，提高控制精度和數據處理能力。

圖1為本實用新型的結構示意圖。圖2為實施例的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步描述實施例參見附圖2所示，圖中，第一微控制器，採用低價格、通用的8位MCU AT89C55，它內含20KB的Flash存儲器。人機互動部件有蜂鳴器，用作音響提示和報警； LED指示燈，有紅、綠、黃三色，紅色表示加熱、綠色表示製冷、黃色表示告警；LCD顯示屏，採 用128X64點陣液晶顯示屏，可顯示字符、漢字和圖形；鍵盤，設有菜單、增加、減小、確認、 啟/停、電源6個按鍵。存儲器部件，採用I2C總線串行EEPROM存儲器AT24C16，容量為2048 字節。第二微控制器，採用高性能32位MCULPC2368，它內含有512KB的Flash存儲器、10 位高精度A/D和D/A轉換器、擁有豐富的外設接口、處理能力強。輸入部件有3路溫度傳 感器及測量電路；溼度傳感器及測量電路；電機轉速測量電路。輸出控制部件有加熱控制 電路；製冷控制電路；加溼控制電路；電機轉速控制電路；風扇和照明控制電路。接口部件 是微控制器2自帶的輸入輸出接口，有印表機接口、USB接口、乙太網接口。RS485接口採用 SN75176信號轉換晶片。兩個MCU通過擴展的RS485接口用RS485總線連接起來，採用MODBUS工業現場總 線協議進行通信。兩個MCU中分別配有相應的軟體。本實施例的數位化智能控制器應用於恆溫振蕩培養箱中，它有一個人機操作和顯 示界面，為了方便操作和觀察，這一部分安放在恆溫振蕩培養箱的上部，而溫度、溼度、電機 轉速等測控部分，安放在恆溫振蕩培養箱的底部，連接這兩部分的電纜長度需要2 4米， 對大於2米的並行信號傳輸因易受外界電磁幹擾而可靠性較差，會嚴重影響系統的穩定 性，如果採用一個MCU集中控制，將不可避免地存在上述問題。本實用新型採用雙MCU結構和RS485串行總線通信，可以解決上述問題。 雙MCU結構的技術難點是兩個MCU之間數據通信的可靠性和數據內容的快速準確 解析。本實用新型採用MODBUS協議，解決了上述技術難點。MODBUS協議是一個用於工業現 場的總線協議，具有開放、簡單、實時性好的特性，用戶可以免費使用，而且MODBUS幀格式 簡單、緊湊，使用容易，開發便利，用它可以實現數據內容快速準確的解析。另外，在本實施例中，根據控制器的實際需求，對MODBUS協議的功能碼進行了裁 減，用簡化的功能代碼集實現了兩個MCU間的數據通信，降低了通信處理程序的複雜性，減 少了編程的工作量，提高了系統的實時性。與通常將MODBUS協議用於不同工業控制器之間構成分布式控制系統的應用不 同，本實用新型將MODBUS協議用於一個控制器內部，實現了兩個MCU的快速、可靠通信，也 為MODBUS協議開拓了一個新的應用領域。以上所述，僅為本實用新型的一個具體實施方式
，但本實用新型的保護範圍並不 局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，根據本實用新型 的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都 應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求一種恆溫振蕩培養箱控制器，包括微控制器、人機互動部件、傳感器和輸出控制部件，其特徵在於設有兩個微控制器，其中，第一微控制器連接人機互動部件，第二微控制器連接傳感器和輸出控制部件，第一微控制器和第二微控制器間經RS485總線連接。
2.根據權利要求1所述的恆溫振蕩培養箱控制器，其特徵在於所述人機互動部件包 括音響提示電路、LED指示燈、LCD顯示器和鍵盤。
3.根據權利要求1所述的恆溫振蕩培養箱控制器，其特徵在於與第一微控制器連接 設有存儲器部件，所述存儲器部件為非易失性存儲器。
4.根據權利要求1所述的恆溫振蕩培養箱控制器，其特徵在於與所述第二微控制器 連接設有接口部件。
專利摘要本實用新型公開了一種恆溫振蕩培養箱控制器，包括微控制器、人機互動部件、傳感器和輸出控制部件，其特徵在於設有兩個微控制器，其中，第一微控制器連接人機互動部件，第二微控制器連接傳感器和輸出控制部件，第一微控制器和第二微控制器間經RS485總線連接。本實用新型能夠避免受外界電磁幹擾的影響，保證傳輸的可靠性和系統的穩定性，並提高了控制精度和數據處理能力。
文檔編號G05D27/02GK201569884SQ200920285480
公開日2010年9月1日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者陸曉峰, 陳小平 申請人:蘇州大學