航標燈遙測遙控終端的製作方法
2023-05-22 12:05:01 2
專利名稱：航標燈遙測遙控終端的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種航標燈遙測遙控終端。
背景技術：
航標燈遙測遙控終端可以對航道航標現代遙測管理起到重要作用。它能及時地將它連接的遠方的航標燈的燈質，燈況，電池狀況，位置等信息傳回主站，主站在一分鐘內就能獲得航標燈的異常情況，及時做出反映。與以前人工定期維護相比，大大提高海事局現代化管理水平，減少航標員工作強度，同時可省時、省燃料。如按每個航標員每月少出海一次(從一個月一次到二個月一次甚至更少)，海事局每年即可節省數百萬元，因此有巨大的經濟效益。
同時遙測遙控終端解決了在惡劣天氣情況下航標船難以靠泊險要標位進行標燈檢查的″老大難″問題，保證了航道航船的安全，避免因航標燈工作故障不能及時發現而引起的船損，船毀的重大海事事故，有其巨大的社會效益。
目前並沒有發現同類型的用於航標燈上的遙測遙控終端，故本實用新型的航標燈遙測遙控終端是一個全新的發明。
發明內容
本實用新型的目的是提供一種航標燈遙測遙控終端，具有遙測、定位以及通信的功能。
本實用新型的另一目的是提供一種航標燈遙測遙控終端，具有電源管理電路，能大大降低該終端的功耗。
為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案一種航標燈遙測遙控終端，其特點是，包括，濾波保護電路，可與供電的電池相連；電臺，與所述濾波保護電路相連，發送接收無線信號；數據機，與所述電臺相連，調製解調信號；
中央處理器，與所述數據機相連，所述中央處理器負責整個終端的工作；中央處理器管理電路，與所述濾波保護電路和所述中央處理器相連，為所述中央處理器提供電源；時鐘產生器，與所述中央處理器相連，提供時鐘信號；存儲器，與所述中央處理器相連，在掉電時保存參數；A/D轉換器，與所述中央處理器相連，採樣電壓、電流信號；復位電路，與所述中央處理器相連，可將所述中央處理器復位；電源變換電路，與所述濾波保護電路相連；GPS定位器，與所述電源變換電路相連，提供GPS定位信息；串口切換電路，與所述中央處理器以及所述GPS定位器相連，還可與航標燈相連，進行模擬通道切換，實現所述中央處理器、所述GPS定位器和所述航標燈之間的通信。
該航標燈遙測遙控終端，還包括，第一電源管理電路，與所述濾波電路相連；第二電源管理電路，與所述濾波電路相連；所述電臺與所述第一電源管理電路相連，由所述第一電源管理電路控制其是否工作；所述電源變換電路與所述第二電源管理電路相連，由所述第二電源管理電路控制其是否工作；所述中央處理器還與所述第一、第二電源管理電路相連。
由於採用了上述技術方案，本實用新型的航標燈遙測遙控終端使航標燈遙測遙控終端具有遙測、定位的功能，同時由於採用了電源管理電路，該航標燈遙測遙控終端具有低功耗的特點。
圖1是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的結構框圖；圖2是一種電源管理模塊的電路圖；圖3是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的電源管理模塊的電路圖以及應用圖；圖4是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的主程序的工作流程圖；圖5是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的與主站通信的串口的工作流程圖；圖6是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的與航標燈及GPS定位器通信的串口的工作流程圖；圖7是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的濾波保護電路的電路圖；圖8是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的AD轉換器的電路圖；圖9是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的時鐘產生器、存儲器和復位電路的電路圖；圖10是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的中央處理器的電路圖；圖11是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的GPS定位器和與航標燈通信的串口的電路圖；圖12是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的第二電源管理電路的電路圖。
具體實施方式
下面結合實施例和附圖來進一步說明本實用新型的技術方案。
圖1是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的結構框圖，如圖1所示，該實施例的遙測遙控終端包括。
濾波保護電路1，可與供電的電池相連；終端由航標燈的電池直流供電，其工作電壓範圍為9V到15V。直流12V通過濾波保護電路1後分成3路，濾波保護電路1由自恢復保險絲、壓敏電阻、瞬態抑制二極體等保護器件組成，圖7是該實施例的濾波保護電路1的電路圖。
直流電經過濾波保護電路1後一路進入第一電源管理電路3，第一電源管理電路3與電臺4相連，電臺4由第一電源管理電路3控制其是否工作，電臺4為採用FM-2FSK體制，半雙工工作方式，工作頻率230MHz頻段，傳輸速率1200bps，負責接收或發送無線信號，在不需要電臺4工作時，第一電源管理電路3將切斷電臺4的供電電源，以降低整個終端的功耗。
當然，也可以將電臺4直接與過濾保護電路1相連，但這樣電臺4將始終工作，功耗較大，本實施例為了降低功耗，增加了部件第一電源管理電路3，由中央處理器6控制它的工作狀態。
另一路進入中央處理器管理電路2，中央處理器管理電路2負責為中央處理器供電，始終通電工作。
中央處理器6控制整個終端的工作，它通過數據機5和電臺4相連，數據機5將電臺4接收到的數據解調後傳輸給中央處理器6，將中央處理器6的指令調製後傳輸給電臺4，由電臺4與總站完成通信，圖10是該實施的中央處理器6的電路圖。
中央處理器6與時鐘產生器7相連，時鐘產生器7產生中央處理器6的工作時鐘；中央處理器6與存儲器8相連，存儲器8在掉電時保存參數；該實施例中存儲器8使用4K字節的FLASHROM，可作為掉電參數保存的區域，如地址，定位點，喚醒時間表等；中央處理器6還與復位電路10相連，復位電路10做為系統運行的第二重保護，當中央處理器6不能自行復位時，可使用復位電路10從外部復位。圖9是該實施例的時鐘產生器7、存儲器8和復位電路10的電路圖。
中央處理器6通過AD轉換器9採樣電池的充電電流、系統的電壓以及電流並進行AD轉換後由中央處理器6處理。圖8是該實施例的AD轉換器9的電路圖。
經濾波保護電路1後的直流電源的第三路到第二電源管理電路11，第二電源管理電路11與電源變換電路12相連，第二電源管理電路11控制電源變換電路12是否工作。
電源變換電路12連接GPS定位器13，為GPS定位器13提供電源，GPS定位器13提供定位信息。當然，也可以不使用第二電源管理電路11而直接將電源變換電路與濾波保護電路1相連，但這樣電源變換電路12以及GPS定位器13將始終工作，不利於降低功耗。所以，該實施例中，增加了部件第二電源管理電路12，並且由中央處理器6控制它的工作狀態。圖12是該實施例的第二電源管理電路12的電路圖。
串口切換電路14，連接中央處理器6以及GPS定位器13，還與航標燈15相連，串口切換電路14完成中央處理器6、GPS定位器13與航標燈15間的數據通信。圖11使該實施例的串口切換電路14、GPS定位器13的電路圖。
考慮到航標燈遙測遙控終端的使用範圍，低功耗成為一個重要的指標，為此，本實用新型的航標燈遙測遙控終端採用如下技術方案採用低主頻的晶振和低功耗晶片，包括A/D，時鐘，外圍電路一律採用低功耗電路和CMOS電路，象A/D，時鐘在休眠時的功耗都是uA級的。
採用高效率的電源變換電路。
同時實現低功耗的另一個重要方式是，必須儘量在不用時關閉外圍電路，一旦外圍電路使用完成，即將外圍電源關閉。但在關閉外圍晶片電源後，由於晶片內部均有上拉電阻，外圍晶片能從主CPU的高電平的I/O腳上反饋回外圍晶片。從而沒達到關斷的目的。
目前使用的解決方法如下，圖2是一種電源管理電路的電路圖。
用光電隔離器實現信號的隔離和電源的隔離。如圖2所示，包括光隔離器31、電阻32和33。當S_IN為高時，S_OUT輸出低電平；當S_IN為低時，S_OUT輸出高電平。當輸出一側的電源5V失去時，S_OUT就不隨S_IN變化，且S_IN電源不會饋到輸出一側的電源。該種電路為了保證可靠傳輸數據，輸入一側的電流要超過1.5mA，功耗太大，若有7路就要10.5mA。對航標燈應用環境是不可接受的。且由於光隔離器31有餘輝效應，數據傳輸數率不可能太高，一般在10K左右。限制了其應用範圍。因此，該實施例中使用了以下技術方案圖3是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的電源管理電路的電路圖以及應用圖，現採用MC1413晶片，它是摩託羅拉公司的7位高電壓，高電流驅動陣列。一般該晶片用於驅動電路，現利用其三極體的關斷特性，用於關斷信號饋電迴路。內部框圖如圖3(a)所示，應用圖如圖3(b)所示。其工作原理是無論輸出端一側電源是否有電，當輸入信號當為高時，輸出低電平；當輸入信號為低時，輸出高電平；因其內部是三極體陣列，其輸出端的信號不能從輸入端處取得電源，因此實現了信號的隔離。採用該電路的優點有功耗低，其7路信號不需要驅動，總功耗小於0.5mA；速度快，由於MC1413是三極體陣列，數據傳輸速率是原來的十倍；電路簡潔，用一個晶片取代原先多個器件，節省原器件成本和PCB面積。
下面再簡單介紹一下本實用新型的遙測遙控終端的控制軟體的設計方法圖4是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的主程序的工作流程圖，包括a.初始化，主循環首先對系統進行初始化，包括晶片初始化、計數器參數初始化、串口參數初始化和參量參數初始化；b.觸發復位電路，使中央處理器復位；c.查詢AD採樣模塊，是否進行AD採樣；d.查詢與主站通信模塊，負責與主站通信的是SCI0串口功能控制模塊，察看該功能模塊的標誌位，決定是否調用該模塊運行；e.查詢與GPS、航標燈通信的模塊，負責與GPS、航標燈通信的是SCI1串口功能控制模塊，察看該功能模塊的標誌位，決定是否調用該模塊運行。
主程序不停的重複上述過程，反覆的查詢各模塊的運行情況，從而形成一個實時(分時)多任務系統。
圖5是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的與主站通信的串口的工作流程圖；與主站的通信功能由SCI0串口功能控制模塊實現，SCI0串口功能控制模塊接收並分析主站發出的報文，以及向主站發送報文，包括以下步驟a′.判斷SCI0串口的工作狀態是發送還是接收，如果是發送，則進入步驟b′，如果是接收，則進入步驟c′；b′.發送報文，然後結束這次操作；c′.判斷接收報文累加和校驗是否正確，如過錯誤，進入步驟d′，如果正確，進入步驟e′；d′.進行校驗和錯誤處理，然後結束這次操作；e′.根據報文類型獲取報文中的地址碼和功能碼；f′.判斷報文地址或首地址是否為當前地址或廣播地址，如果錯誤，則進入步驟g′，如果正確，則進入步驟h′；g′.進行首地址錯誤處理，然後結束這次操作；h′.報文地址正確，首先啟動模式切換計時器，防止在接下來的處理過程中進行模式切換；i′.判斷報文的第二地址是否為當前地址或廣播地址，如果錯誤，進入步驟j′，如果正確，進入步驟k′；j′.此報文為中繼報文，中繼報文處理，然後結束這次操作；
k′.根據功能碼調用相應的功能處理函數進行處理，結束這次操作。
圖6是本實用新型的遙測遙控終端的一個實施例的與航標燈及GPS定位器通信的串串口的工作流程圖，與GPS定位器以及航標燈通信主要由SCI1串口控制模塊實現，SCI1串口控制模塊將採集航標燈和GPS定位器的相關數據，檢測並控制其運行狀態，將相關數據返回給中央處理器並將中央處理器的命令傳輸給航標燈以及GPS定位器，包括以下步驟a″.判斷SCI1串口工作狀態是發送還是接收，如果是發送，轉到步驟b″，如果是接收，轉到步驟c″；b″.進行SCI1串口報文發送處理，然後結束這次操作；c″.判斷SCI1串口當前的使用對象是航標燈還是GPS定位器，如果是航標燈，進入步驟d″，否則，進入步驟i″；d″.SCI1當前的對象是航標燈，判斷當前的接收狀態為穿透接收還是常規接收，如果為穿透接收，則進入步驟e″，如果為常規接收，則進入步驟f″；e″.為穿透接收，進行航標燈穿透報文處理，然後結束該次操作；f″.為常規接收，首先判斷通信報文CRC校驗是否正確，如果正確，進入步驟g″，否則，進入步驟h″；g″.進行航標燈常規通信報文處理，然後結束該次操作；h″.進行航標燈常規通信報文通信失敗處理，然後結束該次操作；i″.SCI1當前的對象是GPS定位器，首先進行GPS異或和校驗計算；j″.判斷GPS異或和校驗是否正確，如果正確，進入步驟k″，否則進入步驟l″；k″.進行GPS數據接收處理，然後完成該次操作；l″.進行GPS通信失敗處理，然後完成該次操作。
由於採用了上述技術方案，本實用新型的航標燈遙測遙控終端使航標燈遙測遙控終端具有遙測、定位的功能，同時由於採用了新的電源管理電路，該航標燈遙測遙控終端具有低功耗的特點。
權利要求1.一種航標燈遙測遙控終端，其特徵在於，包括濾波保護電路，可與供電的電池相連；電臺，與所述濾波保護電路相連，發送接收無線信號；數據機，與所述電臺相連，調製解調信號；中央處理器，與所述數據機相連，所述中央處理器負責整個終端的工作；中央處理器管理電路，與所述濾波保護電路和所述中央處理器相連，為所述中央處理器提供電源；時鐘產生器，與所述中央處理器相連，提供時鐘信號；存儲器，與所述中央處理器相連，在掉電時保存參數；A/D轉換器，與所述中央處理器相連，採樣電壓、電流信號；復位電路，與所述中央處理器相連，可將所述中央處理器復位；電源變換電路，與所述濾波保護電路相連；GPS定位器，與所述電源變換電路相連，提供GPS定位信息；串口切換電路，與所述中央處理器以及所述GPS定位器相連，還可與航標燈相連，進行模擬通道切換，實現所述中央處理器、所述GPS定位器和所述航標燈之間的通信。
2.如權利要求1所述的航標燈遙測遙控終端，其特徵在於，還包括，第一電源管理電路，與所述濾波電路相連；第二電源管理電路，與所述濾波電路相連；所述電臺與所述第一電源管理電路相連，由所述第一電源管理電路控制其是否工作；所述電源變換電路與所述第二電源管理電路相連，由所述第二電源管理電路控制其是否工作；所述中央處理器還與所述第一、第二電源管理電路相連。
3.如權利要求1所述的航標燈遙測遙控終端，其特徵在於，所述第二電源管理電路為摩託羅拉公司的MC1413晶片。
專利摘要一種航標燈遙測遙控終端，包括濾波保護電路、電臺、數據機、中央處理器、中央處理器管理電路、時鐘產生器、存儲器、A/D轉換器、復位電路、電源變換電路和串口切換電路，還可包括，第一電源管理電路，和第二電源管理電路，可在中央處理器的控制下切斷部分電路的電源，以降低整個終端的功耗。使用本實用新型的航標燈遙測遙控終端的航標燈遙測遙控終端具有遙測、定位的功能，同時由於採用了電源管理電路，還具有低功耗的特點。
文檔編號B63B45/02GK2640916SQ0325587
公開日2004年9月15日 申請日期2003年7月23日 優先權日2003年7月23日
發明者梅萬濤, 傅銘, 宋祖安, 彭浩, 曾春靈, 孫志誠, 章浩然, 李力 申請人:上海協同科技股份有限公司