標(biāo)簽：智能硬件(369)信號處理(199)以太網(wǎng)(464)
本文提出一種基于LC2294 處理器的泵艙信號轉(zhuǎn)換電路，實現(xiàn)了對3 路4～20 mA電流信號的采集處理，并將4～20 mA 電流信號轉(zhuǎn)化為0～1.6 MPa 壓力信號，當(dāng)壓力信號超過設(shè)定門限后進(jìn)行壓力超限光報警，轉(zhuǎn)化誤差≤0.01 MPa，同時壓力數(shù)據(jù)通過10/100 Mbit·s-1 自適應(yīng)雙冗余以太網(wǎng)上傳到上位機，數(shù)據(jù)發(fā)送頻率≥5 次/s。
信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)計
所示為本轉(zhuǎn)換電路設(shè)計與實現(xiàn)的整體方案框圖，其中LPC2294(＄10.2120) 作為信號轉(zhuǎn)換電路的主控制器，擴展了兩個10/100 Mbit·s-1 自適應(yīng)網(wǎng)卡接口，以μC/OS-II實時操作系統(tǒng)作為控制平臺。對TCP/IP 協(xié)議棧進(jìn)行裁剪與實現(xiàn)，并通過軟件設(shè)計完成了對壓力傳感器的數(shù)據(jù)接收轉(zhuǎn)換以及通過以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。硬件電路設(shè)計主要有6 部分：主控制電路、壓力信號接收電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、存儲電路、以太網(wǎng)接口電路和輔助電路。
模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
本設(shè)計中采用標(biāo)準(zhǔn)5 V 電源對AD7888(＄4.8600) 進(jìn)行供電，并將已轉(zhuǎn)換為電壓形式的模擬壓力信號分別送入模擬信號1～3 引腳。由于LPC2294(＄10.2120) 芯片的電平為3.3 V，而AD7888(＄4.8600) 的電平為5 V。因此，LPC2294(＄10.2120) 對AD7888(＄4.8600) 的控制信號需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，這才能穩(wěn)定的對AD7888(＄4.8600) 進(jìn)行控制。設(shè)計中使用74LVC245(＄0.0947) 進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，將來自LPC2294(＄10.2120) 芯片的片選信號、時鐘信號以及數(shù)據(jù)輸入信號送入74LVC245(＄0.0947)，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換后分別輸入給AD7888(＄4.8600)。因LPC2294(＄10.2120) 可承受5 V 電壓，所以將模數(shù)轉(zhuǎn)換后的輸出數(shù)據(jù)直接送入LPC2294(＄10.2120) 的P0.28 引腳。其具體電路如圖2 所示。
圖2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路
以太網(wǎng)接口電路設(shè)計
以太網(wǎng)接口電路主要由DM9000E 以太網(wǎng)控制器及HR601860 網(wǎng)卡變壓器組成。DM9000E 是由Davicom 公司設(shè)計的一款低功耗、高集成、高速以太網(wǎng)控制芯片，其可與CPU 直接相連，并支持10/100 Mbit·s-1 以太網(wǎng)連接，且接口支持8位、16 為32 位不同的處理器。系統(tǒng)設(shè)計為兩個網(wǎng)口，一個主網(wǎng)口，另一個為冗余網(wǎng)口。系統(tǒng)中LPC2294(＄10.2120) 與DM9000E 采用16 位總線方式進(jìn)行控制連接，并將其設(shè)定在100 MHz 全雙工模式下。通過對LPC2294(＄10.2120) 的CS2、CS3 引腳進(jìn)行控制以實現(xiàn)輸出片選信號對兩個網(wǎng)口進(jìn)行選擇。電路設(shè)計方面將CS2、CS3 與74HC245(＄0.0942) 的引腳A2、A1 進(jìn)行連接，并將74HC245(＄0.0942)B1、B2 引腳分別與冗余網(wǎng)卡芯片及主網(wǎng)卡芯片的ANE 引腳相連。再將兩個DM9000E 芯片的CMD 引腳與LPC2294(＄10.2120) 的A2 相連。可將主網(wǎng)卡芯片和冗余網(wǎng)卡芯片的數(shù)據(jù)端口地址與索引端口地址分別配置成為0x83800000、0x83800004 和0x83400000、0x83400004。DM9000E 的物理層發(fā)送和接收端口TXO+、TXO-、RXI+、RXI-分別與HR601680的TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-相連。如圖3 所示。
在對船舶安全關(guān)注度日益提高的前提下，本文提出一種船舶泵艙信號轉(zhuǎn)換電路設(shè)計，該設(shè)計方便對船用泵的工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)測，以達(dá)到對異常狀態(tài)的提前預(yù)警。設(shè)計以ARM7 系列LPC2294(＄10.2120) 為核心控制器，配合其他芯片實現(xiàn)了將壓力傳感器輸出的壓力數(shù)據(jù)通過網(wǎng)卡傳送至以太網(wǎng)的通信功能。并通過實驗驗證了信號轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的可靠性。此外，針對自動化采集技術(shù)的誤判問題，下一步的研究方向可將采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效地數(shù)據(jù)融合，用以提高數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，并減少誤判的發(fā)生。
