专利名称：挖掘机监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种监控装置，特别涉及一种挖掘机监控装置。
背景技术：
挖掘机是机、电、液一体化控制的大型设备，其价格昂贵，结构也很复杂，现有挖掘机控制系统的数据采集、监控主要由许多二次仪表来完成，其布线比较复杂，并且其仪表具有精度差，稳定度不高，参数修改和扩展困难、发热量大、耗电大、易损坏、开发性差等缺点。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、界面友好、稳定性好的挖掘机监控装置，以克服现有挖掘机仪表精度差，稳定度不高，易损坏、开发性差的缺点。
为实现上述的目的，本实用新型包括中央处理器，分别与信号采集装置、语音报警器、存储器、看门狗、显出屏、电源电路连接，用于控制信号采集装置对被监控的线路进行信号采集，并对采集的信号进行处理、存储及输出，控制语音报警器工作；信号采集装置，与中央处理器相连，用于采集挖掘机的运行信号；语音报警器，与中央处理器相连，用于输出语音报警信号；存储器，与中央处理器相连，用于存储数据及运行程序；看门狗，与中央处理器相连，用于对中央处理器进行复位，重新启动系统，避免死机现象的发生。
显示屏，与中央处理器相连，用于提供人机交互的操作界面，并即时显示挖掘机运行状态信息；电源电路，用于提供监控装置的工作电源。
上述的信号采集装置包括高速光电隔离器、计数器、第一光电隔离器、第一滤波器、A/D转换器计数器、第二光电隔离器、第二滤波器，高速光电隔离器的输入端接发动机的高速脉冲信号，其输出端经计数器与中央处理器相连；第一光电隔离器的输入端接传感器信号，其输出端经第一滤波器、A/D转换器后与中央处理器相连；第二光电隔离器的输入端接开关信号，其输出端经第二滤波器后与中央处理器相连。
上述的挖掘机监控装置，还包括通信电路，与中央处理器相连，用于与上位PC机或其它通信设备进行通信。
本实用新型的有益效果1)该监控系统克服了传统仪表精度差，稳定度不高，参数修改和扩展困难、发热量大、耗电大、易损坏、开发性差等缺点；2)元器件选择考究，特别适合特殊任务和在特殊环境工作的工程机械和军事装备车辆的要求；3)友善的人机界面，醒目的显示效果；4)监测精度高，实时性好，对操作中的主要参数进行记录，提供可靠、丰富的产品监测和改进依据。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型的结构框图。
图2为本实用新型的显示界面图。
图3为本实用新型的电原理图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型包括中央处理器、信号采集装置、语音报警器、存储器、看门狗、显出屏、电源电路、通信电路，中央处理器控制信号采集装置对被监控的线路进行信号采集，并对采集的信号进行处理、存储及输出，控制语音报警器工作；信号采集装置采集挖掘机的各部件运行状态信号；语音报警器受中央处理器相连控制输出语音报警信号；存储器可存储数据及运行程序；看门狗可对中央处理器进行复位，重新启动系统，避免死机现象的发生；显示屏提供人机交互的操作界面，并即时显示挖掘机运行状态信息；电源电路提供监控装置的工作电源；通信电路用于本监控系统与上位PC机或其它通信设备进行通信。
上述的信号采集装置包括高速光电隔离器、计数器、第一光电隔离器、第一滤波器、A/D转换器计数器、第二光电隔离器、第二滤波器，高速光电隔离器的输入端接发动机的高速脉冲信号，其输出端经计数器与中央处理器相连；第一光电隔离器的输入端接传感器信号，其输出端经第一滤波器、A/D转换器后与中央处理器相连；第二光电隔离器的输入端接开关信号，其输出端经第二滤波器后与中央处理器相连。
参见图3，本实用新型的中央处理微器采用具有80C51内核的美国CYGNAL公司的高速C8051F020DK芯片，该微处理器自带SPI高速串行通讯，采用流水线指令结构，70％的指令时间为一个或者两个系统时钟周期，速度可以达到25MIPS，22个矢量中断源，4352字节内部数据存储器，64K可编程FLASH数据存储器，64个输入/输出口，工作温度在-40到85摄氏度。
电源采用台湾的PSWDS18S05电源模块，该模块支持8-36V宽直流电压输入，+5V直流电压输出，输出电源采用两种模式，将供电电源与控制电源分离，减小电源对输入输出信号的电磁干扰。该电源的输出偏差为0.1V。可靠，精度较高。考虑到挖掘机具有+12V和+24V两种电源，在设计过程中通过识别电路，首先判断输入电源电压值，然后导通后续的控制电路。同时采用整流电路，避免由电源反接带来的不良后果。
传感器和控制面板的模拟量和开关量输入信号采用光电隔离措施。然后通过滤波电路，输入到微处理器的输入端口。5路模拟信号主要采集传感器的结果，他们包括燃油液位，机油压力，水温，油温。为了防止工作过程中的干扰和振动，同时为了避免产生误操作分别设置了按键保护。在工作时会产生较大的尖峰电压，输入通道进行隔离以防止干扰，此用电阻分流，RC隔流电路。
主要的输出信号为主要的参数设定，故障记录等参数的上传和下载。主要通过驱动电路外接RS-232串行接口实现数据传输。两路高速开关信号最为发动机的控制。还有驱动显示屏的通信信息。所以我们可利用上位机进行RS-232通信，进行上位机与下位机之间的数据交换，实现计算机对施工现场的监测和控制。采用符合RS-232标准的驱动芯片MAX232进行串行通信。MAX232芯片功耗低、集成度高，+5伏供电，具有两个接收和发送通道。
高速脉冲信号是由发动机传递过来，通过高速采样，抽样处理，计算发动机转速。误差小于3/1000。
当系统通电后，经过自检，当传感器和系统正常则进入该界面，该界面直观的显示传感器的监测结果，信号流程如图1-3所示，传感器监测的模拟信号通过模拟量输入口(A0-A7共八个输入口)，经过滤波和光电保护电路与A/D转换模块(TLC1543，U9)相连，然后通过中央处理器(C8051F022，U25)，信号经过处理后由20针的显示屏驱动电路输出，显示如图1-2所示。外部扩展A/D转换模块是为了避免电压脉冲信号击穿微处理器。界面让的按钮、开关量信号和高速脉冲信号的传输过程于模拟量相似，通过图1-3可以清除的看出。如果有报警信号，图1-2中的红色图标闪烁，同时蜂鸣器发出声音。
串口通信模块由MAX232，U5芯片和HCPL0600，U3芯片组成，信号流程如图1-3所示，按下通信按键，进入通信设置界面。
5V，3.3V的供电电路由18S05，AS1117M3-3芯片组成。由芯片AS1117M3-3所组成的电路实现5V的稳态电压的输出，然后经过由芯片18S05组成的电路将5V电压转换为3.3V的稳态电压，考虑到外部供电和内部供电的干扰问题，对两种电源采用隔离，避免了由外部电源对处理器和控制芯片产生的干扰。在电源模块输入口设计了保护电路，防止应反接而造成的错误操作。
同时在电路中，通过TS3V555，U8芯片和74系列门电路搭键了软件看门狗电路。当软件在执行过程中出现故障，看门狗对芯片进行复位，系统重新启动，避免死机现象的发生。
权利要求1.一种挖掘机监控装置，其特征在于包括中央处理器，分别与信号采集装置、语音报警器、存储器、看门狗、显出屏、电源电路连接，用于控制信号采集装置对被监控的线路进行信号采集，并对采集的信号进行处理、存储及输出，控制语音报警器工作；信号采集装置，与中央处理器相连，用于采集挖掘机的信号；语音报警器，与中央处理器相连，用于输出语音报警信号；存储器，与中央处理器相连，用于存储数据及运行程序；看门狗，与中央处理器相连，用于对中央处理器进行复位，重新启动系统，避免死机现象的发生。显示屏，与中央处理器相连，用于提供人机交互的操作界面，并即时显示挖掘机运行状态信息；电源电路，用于提供监控装置的工作电源。
2.根据权利要求1所述的挖掘机监控装置，其特征在于所述信号采集装置包括高速光电隔离器、计数器、第一光电隔离器、第一滤波器、A/D转换器计数器、第二光电隔离器、第二滤波器，高速光电隔离器的输入端接发动机的高速脉冲信号，其输出端经计数器与中央处理器相连；第一光电隔离器的输入端接传感器信号，其输出端经第一滤波器、A/D转换器后与中央处理器相连；第二光电隔离器的输入端接开关信号，其输出端经第二滤波器后与中央处理器相连。
3.根据权利要求1所述的挖掘机监控装置，其特征在于还包括通信电路，与中央处理器相连，用于与上位PC机或其它通信设备进行通信。
4.根据权利要求3所述的挖掘机监控装置，其特征在于所述通信电路为RS232通信电路。
专利摘要本实用新型公开了一种挖掘机监控装置，包括中央处理器、信号采集装置、语音报警器、存储器、看门狗、显出屏、电源电路等，所述中央处理器控制信号采集装置对被监控的线路进行信号采集，并对采集的信号进行处理、存储及输出，控制语音报警器工作。本挖掘机监控装置克服了传统仪表精度差，稳定度不高，参数修改和扩展困难、发热量大、耗电大、易损坏、开发性差的缺点，具有监测精度高、实时性好、显示界面友善、醒目的优点，并适合各种恶劣的工作环境。
文档编号E02F9/26GK2858785SQ200420113730
公开日2007年1月17日 申请日期2004年12月24日 优先权日2004年12月24日
发明者何清华, 龚艳玲, 刘均益, 郝鹏 申请人:中南大学, 湖南山河智能机械股份有限公司