专利名称：数字化辐射巡测系统专用控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数字化辐射巡测系统专用控制器，适用核电厂、核电站等核设施及其他存在核辐射场所的侦察或监测。属于核辐射监测设备技术领域。
背景技术：
随着核工业的发展，核技术逐步服务于民用领域，防止核污染就成为社会关注的课题，各种监测核辐射的设备也逐渐得到推广应用。本申请人向中国专利局提出了名为“数字化辐射巡测系统”的实用新型专利申请，该系统集GPS全球定位、地理信息系统、移动辐射监测和移动数据传输于一体，系统打破了过去只能使用数字化地图的局限，使系统不仅能使用数字化地图，而且能够使用一般的扫描位图，并解决了位图在使用中的放大、缩小以及智能化定位、调图等问题，使系统更加适合军内外各类用户的使用。具有远程控制功能，系统中心台对巡测台的远程控制，可通过中心台对巡测台的工作状态进行设置，并可发送指挥命令，实现了指挥控制的一体化。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题，即本实用新型的目的，是为了提供数字化辐射巡测系统专用控制器。
本实用新型的技术问题可以通过采取如下措施解决数字化辐射巡测系统专用控制器，其结构特点是由主控电路、通信及扩展接口电路、数据存储电路、开关指示及报警电路构成，主控电路由单片机芯片CPU及逻辑处理芯片U4构成，单片机芯片CPU通过I/O口连接逻辑处理芯片，主控电路1通过COM口连接电脑或PDA及GPS模块，主控电路通过通信及扩展接口电路分别连接γ射线仪、GSM模块和SSB短波电台，单片机芯片CPU的I/O口连接数据存储电路的输入/输出端、开关指示及报警电路的输入/输出端。
本实用新型的技术问题还可采取如下技术措施解决所述主控电路由单机芯片U1、逻辑处理芯片U4及其外围元件连接而成，单片机芯片CPU选择型号为W77E58单片机或MCS-51系列兼容单片机，该单片芯片的引脚及指令系统与AT89C52等单片机兼容；所述逻辑处理芯片U4采用ALTERA公司MAX7000系列的逻辑处理芯片，型号为EPM7032SLC44。
所述通信及扩展接口电路由接口芯片U5、U6、U7、U10、U11、U12、晶振芯片Y2及插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、CON1、J1、JP2及外围电容连接而成；接口芯片U10、U11、U12的型号为ST16C550CJ44，插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5分别连接射线仪、PC机或PDA、GSM模块和SSB短波电台。
所述数据存储电路由动态存储芯片U2和静态存储芯片U3构成，U2是一片32K字节的SRAM、其型号为UT62256，用于存储实时数据、开辟通信缓冲区、定义变量等使用；U3是一个非易失的数据存储器，其型号为ATMEL公司的AT45D081A，具有单5V的供电电压，8Mbit的非易失存储空间。
所述GSM模块采用摩托罗拉公司的内嵌式GSM模块(OEM版)Motorola D15 Modem进行短消息的数据传输。D15模块可满足该系统的设计要求。
所述GPS模块采用GARMIN公司的内嵌式GPS模块GARMIN 25采集GPS位置、时间等信息。
本实用新型具有如下突出效果1、本实用新型的突出优点是可组成GPS全球定位的数据采集、存储、传输和分析的多功能无线遥测系统。通过内置软件可重点解决了地图的使用问题，打破了过去只能使用数字化地图的局限，使系统不仅能使用数字化地图，而且能够使用一般的扫描位图，并解决了位图在使用中的放大、缩小以及智能化定位、调图等问题，使系统更加适合军内外各类用户的使用。
2、具有远程控制功能，系统中心台对巡测台的远程控制，可通过中心台对巡测台的工作状态进行设置，并可发送指挥命令，实现了指挥控制的一体化。
3、信息管理和使用方便，专用控制器自带数据储存功能，能长期保留测量数据，并可转存至中心台，中心台可任意回放任何巡测台的工作数据，并可方便查阅某点详细测量数据和地理信息，量取距离，实时显示各巡测台的位置、行动路线、计量率、累计剂量。
4、信息管理和使用方便，控制器自带数据储存功能，能长期保留测量数据，并可转存至中心台，中心台可任意回放任何巡测台的工作数据，并可方便查阅某点详细测量数据和地理信息，量取距离，实时显示各巡测台的位置、行动路线、计量率、累计剂量。
图1是本实用新型实施例1的结构及外接设备框图。
图2是本实用新型实施例1的主控电路电气原理图。
图3、图4是本实用新型实施例1的通信扩展接口电路电气原理图。
图5是本实用新型实施例1的电源电路电气原理图。
具体实施方式
图1至图5构成本实用新型的实施例1。从图1可知，本实施例由主控电路1、通信及扩展接口电路2、数据存储电路3、开关指示及报警电路4、电源电路5构成，主控电路1由单片机芯片CPU及逻辑处理芯片U4构成，单片机芯片CPU通过I/O口连接逻辑处理芯片，主控电路1通过COM口连接电脑或PDA6及GPS模块7，主控电路1通过通信及扩展接口电路2分别连接γ射线仪8、GSM模块9和SSB短波电台10，单片机芯片CPU的I/O口连接数据存储电路3的输入/输出端、开关指示及报警电路4的输入/输出端。
从图2可知，所述主控电路1由单机芯片U1、逻辑处理芯片U4及其外围元件连接而成，所述CPU芯片选择型号为W77E58单片机或MCS-51系列兼容单片机，该单片芯片的引脚及指令系统与AT89C52等单片机兼容；并具有以下特点1)4个8位I/O口；2)最高可设每个指令周期包含4个机器周期；3)最高工作频率可达40MHz；4)3个16位定时器；5)2个中断优先级12个中断源；6)2个全双工串行通信口(UART)；7)32K字节可重复编程程序空间；8)256字节内部随机存储器(RAM)；9)1K字节片内MOVX指令SRAM；10)片内可编程看门狗；11)双16位数据指针；12)具有DIP40、PLCC44和QFP44多种封装。
选择该单片机的好处在于可获得较大的程序空间，在同样晶振频率的情况下，可获得比AT89C52更快的指令周期和工作速度；同时，该单片机还具有2个串行通信口，方便了多串口的应用。
所述逻辑处理芯片U4采用ALTERA公司MAX7000系列的逻辑处理芯片。例如EPM7032SLC44。该芯片是可编程逻辑芯片，内部逻辑可根据实际的需要进行编程得到，无须修改硬件连接。同时改芯片具有在系统可编程(ISP)的特性，可通过JTAG接口进行在线编程修改内部逻辑。而且该芯片还与同系列的EPM7064SLC44引脚、功能相兼容。EPM7064SLC44具有更多的内部资源。该芯片最多可提供36个可编程的IO端口提供应用。同时，该芯片系列还有5～15ns不同的速度等级的芯片提供不同需要的应用。该芯片的缺点在于功耗偏大，不利于低功耗设计。
从图3、图4可知，所述通信及扩展接口电路2主要由接口芯片U10、U11、U12及其外围元件连接而成，所述接口芯片的型号为ST16C550CJ44，该芯片是一款较为成熟的通信口扩展芯片，在很多的商用和工业场合都有不少成功的应用。其特点如下1)硬件引脚与功能与工业标准的16550兼容；2)可编程波特率发生器提供适合50～1.5Mbps的波特率范围的时钟；3)16个字节的发送先入先出寄存器；4)16个字节的接收先入先出寄存器，并具有错误标志；5)独立的接收、发送控制；6)4个可选择的接收先入先出寄存器中断触发等级；7)标准MODEM接口；8)与ST16C450兼容；9)低工作电流(1.2mA典型值)。
由于ST16C550内部有发送接收的先入先出寄存器，可以减少CPU的占用率，提高CPU的工作效率。可编程波特率发生器使接口可适合不同的接口速率，而不需要改变硬件连接。缺点是双列直插封装的芯片为40脚，占用电路板面积较大，PLCC44封装和TQFP48封装较好。
所述数据存储电路3动态存储芯片U2和静态存储芯片U3构成，U2是一片32K字节的SRAM、其型号为UT62256，用于存储实时数据、开辟通信缓冲区、定义变量等使用 U3是一个非易失的数据存储器，其型号为ATMEL公司的AT45D081A，具有单5V的供电电压，8Mbit的非易失存储空间。
本实施例中所述GSM模块9采用摩托罗拉公司的内嵌式GSM模块(OEM版)Motorola D15 Modem进行短消息的数据传输。D15模块可满足该系统的设计要求，并具有以下特点1)三频900/1800/1900MHz GSM模块，适应全球运用；2)支持语音、数据、传真和短信息功能；3)GSM Phase 2+功能配置；4)外接或内置SIM卡读卡机方便任何应用；5)支持二次开发；
6)DTE接口30针ZIF插座或板内28针插座；7)RF接口MMCX插座；8)电源5V±％5，小于4.75V时系统复位，超过6V时保护电路启动；9)待机电流45mA。
所述GPS模块7采用GARMIN公司的内嵌式GPS模块GARMIN25采集GPS位置、时间等信息。该模块具有以下特点1)并行12通道瞬间锁定可视卫星；2)多种供电模式、电平输出模式；3)长寿命后备锂电池使重捕获速度更快；4)全屏蔽封装，具备优秀的抗电磁干扰特点；5)电平输出RS-232(HVS，LVS)；CMOS(LVC，HVC)6)1pps秒脉冲输出精度可达到±1uS；7)差分精度可达5米；8)标准NMEA0183语句可选择输出；9)二进制格式输出和MOTOROLA格式兼容。
控制器工作原理在装有电子地图的PDA(个人数字助理)上显示车辆的GPS位置信息和核辐射剂量数据，并通过PDA设置或查看运行参数；既可用作巡测移动中心台，也可用作巡测侦察台，根据需要可向多个中心台发送数据(数据可以加密或不加密)；通信信道采用短波单边带电台和GSM网，二种方式可自动切换，确保通信不中断。应用于核辐射监测等领域。
控制器软件采用C51语言编写程序代码，C语言是一种通用的计算机程序设计语言，它既有高级语言的各种特性，又能直接操作系统硬件，而且可以进行结构化程序设计。用Franklin C51编译器编译，产生极高速度和简洁形式的目标代码，在代码效率和执行速度上完全可以和汇编语言相比，从而极大地提高了程序的编写效率。
从图5可知，电源电路5由稳压芯片ZUS60505、接口芯片U13、三极管T1及其外围的电阻、电容、插座连接而成。电源电路5给其他电路提供稳压直流电源。
开关指示及报警电路4采用现有技术的开关元件、发光元件及蜂鸣器或喇叭连接而成。γ射线仪8、SSB短波电台10为现有技术的γ射线仪、SSB短波电台。
权利要求1.数字化辐射巡测系统专用控制器，其特征是由主控电路(1)、通信及扩展接口电路(2)、数据存储电路(3)、开关指示及报警电路(4)构成，主控电路(1)由单片机芯片CPU及逻辑处理芯片U4构成，单片机芯片CPU通过I/O口连接逻辑处理芯片，主控电路(1)通过COM口连接电脑或PDA(6)及GPS模块(7)，主控电路(1)通过通信及扩展接口电路(2)分别连接γ射线仪(8)、GSM模块(9)和SSB短波电台(10)，单片机芯片CPU的I/O口连接数据存储电路(3)的输入/输出端、开关指示及报警电路(4)的输入/输出端。
2.根据权利要求1所述数字化辐射巡测系统专用控制器，其特征是主控电路(1)由单机芯片U1、逻辑处理芯片U4及其外围元件连接而成，单片机芯片CPU选择型号为W77E58单片机或MCS-51系列兼容单片机，该单片芯片的引脚及指令系统与AT89C52等单片机兼容；所述逻辑处理芯片U4采用ALTERA公司MAX7000系列的逻辑处理芯片，型号为EPM7032SLC44。
3.根据权利要求1所述数字化辐射巡测系统专用控制器，其特征是所述通信及扩展接口电路(2)由接口芯片U5、U6、U7、U10、U11、U12、晶振芯片Y2及插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5、CON1、J1、JP2及外围电容连接而成；接口芯片U10、U11、U12的型号为ST16C550CJ44，插座COM1、COM2、COM3、COM4、COM5分别连接射线仪(8)、PC机或PDA(6)、GSM模块(9)和SSB短波电台(10)。
4.根据权利要求1所述数字化辐射巡测系统专用控制器，其特征是所述数据存储电路(3)由动态存储芯片U2和静态存储芯片U3构成，U2是一片32K字节的SRAM、其型号为UT62256，用于存储实时数据、开辟通信缓冲区、定义变量等使用；U3是一个非易失的数据存储器，其型号为ATMEL公司的AT45D081A，具有单5V的供电电压，8Mbit的非易失存储空间。
5.根据权利要求1所述数字化辐射巡测系统专用控制器，其特征是所述GSM模块(9)采用摩托罗拉公司的内嵌式GSM模块。
6.根据权利要求1所述数字化辐射巡测系统专用控制器，其特征是所述GPS模块(7)采用GARMIN公司的内嵌式GPS模块GARMIN25采集GPS位置、时间等信息。
专利摘要本实用新型涉及数字化辐射巡测系统专用控制器，其结构特点是由主控电路1、通信及扩展接口电路2、数据存储电路3、开关指示及报警电路4构成，主控电路1由单片机芯片CPU及逻辑处理芯片U4构成，单片机芯片CPU通过I/O口连接逻辑处理芯片，主控电路1通过COM口连接电脑或PDA6及GPS模块7，主控电路1通过通信及扩展接口电路2分别连接γ射线仪8、GSM模块9和SSB短波电台10，单片机芯片CPU的I/O口连接数据存储电路3的输入/输出端、开关指示及报警电路4的输入/输出端。本实用新型的突出优点是可组成GPS全球定位的数据采集、存储、传输和分析的多功能无线遥测系统。使系统更加适合军内外各类用户的使用。
文档编号G01T1/169GK2662354SQ03274139
公开日2004年12月8日 申请日期2003年9月3日 优先权日2003年9月3日
发明者周绍午, 傅仁轩, 聂士严 申请人:广州杰赛科技股份有限公司