一种用于船舶导航和通讯设备数据接口检查的测试系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于船舶导航和通讯设备数据接口检查的测试系统。

背景技术：

传感器作为船舶上最基础的设施，是船舶的眼睛和感官，对于探测海上各种环境、确认船舶位置、航行状态等起着至关重要的作用，由于这些传感器设备是和显示仪表相连接的，因此出现故障时既可能是传感器出现了问题，也有很大可能是显示仪表出现了故障，此时要确定是哪部分出故障时，就需要一种便携式的仪器来测试端口，通过对比测试器与显示仪表的输出数据就可以判断显示仪表有无故障，因此就可以很方便的找出故障所在。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于船舶导航和通讯设备数据接口检查的测试系统。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：一种用于船舶导航和通讯设备数据接口检查的测试系统，包括单片机模块、按键控制模块、LCD液晶显示模块、红外接收模块、红外发射模块、第一串口通信模块、第二串口通信模块、电源VCC；其中，所述按键控制模块、LCD液晶显示模块、红外接收模块、红外发射模块、第一串口通信模块、第二串口通信模块和电源VCC均与单片机相连；

所述单片机模块包括处理芯片U1、稳压芯片LM1、晶振Y1、电阻R17、电阻R19、电阻R20、电容C15‐C18；其中，晶振Y1的一端、电容C18的一端均与处理芯片U1的外部时钟输入端口相连，晶振Y1的另一端和电容C17的一端相连后接电阻R17的一端，电阻R17的另一端与处理芯片U1的外部时钟输出端口相连；电容C17的另一端和电容C18的另一端均接地；电阻R19的一端与处理芯片U1的启动端口相连，电阻R19的另一端接地；电阻R20的一端与处理芯片U1的I/O端口相连，电阻R20的另一端接地；电容C15的一端与稳压芯片LM1 的输入端口均与电源VCC相连，电容C15的另一端与稳压芯片LM1的接地端口均接地；电容C16的一端与稳压芯片LM1的输出端口相连后接处理芯片U1的电源端口，电容C16的另一端与处理芯片U1的接地端口均接地；

所述LCD液晶显示模块包括液晶模块P1、电位器RPot1、极性电容C12；其中，液晶模块P1的接地端接地，液晶模块P1的电源端口与电源VCC相连；电位器RPot1的滑动端和线圈的一端均与液晶模块P1的对比度调整端相连，电位器RPot1的线圈的另一端接地；液晶模块P1的选择输入端口与处理芯片U1的 I/O端口相连；液晶模块P1的读写选择端与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的使能端与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的输入输出数据端口与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的背光电源正极、极性电容 C12的正极均与电源VCC相连；液晶模块P1的背光电源负极、极性电容C12的负极均接地；

所述红外接收模块包括红外接收探头U2、电阻R6‐R7、电容C6；其中，电阻 R7的一端和电容C6的一端相连后接红外接收探头U2的电源端口，红外接收探头U2的接地端口和电容C6的另一端均接地，红外接收探头U2的数据输出端口与电阻R6的一端相连后接处理芯片U1的I/O端口；电阻R7的另一端和电阻R6 的另一端均与电源VCC相连；

所述红外发射模块包括发光二极管LED1、电阻R16、电阻R8、三极管Q1；其中，电阻R16的一端与电源VCC相连，另一端与发光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极与三极管Q1集电极相连，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与处理芯片U1的I/O 端口相连；

所述第一串口通信模块包括串口转换芯片U3、RS232接口、电容C1‐C3、电容C5、电容C13；其中，串口转换芯片U3的正向电荷泵正端口与电容C1的一端相连，串口转换芯片U3的正向电荷泵负端口与电容C1的另一端相连；串口转换芯片U3的反向电荷泵正端口与电容C2的一端相连，串口转换芯片U3的反向电荷泵负端口与电容C2的另一端相连；串口转换芯片U3的电荷泵正向输出端口与电容C5的一端相连，串口转换芯片U3的电荷泵负向输出端口与RS232 接口的第五引脚相连后接电容C3的一端，C5的另一端和电容C3的另一端均接地；串口转换芯片U3的供电端口和电容C13的一端均与电源VCC相连；串口转换芯片U3的接地端口和电容C13的另一端均接地；RS232接口的第二引脚与串口转换芯片U3的数据输出端口相连；RS232接口的第三引脚与串口转换芯片U3 的数据输入端口相连；串口转换芯片U3的数据输出端口与处理芯片U1的第一串口数据输入端口相连，串口转换芯片U3的数据输入端口与处理芯片U1的第一串口数据输出端口相连；

所述第二串口通信模块包括串口转换芯片U4、RS485接口J1、电阻R9‐R13、电感L1、电感L2、电容C14；其中，串口转换芯片U4的数据输出端口分别与处理芯片U1的第二串口数据输入端口和电阻R9的一端相连；串口转换芯片U4 的数据接收控制端口与数据发送控制端口均与处理芯片U1的I/O端口相连；串口转换芯片U4的数据输入端口与处理芯片U1的第二串口数据输出端口相连；电阻R9的另一端、串口转换芯片U4的供电端口、电容C14的一端、电阻R13 的一端均与电源VCC相连；电容C14的另一端接地；串口转换芯片U4的第一差分输入端口分别与电阻R10的一端和电阻R11的一端相连；串口转换芯片U4的第二差分输入端口分别与电阻R13的另一端和电阻R12的一端相连；串口转换芯片U4的接地端口和电阻R10的另一端均接地；电阻R11的另一端与RS485接口J1的第三端口相连；电阻R12的另一端与RS485接口J1的第四端口相连；RS485 接口J1的第一端口与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电源VCC相连； RS485接口J1的第二端口与电感L2的一端相连，电感L2的另一端接地；

所述按键控制模块包括按键S1‐S4、电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R11、电容C8‐C10、电容C14；其中，电阻R1的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、电阻R11的一端均与电源VCC相连；电阻R1的另一端、电容C8的一端、按键S1的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电阻R5的另一端、电容 C9的一端、按键S2的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电阻R11的另一端、电容C10的一端、按键S3的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电阻R4的另一端、电容C14的一端、按键S4的一端相连后与处理芯片U1 的I/O端口相连；电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C10的另一端、电容C14的另一端均接地；按键S1的另一端、按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4的另一端均接地。

本实用新型的有益效果如下：该系统操作简单、方便携带、反应灵敏，要传输的传感器信号指令参数以及接收到的传感器信号检测参数直观地显示在 LCD屏幕上，通过按键可以任意选择要输出的指令参数，方便船舶上的通过端口连接的传感器和仪表的故障检测。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图2为本实用新型的单片机模块电路图；

图3为本实用新型的LCD液晶显示模块的电路图；

图4为本实用新型的红外接收模块的电路图；

图5为本实用新型的红外发射模块的电路图；

图6为本实用新型的第一串口通信模块的电路图；

图7为本实用新型的第二串口通信模块的电路图；

图8为本实用新型的按键控制模块的电路图。

具体实施方式

下面详细介绍本发明的实施例，所述的实施例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

如图1所示，为本实用新型的系统框图，主要包括单片机模块、按键控制模块、LCD液晶显示模块、红外接收模块、红外发射模块、第一串口通信模块、第二串口通信模块、电源VCC；其中电源VCC为+5V。单片机模块是系统控制的核心，它可以从第一串口通信模块、第二串口通信模块或红外接收模块接收符合 IEC61162‐2国际标准的海上导航和无线电通信设备的传感器端口信号，并将接收到的信号显示于LCD液晶显示模块上；同时，它也可以实时读取按键控制模块产生的操作，并从第一串口通信模块、第二串口通信模块或红外发射模块输出符合IEC61162‐2国际标准的海上导航和无线电通信设备的传感器端口信号。

如图2所示，为单片机模块电路图，是一个单片机最小系统，片内有FLASH，主要完成对整个测试系统的键盘操作、命令和参数显示、及数据输入和输出控制。单片机模块包括处理芯片U1、稳压芯片LM1、晶振Y1、电阻R17、电阻R19、电阻R20、电容C15‐C18，稳压芯片LM1、电容C15和C16产生处理芯片U1所需的工作电压，电阻R19和R20设置处理芯片U1从内部FLASH启动，而晶振Y1、电阻R17、及电容C17、C18构成外部晶体振荡提供处理芯片U1所需时钟信号。其中，晶振Y1的一端、电容C18的一端均与处理芯片U1的外部时钟输入端口相连，晶振Y1的另一端和电容C17的一端相连后接电阻R17的一端，电阻R17的另一端与处理芯片U1的外部时钟输出端口相连，电容C17的另一端和电容C18的另一端均接地；电阻R19的一端与处理芯片U1的启动端口相连，电阻R19的另一端接地电阻R20的一端与处理芯片U1的I/O端口相连，电阻R20 的另一端接地；电容C15的一端与稳压芯片LM1的输入端口均与电源VCC相连，电容C15的另一端与稳压芯片LM1的接地端口均接地；电容C16的一端与稳压芯片LM1的输出端口相连后接处理芯片U1的电源端口，电容C16的另一端与处理芯片U1的接地端口均接地。所述处理芯片U1可以采用型号为STM32F103VC 的产品，但不限于此；所述稳压芯片LM1可以采用LM1117‐3.3的稳压芯片，但不限于此。

如图3所示，为LCD液晶显示模块电路图，它可以显示单片机模块输出的信息。LCD液晶显示模块包括液晶模块P1、电位器RPot1、极性电容C12，电位器 RPot1用于调整液晶模块P1的显示对比度，而极性电容C12抑制液晶模块P1电源上的高频噪声。其中，液晶模块P1的接地端接地，液晶模块P1的电源端口与电源VCC相连；电位器RPot1的滑动端和线圈的一端均与液晶模块P1的对比度调整端相连，电位器RPot1的线圈的另一端接地；液晶模块P1的选择输入端口与处理芯片U1的I/O端口相连；液晶模块P1的读写选择端与处理芯片U1的 I/O端口相连；液晶模块P1的使能端与处理芯片U1的I/O端口相连，为实现实时显示，保持其高电平；液晶模块P1的输入输出数据端口与处理芯片U1的I/O 端口相连；液晶模块P1的背光电源正极、极性电容C12的正极均与电源VCC相连；液晶模块P1的背光电源负极、极性电容C12的负极均接地；所述液晶模块P1可以采用型号为LCD1602的产品，但不限于此。

如图4所示，为红外接收模块的电路图，用于接收具有红外收发功能的海上导航和无线电通信设备发出的符合NEC协议的红外信号。红外接收模块包括红外接收探头U2、电阻R6‐R7、电容C6，红外接收模块U2将接收的红外信号转变为电信号经引脚1输出给处理芯片U1；其中，电阻R7的一端和电容C6的一端相连后接红外接收探头U2的电源端口，红外接收探头U2的接地端口和电容 C6的另一端均接地，红外接收探头U2的数据输出端口与电阻R6的一端相连后接处理芯片U1的I/O端口；电阻R7的另一端和电阻R6的另一端均与电源VCC 相连；所述红外接收探头U2可以采用型号为HS0038的产品，但不限于此。

如图5所示，为红外发射模块电路图，它可以向具有红外收发功能的海上导航和无线电通信设备发送数据。红外发射模块包括发光二极管LED1、电阻R16、电阻R8、三极管Q1，处理芯片U1产生符合NEC协议的数据，经三级管Q1放大，通过发光二极管LED1产生红外信号；其中，电阻R16的一端与电源VCC相连，另一端与发光二极管LED1的正极相连，发光二极管LED1的负极与三极管 Q1集电极相连，三极管Q1的发射极接地，三极管Q1的基极与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与处理芯片U1的I/O端口相连。

如图6所示，为第一串口通信模块的电路图，符合RS232串口数据通信协议，通过该端口使本测试系统可以与海上导航和无线电通信设备的RS232端口进行数据通信。第一串口通信模块包括串口转换芯片U3、RS232接口、电容C1‐C3、电容C5、电容C13，C1‐C3和C5是U3内部电荷泵所需0.1uF电容，而C13是 U3的电源退耦电容；其中，串口转换芯片U3的正向电荷泵正端口与电容C1的一端相连，串口转换芯片U3的正向电荷泵负端口与电容C1的另一端相连；串口转换芯片U3的反向电荷泵正端口与电容C2的一端相连，串口转换芯片U3 的反向电荷泵负端口与电容C2的另一端相连；串口转换芯片U3的电荷泵正向输出端口与电容C5的一端相连，串口转换芯片U3的电荷泵负向输出端口与 RS232接口的第五引脚相连后接电容C3的一端，C5的另一端和电容C3的另一端均接地；串口转换芯片U3的供电端口和电容C13的一端均与电源VCC相连；串口转换芯片U3的接地端口和电容C13的另一端均接地；RS232接口的第二引脚与串口转换芯片U3的数据输出端口相连；RS232接口的第三引脚与串口转换芯片U3的数据输入端口相连；串口转换芯片U3的数据输出端口与处理芯片U1 的第一串口数据输入端口相连，串口转换芯片U3的数据输入端口与处理芯片 U1的第一串口数据输出端口相连；所述串口转换芯片U3可以采用型号为SP3232 的产品，但不限于此。

如图7所示，为第二串口通信模块的电路图，符合RS485串口数据通信协议，通过该端口使本测试系统可以与海上导航和无线电通信设备的RS485端口进行数据通信。第二串口通信模块包括串口转换芯片U4、RS485接口J1、电阻R9‐R13、电感L1、电感L2、电容C14，电感L1和L2用于抑制电源上的高频干扰，电阻 R11、R12是为了保护U4以减少由于插拔J1所产生的瞬间高压，而电阻R10和 R13是为了减少总线上的干扰；其中，串口转换芯片U4的数据输出端口分别与处理芯片U1的第二串口数据输入端口和电阻R9的一端相连；串口转换芯片U4 的数据接收控制端口与数据发送控制端口均与处理芯片U1的I/O端口相连；串口转换芯片U4的数据输入端口与处理芯片U1的第二串口数据输出端口相连；电阻R9的另一端、串口转换芯片U4的供电端口、电容C14的一端、电阻R13 的一端均与电源VCC相连；电容C14的另一端接地；串口转换芯片U4的第一差分输入端口分别与电阻R10的一端和电阻R11的一端相连；串口转换芯片U4的第二差分输入端口分别与电阻R13的另一端和电阻R12的一端相连；串口转换芯片U4的接地端口和电阻R10的另一端均接地；电阻R11的另一端与RS485接口J1的第三端口相连；电阻R12的另一端与RS485接口J1的第四端口相连；RS485 接口J1的第一端口与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与电源VCC相连； RS485接口J1的第二端口与电感L2的一端相连，电感L2的另一端接地；所述串口转换芯片U4可以采用型号为SP3481的产品，但不限于此。

如图8所示，为按键控制模块的电路图，用于选择单片机模块的操作功能，设置了四个按键，S1和S2为上翻和下翻键，S3为确认发送键，S4为切换显示发送命令还是接收到的命令按键。按键控制模块包括按键S1‐S4、电阻R1、电阻 R4、电阻R5、电阻R11、电容C8‐C10、电容C14，电容C8‐C10、C14用于按键时去抖动；其中，电阻R1的一端、电阻R4的一端、电阻R5的一端、电阻R11 的一端均与电源VCC相连；电阻R1的另一端、电容C8的一端、按键S1的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电阻R5的另一端、电容C9的一端、按键S2的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电阻R11的另一端、电容 C10的一端、按键S3的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电阻R4的另一端、电容C14的一端、按键S4的一端相连后与处理芯片U1的I/O端口相连；电容C8的另一端、电容C9的另一端、电容C10的另一端、电容C14的另一端均接地；按键S1的另一端、按键S2的另一端、按键S3的另一端、按键S4 的另一端均接地。

本实用新型的工作过程如下：

船舶上待检测的各类传感器或仪器通过RS232接口或者RS485接口发送符合国际海上导航和无线电通信设备及系统数字接口标准IEC61126‐2的信号到该测试系统，然后输入到单片机模块进行数据解码，提取出相关参数并显示在液晶模块P1上供检测人员分析；通过系统中的按键控制模块选择要输出的调试信号，确认后通过RS232或者RS485串口通信模块输出给船舶上待检测的仪器；该系统通过红外接收模块接收船舶上仪器发送的红外信息，输入到单片机模块进行红外信息解码，提取出相关参数并显示在液晶模块P1上；该系统通过单片机模块编码红外信号，再通过红外发射模块发出红外信号提供给船舶上仪器接收。检测人员通过对比使用本测试系统前后结果查找故障。