一种科技馆展品通用控制电路的制作方法

本实用新型涉及一种展览馆展品控制电路，具体涉及一种科技馆展品通用控制电路。

背景技术：

科技馆是以展览教育为主要功能的公益性科普教育机构，通过常设和短期展览，配合相关的教育活动，来激发观众对科学的兴趣，从而达到普及科学知识，养成科学方法，启迪科学创新的目的，展品是科技馆开展科普教育的重要载体。

为了吸引观众，引导观众亲自动手探究，科技馆的展品通常具有很强的趣味性和互动性；观众可通过操作按钮、推拉手柄、摇动摇杆、转动圆盘等传统的互动方式，也可通过图像识别、触摸屏交互、虚拟现实等新型的多媒体互动形式，使展品出现相应的动作。而展品优异的互动性能，来源于其应用了大量的采集和控制设备。

目前，科技馆展品所应用的控制设备种类繁多。产品类设备有：可编程逻辑控制器(plc)，电脑接口板卡，外设数据采集卡等；非产品类控制设备有：展品公司自制的电路板，对产品类设备二次改造后的模块等。这些设备，虽然也能实现展品的互动控制，但不具备展品控制的通用性，一件展品为了实现优异的互动性能，可能需要好几种设备配合使用，并且不同的展品制作厂家，所采用的控制设备种类不一，易造成设备杂乱。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种科技馆展品通用控制电路，用以解决现有科普场馆展品控制电路种类繁多，标准不一，功能不全和扩展困难的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种科技馆展品通用控制电路，所述电路包括控制器、电源系统、数字量采集模块、模拟量采集模块、正交编码器/脉冲计数模块、继电器控制模块、外部设备驱动模块、电平转换模块、工作状态指示模块、串口模块、can模块、spi输出模块；

所述电源系统用于给全系统各个模块供电；

所述数字量与模拟量采集模块用于接收处理外部的模数传感器信号；

所述正交编码器/脉冲计数模块用于接收和转换外部脉冲信号，并传输给控制器处理；

所述继电器控制模块用于实现对外部继电器的控制；

所述外部设备驱动模块用于驱动外部设备；

所述电平转换模块用于5v和3.3v电平双向转换控制；

所述控制器模块用于对数据进行处理，接收使用者指令，完成指令要求；

所述工作状态指示模块用于监控指示设备工作状态；

所述can模块接口、板载rs232接口与spi通信接口，实现与外设或后加设备的通信。

优选的，所述swd下载仿真模块，用于程序的烧写调试。

优选的，上述电源系统包括含lm2576-5芯片的dcdc电路模块和含spx1587at-3.3芯片的dcdc电路模块；所述含lm2576-5芯片的dcdc电路模块用于将外部12-24v直流电转换为5v直流电；所述含spx1587at-3.3芯片的dcdc电路模块用于将上述5v直流电转换为3.3v直流电。

优选的，上述数字量采集模块包括pc847芯片，用于处理外部输入的数字量传感器信号；所述模拟量采集模块包括lm358芯片，实现将0到10v模拟量信号转换成0到3.3v模拟量信号。

优选的，上述电平转换模块包括sn74lvc4245dw芯片，实现3.3v电平和5v电平的双向互转。

优选的，上述继电器控制模块包括pc847芯片和mmbt4403三极管，pc847芯片用于隔离，mmbt4403三极管通过截止和饱和工作状态控制继电器，继电器控制单元可单独供电，不对主控单元造成干扰。

优选的，上述外部设备驱动模块包括uln2803芯片，以集电极开路的形式，驱动外部设备。

优选的，上述正交编码器/脉冲计数模块包括hcpl0631芯片，实现对外部脉冲信号的捕获处理。

优选的，上述控制器模块包括stm32f103zet6芯片的最小系统。

优选的，上述工作状态指示模块包括74hc595芯片，采用静态控制数码管显示的方式，指示电路的工作状态。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案，集科技馆展品所需的控制功能于一体，促进了科技馆展品电控的标准化建设，规范了展品电控的设计制作，统一了展品的控制核心，解决了现有展品控制种类繁多，形式杂乱，给展品维护带来困难的技术性问题。同时，此方案也降低了科技馆展品研发、设计、制作和维护的经济成本、时间成本与人力成本，有效节约了资源。

附图说明

图1为本实用新型科技馆展品控制电路的系统组成图；

图2为本实用新型科技馆展品控制电路的以lm2576-5为核心芯片的电源系统电路图；

图3为本实用新型科技馆展品控制电路的以spx1587at-3.3为核心芯片的电源系统电路图；

图4为本实用新型科技馆展品控制电路的电平转换模块电路图；

图5为本实用新型科技馆展品控制电路的继电器控制模块电路图；

图6为本实用新型科技馆展品控制电路的正交编码器/脉冲计数模块电路图；

图7为本实用新型科技馆展品控制电路的主控制器电路图；

图8为本实用新型科技馆展品控制电路的can模块接口电路图；

图9为本实用新型科技馆展品控制电路的外部设备驱动模块电路图。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

须知，本说明书附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1所示，本实用新型的实施例一种科技馆展品通用控制电路，所述电路包括控制器、电源系统、数字量采集模块、模拟量采集模块、正交编码器/脉冲计数模块、继电器控制模块、外部设备驱动模块、电平转换模块、工作状态指示模块、串口模块、can模块、spi输出模块和swd下载仿真模块。

所述电源系统用于给全系统各个模块供电；

所述数字量与模拟量采集模块用于接收外部的模数传感器信号；

所述正交编码器/脉冲计数模块用于接收和转换外部脉冲信号，并传输给控制器；

所述继电器控制模块用于实现对外部继电器的控制；

所述外部设备驱动模块用于驱动外部设备；

所述电平转换模块用于双向电平转换控制；

所述控制器模块用于对数据进行处理，接收使用者指令，完成指令要求；

所述工作状态指示模块用于监控指示设备工作状态；

所述can模块接口是以ctm1051kat芯片为核心的电路模块，板载rs232接口与spi通信接口，用于实现与外设或后加设备的通信；

所述swd下载仿真模块用于程序的烧写调试。

参见图2-图3，实施例中，上述电源系统包括以lm2576-5为核心芯片的dcdc电路模块和以spx1587at-3.3为核心芯片的dcdc电路模块；以lm2576-5为核心芯片的dcdc电路模块用于将外部12-24v直流电转换为5v直流电；以spx1587at-3.3为核心芯片的dcdc电路模块，用于将以lm2576-5为核心芯片的dcdc电路模块输出的5v直流电转换为3.3v直流电。此处的电源系统是为整个控制电路供电，主控制器所需的3.3v电压也从这里提供。

参见图4，实施例中，上述电平转换模块是以sn74lvc4245dw芯片为核心的电路模块，实现3.3v电平和5v电平的双向互转。如：外部有5v的信号输入，可通过此电平转换模块将5v信号转换成3.3v信号，然后让控制器去处理，同时，控制器的3.3v控制信号，也可以通过电平转换模块转换成5v信号，控制外部的5v设备。与电源系统不同的是，此处的电平转换仅为信号的处理，与电源系统的供电存在本质不同。

参见图5，实施例中，上述继电器控制模块是以pc847芯片与mmbt4403三极管为核心的电路模块，三极管通过截止和饱和工作状态，以控制继电器工作。具体为：控制器发出指令后，首先经过三极管转换，然后通过pc847和mmbt4403的处理，来控制外部小型24v直流继电器，此处继电器为外部单独设备。

参见图6，实施例中，上述正交编码器/脉冲计数模块是以hcpl0631芯片为核心芯片的电路模块，实现对外部脉冲信号的捕获。此处捕获的信号，直接交给控制器处理，图6电路图上的count0、count1分别与主控芯片上相同标注的管脚直接相连。

参见图7，实施例中，上述控制器模块是以stm32f103zet6为核心芯片的电路模块，包括一个stm32f103zet6芯片的最小系统。

参见图8，实施例中，上述can模块是以ctm1051kat芯片为核心的接口电路，可与外部can总线设备通讯。

参见图9，实施例中，上述外部设备驱动模块是以uln2803为核心芯片的电路模块，以集电极开路的形式，驱动外部设备。本实用新型的设计及应用，促进了科技馆展品电控的标准化建设，规范了展品的电控设计制作；集科技馆展品所需的控制功能于一体，化繁为简，解决了展品电控开发的技术性问题；统一了科技馆展品的控制核心种类，解决了现有展品控制种类杂乱，形式多样，给展品维护带来困难的技术性问题；同时也降低了科技馆展品开发、设计、制作和维护的经济成本、时间成本和人力成本，有效节约了资源。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。