一种基于CAN总线的试剂保管柜抬头显示装置

一种基于can总线的试剂保管柜抬头显示装置
技术领域
1.本实用新型涉及试剂保存技术领域，具体涉及一种基于can总线的试剂保管柜抬头显示装置。


背景技术：

2.随着科研水平的不断提升，实验室使用的化学试剂呈现出多样化、复杂化和多变性的特点。危险化学品的管理给管理人员带来了极大的困扰。实验人员对化学试剂的取用和归还仍然存在着多取、少还、错放等问题，化学试剂的管理模式尚不健全。在高校和科研机构中，实验室数量多、分布广，实验室人员集中、流动性大，化学品的购买、使用、储存和废弃处置等环节均存在安全隐患。因此，将can总线通信技术应用于试剂保管柜抬头显示装置是非常有必要的。


技术实现要素：

3.针对上述技术背景提到的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于can总线的试剂保管柜抬头显示装置。
4.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
5.一种基于can总线的试剂保管柜抬头显示装置，包含主控单片机模块、显示单元模块、拨码开关模块、can通信模块、usb转can模块、电源模块、报警模块，其特征在于，所述主控单片机模块包括主控芯片、晶振电路、复位电路，晶振电路用于给主控芯片提供时钟，复位电路用于复位硬件系统；
6.所述显示装置的背板上开有四个阵列分布的固定孔，显示装置设置有背板，背板靠近上部的位置设置有若干线性分布的can接口，can接口右侧设置有下载口，背板靠近右侧的位置设置有显示单元接口，背板下部设置有电源接口，电源接口左侧设置有蜂鸣器接口，蜂鸣器接口左侧设置有拨码开关。
7.进一步的，所述显示单元模块包括电平转换芯片和显示单元。电平转换芯片选用的型号是sn74lvc4245apwr，实现3.3v输出电压到5v输出电压的转换功能。显示单元采用的是韩国奥托尼克斯的da22-gs和da22-ge智能显示单元，使用一个da22-gs显示单元串接上三个da22-gs显示单元，实现四位数字或者英文字母的显示功能。电平转换芯片的b1～b3引脚连接到主控芯片的pc1～pc3引脚,a1～a3引脚连接到da22-gs显示单元的latch、clock、data引脚。主控单片机模块的主控芯片将控制信号传输到电平转换芯片sn74lvc4245apwr的b1～b3引脚，然后经由电平转换芯片从3.3v电平转换为5v电平传输给da22-gs显示单元，实现智能化的字符显示功能。
8.进一步的，所述can通信模块包括can收发器sit65hvd230dr。can收发器sit65hvd230dr的引脚d和r分别连接到主控单片机模块主控芯片的pa12和pa11引脚上。can收发器sit65hvd230dr将主控单片机模块主控芯片内部的can控制器提供的数据转换成电信号，然后通过can收发器sit65hvd230dr的引脚canh和canl发送到can总线；同时，can收发
器sit65hvd230dr也接收总线数据并传输给can控制器。
9.进一步的，所述usb转can模块选用的是维特智能科技有限公司的usb转can模块。所有抬头显示装置的通信引脚canh和canl均挂接在usb转can模块的引脚canh和canl上，usb转can模块将计算机和can总线上的所有抬头显示装置连接在一起。计算机端上位机软件发送指令，然后通过usb转can模块转换成can通信的数据格式发送到can总线上，抬头显示装置接收数据并根据数据中的id段判断是否需要执行该指令。
10.进一步的，所述报警模块包括继电器和蜂鸣器。继电器选用的型号是srd-05vdc-sl-c，蜂鸣器选用的是电压供电的有源蜂鸣器。试剂入库存放时会存在放错位置的情况，此时主控芯片的pa2引脚输出高电平驱动继电器吸合，此时蜂鸣器接上电源开始报警。
11.进一步的，所述拨码开关模块包括一个七位的拨码开关，用于给抬头显示装置进行编号，每个试剂保管柜放置一个抬头显示装置。七位拨码开关分别连接在主控芯片的pb12～15、pc6～8引脚上。
12.本实用新型的有益效果：
13.1、基于can总线的试剂保管柜抬头显示装置具有低成本、低功耗、易于维护和智能性的特点。
14.2、系统设计简单，设备安装便捷，电源稳定。
15.3、能够有效解决试剂管理过程中存在的试剂数量多、不方便管理的问题。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；
17.图1背板5结构图；
18.图2显示装置正面立体效果图；
19.图3系统结构框图；
20.图4试剂保管柜抬头显示装置结构框图；
21.图5主控单片机模块原理图；
22.图6显示单元模块；
23.图7can通信模块原理图；
24.图8报警模块原理图。
25.附图标号：
26.1、固定孔2、can接口3、下载口4、显示单元接口5、背板6、电源接口7、蜂鸣器接口8、拨码开关
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
28.本实用新型设计了一种试剂保管柜抬头显示装置，显示装置外部结构如图1-2所示，显示装置设置有背板5，背板5靠近上部的位置开有四个阵列分布的固定孔1，背板5靠近上部的位置设置有若干线性分布的can接口2，can接口右侧设置有下载口3，背板5靠近右侧的位置设置有显示单元接口4，背板5下部设置有电源接口6，电源接口6左侧设置有蜂鸣器接口7，蜂鸣器接口7左侧设置有拨码开关8。
29.如图3-8所示，显示装置整体主要包括主控单片机模块、显示单元模块、can通信模块、usb转can模块、电源模块、报警模块、拨码开关模块。
30.1、主控单片机模块
31.主控单片机模块包括主控芯片、晶振电路、复位电路。主控芯片采用的是gd32f103rct6，该系列芯片是arm cortex-m3内核的32位低功耗mcu芯片，具有丰富的外设资源。晶振电路用于给gd32f103rct6提供时钟，复位电路用于复位硬件系统。
32.2、显示单元模块
33.显示单元模块包括电平转换芯片和显示单元。电平转换芯片选用的型号是sn74lvc4245apwr，实现3.3v到5v输出电压的转换功能。显示单元采用的是韩国奥托尼克斯的da22-gs和da22-ge智能显示单元，使用一个da22-gs显示单元串接上三个da22-gs显示单元，实现四位数字或者英文字母的显示功能。电平转换芯片的b1～b3引脚连接到主控芯片的pc1～pc3引脚,a1～a3引脚连接到da22-gs显示单元的latch、clock、data引脚。主控单片机模块的主控芯片将控制信号传输到电平转换芯片sn74lvc4245apwr的b1～b3引脚，然后经由电平转换芯片从3.3v电平转换为5v电平传输给da22-gs显示单元，实现智能化的字符显示功能。
34.3、can通信模块
35.can通信模块包括can收发器sit65hvd230dr。can收发器sit65hvd230dr的引脚d和r分别连接到主控单片机模块主控芯片的pa12和pa11引脚上。can收发器sit65hvd230dr将主控单片机模块主控芯片内部的can控制器提供的数据转换成电信号，然后通过can收发器sit65hvd230dr的引脚canh和canl发送到can总线；同时，can收发器sit65hvd230dr也接收总线数据并传输给can控制器。
36.4、usb转can模块
37.usb转can模块选用的是维特智能科技有限公司的usb转can模块。所有抬头显示装置的通信引脚canh和canl均挂接在usb转can模块的引脚canh和canl上，usb转can模块将计算机和can总线上的所有抬头显示装置连接在一起。计算机端上位机软件发送指令，然后通过usb转can模块转换成can通信的数据格式发送到can总线上，抬头显示装置接收数据并根据数据中的id段判断是否需要执行该指令。
38.5、电源模块
39.电源模块包括eup3484adir1芯片和ams1117芯片。供电电源先经过eup3484adir1转换为5v电压，再经过ams1117芯片转换为3.3v电压。电源模块给抬头显示装置的其余模块供电。
40.6、报警模块
41.报警模块包括继电器和蜂鸣器。继电器选用的型号是srd-05vdc-sl-c，蜂鸣器选用的是电压供电的有源蜂鸣器。试剂入库存放时会存在放错位置的情况，此时主控芯片的
pa2引脚输出高电平驱动继电器吸合，此时蜂鸣器接上电源开始报警。
42.7、拨码开关模块
43.拨码开关模块包括一个七位的拨码开关，用于给抬头显示装置进行编号，每个试剂保管柜放置一个抬头显示装置。七位拨码开关分别连接在主控芯片的pb12～15、pc6～8引脚上。
44.系统实现流程：
45.1)正常情况下，抬头显示装置的显示单元仅显示当前所在试剂保管柜的柜号。
46.2)试剂入库过程中，首先在上位机端选择试剂入库存放的位置，然后上位机通过usb转can模块向can总线发送入库指令。对应试剂柜的抬头显示装置接收到指令后解析，闪烁显示当前柜子编号以及试剂需要存放的层号，用来提示试剂入库操作人员。在正确的位置放入试剂时，抬头显示装置显示“ok”字样，随后该试剂入库流程结束。在错误的位置放入试剂时，抬头显示装置闪烁显示“no”字样，同时继电器吸合、蜂鸣器开始报警，提示入库操作人员，等待纠正错误行为。
47.3)试剂出库过程中，首先在上位机端选择需要出库的试剂，然后上位机通过usb转can模块向can总线发送出库指令。对应试剂柜的抬头显示装置接收到指令后解析，闪烁显示柜子编号以及试剂需要存放的层号，用来提示试剂出库操作人员。从正确的位置取出试剂时，抬头显示装置显示“ok”字样，随后该试剂出库流程结束。从错误的位置取出试剂时，抬头显示装置闪烁显示“no”字样，同时继电器吸合、蜂鸣器开始报警，提示入库操作人员，等待纠正错误行为。
48.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
49.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。