专利名称：基于arm的多功能智能控制终端的制作方法
技术领域：
本实用新型属于数据采集终端领域，尤其是一种适用于数据采集、传输与现场控制的基于ARM的多功能智能控制终端。
背景技术：
随着工业自动化水平的不断提高，并伴随着物联网在工业生产环节中的广泛应 用，对生产工业现场的实时控制与管理显得非常重要。在实时处理的工业现场中，经常需要 对生产过程中的物料跟踪与管理，传统的控制方式是在工业现场设置一些数据采集点，在 数据采集点安装各种传感器对物料进行数据采集，由传感器将采集到的数据以串行通信方 式传输给数据采集控制终端，数据采集控制终端通常只具有数据采集功能，其工作模式比 较单一，使用不便，自动化程度较低。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集现场数据采集、传输与 控制功能于一体并且具有自动化程度高、使用方便的多功能智能控制终端。本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的一种基于ARM的多功能智能控制终端，由壳体及其内部的控制电路构成，控制电 路包括微处理器、电源模块、时钟模块、触摸屏模块，触摸屏模块与壳体上设置的触摸屏相 连接，所述的微处理器为ARM控制模块，该ARM控制模块的串行通信端口通过串口电平转换 模块与壳体上设置的通信接口相连接，该ARM控制模块的网络端口通过网络变压器与壳体 上设置的网络接口相连接，该ARM控制模块的IIC接口连接一铁电存储器。而且，所述的ARM控制模块还连接一现场控制模块，该现场控制模块与壳体上设 置的现场控制接口相连接。而且，所述现场控制模块由RS485接口芯片和RS485接口电平转换芯片连接构成。而且，所述现场控制模块由三极管及继电器连接构成，该三极管与ARM控制模块 的GPIO输出端口相连接。而且，所述ARM控制模块还通过I/O端口连接一控制信号接口模块，该控制信号接 口模块包括触发信号输入接口、触发信号选择电路及信号输出接口。而且，所述的触摸屏模块与ARM控制模块的IXD控制端口相连接。而且，所述ARM控制模块的SDbus端口连接一 SD卡存储器。而且，所述ARM控制模块的I/O端口还连接一 USB存储器。而且，所述ARM控制模块的I/O端口还连接一组由发光二极管构成的工作状态指 示灯。而且，所述的ARM控制模块为嵌入式处理器PXA303芯片。本实用新型的优点和积极效果是1、本控制终端通过ARM控制模块的串行通信端口对传感器数据进行采集，通过网络端口连接到物联网系统并将数据上传至上位机，同时还可以通过现场控制模块对现场设备进行控制，其功能丰富，满足了工业现场的自动化控制的需要，提高了工作效率。2、本控制终端设有触摸屏，能够显示配置菜单或传感器采集的实时数据，用户可 以根据自己的需要，通过触摸屏发置控制终端的配置信息，满足了不同用户的需求，设计更 趋于人性化，便于操作者控制。3、本控制终端设置有控制信号接口模块，在进行数据采集时可以采用外部触发方 式进行数据采集，满足了不同应用场合的需要。4、控制终端内置有铁电存储器，方便用户存储采集的数据和查询系统的工作状 态；同时还安装SD卡存储器或USB存储器，便于数据的存储和转移。5、本实用新型设计合理，其通过ARM控制模块的串行通信及网络通信功能及现场 控制模块实现了对现场数据的采集、传输与控制功能，具有实时性强、功能丰富及使用方便 的特点，满足了不同用户的需要，可广泛适用于物流、制造等行业。
图1是本实用新型的外观示意图；图2是本实用新型的控制电路方框图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述一种基于ARM的多功能智能控制终端，如图1所示，由壳体1及其内部的控制电 路构成，在壳体表面上安装有能够显示菜单和实时数据并且能够进行触摸操作的触摸屏2 ； 在触摸屏的右侧安装有四个工作状态指示灯3，四个工作状态指示灯包括电源灯(Power)、 网络指示灯(Tx/Rx)、外部触发指示灯(Trigger)和正常工作状态指示灯(Action)，用来 指示控制终端的工作状态。在壳体的侧面分别设有四种不同类型的接口 (1)电源、配置和 触发(PWR/TRG/CFG)接口 7，该接口用于电源及触发信号的接入；(2)通信接口 6，该接口与 传感器相连接进行数据通信；(3)现场控制接口 5，该接口输出控制信号实现对外部工控设 备、电路的控制；(4)网络接口 4，该接口与上位机连接进行数据的传输。壳体内的控制电路，如图2所示，由ARM控制模块、电源模块、时钟模块、铁电存储 器、SD卡存储器、USB存储器、触摸屏模块、串口电平转换模块、网络变压器、现场控制模块、 控制信号接口模块、工作状态指示灯连接构成。外部电源通过电源模块输出稳定的直流电 源为整个控制电路提供工作电源。ARM控制模块作为控制电路的核心与各个模块相连接，其 具体连接关系为ARM控制模块通过IIC接口与时钟模块相连接；ARM控制模块通过IIC接 口与铁电存储器相连接，ARM控制模块通过SDbus端口与SD卡存储器，ARM控制模块通过 I/O端口与USB存储器相连接；ARM控制模块通过IXD控制端口与触摸屏模块相连接，触摸 屏模块与壳体上设置的触摸屏相连接；ARM控制模块通过I/O端口与控制信号接口模块相 连接；ARM控制模块通过网络端口与网络变压器相连接；ARM控制模块通过I/O端口或GPIO 端口与现场控制模块相连接；ARM控制模块通过I/O端口连接4个由发光二极管构成的工 作状态指示灯。下面分别对控制电路的主要部分进行说明电源模块由Linear公司的LTC1767芯片和SIPEX公司的SP2525构成。外部电源经过滤波和稳压电路直接输入到LTC1767芯片进行电压转换，电源模块输出5V稳定的工作 电压为控制电路供电，同时SP2525为系统提供了 3. 3V的工作电压，保证了控制终端稳定可
靠的工作。ARM控制模块采用的INTEL的PXA303芯片，该芯片通过内部的总线端口，可外部扩 展FLASH存储器和SDRAM存储器，以满足程序存储和数据存储的要求，内部的GPIO端口可 以控制继电器和蜂鸣器等外设，内部的LCD控制端口直接驱动触摸屏模块，内部的SD_bus 端口直接与SD卡存储器相连接，其内部包括了 3个异步串行通信端口，其中UARTOU可以 组合成一个全功能的串行通信端口与串口电平转换模块相连接，可以发送/接收8位数据， 满足了对数据采集的需求。时钟模块采用DS1340芯片，为系统提供了准确的时钟。在ARM 控制模块内部安装有WIN-CE嵌入式实时操作系统，其与硬件配合实现多功能智能控制功 能。ARM控制模块通过其内置的串行通信端口与串口电平转换模块连接，串口电平转 换模块采用的是SP3244芯片，串口电平变换芯片与传感器相连接，传感器将采集的数据通 过串口电平变换芯片发送到ARM控制模块， 由ARM控制模块进行分析处理。本控制终端具 有以触发方式采集数据功能，能够选择触发方式的进行数据采集功能。控制信号接口模块用于支持触发方式采集数据功能及输出控制功能，该模块由触 发信号输入接口、触发信号选择电路和信号输出接口连接构成，触发信号输入接口由光电 隔离集成电路MO⑶207-2芯片构成，触发信号选择电路由⑶54HC4053数据选择器芯片构 成，信号输出接口由达林顿阵列集成电路M0CD223-2芯片构成。触发信号经过光电隔离后 与触发信号选择电路相连，经过逻辑变换后与⑶54HC4053数据选择器芯片相连接，ARM控 制模块选择不同的触发逻辑信号。信号输出接口并与CD54HC4053数据选择器芯片的I/O 端口相连接，具有输出电压高、驱动电流大的优点。网络变压器与ARM控制模块的网络端口相连接，ARM控制模块的RX/TX与网络隔 离变压器相连接，该网络隔离变压器的型号为GS-NS2-88-3，ARM控制模块通过RJ-45接口 即可接入物联网并将采集的数据发送到物联网。 现场控制模块可以是由RS485接口芯片和RS485接口电平转换芯片连接构成的控 制模块，其采用RS485通信方式与现场设备相连接并实现对现场设备的控制，RS485接口芯 片与ARM控制模块的I/O端口相连接。现场控制模块还可以是三极管及继电器连接构成 的控制模块与现场设备相连接，三极管与ARM控制模块的GPIO接口相连接，当控制端电平 为低时，继电器导通，进而实现对现场设备的控制，在本实施例中继电器采用欧姆龙公司的 G5V-1。触摸屏显示模块与ARM控制模块采用直接总线的控制方式，触摸屏的型号为 AT050TN22，触摸屏显示模块的背光由KB4317模块控制，采用触摸屏操作方式代替了传统 的按键操作模式，配合触摸屏界面用于系统流程的控制和功能的选择。在本控制终端中有铁电存储器、SD卡存贮模块和USB存储器，铁电存储器与ARM控 制模块的Iic端口相连接，铁电存储器的型号为FM24C256，容量为256KB ；同时，本控制终端 还连接有SD卡存储器或USB存储器，便于数据的存储和转移，以满足不同类型数据存储的 需要。本实用新型的工作原理为通过ARM内置的高速串行端口将传感器采集到的一维和二维的码制信息传送至ARM控制模块上，在采集的过程中可以由外部触发电路对传感器进行触发采集信息，ARM控制模块根据采集到数据经过分析、处理，并通过现场控制模块控 制相应的现场设备，也可以将采集的数据经网络接口上传至上位机，以便于更好地处理、查 询采集到数据；用户可以根据自己的需要，通过触摸屏进行参数设置，配置控制终端的工作 状态，并可以实时显示采集的数据。 需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式
中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的 技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。
权利要求一种基于ARM的多功能智能控制终端，由壳体及其内部的控制电路构成，控制电路包括微处理器、电源模块、时钟模块、触摸屏模块，触摸屏模块与壳体上设置的触摸屏相连接，其特征在于所述的微处理器为ARM控制模块，该ARM控制模块的串行通信端口通过串口电平转换模块与壳体上设置的通信接口相连接，该ARM控制模块的网络端口通过网络变压器与壳体上设置的网络接口相连接，该ARM控制模块的IIC接口连接一铁电存储器。
2.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于所述的ARM控 制模块还连接一现场控制模块，该现场控制模块与壳体上设置的现场控制接口相连接。
3.根据权利要求2所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于所述现场控 制模块由RS485接口芯片和RS485接口电平转换芯片连接构成。
4.根据权利要求2所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于所述现场控 制模块由三极管及继电器连接构成，该三极管与ARM控制模块的GPIO输出端口相连接。
5.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于所述ARM控 制模块还通过I/O端口连接一控制信号接口模块，该控制信号接口模块包括触发信号输入 接口、触发信号选择电路及信号输出接口。
6.根据权利要求1所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于所述的触摸 屏模块与ARM控制模块的IXD控制端口相连接。
7.根据权利要求1 6任一项所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于 所述ARM控制模块的SDbus端口连接一 SD卡存储器。
8.根据权利要求1 6任一项所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于 所述ARM控制模块的I/O端口还连接一 USB存储器。
9.根据权利要求1 6任一项所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于 所述ARM控制模块的I/O端口还连接一组由发光二极管构成的工作状态指示灯。
10.根据权利要求1 6任一项所述的基于ARM的多功能智能控制终端，其特征在于 所述的ARM控制模块为嵌入式处理器PXA303芯片。
专利摘要本实用新型涉及一种基于ARM的多功能智能控制终端，由壳体及其内部的控制电路构成，控制电路包括微处理器、电源模块、时钟模块、触摸屏模块，其主要技术特点是所述的微处理器为ARM控制模块，该ARM控制模块的串行通信端口通过串口电平转换模块与壳体上设置的通信接口相连接，该ARM控制模块的网络端口通过网络变压器与壳体上设置的网络接口相连接，该ARM控制模块的IIC接口连接一铁电存储器。本实用新型通过ARM控制模块的串行通信及网络通信功能及现场控制模块实现了对现场数据的采集、传输与控制功能，具有实时性强、功能丰富及使用方便的特点，满足了不同用户的需要，可广泛适用于物流、制造等行业。
文档编号G05B19/418GK201576195SQ20092025204
公开日2010年9月8日 申请日期2009年12月28日 优先权日2009年12月28日
发明者卢晓强, 李丹 申请人:天津优尼莱博泰克电子科技发展有限公司