机动车网络采集卡的制作方法

本发明涉及机动车驾驶考试系统中的网络采集卡，具体是一种机动车网络采集卡。

背景技术：

现有机动车驾驶考试系统中的网络采集卡普遍是基于8051单片机开发的。此种网络采集卡由于技术陈旧，导致各个系统之间只能以RS485、RS232等方式进行通信，由此导致其无法兼顾系统之间的通信距离和通信速率（当系统之间的通信距离较远时，则通信速率较低；当系统之间的通信速率较高时，则通信距离较近），从而严重制约了机动车驾驶考试系统的性能。基于此，有必要发明一种全新的网络采集卡，以解决现有机动车驾驶考试系统中的网络采集卡无法兼顾系统之间的通信距离和通信速率的问题。

技术实现要素：

本发明为了解决现有机动车驾驶考试系统中的网络采集卡无法兼顾系统之间的通信距离和通信速率的问题，提供了一种机动车网络采集卡。

本发明是采用如下技术方案实现的：

机动车网络采集卡，包括DC-DC电源电路、微控制器电路、模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路、RS232指示灯驱动电路、第一接线电路、第二接线电路、第三接线电路、第四接线电路；其中，微控制器电路、模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路、RS232指示灯驱动电路、第一接线电路、第二接线电路均与DC-DC电源电路连接；模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路均与微控制器电路连接；第一接线电路分别与模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路连接；第二接线电路分别与串口电路、RS232指示灯驱动电路连接；第三接线电路与网络磁性变压器电路连接；第四接线电路与第二接线电路连接。

具体工作过程如下：DC-DC电源电路分别对微控制器电路、模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路、RS232指示灯驱动电路、第一接线电路、第二接线电路进行供电，由此保证各个电路正常工作。微控制器电路实现各种控制功能。模拟信号输入电路实现模拟信号输入功能。继电器输出电路实现继电器输出功能。输入信号隔离电路实现输入信号隔离功能。串口电路实现串口通信功能。网络磁性变压器电路实现以太网通信功能。RS232指示灯驱动电路实现RS232指示灯驱动功能。基于上述过程，与现有机动车驾驶考试系统中的网络采集卡相比，本发明所述的机动车网络采集卡通过采用全新结构，使得各个系统之间能够以以太网、串口等方式进行通信，由此兼顾了系统之间的通信距离和通信速率，从而有效提升了机动车驾驶考试系统的性能。

本发明有效解决了现有机动车驾驶考试系统中的网络采集卡无法兼顾系统之间的通信距离和通信速率的问题，适用于机动车驾驶考试系统。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中DC-DC电源电路的电路原理图。

图3是本发明中微控制器电路的电路原理图。

图4是本发明中模拟信号输入电路的电路原理图。

图5是本发明中继电器输出电路的电路原理图。

图6是本发明中输入信号隔离电路的第一部分电路原理图。

图7是本发明中输入信号隔离电路的第二部分电路原理图。

图8是本发明中输入信号隔离电路的第三部分电路原理图。

图9是本发明中串口电路的电路原理图。

图10是本发明中网络磁性变压器电路的电路原理图。

图11是本发明中RS232指示灯驱动电路的电路原理图。

图12是本发明中第一接线电路的电路原理图。

图13是本发明中第二接线电路的电路原理图。

图14是本发明中第三接线电路的电路原理图。

图15是本发明中第四接线电路的电路原理图。

具体实施方式

机动车网络采集卡，包括DC-DC电源电路、微控制器电路、模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路、RS232指示灯驱动电路、第一接线电路、第二接线电路、第三接线电路、第四接线电路；其中，微控制器电路、模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路、RS232指示灯驱动电路、第一接线电路、第二接线电路均与DC-DC电源电路连接；模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路、网络磁性变压器电路均与微控制器电路连接；第一接线电路分别与模拟信号输入电路、继电器输出电路、输入信号隔离电路、串口电路连接；第二接线电路分别与串口电路、RS232指示灯驱动电路连接；第三接线电路与网络磁性变压器电路连接；第四接线电路与第二接线电路连接。

所述DC-DC电源电路包括滤波器L1、LM2596S-5V开关电源芯片U3、LT1117-3.3V线性稳压芯片U4；滤波器L1的输出端口作为12V供电端口；LM2596S-5V开关电源芯片U3的输入端口与12V供电端口连接；LM2596S-5V开关电源芯片U3的输出端口作为5V供电端口；LT1117-3.3V线性稳压芯片U4的输入端口与5V供电端口连接；LT1117-3.3V线性稳压芯片U4的输出端口作为3.3V供电端口；

具体工作时，外部电源电压首先经滤波器L1滤波为12V电源电压，然后经LM2596S-5V开关电源芯片U3转换为5V电源电压，最后经LT1117-3.3V线性稳压芯片U4转换为3.3V电源电压，由此进行供电；

所述微控制器电路包括LM3S6911-IQC50微控制器U1、IMP811T监控芯片U2、两个晶振Y1、Y2、微控制器工作状态LED指示灯D1、JTAG接口CN1；LM3S6911-IQC50微控制器U1的电源端口与3.3V供电端口连接；IMP811T监控芯片U2的电源端口与3.3V供电端口连接；IMP811T监控芯片U2的输出端口与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输入端口连接；两个晶振Y1、Y2均与LM3S6911-IQC50微控制器U1双向连接；微控制器工作状态LED指示灯D1的阳极与3.3V供电端口连接；微控制器工作状态LED指示灯D1的阴极与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输出端口连接；JTAG接口CN1与LM3S6911-IQC50微控制器U1双向连接；

具体工作时，LM3S6911-IQC50微控制器U1实现各种控制功能；IMP811T监控芯片U2为LM3S6911-IQC50微控制器U1提供上电复位和手动复位功能；两个晶振Y1、Y2分别为LM3S6911-IQC50微控制器U1提供主时钟源和以太网PHY部分的25MHz信号；微控制器工作状态LED指示灯D1用于指示LM3S6911-IQC50微控制器U1的工作状态；JTAG接口CN1作为LM3S6911-IQC50微控制器U1的仿真调试接口；

所述模拟信号输入电路包括两个LM358电压跟随器U13A、U13B；两个LM358电压跟随器U13A、U13B的电源端口均与5V供电端口连接；两个LM358电压跟随器U13A、U13B的输出端口均与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输入端口连接；

具体工作时，来自40PIN接线端子CN2的外部模拟电压信号经由两个LM358电压跟随器U13A、U13B进行缓冲后传输至LM3S6911-IQC50微控制器U1，由此实现模拟信号输入功能；

所述继电器输出电路包括两个S8050三极管Q1、Q2、两个HK4100F-DC5V-SHG继电器K1、K2；两个S8050三极管Q1、Q2的基极均与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输出端口连接；两个HK4100F-DC5V-SHG继电器K1、K2的电源端口均与5V供电端口连接；两个HK4100F-DC5V-SHG继电器K1、K2的输入端口分别与两个S8050三极管Q1、Q2的集电极连接；

具体工作时，来自LM3S6911-IQC50微控制器U1的控制信号驱动两个S8050三极管Q1、Q2进行导通或截止，使得两个HK4100F-DC5V-SHG继电器K1、K2进行得电或失电，由此使得两个HK4100F-DC5V-SHG继电器K1、K2输出开关信号；开关信号经由40PIN接线端子CN2传输至外部，由此实现继电器输出功能；

所述输入信号隔离电路包括六个TLP281-4光电耦合器U5-U9、U11、ULN2003AI达林顿管芯片U12；六个TLP281-4光电耦合器U5-U9、U11的电源端口均与3.3V供电端口连接；六个TLP281-4光电耦合器U5-U9、U11的输出端口均与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输入端口连接；ULN2003AI达林顿管芯片U12的电源端口与3.3V供电端口连接；ULN2003AI达林顿管芯片U12的输出端口与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输入端口连接；

具体工作时，来自40PIN接线端子CN2的外部0V-12V信号经由六个TLP281-4光电耦合器U5-U9、U11进行电气隔离后传输至LM3S6911-IQC50微控制器U1，来自40PIN接线端子CN2的外部0V-5V转速信号经由ULN2003AI达林顿管芯片U12进行电气隔离后传输至LM3S6911-IQC50微控制器U1，由此实现输入信号隔离功能；

所述串口电路包括SP3232EEY电平转换芯片U10；SP3232EEY电平转换芯片U10的电源端口与3.3V供电端口连接；SP3232EEY电平转换芯片U10的输入端口与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输出端口连接；

具体工作时，来自LM3S6911-IQC50微控制器U1的控制信号经由SP3232EEY电平转换芯片U10进行电平转换后分别传输至40PIN接线端子CN2和20PIN排线插座CN3，一路经由40PIN接线端子CN2传输至外部，另一路经由20PIN排线插座CN3分别传输至RS232指示灯驱动电路和第四接线电路，由此实现串口通信功能；

所述网络磁性变压器电路包括H1102磁性变压器T1、两个网络连接状态LED指示灯D6、D7；H1102磁性变压器T1的电源端口与3.3V供电端口连接；H1102磁性变压器T1的输入端口与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输出端口连接；两个网络连接状态LED指示灯D6、D7的阳极均与3.3V供电端口连接；两个网络连接状态LED指示灯D6、D7的阴极均与LM3S6911-IQC50微控制器U1的输出端口连接；

具体工作时，来自LM3S6911-IQC50微控制器U1的控制信号经由H1102磁性变压器T1进行滤波后传输至6PIN插座P3，并经由6PIN插座P3传输至外部，由此实现以太网通信功能；两个网络连接状态LED指示灯D6、D7用于指示网络连接状态；

所述RS232指示灯驱动电路包括LM324电压比较器U14、两路RS232工作状态LED指示灯U15、U16、四个1N4148二极管D8-D11；LM324电压比较器U14的电源端口与12V供电端口连接；两路RS232工作状态LED指示灯U15、U16的输入端口均与LM324N电压比较器U14的输出端口连接；四个1N4148二极管D8-D11的阴极均与LM324N电压比较器U14的输入端口连接；

具体工作时，来自20PIN排线插座CN3的RS232信号经由四个1N4148二极管D8-D11进行整流后传输至LM324电压比较器U14，然后经由LM324电压比较器U14进行比较后驱动两路RS232工作状态LED指示灯U15、U16，由此实现RS232指示灯驱动功能；两路RS232工作状态LED指示灯U15、U16用于指示RS232工作状态；

所述第一接线电路包括40PIN接线端子CN2；40PIN接线端子CN2分别与12V供电端口、两个LM358电压跟随器U13A、U13B的输入端口、两个HK4100F-DC5V-SHG继电器K1、K2的输出端口、六个TLP281-4光电耦合器U5-U9、U11的输入端口、ULN2003AI达林顿管芯片U12的输入端口、SP3232EEY电平转换芯片U10的输出端口连接；

所述第二接线电路包括20PIN排线插座CN3；20PIN排线插座CN3分别与12V供电端口、SP3232EEY电平转换芯片U10的输出端口、四个1N4148二极管D8-D11的阳极连接；

所述第三接线电路包括6PIN插座P3；6PIN插座P3与H1102磁性变压器T1的输出端口连接；

所述第四接线电路包括UART插座P1、lemo插座P2；UART插座P1、lemo插座P2均与20PIN排线插座CN3连接；

具体工作时，来自20PIN排线插座CN3的控制信号分别经由UART插座P1和lemo插座P2传输至外部。