一种用于煤矿井下的人机交互装置制造方法
【专利摘要】一种用于煤矿井下的人机交互装置，包括微型控制器、按键输入单元、液晶显示单元、数据存储单元和数据传输单元。所述的按键输入单元的信号输出端、液晶显示单元、数据存储单元、数据传输单元分别与微型控制器连接。所述的微型控制器采用8051系列单片机；按键输入单元由六个按键构成；液晶显示单元采用1602工业字符型液晶；数据存储单元采用93C46芯片；数据传输单元采用MAX490芯片；MAX490芯片提供标准的RS485或RS422接口。本实用新型可作为人机交互装置安装于煤矿井下设备的防爆腔内，实现参数的设定、存储以及数据显示和传输功能。
【专利说明】一种用于煤矿井下的人机交互装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种人机交互装置。
【背景技术】
[0002]随着电子信息技术的发展，大量采用微处理器作为核心控制单元的人机交互装置，极大地满足了人们对于工业设备操作的智能性与可视性的要求。目前市场中主流的人机交互装置，一般都采用ARM芯片作核心微处理器,并安装Windows Embedded或Android等操作系统，以触摸屏作为输入输出设备。这类人机交互装置功能强大且完善，可以完成各种人机交互任务，但是其成本较高，开发难度大，并且不适用于一些特殊应用场合，例如煤矿井下。由于安全生产的需要，煤矿井下采用的变频驱动设备，所有电路及机械装置必须安装在防爆腔内，因此不能采用触摸屏作为输入输出设备。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的在于提供一种适用于煤矿井下的人机交互装置，本实用新型具备功能完善、结构简单、体积小巧、成本低廉，实用可靠等优点。
[0004]本实用新型采用的技术方案是，
[0005]本实用新型包括微型控制器、按键输入单元、液晶显示单元、数据存储单元和数据传输单元。微型控制器采用8051系列单片机，按键输入单元由六个按键构成，液晶显示单元采用1602工业字符型液晶，数据存储单元采用93C46芯片，数据传输单元采用MAX490芯片，MAX490芯片提供标准的RS485或RS422接口。所述按键输入单元的六个按键的信号输出端分别与8051单片机的Pl.0管脚、Pl.1管脚、Pl.2管脚、Pl.3管脚、Pl.4管脚、Pl.5管脚连接，每个按键的输出端均并联至电路板上的输入端口 JP2，使8051单片机可以接收外部装置的输入信号并实现对该信号的响应。液晶显示单元1602工业字符型液晶的数据接口与微型控制器8051单片机的八位并行数据总线接口 PO 口相连，实现8051单片机与液晶显示单元之间的数据输入和输出；液晶显示单元1602工业字符型液晶的控制接口与8051单片机的P2.2管脚、P2.1管脚、P2.0管脚连接；数据存储单元93C46芯片的选通信号管脚、时钟信号管脚、数据输入信号管脚，数据输出信号管脚分别与8051单片机的P3.4管脚、P3.3管脚、P3.5管脚、P3.6管脚连接，芯片选通信号、时钟信号和数据输入信号皆由8051单片机向数据存储单元93C46芯片发送，而数据输出信号则由数据存储单元93C46芯片发送至8051单片机；数据传输单元MAX490芯片的数据接收和数据发送管脚分别与8051单片机的串口输出P3.1管脚和串口输入P3.0管脚相连，数据传输单元MAX490芯片提供的RS485或RS422标准的接口则与电路板上的串行9针端口 JP3连接，通过数据传输单元MAX490芯片，可以把RS485或RS422标准的输入与输出信号转变为8051单片机可以使用的输入与输出信号，实现数据的输入和输出。
[0006]其具体结构特征如下:
[0007]1、本实用新型人机交互装置中，8051系列单片机采用的时钟电路的震荡频率为12MHz ；
[0008]2、采用六个按键S1、S2、S3、S4、S5、S6构成按键输入单元，六个按键S1、S2、S3、S4、S5、S6的信号输出端分别与8051单片机的管脚Pl.0、Pl.1、Pl.2、Pl.3、Pl.4、Pl.5连接，每个按键的输出端均并联至所述的输入端口 JP2，这一端口 JP2的作用为当外部装置提供键盘输入信号时，本发明人机交互装置优先响应外部输入信号，特别对于煤矿井下用设备，一般其隔爆腔的外壳中留有经过隔爆设计的按钮，本实用新型可以响应外部按钮的信号，实现人机交互功能；
[0009]3、液晶显示单元的1602工业字符型液晶的I管脚至14管脚分别与8051单片机的管脚P0.0至P0.7连接，实现8位的数据接口，1602工业字符型液晶的4管脚、5管脚、6管脚分别与8051单片机的管脚P2.2、P2.1、P2.0连接，通过以上连接实现8051单片机对于1602工业字符型液晶显示字符的控制。一般煤矿井下用设备的隔爆腔的外壳中留有经过隔爆设计的窗口，可通过该窗口观察显示元件1602工业字符型液晶的显示结果，实现人机交互功能；
[0010]4、采用具有串行数据接口的EEPROM芯片93C46构成数据存储单元实现数据存储，93C46芯片与8051单片机的连接方式为93C46芯片的I至4号管脚分别连接8051单片机的P3.4、P3.3、P3.5、P3.6管脚，该芯片一般用于存储一些预设的参数，掉电后数据不会丢失;
[0011]5、采用MAX490芯片提供标准的RS485或RS422接口，实现人机交互装置与其他装置的数据传输，其连接方式为MAX490芯片的2管脚和3管脚分别连接8051单片机的P3.0管脚和P3.1管脚，MAX490芯片的5管脚和6管脚与串行9针端口 JP3的2管脚和7管脚相连，MAX490的7管脚和8管脚与串行9针端口 JP3的8管脚和4管脚相连。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的电路原理图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步说明。
[0014]图1为本实用新型的电路原理图，本实用新型主要包括微型控制器、按键输入单元、液晶显示单元、数据存储单元和数据传输单元。液晶显示单元采用1602工业字符型液晶，数据存储单元采用93C46串行EEPR0M，数据传输单元采用MAX490串口通讯芯片。本实用新型采用5V供电，并在8051单片机的管脚P2.3、P2.4、P2.5连接3个发光二极管以显示装置的运行状态，本实用新型可加载人机交互程序实现其人机交互功能。
[0015]本实用新型采用的主要芯片的具体连接方式为:
[0016]1,8051系列单片机采用的时钟电路的震荡频率为12MHz，其18和19两个管脚分别串联一个电容后接地，且18和19两管脚之间连接有一个12MHz的晶体振荡器；
[0017]2、六个按键31、52、53、54、55、56的信号输出端分别与8051单片机的管脚Pl.0、Pl.1、Pl.2、Pl.3、Pl.4、Pl.5连接，每个按键的输出端均并联至JP2这一输入端口，这一端口的作用为当外部装置提供键盘输入信号时，本发明人机交互装置优先响应外部输入信号，特别对于煤矿井下用设备，一般其隔爆腔的外壳中留有经过隔爆设计的按钮，本实用新型可以响应外部按钮的信号，实现人机交互功能；
[0018]3、1602工业字符型液晶的7至14管脚分别与8051单片机的P0.0至P0.7管脚连接，实现8位的数据接口 ；1602的4、5、6管脚分别与8051单片机的P2.2、P2.1、P2.0管脚连接，通过以上连接实现8051单片机对于1602工业字符型液晶显示字符的控制。对于煤矿井下用设备，一般其隔爆腔的外壳中留有经过隔爆设计的窗口，可通过该窗口观察1602工业字符液晶的显示结果，实现人机交互功能；
[0019]4、采用具有串行数据接口的EEPROM芯片93C46作为数据存储单元实现数据存储，其与8051单片机的连接方式为93C46的I至4号管脚分别连接8051单片机的P3.4、P3.3、P3.5、P3.6管脚，该芯片一般用于存储一些预设的参数，掉电后数据不会丢失；
[0020]5、采用MAX490芯片提供标准的RS485或RS422接口，实现人机交互装置与其他装置的数据传输，其连接方式为MAX490的2管脚和3管脚，分别连接8051单片机的P3.0管脚和P3.1管脚，MAX490的5管脚和6管脚与串行9针端口 JP3的2管脚和7管脚相连，MAX490的7管脚和8管脚与串行9针端口 JP3的8管脚和4管脚相连。
[0021 ] 作为人机交互装置，本实用新型可以接收S1、S2、S3、S4、S5、S6这六个按键的信号或外部装置提供的键盘输入信号，并可接收RS485或RS422标准的输入信号，通过8051单片机的处理，可以将需要显示的结果显示在1602工业字符型液晶上，还可将需要存储的数据写入93C46 EEPROM或将需要载入的数据从93C46 EEPROM中加载，同时还可将需要输出的数据通过MAX490芯片转换成RS485或RS422标准的输出信号进行输出。
【权利要求】
1.一种用于煤矿井下的人机交互装置，其特征在于，所述的人机交互装置包括微型控制器、按键输入单元、液晶显示单元、数据存储单元和数据传输单元；所述的微型控制器采用8051系列单片机；按键输入单元由六个按键构成；液晶显示单元采用1602工业字符型液晶；数据存储单元采用93C46芯片；数据传输单元采用MAX490芯片；MAX490芯片提供标准的RS485或RS422接口 ； 所述的按键输入单元的六个按键(S1、S2、S3、S4、S5、S6)的信号输出端分别与8051单片机的Pl.0管脚、Pl.1管脚、Pl.2管脚、Pl.3管脚、Pl.4管脚、Pl.5管脚连接，每个按键的输出端均并联至电路板上的JP2输入端口 ；液晶显示单元1602工业字符型液晶的数据接口与所述的微型控制器8051单片机的八位并行数据总线接口 PO 口相连，实现8051单片机与液晶显示单元之间的数据输入和输出；液晶显示单元1602工业字符型液晶的控制接口与8051单片机的P2.2管脚、P2.1管脚、P2.0管脚连接；数据存储单元93C46芯片的选通信号管脚、时钟信号管脚、数据输入信号管脚、数据输出信号管脚分别与8051单片机的P3.4管脚、P3.3管脚、P3.5管脚、P3.6管脚连接；芯片选通信号、时钟信号、数据输入信号皆由8051单片机向数据存储单元93C46芯片发送，数据输出信号则由数据存储单元93C46芯片发送至8051单片机；数据传输单元MAX490芯片的数据接收和数据发送管脚分别与8051单片机的串口输出P3.1管脚和串口输入P3.0管脚相连；数据传输单元MAX490芯片提供的RS485或RS422标准接口则与电路板上的串行9针端口 JP3连接，通过数据传输单元MAX490芯片把RS485或RS422标准的输入与输出信号转变为8051单片机能够使用的输入与输出信号，实现数据的输入和输出。
2.根据权利要求1所述的用于煤矿井下的人机交互装置，其特征在于，所述的微型控制器采用的8051系列单片机采用的时钟电路的震荡频率为12MHz。
3.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下的人机交互装置，其特征在于，所述的液晶显示单元的1602工业字符型液晶的7管脚至14管脚分别与所述的8051单片机的P0.0管脚至P0.7管脚连接。
4.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下的人机交互装置，其特征在于，所述的数据传输单元MAX490芯片的5管脚和6管脚与串行9针端口 JP3的2管脚和7管脚相连，MAX490芯片的7管脚和8管脚与串行9针端口 JP3的8管脚和4管脚相连。
5.根据权利要求1或2所述的用于煤矿井下的人机交互装置，其特征在于，所述的微型控制器8051单片机的18管脚和19管脚分别串联一个电容后接地，且18管脚和19管脚之间连接有一个晶体振荡器。
【文档编号】G06F13/20GK203490688SQ201320455452
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】葛琼璇, 常乾坤, 张树田, 李雷军, 张文平 申请人:山西潞安环保能源开发股份有限公司, 中国科学院电工研究所