专利名称：带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于灯具配光性能监控装置，特别是一种可适用于Modbus网络的配光性能自动监控装置。
背景技术：
灯具在照明过程中起着关键性作用，灯具所发出的光的性质及其对光的控制取决于光源的种类、灯具的反光透光系统等，为确保灯具质量，国家对不同用途的灯具有相应的国家强制性标准，配光性能监控是对一个灯具或其光源发射出的光在空间分布情况是否满足现行国家强制性标准的一个关键性依据。灯具配光性能的监控方法一般有以下4种人工逐点测试法、逐区测试法、灯具旋转测试法、全屏摄像测试法采用各种测试方法进行配光检测的仪器各有优势，相对应地其成本也高低不同，目前使用最广泛的监控方法是灯具旋转测试法。基于现有配光性能标准众多，形式各异的现实，现有配光性能监控过程，大都由人工旋转灯具测试台完成，过程时间周期长，劳动强度大，也有部分采用模拟光照仪表、微控制器、普通电机等部件组成配光性能监控电控系统实现，但因所设计的电控系统存在结构复杂、成本高、坐标分辨率低，模拟量传输误差大、缺乏工业总线通信能力，不利于功能扩展和升级等不足，使用范围受到限制。随着电子器件的集成化、小型化、智能化程度的不断提高，配光性能系统主要向着精度更高、尺寸更小、互换性更好、综合功能更强、数字网络化的方向发展。期望在提高配光性能检测效率的同时，开发出结构简单、成本低廉、网络能力强的新型高精度配光性能自动监控装置。Modbus协议由美国Modicon公司开发，该协议支持传统的RS-232、RS_422、RS_485 和以太网设备，同其他总线相比具有较好的硬件通用性、较高的可靠性和性能价格比，在嵌入式网络设备、数字智能仪表、过程工业、机械工业、数控机床、楼宇自动化等领域获得了飞速发展扩展，大量工业设备都在使用Modbus协议作为彼此之间的通讯标准，并将不同厂商生产的Modbus控制设备互联成Modbus工业监控网络，新的光度传感器件大都具备Modbus 协议接口，便于构成光度传感器光度传感器网络，采用数字量可有效克服远距离模拟量传输精度不足的问题，可有效提高抗干扰性能。
发明内容本实用新型的目的是提供一种集成度高、精度高、检测速度快，且具有Modbus通信能力，抗干扰能力强的配光性能自动监控装置，实现适用于Modbus网络的配光性能自动监控过程。本实用新型的目的是以下述方式实现的带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，包括微控制器、Modbus总线通信模块、信号处理模块、IXD显示与键盘电路，状态监控模块，Modbus总线通信模块、信号处理模块、状态监控模块均与微控制器相连，IXD显示与键盘模块经扩展的8155芯片与微控制器相连。作为优选，微控制器为ATMEL公司的AT89C51。作为优选，Modbus总线通信模块采用Maxim公司的MAX485接口芯片组成，MAX485 芯片的RO和DI端分别与微控制器的RXD和T)(D相连。作为优选，IXD显示与键盘模块包括扩展8155、1602显示液晶和按键开关构成， 用来显示工作状态和输入功能键，8155的CE和Ι0/Μ端同微控制器的P2. 5和P2. 0相连， 8155数据线D0 D7同微控制器P0. (ΓΡ0. 7相连，1602液晶数据端D0 D7数据线与8155的 PB. (ΓΡΒ. 7相连，1602显示液晶的E使能端同微控制器的P3. 5相连，8个独立式功能键盘同 8155 的 ΡΑ. (ΓΡΑ. 7 相连。作为优选，信号处理模块包括光电耦合器TLP521、M0C0312，输入信号经过TLP521 和8155的PC. (TPC. 5与微控制器相连，微控制器Pl. (ΓΡΙ. 7输出信号经M0C0312驱动外部环节。作为优选，状态监控模块包括CMOS监控电路芯片，微控制器的Pl. 0作为MAX706 的WDI输入端，MAX706的RESET端经一个三极管同微控制器的复位端口相连。本实用新型采用了微控制器、LCD显示与键盘、光度传感器等集成化的器件，使得结构简化，精度和可靠性提高，并具备Modbus总线通信能力，同现有技术相比，具有配光精度高、坐标分辨率高、检测速度快、开放网络化等优点，能够对灯具的配光性能实现自动检测，其设计先进、合理、使用方便，便于推广应用。
图1为本实用新型的系统结构图图2为本实用新型的Modbus通信接口模块原理图图3为本实用新型的IXD显示与键盘模块原理图图4为本实用新型的信号处理模块原理图图5为本实用新型的状态监控模块原理图
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。作为本实用新型的一种实施方式，参阅图1，包括微控制器、Modbus总线通信接口模块、IXD显示与键盘模块、信号处理模块、状态监控模块、Modbus总线通信模块、信号处理模块、状态监控模块均与微控制器相连，LCD显示与键盘模块经扩展的8155芯片与微控制器相连，Modbus总线通信模块采用Maxim公司的MAX485接口芯片组成，MAX485芯片的RO 和DI端分别与AT89C51的RXD和T)(D相连。IXD显示与键盘模块包括扩展8155、1602显示液晶和按键开关构成，用来显示工作状态和输入功能键，8155的CE和Ι0/Μ端同微控制器的P2. 5和P2. O相连，8155数据线D0 D7同微控制器PO. 0 Ρ0· 7相连，1602液晶数据端 D0 D7数据线与8155的PB. 0 ΡΒ· 7相连，1602显示液晶的E使能端同微控制器的Ρ3. 5相连，8个独立式功能键盘同8155的ΡΑ. (ΓΡΑ. 7相连。信号处理模块包括光电耦合器TLP521、 M0C0312，输入信号经过TLP521和8155的PC. 0 PC. 5与微控制器相连，微控制器Pl. (ΓΡΙ. 7 输出信号经M0C0312驱动外部环节。状态监控模块包括CMOS监控电路芯片，微控制器的Pl. 0作为MAX706的WDI输入端。 参阅图2所示，为本新型专利的Modbus通信接口模块，采用了 Maxim公司的 MAX485接口芯片，MAX485采用单一电源+5V，半双工通讯方式，将TTL电平转换为RS485电平，再经过光电隔离后与微控制器所对应的接口连接。在图2所示的Modbus通信接口模块中，MAX485芯片的结构和引脚都非常简单，RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，分别与微控制器的RXD和T)(D相连；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE 为逻辑O时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，可用微控制器的一个管脚控制上述两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，A、B端间加IK匹配电阻，当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为 1 ；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0，只需一个信号控制MAX485的接收和发送即可。为了增强控制节点的抗干扰能力，通信信号的隔离采用高速光耦，支持高达IOMbps的信号传输；通信的状态和控制信号用普通光耦，两个LED分别指示信号发送和信号接受的状态。参阅图3所示，为本新型专利的IXD显示与键盘模块，由扩展8155、1602显示液晶和按键开关构成，用来输入功能键、显示微控制器的工作状态和通讯数据，8155的CE和10/ M分别接微控制器的P2. 5和P2. 0，数据线接微控制器的P0. (ΓΡ0. 7，8155的PA 口构成8 个独立式功能键盘，PC 口用作设备备妥、运行数字量等开关量信息的输入通道，1602液晶模块的数据端D(TD7双向数据线接8155的PB. (ΓΡΒ. 7，作为显示数据输出口，1602液晶模块的E使能端口接AT89C51微控制器4的Ρ3. 5，1^接？3. 6进行读写操作，RS接Ρ3. 7选择寄存器，VDD和VSS分别接+5V电源和地，在连上IOK电位器，可以用来调节显示器对比度， LCD要显示系统空闲状态，在对数据进行发送、接收或者转换时显示系统数据处理状态和特定的数据通信信息。可对1602液晶模块的空闲端口 A和K接上电源和地来显示背光，使显示效果更明显。参阅图4所示，为本新型专利的信号处理模块，包括光电耦合器TLP521、M0C0312， 输入信号加到光电耦合器TLP521的输入端，经光电耦合器TLP521隔离后的信号，再送至 8155的PC. (TPC. 5与微控制器相连，微控制器Pl. (ΓΡΙ. 7输出的点位控制信号，经驱动放大后，根据输出负荷要求，驱动双向可控硅，可完成对现场设备的实时控制。参阅图5所示，为本新型专利的状态监控模块，采用了 Maxim公司出产的低功耗 CMOS监控电路芯片MAX706，微控制器AT89C51用管脚Pl. 0作为MAX706的WDI输入端，使用内部定时器Tl产生定时60毫秒中断，在Tl中断服务程序中对WDI端口实现电平的高低变化，“看门狗”定时器清零并重新开始计时，如果在1.6秒内在WDI端口没有高低电平变化， 则在MAX706的RST端口输出低电平，由于AT89C51微控制器4的复位是利用高电平复位， 需要在MAX706的RESET端通过一个三极管连接到AT89C51微控制器4的复位端口。在三极管的C端接一个值为IOK的上拉电阻，该三极管起到反向的作用，在MAX的RESET引脚上有低电平时，就能够顺利复位，在下位电气控制模块3跑飞情况下，下位电气控制模块3复位重新开始工作。本实用新型可实现Modbus总线通信功能，利用MAX485接口芯片组成Modbus通信接口模块，将TTL电平转换为RS485电平，微控制器完成MAX485接口芯片的初始化和数据的接收、发送等通信任务，通信信号隔离采用高速光耦，通信状态和控制信号用普通光耦，使用两个LED分别指示信号发送和信号接受的状态，基于标准Modbus的RTU模式采用字节数据传输和CRC校验，满足高速数据通信的要求。本实用新型可实现配光性能自动监控，微控制器利用Modbus通信接口模块，可接入Modbus网络完成配光性能监测任务的实时分析和获得不同监测位置的灯具光照度配光性能数据。尽管已经结合当前认作是一个最为实用和优选的实施例来描述了本实用新型，但应当理解，本实用新型不限于所公开的实施例，而相反是旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和同等布置。
权利要求1.带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，包括微控制器、Modbus总线通信模块、信号处理模块、IXD显示与键盘电路，状态监控模块，Modbus总线通信模块、信号处理模块、状态监控模块均与微控制器相连，LCD显示与键盘模块经扩展的8155芯片与微控制器相连。
2.根据权利要求1所述的带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，其特征在于所述微控制器为AT89C51。
3.根据权利要求1所述的带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，其特征在于所述Modbus总线通信模块采用Maxim公司的MAX485接口芯片组成，MAX485芯片的RO 和DI端分别与AT89C51的RXD和TXD相连。
4.根据权利要求1所述的带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，其特征在于所述IXD显示与键盘模块包括扩展8155、1602显示液晶和按键开关构成，用来显示工作状态和输入功能键，8155的CE和I0/M端同微控制器的P2. 5和P2. O相连，8155数据线D0 D7同微控制器PO. 0 Ρ0· 7相连，1602液晶数据端D0 D7数据线与8155的PB. 0 ΡΒ· 7 相连，1602显示液晶的E使能端同微控制器的Ρ3. 5相连，8个独立式功能键盘同8155的 ΡΑ. (ΓΡΑ. 7 相连。
5.根据权利要求1所述的带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，其特征在于所述信号处理模块包括光电耦合器TLP521、M0C0312，输入信号经过TLP521和8155的 PC. (TPC. 5与微控制器相连，微控制器Pl. (ΓΡ1. 7输出信号经M0C0312驱动外部环节。
6.根据权利要求1所述的带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，其特征在于所述状态监控模块包括CMOS监控电路芯片，微控制器的Pl. O作为MAX706的WDI输入端，MAX706的RESET端经一个三极管同微控制器4的复位端口相连。
专利摘要带Modbus通信功能的灯具配光性能自动监控装置，包括微控制器、Modbus总线通信模块、信号处理模块、LCD显示与键盘电路，状态监控模块，Modbus总线通信模块、信号处理模块、状态监控模块均与微控制器相连，LCD显示与键盘模块经扩展的8155芯片与微控制器相连。本实用新型采用了微控制器、LCD显示与键盘、光度传感器等集成化的器件，使得结构简化，精度和可靠性提高，并具备Modbus总线通信能力，同现有技术相比，具有配光精度高、坐标分辨率高、检测速度快、开放网络化等优点，能够对灯具的配光性能实现自动检测，其设计先进、合理、使用方便，便于推广应用。
文档编号H05B37/02GK202103909SQ20112019736
公开日2012年1月4日 申请日期2011年6月14日 优先权日2011年6月14日
发明者张黎, 李伟 申请人:李伟