專利名稱：多功能數(shù)碼顯示表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種數(shù)碼顯示表，確切說是涉及一種能夠顯示或改變可編程控制器(簡稱PLC)或可編程計算機(簡稱PCC)內(nèi)部數(shù)據(jù)或工作參數(shù)、可接收其他控制設(shè)備(例如計算機、單片機、DCS、FCS、PCS等)控制要求并顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)或工作參數(shù)的數(shù)字顯示儀表。
本實用新型的發(fā)明目的是通過實施下述技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種多功能數(shù)碼顯示表由儀表殼體，裝在該殼體正面框架上的顯示面板，與之緊貼裝于殼體內(nèi)部、板面裝有LED數(shù)碼顯示塊或光柱、光點顯示模塊構(gòu)成的數(shù)字、光柱顯示電路板，裝在顯示電路板上的顯示驅(qū)動電路接口及控制總線接口X2、X3、X4，裝在顯示面板下方用于構(gòu)成人機對話界面的觸摸按鈕，裝在殼體內(nèi)部的主電路板和該儀表殼體背部的接線端子等組件構(gòu)成；在主電路板上裝有IC1MCU微處理器，提供給IC1 MCU上電復(fù)位、看門狗功能和保存儀表工作參數(shù)在掉電后不丟失、保證IC1 MCU可靠工作的專用集成電路IC4，接收IC1 MCU傳輸來的顯示數(shù)據(jù)、并將其轉(zhuǎn)換為可驅(qū)動點亮LED數(shù)碼塊或光柱、光點電信號的數(shù)碼驅(qū)動顯示集成電路IC3，將IC3輸出信號連接到主電路板上的顯示接口端子X2，以及與IC1 MCU有部分輸入輸出連接端連接于主電路板X3、X4、既可在顯示板上再增加驅(qū)動集成電路滿足更多驅(qū)動顯示容量、又可接收顯示板上發(fā)來的其它控制信號給IC1 MCU、以滿足人機對話時需要的命令要求的總線接口，以及提供光電隔離芯片工作電壓、并滿足其于IC1 MCU接口的上拉匹配電阻排RPI，其特征在于通過儀表背部四個接線端子，將外部設(shè)備的4個開關(guān)量信號經(jīng)X1送入主電路板上，外部驅(qū)動設(shè)備輸出4線串行BCD碼信號，而在主電路板上裝有橋式整流電路加普通單向光電隔離芯片，它們與IC1 MCU組成輸入端連接的外部接口輸入電路，與該電路中P1P2P3P4四根輸入線信號與外部驅(qū)動設(shè)備輸入線狀態(tài)一一對應(yīng)，但相位相反，通過由IC2四-2輸入或門電路組成的P1P2P3P4四線BCD碼串行輸入同步信號檢測電路，并將該同步檢測信號輸入IC1 MCU中斷輸入端，以快速區(qū)分同步信號和數(shù)據(jù)信號。
其附加技術(shù)特征是①在主電路板上裝有可滿足使用RS-485、CAN BUS、RS-422、RS-232數(shù)據(jù)通訊方式與外部設(shè)備通訊、控制的通訊接口集成電路IC5、ICA、ICB及ICC；在需要RS-485、CAN BUS通訊功能時，就在其安裝插座上裝入對應(yīng)芯片IC5；需要RS-422、RS-232通訊功能就裝入對應(yīng)芯片ICA～ICC；僅需PLC開關(guān)量驅(qū)動接口，則不必安裝上述芯片；②在儀表背后接線端子中設(shè)置有與主板上金手指插頭X1連接的、可滿足外部設(shè)備漏驅(qū)動或源驅(qū)動方式驅(qū)動本儀表的驅(qū)動選擇端子CS，當(dāng)CS接外部驅(qū)動回路的公共地線本表就可接收源驅(qū)動信號，即源驅(qū)動有效，當(dāng)CS接外部驅(qū)動回路的公共電源正端，本表就可接收漏驅(qū)動信號，即漏驅(qū)動有效；③在儀表背后接線端子中設(shè)置有與主板上金手指插頭X1連接的完成選擇多表共線工作的儀表選通端SS，配合CS端，當(dāng)SS有效，本儀表正常可接收4位串行BCD碼信息，當(dāng)SS無效，本儀表停止接收任何信息。
本實用新型的工作原理如下儀表供電，通過與主板上金手指插頭X1連接的、裝在儀表背后的接線端子中的外部供電端子VCC，向光電隔離電路、通訊接口電路、中斷電路、微處理器和看門狗及EERPOM電路提供工作電源，而儀表與PLC等外部設(shè)備的輸入接口回路，可以通過與主板上金手指X1連接的、裝在儀表背后的接線端子中的外部驅(qū)動設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入端，也就是串行BCD碼4個開關(guān)量輸入端，經(jīng)交流光電隔離電路或者通訊電路向微處理器IC1 MCU傳輸命令、數(shù)據(jù)，微處理器經(jīng)解碼后獲取命令和數(shù)據(jù)，按照特定程序及算法通過SPI同步串行總線輸出，驅(qū)動數(shù)碼驅(qū)動顯示集成電路IC3和接口總線X2、X3、X4，驅(qū)動顯示電路板上的LED數(shù)碼顯示及光柱光點顯示模塊，通過聯(lián)接控制總線到顯示電路板上的觸摸按鈕，可向微處理器IC1 MCU發(fā)送命令，微處理器接收命令后，一方面通過交流光電隔離電路、通訊接口電路RS-485或CAN BUS、RS-422、RS-232向外部設(shè)備發(fā)出命令，同時，微處理器還可以控制同步串行總線SPI，驅(qū)動數(shù)碼驅(qū)動顯示集成電路IC3，驅(qū)動顯示電路板上LED數(shù)碼顯示及光柱光點顯示模塊顯示其操作結(jié)果，從而實現(xiàn)人機對話操作。
本實用新型的優(yōu)點在于儀表殼體、外部端子、主電路板、顯示電路板、顯示面板結(jié)構(gòu)簡單，作用明確。既有儀表特征的外觀、又有主電路模塊安裝板，又有可擴展和輕易改變儀表的顯示特征和儀表型號的顯示電路板及顯示面板。構(gòu)成整個儀表電子模塊結(jié)構(gòu)簡單，使用銅彎針既可經(jīng)滿足聯(lián)接主電路板和顯示電路板的電氣接口，同時又形成相對位置固定的電路板前部，將貼有PVC薄膜的儀表面板框架插入該電路模塊的顯示電路板前部，再將該電子模塊主電路板金手子，直接插入儀表外殼上金手指聯(lián)接插座上，就構(gòu)成具備外部設(shè)備聯(lián)接端子與該電子模塊的電氣聯(lián)接的整個儀表裝置。儀表外部設(shè)備聯(lián)接方式按接線端子結(jié)構(gòu)組成，主要特點是既可以滿足與各種外部設(shè)備的開關(guān)量端子聯(lián)接，又避免了不同設(shè)備需要配置不同針腳定義的9針或者25針D型插座，滿足方便、靈活的聯(lián)接各種外部設(shè)備的要求，既解決了目前可編程控制器等外部設(shè)備內(nèi)部程序中運行數(shù)據(jù)顯示存在的實際問題，又有連接方式簡單、顯示刷新速度快、編程方便、操作簡便、制作成本低、適于多表連接直接顯示的突出優(yōu)點。
本實用新型可制成DDM系列數(shù)碼顯示表，其中包括DDMXA 4位BCD碼串行顯示表，DDMXA1、DDMXA2、RS-485通訊數(shù)碼顯示表，DDMXA3帶觸摸按扭的數(shù)碼顯示表，以及以此而擴展的光柱顯示表，及帶數(shù)碼、光柱聯(lián)合顯示的綜合顯示設(shè)定儀表。這類顯示表均采用先進的接口技術(shù)，以方便與各類PLC、計算機等設(shè)備連接，可組成單表、多表顯示系統(tǒng)。
本系列儀表微處理器IC1可采用兼容MCS-51系列或PLC等精簡指令集的MCU；LED驅(qū)動電路模塊IC3可采用74HC164、MAX7219、ZLG8279等電路；本系列顯示表采用LED發(fā)光二極管數(shù)碼管作為顯示源?？筛鶕?jù)需要，適當(dāng)修改軟件、更換顯示板部分，就可以完成4位～8位數(shù)子顯示數(shù)值和發(fā)光點(柱)顯示。
銅彎針連接主電路板、顯示板接口，滿足主板與顯示板電氣、機械連接。儀表內(nèi)部顯示板接口采用驅(qū)動硬連接線、I2C總線或者SPI同步串行滿足單片機與數(shù)碼驅(qū)動顯示集成電路。
例1 DDM4A 4位BCD碼串行數(shù)碼顯示表采用并行傳輸BCD碼、串行控制方式，不但具有串行傳輸技術(shù)的先進性和低價格的特點，同時以其快速的顯示刷新方式、簡潔的編程方便用戶使用。
DDM4A主要特點每一塊DDMA數(shù)碼顯示表可顯示4位數(shù)據(jù)，顯示范圍在0000～9999及擴展5個特殊符號“一”、“P”、“L”、“H”、“E”。它們分別可用于表示“±”、“壓力”、“低”、“高”、“錯誤”等其他符號。
每位數(shù)碼管的小數(shù)點均可以通過PLC程序控制點亮或熄滅，顯示精確，無誤差、無零漂、無需計量。
可以顯示PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器中的任意的數(shù)字。無需將工程量再進行轉(zhuǎn)換，可以在DDM4A表上直接顯示工程數(shù)據(jù)。例如采集溫度信號為503.3℃，寄存器D100中存放溫度采集值為5033的溫度數(shù)據(jù)，D101中存放對應(yīng)溫度的數(shù)點位置數(shù)據(jù)0002。運行顯示子程序后，對應(yīng)的DDM4A表上即顯示503.3。
采用PLC晶體管開關(guān)量輸出點驅(qū)動DDM4A，一塊表僅需要4個開關(guān)量輸出點，以后每增加一塊儀表，只需要增加儀表選通PLC開關(guān)量輸出點即可。因此在多表連接方式下，該種儀表將顯示其優(yōu)越的特性。
一般PLC均具備BCD碼指令或二進制運算指令，所附加的顯示子程序簡單，運行速度較快。指令通俗易懂。如PLC采用配置合理的開關(guān)量輸出口，在不影響人們習(xí)慣視覺下極易達到幾十塊表的同步顯示。例如在無中斷子程序的情況下，系統(tǒng)運行周期為40ms，使用24點開關(guān)量輸出驅(qū)動32塊DDM4A表，全部數(shù)據(jù)刷新一次僅需8×40＝320ms?？梢婏@示速度之快。
裝置概述及參數(shù)多功能數(shù)碼顯示表是以單片機技術(shù)為核心，通過面板上的四位數(shù)碼管顯示多數(shù)字。此表的開孔尺寸為91mm(寬)×43mm(高)。
數(shù)碼顯示表的背后接線端子位置和端子號及對應(yīng)功能見下表

DDM4A數(shù)碼顯示表的主要參數(shù)如下工作電源DC4.8V～5.2V；功率消耗I型表……550mW；II型表……220 mW；顯示規(guī)格字高0.8”×4；適用PLC所有PLC；傳送距離＜30M；接口信號源、漏型晶體管；小數(shù)點顯示方式可編程浮點顯示；PLC驅(qū)動模式4位數(shù)碼顯示，4個I/O口，16個脈沖周期刷新；脈沖寬度＞2ms；刷新時間＞14×2ms；BCD控制驅(qū)動電流5mA工作溫度范圍-20℃～40℃工作濕度范圍10～90％相對濕度；外形尺寸寬96×高48×深112mm；重量0.12kg；例2 DDM4A1主要特點
每一塊DDMA1數(shù)碼顯示表可顯示4位數(shù)據(jù)，顯示范圍在0000～9999及擴展5個特殊符號“一”、“P”、“L”、“H”、“E”。它們分別可用于表示“±”、“壓力”、“低”、“高”、“錯誤”等其他符號。
每位數(shù)碼管的小數(shù)點均可以通過PLC程序控制點亮或熄滅，顯示精確，無誤差、無零漂、無需計量。
可以顯示PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器中的任意的數(shù)字。無需將工程量再進行轉(zhuǎn)換，可以在DDM4A1表上直接顯示工程數(shù)據(jù)。
采用485通訊方式，連接方式主要為a、PLC+485通訊方式，例如FX2N+485-BD、S7 200 RS485自由通訊口；b、PL+232轉(zhuǎn)485通訊方式；c、計算機組態(tài)軟件+232轉(zhuǎn)485通訊方式。
由于普通PLC均具備串行通訊、編程接口，故可充分利用該口作為多個通訊站連接，所附加的顯示子程序簡單，運行速度較快。指令通俗易懂。在不影響人們習(xí)慣視覺下極易達到幾十塊表的同步顯示。
該顯示表以單片機技術(shù)為核心，通過面板上的四位數(shù)碼管顯示多種數(shù)字。此表的開孔尺寸為91mm(寬)×43mm(高)，該表的背后接線端子位置和端子號及對應(yīng)功能如下表

DDM4A1數(shù)碼顯示表的主要參數(shù)如下工作電源DC4.8V～5.2V；功率消耗220mW；顯示規(guī)格字高0.8”×4；適用范圍所有帶通訊接口并可自由通訊的PL計算機系統(tǒng)；
傳送距離＜1200M；接口信號RS-485；小數(shù)點顯示方式可編程浮點顯示；連接最大數(shù)目32塊；通訊速率4800、9600、19200bps可選；通訊格式8位數(shù)據(jù)位、1位起始位、1位停止位、無校驗位；參數(shù)設(shè)置模式通訊速率選擇、站地址設(shè)置；工作溫度范圍-20℃～40℃；工作濕度范圍10-90％相對濕度；外形尺寸寬96×高48×深112m；重量0.12Kg例3 DDM4A2利用MODBUS通訊控制方式，采用主從通訊方式(點對多點)在一根通訊線上最多可連接32塊DDM4A2數(shù)碼顯示表。
DDM4A2主要特點每一塊DDMA2數(shù)碼顯示表可顯示4位數(shù)據(jù)，顯示范圍在0000～9999及擴展5個特殊符號“一”、“P”、“L”、“H”、“E”。它們分別可用于表示“±”、“壓力”、“低”、“高”、“錯誤”等其他符號。
每位數(shù)碼管的小數(shù)點均可以通過PLC程序控制點亮或熄滅，顯示精確，無誤差、無零漂、無需計量。
可以顯示PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器中的任意的數(shù)字。無需將工程量再進行轉(zhuǎn)換，可以在DDM4A2表上直接顯示工程數(shù)據(jù)。
采用485通訊方式，連接方式主要為a、PLC+485通訊方式，例如FX2N+485-BD、S7 200 RS485自由通訊口；b、PL+232轉(zhuǎn)485通訊方式；c、計算機組態(tài)軟件+232轉(zhuǎn)485通訊方式。
由于普通PLC均具備串行通訊、編程接口，故可充分利用該口作為多個通訊從站連接，所附加的顯示子程序簡單，運行速度較快。指令通俗易懂。在不影響人們習(xí)慣視覺下極易達到幾十塊表的同步顯示。
本表的背后接線端子位置和端子號及對應(yīng)功能如下表

DDM4A2數(shù)碼顯示表的主要參數(shù)如下工作電源DC5V±2％；功率消耗220mW；顯示規(guī)格字高0.8”×4；適用范圍所有帶通訊接口并可自由通訊的PL計算機系統(tǒng)；傳送距離＜1200M；接口信號RS-485；小數(shù)點顯示方式可編程浮點顯示；連接最大數(shù)目普通方式32塊；加RS-485中斷器可達128塊；通訊速率4800、9600、19200bps可選；通訊格式8位數(shù)據(jù)位、1位起始位、1位停止位、無校驗位；參數(shù)設(shè)置模式通訊速率選擇、站地址設(shè)置；工作溫度范圍-20℃～40℃；工作濕度范圍10-90％相對濕度；外形尺寸寬96×高48×深112m；重量0.12Kg例4 DDM4A3主要特點DDM4A 3數(shù)碼顯示表可顯示4位數(shù)據(jù)，顯示范圍在0000～9999及擴展5個特殊符號“一”、“P”、“L”、“H”、“E”。它們分別可用于表示“±”、“壓力”、“低”、“高”、“錯誤”等其他符號。
每位數(shù)碼管的小數(shù)點均可以通過PLC程序控制點亮或熄滅，顯示精確，無誤差、無零漂、無需計量。
可以顯示PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器中的任意的數(shù)字。無需將工程量再進行轉(zhuǎn)換，可以在DDM4A3表上直接顯示工程數(shù)據(jù)。例如采集溫度信號為503.3℃，寄存器D100中存放溫度采集值為5033的溫度數(shù)據(jù)，D101中存放對應(yīng)溫度的小數(shù)點位置數(shù)據(jù)0002.無需運行其它程序，DDM4A3表上即顯示503.3。
可通過通訊接口修改PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器、定時器、計數(shù)器及開關(guān)量輸出、中間繼電器等狀態(tài)。
采用RS-485或者RS-422、RS-232通訊方式與PLC相應(yīng)通訊接口連接；a、獲取由DDM4A3指定的PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)并顯示在該類表的數(shù)碼顯示面板上；b、通過DDM4A3上的輕觸摸按鈕，可以選擇、顯示并修改由DDM4A3上指定的PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)寄存器、時間寄存器、計數(shù)器的數(shù)據(jù)大小及各種開關(guān)量狀態(tài)；c、配合PLC運行程序完成低成本、簡單的人機對話等操作。
DDM4A3數(shù)碼顯示表的主要參數(shù)如下工作電源DC4.8V～5.2V；功率消耗220mW；顯示規(guī)格字高0.8”×4；適用范圍所有帶通訊接口并可自由通訊的PLC、計算機系統(tǒng)；傳送距離＜1200M；接口信號RS-485、或者RS-422、RS-232可選擇；小數(shù)點顯示方式可編程浮點顯示；連接最大數(shù)目32塊；通訊速率4800、9600、19200bps可選；通訊格式可根據(jù)PLC通訊格式選擇；參數(shù)設(shè)置模式通訊速率選擇、站地址設(shè)置、數(shù)據(jù)寄存器設(shè)定1～10組，開關(guān)量狀態(tài)設(shè)定1～10組；工作溫度范圍-20℃～40℃；工作濕度范圍10-90％相對濕度；外形尺寸寬96×高48×深112m；重量0.12Kg。
權(quán)利要求1.一種多功能數(shù)碼顯示表，由儀表殼體(1)，裝在該殼體正面框架上的顯示面板(2)，與之緊貼裝于殼體內(nèi)部、板面裝有LED數(shù)碼顯示塊或光柱、光點顯示模塊(21)構(gòu)成的數(shù)字、光柱顯示電路板(5)，裝在顯示電路板上的顯示驅(qū)動電路接口及控制總線接口X2、X3、X4，裝在顯示面板下方用于構(gòu)成人機對話界面的觸摸按鈕(3)，裝在殼體內(nèi)部的主電路板(4)和該儀表殼體背部的接線端子(10)等組件組成；在主電路板(4)上裝有IC1 MCU微處理器(17)，提供給IC1 MCU上電復(fù)位、看門狗功能和保存儀表工作參數(shù)在掉電后不丟失、保證IC1 MCU可靠工作的IC4專用集成電路(18)，接收IC1 MCU傳輸來的顯示數(shù)據(jù)、并將其轉(zhuǎn)換為可驅(qū)動點亮LED數(shù)碼塊或光柱、光點電信號的IC3數(shù)碼驅(qū)動顯示集成電路(19)，將IC3輸出信號連接到主電路板(4)上的顯示接口端子X2，以及與IC1MCU有部分輸入輸出連接端連接于主電路板上的X3、X4，既可在顯示板上再增加驅(qū)動集成電路滿足更多驅(qū)動顯示容量、又可接收顯示板上發(fā)來的其它控制信號給IC1 MCU、以滿足人機對話時需要的命令要求的總線接口，以及提供光電隔離芯片工作電壓、并滿足其于IC1 MCU接口的上拉匹配電阻排RP1，其特征在于通過儀表背部四個接線端子，將外部設(shè)備的4個開關(guān)量信號經(jīng)X1送入主電路板上，外部驅(qū)動設(shè)備輸出4線串行BCD碼信號，而在主電路板(4)上裝有橋式整流電路加普通單向光電隔離芯片，它們與IC1 MCU組成輸入端連接的外部接口輸入電路(13)，該電路中P1P2P3P4四根輸入線信號與外部驅(qū)動設(shè)備輸入線狀態(tài)一一對應(yīng)，但相位相反，通過由IC2四-2輸入或門電路組成的P1P2P3P4四線BCD碼串行輸入同步信號檢測電路，并將該同步檢測信號輸入IC1 MCU中斷輸入端、以快速區(qū)分同步信號和數(shù)據(jù)信號。
2.按照權(quán)利要求1所述的多功能數(shù)碼顯示表，其特征在于在主電路板(4)上裝有可滿足使用RS-485、CAN BUS、RS-422、RS-232數(shù)據(jù)通訊方式與外部設(shè)備通訊、控制的IC5、ICA、ICB及ICC通訊接口集成電路(14)(15)；在需要RS-485、CAN BUS通訊功能時，就在其安裝插座上裝入對應(yīng)芯片IC5；需要RS-422、RS-232通訊功能就裝入對應(yīng)芯片ICA～ICC；僅需PLC開關(guān)量驅(qū)動接口，則不必安裝上述芯片。
3.按照權(quán)利要求1所述的多功能數(shù)碼顯示表，其特征在于在儀表背后接線端子(10)中設(shè)置有與主板上金手指插頭X1連接的、可滿足外部設(shè)備漏驅(qū)動或源驅(qū)動方式驅(qū)動本儀表的驅(qū)動選擇端子CS，當(dāng)CS接外部驅(qū)動回路的公共地線，本儀表就可接收源驅(qū)動信號，即源驅(qū)動有效，當(dāng)CS接外部驅(qū)動回路的公共電源正端，本儀表就可接收漏驅(qū)動信號，即漏驅(qū)動有效。
4.按照權(quán)利要求1所述的多功能數(shù)碼顯示表，其特征在于在儀表背后接線端子(10)中設(shè)置有與主板上金手指插頭X1連接的完成選擇多表共線工作的儀表選通端SS，配合CS端，當(dāng)SS有效，本儀表正?？山邮?位串行BCD碼信息，當(dāng)SS無效，本儀表停止接收任何信息。
專利摘要常規(guī)的PLC不能以數(shù)字顯示模擬量，給應(yīng)用帶來不便；本新型由儀表殼體、顯示面板、顯示電路板、主板及裝于殼體背部的接線端子組成，主板上裝有MCU、看門狗及數(shù)碼驅(qū)動顯示集成電路，特征是通過表背的四個接線端子將外部設(shè)備4個開關(guān)量信號送入主板上的外部接口輸入電路，該電路由橋式整流、單向光電隔離及MCU組成，同時通過由IC2四－2輸入或門電路組成的P
文檔編號G09G3/00GK2537998SQ0222226
公開日2003年2月26日 申請日期2002年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月17日
發(fā)明者劉星 申請人:劉星