專利名稱：字符水幕裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種水文景觀領(lǐng)域，更具體的說涉及一種字符水幕裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的水幕，分為兩個方面，一個方面是下落式的水幕，一個方面是上噴式的水幕。在下落式的水幕中，是利用水流的下落，在空中形成整體的水的遮擋，從而達到幕的效果。也有利用玻璃為載體，使水緩緩從玻璃上下落，可在玻璃上形成橫向的水紋，達到產(chǎn)生一條條水紋緩緩下滑的效果。它的不足之處在于不能產(chǎn)生間隔極小的水珠，控制方式單一(僅僅控制開關(guān))，在空中產(chǎn)生不了造型，僅僅產(chǎn)生水墻，而利用玻璃載體的水幕，同樣不能產(chǎn)生間隔極小的水珠，控制方式同樣單一，在空中產(chǎn)生的水紋造型是不可控的?，F(xiàn)有的技術(shù)存在著以下幾個問題1、在水流下落時，無法實現(xiàn)將水流斷開，產(chǎn)生組成造型所需要的間隔很小的水珠；2、水流出口的噴頭斷水后形成的水珠粘連；3、不能在空中將水組合成文字、英文或圖形。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種字符水幕裝置，這種裝置能夠使水幕產(chǎn)生字符形式的水珠圖形的效果。
本字符水幕裝置的結(jié)構(gòu)主要包括水閥、主控單元、USB通訊控制單元、燈光控制單元和水閥控制單元。
所述的水閥選用AIRTAC的2V025-08型號，其出水口安裝有一個噴嘴，該噴嘴為一圓臺結(jié)合一圓柱的形狀，圓臺的側(cè)面與出水口所在的豎直平面之間的傾斜角為30°，并且圓柱的厚度為0.1-0.5mm。
所述的主控單元主要包括MCU(微控制單元)模塊、FLASH存儲器模塊、在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊；該單元負責(zé)裝置的邏輯產(chǎn)生、時序控制以及信息存儲；其中，在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊通過邊界掃描協(xié)議IEEE1149.1來實現(xiàn)對MCU(MSP430F449)的在裝置編程和在裝置調(diào)試。FLASH(SST39VF320)存儲模塊存儲了從PC機通過USB接口發(fā)下來的對水閥及對燈光進行控制的控制字符軟件，供MCU在裝置運行過程中使用，下落的水流在空中組成的文字、英文或圖形的字符形式就是通過所述的控制字符軟件來實現(xiàn)的。FLASH(SST39VF320)存儲模塊的地址總線A[0..20]、數(shù)據(jù)總線D[0..15]以及信號選擇線(CE，WE，OE)與MCU的I/O管腳相連。MCU(MSP430F449)對整個裝置進行全面的管理。在字符軟件的下載階段，它負責(zé)對USB通訊模塊進行控制，通過USB接口從PC機下載水閥及燈光的控制字符軟件，并且將這些字符軟件寫入FLASH(SST39VF320)中。在裝置的運行過程中，MCU以1毫秒為時間間隔調(diào)用FLASH中的水閥及燈光控制字符軟件來完成對燈光和水閥的控制，MCU用16個I/O(P2、P3)來充當(dāng)裝置的數(shù)據(jù)總線，用21個I/O(P4、P6、P5.[0..4])來充當(dāng)裝置的地址總線，通過字符軟件來實現(xiàn)FLASH的讀寫時序及對水閥進行選址并控制的時序。
所述的USB通訊控制單元包括電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A，電平緩沖芯片74HC244，USB接口模塊USB100，所述的USB100是整個USB通訊實現(xiàn)的核心及樞紐，它負責(zé)整個USB協(xié)議的實現(xiàn)，它一方面將從PC機接收到的數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)，另一方面負責(zé)把從MCU接收到的數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，并通過USB總線傳送給PC機，USB100和PC機之間的傳輸是透明傳輸，而USB100和MCU之間的信號傳輸則是通過MCU的引腳URD，UWR和數(shù)據(jù)總線D[0..7]的時序來實現(xiàn)的，為了實現(xiàn)3.3V供電的MCU和5V供電的USB100之間的電平匹配，在裝置中引入了電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A和電平緩沖芯片74HC244，因為數(shù)據(jù)總線D[0..7]需要數(shù)據(jù)進行雙向傳輸，所以選擇在信號USBDIR的控制下能實現(xiàn)3.3V和5V雙向傳輸?shù)男酒?4LVC4245A，而信號URD，UWR只有MCU對外輸出的信號，所以選用電平緩沖芯片74HC244來實現(xiàn)信號URD，UWR的電平轉(zhuǎn)換。
所述的燈光控制單元主要包括ULN2003及三個繼電器，由于MCU的I/O接口不能直接驅(qū)動繼電器從而控制燈的亮滅，所以選用達林頓型驅(qū)動器ULN2003來實現(xiàn)信號的隔離和驅(qū)動，三個繼電器可以在I/O引腳的控制下完成對三組燈光的控制。
所述的水閥控制單元主要包括CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)模塊、信號隔離及信號驅(qū)動模塊、水閥控制繼電器組，它的功能是負責(zé)對字符雨裝置的384個水閥進行準(zhǔn)確、快速的控制，由于在裝置設(shè)計中將384個水閥按照每16個水閥一組進行分組，整個裝置分成24組進行控制，分別用組號1、2......24來標(biāo)注。所有的繼電器組進行控制所用的控制方法是完全相同的，組與組之間的唯一不同是組地址有區(qū)別，CPLD選擇具有128個邏輯宏單元的芯片EPM7128S，它的內(nèi)部邏輯實現(xiàn)在地址總線的控制下對輸出I/O的組選擇，本裝置將384個待控水閥分成24組進行管理，每組16個，每一組都有自己的地址，例如第一組的地址是0X001。另外，由于地址總線除了用來對水閥進行選址外還要對FLASH進行選址，所以在對水閥進行選址時設(shè)置了VCHOSEN信號線以進行區(qū)別，因為CPLD的I/O接口不能直接驅(qū)動繼電器從而控制水閥的通斷，所以選用達林頓型驅(qū)動器ULN2003來進行信號的隔離和驅(qū)動，水閥控制繼電器選用高速、可靠的固態(tài)繼電器歐姆龍G3MB-202P。
本實用新型的字符水幕裝置具有以下優(yōu)點可在空中利用水珠顯示出文字、英文或圖形等字符形式，達到了將水用于信息傳遞的功能，并且下落后的水珠在下落完成后能夠飛濺產(chǎn)生水霧，以達到凈化空氣的效果，使人有如臨瀑布般的清新空氣感受。


下面參照附圖和具體實施方式
對本實用新型的物流檢測管理裝置作進一步詳細地說明。
圖1是本實用新型的字符水幕裝置的結(jié)構(gòu)程序圖；圖2是本實用新型的字符水幕裝置的主控單元、USB通訊控制單元及燈光控制單元的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是本實用新型的字符水幕裝置的水閥控制單元的電路結(jié)構(gòu)原理圖；圖4是本實用新型的字符水幕裝置的水閥出水口的噴嘴示意圖；圖5是本實用新型的字符水幕裝置的水閥控制單元的一個實施例的工作流程圖；具體實施方式
圖1所示的字符水幕裝置的結(jié)構(gòu)包括MCU模塊、FLASH存儲器模塊和在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊構(gòu)成的主控單元、CPLD模塊、信號隔離及信號驅(qū)動模塊和水閥控制繼電器組構(gòu)成的水閥控制單元，USB通訊控制單元、燈光控制單元，燈光系統(tǒng)以及水閥。
圖2所示的電路結(jié)構(gòu)包括主控單元、USB通訊控制單元及燈光控制單元，所述的主控單元主要包括MCU(模塊、FLASH存儲器模塊、在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊；該單元負責(zé)裝置的邏輯產(chǎn)生、時序控制以及信息存儲；其中，在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊通過邊界掃描協(xié)議IEEE1149.1來實現(xiàn)對MCU(MSP430F449)的在裝置編程和在裝置調(diào)試。FLASH(SST39VF320)存儲模塊存儲了從PC機通過USB接口發(fā)下來的對水閥及對燈光進行控制的控制字符軟件，供MCU在裝置運行過程中使用，它的地址總線A[0..20]、數(shù)據(jù)總線D[0..15]以及信號選擇線(CE，WE，OE)與MCU的I/O管腳相連，MCU(MSP430F449)對整個裝置進行全面的管理。在字符軟件下載階段，它負責(zé)對USB通訊模塊進行控制，通過USB接口從PC機下載水閥及燈光的控制字符軟件，并且將這些字符軟件寫入FLASH(SST39VF320)中。在裝置的運行過程中，MCU以1毫秒為時間間隔調(diào)用FLASH中的水閥及燈光控制字符軟件來完成對燈光和水閥的控制。MCU用16個I/O(P2、P3)來充當(dāng)裝置的數(shù)據(jù)總線，用21個I/O(P4、P6、P5.[0..4])來充當(dāng)裝置的地址總線，通過字符軟件來實現(xiàn)FLASH的讀寫時序及對水閥進行選址并控制的時序。
所述的USB通訊控制單元包括電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A，電平緩沖芯片74HC244，USB接口模塊USB100，所述的USB100是整個USB通訊實現(xiàn)的核心及樞紐，它負責(zé)整個USB協(xié)議的實現(xiàn)，它一方面將從PC機接收到的數(shù)據(jù)存入接收緩沖區(qū)，另一方面負責(zé)把從MCU接收到的數(shù)據(jù)存入發(fā)送緩沖區(qū)，并通過USB總線傳送給PC機?？梢姡琔SB100和PC機之間的傳輸是透明傳輸，而它和MCU之間的信號傳輸則是通過MCU的引腳URD，UWR和數(shù)據(jù)總線D[0..7]的時序來實現(xiàn)的，為了實現(xiàn)3.3V供電的MCU和5V供電的USB100之間的電平匹配，在裝置中引入了電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A和電平緩沖芯片74HC244，因為數(shù)據(jù)總線D[0..7]需要數(shù)據(jù)進行雙向傳輸，所以選擇在信號USBDIR的控制下能實現(xiàn)3.3V和5V雙向傳輸?shù)男酒?4LVC4245A，而信號URD，UWR只有MCU對外輸出的信號，所以選用電平緩沖芯片74HC244來實現(xiàn)信號URD，UWR的電平轉(zhuǎn)換。
所述的燈光控制單元主要包括ULN2003及三個繼電器，因為MCU的I/O接口不能直接驅(qū)動繼電器從而控制燈的亮滅，所以選用達林頓型驅(qū)動器ULN2003來實現(xiàn)信號的隔離和驅(qū)動。三個繼電器可以在I/O引腳的控制下完成對三組燈光的控制。
圖3所示的電路結(jié)構(gòu)為水閥控制單元的電路結(jié)構(gòu)，由圖可知，水閥控制單元主要包括CPLD模塊、信號隔離及信號驅(qū)動模塊、水閥控制繼電器組，它的功能是負責(zé)對字符雨裝置的384個水閥進行準(zhǔn)確、快速的控制，由于在裝置設(shè)計中將384個水閥按照每16個水閥一組進行分組，整個裝置分成24組進行控制，分別用組號1、2......24來標(biāo)注，CPLD選擇具有128個邏輯宏單元的芯片EPM7128S，它的內(nèi)部邏輯實現(xiàn)在地址總線的控制下對輸出I/O的組選擇，本裝置將384個待控水閥分成24組進行管理，每組16個，每一組都有自己的地址，另外，由于地址總線除了用來對水閥進行選址外還要對FLASH進行選址，所以在對水閥進行選址時設(shè)置了VCHOSEN信號線以進行區(qū)別。因為CPLD的I/O接口不能直接驅(qū)動繼電器從而控制水閥的通斷，所以選用達林頓型驅(qū)動器ULN2003來進行信號的隔離和驅(qū)動，水閥控制繼電器選用高速、可靠的固態(tài)繼電器選用歐姆龍G3MB-202P系列。
圖4所示的是本實用新型的字符水幕裝置的水閥出水口的噴嘴，由圖可知，該噴嘴為一圓臺結(jié)合一圓柱的形狀，圓臺的側(cè)面與出水口所在的豎直平面之間的傾斜角為30°，并且圓柱的厚度為0.1-0.5mm。
圖5所示的是本字符水幕裝置在工作時的一個具體實施例，如圖所示，在工作時，將水閥交替打開與關(guān)閉，并且通過USB100設(shè)定延時時間，然后利用PC機內(nèi)預(yù)先編輯好的控制字符軟件實現(xiàn)下落的水流在空中組成的文字、英文或圖形等字符形式。
以上所述的僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式。應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干變型和改進，這些也應(yīng)視為屬于本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種字符水幕裝置，其特征在于包括水閥、主控單元、USB通訊控制單元、燈光控制單元和水閥控制單元，所述的主控單元包括MCU模塊、FLASH存儲器模塊和在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊，所述的水閥控制單元包括CPLD模塊、信號隔離及信號驅(qū)動模塊和水閥控制繼電器組，所述的MCU模塊與USB通訊控制單元、FLASH存儲器模塊、信號隔離及信號驅(qū)動模塊、CPLD模塊和在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊分別進行連接，所述的信號隔離及信號驅(qū)動模塊與燈光控制單元、CPLD模塊和水閥控制單元進行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的水閥為AIRTAC的2V025-08型號，其出水口安裝有一個噴嘴，該噴嘴為一圓臺結(jié)合一圓柱的形狀，圓臺的側(cè)面與出水口所在的豎直平面之間的傾斜角為30°，并且圓柱的厚度為0.1-0.5mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的MCU模塊為MSP430F449，所述的FLASH存儲器模塊為SST39VF320，所述的在系統(tǒng)調(diào)試及燒寫模塊通過邊界掃描協(xié)議IEEE1149.1來實現(xiàn)對MCU的在裝置編程和在裝置調(diào)試，F(xiàn)LASH存儲器模塊存儲了從PC機通過USB接口發(fā)下來的對水閥及對燈光進行控制的控制字符軟件，供MCU在裝置運行過程中使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的USB通訊控制單元包括電平轉(zhuǎn)換芯片74LVC4245A，電平緩沖芯片74HC244，USB接口模塊USB100。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的燈光控制單元包括ULN2003及繼電器，所述的繼電器在I/O引腳的控制下完成對燈光的控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的字符水幕裝置，其特征在于所述的CPLD是具有128個邏輯宏單元的芯片EPM7128S，所述的信號隔離及信號驅(qū)動模塊是達林頓型驅(qū)動器ULN2003，所述的水閥控制繼電器組選用歐姆龍G3MB-202P。
專利摘要一種字符水幕裝置，結(jié)構(gòu)主要包括主控單元、USB通訊控制單元、燈光控制單元、水閥控制單元四部分，該字符水幕裝置能夠控制水閥開關(guān)時間的長短以斷開水流來形成水珠，利用該字符水幕裝置，可在空中顯示出字符形式的文字、英文或圖形，并且使下落后的水珠在下落完成后飛濺產(chǎn)生水霧以達到凈化空氣的效果。
文檔編號G09F19/00GK2847436SQ200520023049
公開日2006年12月13日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月24日
發(fā)明者王鑫, 李嵐若, 屈蕾, 艾方 申請人:北京瑪斯特曼電子科技有限公司