專利名稱：智能人機(jī)交互設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子、儀器儀表、家用電器、工控設(shè)備及科學(xué)儀器等領(lǐng)域，特別涉及一種智能人機(jī)交互設(shè)備。
背景技術(shù)：
任何完整的機(jī)器設(shè)備應(yīng)包括人機(jī)交互設(shè)備和控制器(或測(cè)量測(cè)試設(shè)備)兩部分， 然而在現(xiàn)有的實(shí)際應(yīng)用中，控制器和人機(jī)交互設(shè)備分屬不同的獨(dú)立設(shè)備，其之間需要通過電纜等工業(yè)設(shè)備進(jìn)行互聯(lián)，并且需要分開獨(dú)立完成其程序的設(shè)計(jì)及其功能的配置，因此對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的布線工藝和開發(fā)人員的技術(shù)能力都需要很高的要求，此外控制器和人機(jī)交互設(shè)備是具有相互獨(dú)立的外殼封裝及外部總線，若要實(shí)現(xiàn)控制器功能和人機(jī)交互設(shè)備功能的整合， 則需要組合大量的獨(dú)立模塊，其體積龐大，成本較高，且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的干擾抑制難度也無形加大。并且現(xiàn)有的應(yīng)用于某一種類型設(shè)備上的控制器，基本上很難應(yīng)用到其他類型的設(shè)備上， 其擴(kuò)展性和適用性非常差，而現(xiàn)有的人機(jī)交互設(shè)備基本上都是單通道的人機(jī)交互，其主要局限在“鍵盤+液晶”方式或者“觸摸屏+TFT”方式實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，即現(xiàn)有的人機(jī)交互設(shè)備的應(yīng)用層面比較單一，無法發(fā)揮操作人員的最大工作效率，從而增加了操作人員的疲勞度， 甚至產(chǎn)生危險(xiǎn)的可能性。因此，一種體積小、擴(kuò)展性及整合性強(qiáng)、包括多操作輸入終端及多圖形顯示終端的集控制器和人機(jī)交互設(shè)備于一體的智能人機(jī)交互設(shè)備亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、擴(kuò)展性及整合性強(qiáng)、包括多操作輸入終端及多圖形顯示終端的集控制器和人機(jī)交互設(shè)備于一體的智能人機(jī)交互設(shè)備。本發(fā)明提供的這種智能人機(jī)交互設(shè)備，包括核心控制單元、操作輸入單元、指示輸出單元、用于與其他終端進(jìn)行互聯(lián)的通信接口單元以及用于數(shù)據(jù)采集、模擬信號(hào)輸出、脈寬調(diào)制信號(hào)輸出、IO操作、實(shí)時(shí)時(shí)鐘輔助功能的可編程外設(shè)單元，操作者指令經(jīng)所述操作輸入單元識(shí)別運(yùn)算后輸送給所述核心控制單元，所述核心控制單元將系統(tǒng)運(yùn)行功能結(jié)果輸送給所述指示輸出單元，所述指示輸出單元將所述系統(tǒng)運(yùn)行功能結(jié)果指示給操作者，所述操作輸入單元包括至少兩種操作輸入終端，所述指示輸出單元包括至少兩種圖形顯示終端，所述可編程外設(shè)單元采用模塊化封裝設(shè)計(jì)，包括模擬類外設(shè)和數(shù)字類外設(shè)，根據(jù)不同場(chǎng)合靈活配置使用不同外設(shè)。該智能人機(jī)交互設(shè)備采用外部工業(yè)網(wǎng)絡(luò)總線和內(nèi)部I2C總線的構(gòu)架設(shè)計(jì)。所述核心控制單元中的核心控制器采用Atmel公司的ARM9芯片AT91SAM9261S。所述可編程外設(shè)單元中的主控芯片采用C8051F330。所述操作輸入單元中的主控芯片采用C8051F340。所述指示輸出單元中的核心控制器采用Cortex-M3核的32位高端MCU處理器STM32F103ZET6。 所述通信接口單元包括RS232、RS484、USB及以太網(wǎng)通信接口。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是體積小，且其包含獨(dú)特的豐富的模塊化封裝的可編程外設(shè)，能根據(jù)不同場(chǎng)合配置使用不同外設(shè)，使得該單一裝置能完成全套控制及測(cè)試測(cè)量工作，從而使得本發(fā)明具有功能完整性、可編程性、外設(shè)模塊化、功能“虛擬化”的優(yōu)點(diǎn)；且由于其還包括多個(gè)操作輸入終端及多個(gè)圖形顯示終端，從而使得本發(fā)明能夠拓展至諸多層面， 使得人機(jī)交互過程更加智能化、人性化，也提高了操作人員的工作效率，降低了操作人員的工作風(fēng)險(xiǎn)；并且由于本發(fā)明是采用基于外部工業(yè)網(wǎng)絡(luò)總線和內(nèi)部I2C總線的構(gòu)架設(shè)計(jì)，因此其具有集成化、可互換性等優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的原理框圖。圖2為本發(fā)明中核心控制單元的原理框圖。圖3為本發(fā)明中可編程外設(shè)單元的原理框圖。圖4為本發(fā)明中通信接口單元的原理框圖。圖5為本發(fā)明中操作輸入單元的原理框圖。圖6為本發(fā)明中指示輸出單元的原理框圖。圖7為本發(fā)明中核心控制單元的電路圖。圖8為本發(fā)明中可編程外設(shè)單元中的PWM控制輸出模塊的電路圖。圖9為本發(fā)明中可編程外設(shè)單元中的8通道ADC轉(zhuǎn)換模塊的電路圖。圖10為本發(fā)明中通信接口單元的電路圖。圖11為本發(fā)明中操作輸入單元的電路圖。圖12為本發(fā)明中指示輸出單元的電路圖。
具體實(shí)施例方式圖1為本發(fā)明的原理框圖，包括核心控制單元、通信接口單元、操作輸入單元、指示輸出單元以及模塊化封裝的可編程外設(shè)單元，其中核心控制單元是本發(fā)明的控制和事務(wù)處理核心，其根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定功能協(xié)調(diào)通信接口單元、操作輸入單元、指示輸出單元及可編程外設(shè)單元統(tǒng)一工作，通信接口單元用于將本發(fā)明與其他終端進(jìn)行互聯(lián)通信，實(shí)現(xiàn)設(shè)備間的動(dòng)態(tài)組網(wǎng)，以實(shí)現(xiàn)資源的共享和聯(lián)動(dòng)控制，或者實(shí)現(xiàn)與其他終端控制裝置(如PLC、控制器、計(jì)算機(jī)等)的互聯(lián)通信，以交互編程信息、控制信息、狀態(tài)信息、執(zhí)行指令信息等，從而實(shí)現(xiàn)固件更新、系統(tǒng)功能編程，多方聯(lián)動(dòng)組網(wǎng)以及遠(yuǎn)程控制等功能；可編程外設(shè)單元用于數(shù)據(jù)采集、模擬信號(hào)輸出、脈寬調(diào)制信號(hào)輸出、IO操作、實(shí)時(shí)時(shí)鐘等輔助功能，操作者指令經(jīng)操作輸入單元識(shí)別運(yùn)算后輸送給核心控制單元，核心控制單元將系統(tǒng)運(yùn)行功能結(jié)果輸送給指示輸出單元，指示輸出單元將所述系統(tǒng)運(yùn)行功能結(jié)果指示給操作者。本發(fā)明中操作輸入單元中的操作輸入終端包括鍵盤輸入接口、矩陣按鍵輸入接口以及觸摸屏輸入接口，指示輸出單元中的圖形顯示終端包括LED段碼管、文本液晶以及TFT真彩液晶，所述可編程外設(shè)單元采用模塊化封裝設(shè)計(jì)，包括模擬類外設(shè)和數(shù)字類外設(shè)，其中模擬類外設(shè)包括數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC)、脈寬調(diào)制輸出(PWM)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)、比較器(Comparator)，而數(shù)字類外設(shè)包括輸入輸出模塊(10 Module)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器(Timer/Counter)、實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)，本發(fā)明根據(jù)不同場(chǎng)合靈活配置使用不同外設(shè)。圖2為本發(fā)明中核心控制單元的原理框圖，包括核心控制器、存儲(chǔ)器、并行總線接口、I2C總線和電源模塊5個(gè)部分，其中核心控制器是核心控制單元(CXU)的核心處理器，也是本發(fā)明最為核心的控制以及事物處理模塊；圖中的存儲(chǔ)器包含兩類，一類是采用并行接口總線的FLASH和RAM，一類是采用SPI總線的可拔插式存儲(chǔ)器SD卡，后者主要用于本發(fā)明系統(tǒng)運(yùn)行過程中數(shù)據(jù)(如檔案文件或者配料單)的存儲(chǔ)和備份，前者不僅包含數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和備份功能，還包含系統(tǒng)運(yùn)行程序、可編程外設(shè)(PPU)配置程序(配置文件)的存儲(chǔ)功能；并行總線接口由FPGA實(shí)現(xiàn)，主要完成邏輯功能的轉(zhuǎn)化和特定時(shí)序信號(hào)的實(shí)現(xiàn)，該并行總線接口與通信接口單元(CIU)相連，使得本發(fā)明附加各種通信接口功能；電源模塊將外部輸入單一的電源變換成為該單元所需的不同參數(shù)的供電電源，以為本單元內(nèi)各個(gè)模塊供電。核心控制單元的具體功能包括如下幾個(gè)方面(1)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定功能協(xié)調(diào)其他四個(gè)單元(即核心控制單元、可編程外設(shè)單元、通信接口單元、操作輸入單元、指示輸出單元)統(tǒng)一工作； (2)通過通信接口單元(CIU)與其他終端進(jìn)行互聯(lián)通信，且其該通信接口單元(CIU)于其他終端裝置(如PLC、控制器、計(jì)算機(jī)等)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)通信，交互編程信息、控制信息、狀態(tài)信息、執(zhí)行指令信息等，實(shí)現(xiàn)固件更新、系統(tǒng)功能編程，多方聯(lián)動(dòng)組網(wǎng)以及遠(yuǎn)程控制等功能；(3)捕獲操作輸入單元(OIU)的操作指令，控制系統(tǒng)按照指令執(zhí)行；(4)控制指示輸出單元(I0U)， 將系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)和操作輸入單元(OIU)的指令執(zhí)行結(jié)果指示給操作者(Operator) ； (5)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定信息(即編程信息)對(duì)可編程外設(shè)單元(PPU)的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行配置；(6)系統(tǒng)運(yùn)行過程中，控制可編程外設(shè)單元(PPU)的運(yùn)行狀態(tài)、讀取可編程外設(shè)單元(PPU)的運(yùn)行狀態(tài)和執(zhí)行結(jié)果；(7)通過并行總線接口讀寫FLASH和RAM存儲(chǔ)器，通過SPI接口讀寫SD 卡。圖3為本發(fā)明中可編程外設(shè)單元的原理框圖，包括核心控制器、外設(shè)模塊、輸入輸出隔離保護(hù)模塊、I2C總線接口以及電源模塊5部分，其中核心控制器是可編程外設(shè)單元 (PPU)的運(yùn)算和控制核心，通過I2C總線接口接收核心控制單元(CXU)的控制指令控制外設(shè)模塊完成相關(guān)控制功能；外設(shè)模塊主要是由完成相關(guān)外設(shè)功能的芯片組成(例如AD轉(zhuǎn)換芯片)；輸入輸出隔離保護(hù)模塊是針對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)等強(qiáng)干擾環(huán)境，起到保護(hù)外設(shè)模塊、隔離強(qiáng)弱電信號(hào)和提高系統(tǒng)抗干擾能力等作用；電源模塊將外部輸入的單一電源變換成單元所需不同參數(shù)的供電電源，以提供給單元內(nèi)的各個(gè)模塊。核心控制單元(CCU)、可編程外設(shè)單元 (PPU)、通信接口單元(CIU)、操作輸入單元(0IU)、指示輸出單元(IOU)
圖4為本發(fā)明中通信接口單元的原理框圖，包括電源模塊、并行互聯(lián)接口、通信控制器和通信接口模塊四個(gè)部分，其中通信接口模塊包括USB-SLAVE、USB-HOST, RS232、RS485、 RJ45網(wǎng)絡(luò)接口和工業(yè)CAN總線6種通信接口，其中通信控制器完成并行互聯(lián)接口與通信接口模塊之間的電氣特性以及通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換；并行互連接口與核心控制單元(CXU)形成互聯(lián)；通信接口模塊包含上述六種通信接口電氣特性，可通過相對(duì)應(yīng)的通信電聯(lián)與其他的終端互聯(lián)形成聯(lián)動(dòng)；電源模塊將外部輸入單一的電源變換成單元所需的不同參數(shù)的供電電源，提供給單元內(nèi)的各模塊。圖5為本發(fā)明中操作輸入單元的原理框圖，包括核心控制器，IO保護(hù)電路、驅(qū)動(dòng)接口、I2C總線接口、操作輸入終端和電源模塊6個(gè)部分，其中核心控制器是操作輸入單元 (OIU)的運(yùn)算和控制中心，其接收來自操作輸入終端的控制指令并對(duì)操作指令進(jìn)行編碼，編碼后的指令通過I2C總線接口傳送給核心控制單元(CXU)進(jìn)行處理；IO 口保護(hù)電路，起到保護(hù)核心控制器IO 口的作用，包括高低電壓鉗位和靜電保護(hù)，達(dá)到IO 口 ESD和抑制高壓脈沖沖擊的作用；驅(qū)動(dòng)接口產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的時(shí)序邏輯信號(hào)、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)總線信號(hào)等以用于驅(qū)動(dòng)輸入設(shè)備，捕獲操作者輸入的操作指令；操作輸入終端包括鍵盤輸入接口、矩陣按鍵輸入接口和觸摸屏輸入接口 ；電源模塊將外部輸入的單一電源變換成單元所需的不同參數(shù)的供電電源，以提供給單元內(nèi)的各模塊。圖6為本發(fā)明中指示輸出單元的原理框圖，包括核心控制器、IO 口保護(hù)電路、圖形總線驅(qū)動(dòng)器、圖形顯示終端、I2C總線接口以及電源模塊6部分，其中核心控制器是指示輸出單元(I0U)的控制和運(yùn)算核心，其負(fù)責(zé)通過I2C總線接口接收來自核心控制單元(CXU)的顯示命令，利用內(nèi)部軟件解碼器解碼獲得詳細(xì)顯示(指示)信息，經(jīng)IO保護(hù)電路，再應(yīng)用圖形總線驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)圖形顯示終端顯示相關(guān)指示內(nèi)容；IO 口保護(hù)電路起到保護(hù)核心控制器IO 口的作用，包括高低電壓鉗位和靜電保護(hù)，達(dá)到IO 口 ESD和抑制高壓脈沖沖擊的作用；圖形總線驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生相對(duì)應(yīng)的時(shí)序邏輯信號(hào)、控制信號(hào)、數(shù)據(jù)總線信號(hào)等用于驅(qū)動(dòng)圖形顯示終端； 電源模塊將外部輸入的單一電源變換為單元所需的不同參數(shù)的供電電源，以提供給單元內(nèi)的各模塊。本發(fā)明中的圖形顯示終端包括LED段碼管、文本液晶和TFT真彩液晶三類。圖7為本發(fā)明中核心控制單元的電路圖，圖中Ul為本發(fā)明的核心控制器，U7、U9、 U10、Ull組成電源模塊，U2、U3、U4、U12、U13組成存儲(chǔ)模塊，U6、U8組成并行總線接口，U5 為I2C總線接口。其中核心控制器Ul采用Atmel公司的ARM9芯片AT91SAM9261S，其主頻高達(dá)200MHZ，具有SPI、I2C, IXD控制器及USART等功能部件。U7是電源穩(wěn)壓芯片，用于為 AT91SAM9261S和FPGA芯片供電，U9為電源穩(wěn)壓芯片，它接入5V的電源，并給AT91SAM9261S 核心CPU、存儲(chǔ)模塊、并行總線模塊提供3. 3V的工作電壓。UlO是線性穩(wěn)壓芯片LM2576，它用于把外部12V電壓轉(zhuǎn)換成該系統(tǒng)使用的5V電壓。存儲(chǔ)模塊中具體的器件有SDRAM，即圖中的U2、U3，其中U2與U3是相同的兩片鎂光存儲(chǔ)芯片MT48LC16M16A2GT。U2及U3均與Ul相連接，它們共用一套地址總線Α(ΓΑ10，具有不同的數(shù)據(jù)總線，其中U2通過數(shù)據(jù)總線D(TD15 與Ul相連，U3通過數(shù)據(jù)總線D16 D31與Ul相連，U2、U3與Ul的不同的控制IO線相連，從而實(shí)現(xiàn)位擴(kuò)容達(dá)到大小為64MB的SDRAM。存儲(chǔ)模塊中，非易失性存儲(chǔ)器有U4、U12及U13。 其中，U4是核心控制單元的Nandflash程序存儲(chǔ)器K9F1G08U0B，其容量為128MB。U4及Ul 通過Ul的靜態(tài)存儲(chǔ)控制器相連，其中程序存儲(chǔ)器Nandflash的初始化和讀存操作都是通過 Ul的靜態(tài)存儲(chǔ)控制器來實(shí)現(xiàn)的，并不消耗Ul的CPU資源。U12是核心控制單元的小容量存儲(chǔ)器Dataflash，它是非易失性存儲(chǔ)器，具有容量少，讀寫速度快的特點(diǎn)，其用來存儲(chǔ)系統(tǒng)的啟動(dòng)代碼，它與Ul的連接是通過Ul的SPIl接口來實(shí)現(xiàn)的。U13是核心控制單元中用來存儲(chǔ)大批量數(shù)據(jù)的SD/MMC卡，它通過Ul的SD接口與Ul相連。TO是I2C總線接口，該接口通過兩個(gè)上拉電阻與Ul的TWI接口相連，用于實(shí)現(xiàn)核心控制單元與外界通過I2C協(xié)議進(jìn)行通信。并行總線接口由U6，U8構(gòu)成，U6是FPGA芯片LFXP2-17E，U6通過地址線Α0 Α10、數(shù)據(jù)線D0 D31與Ul相連，TO輸出信號(hào)為IO廣I032、D0(TD031，通過U6實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中信號(hào)的處理以及數(shù)據(jù)的計(jì)算，從來加快該核心控制單元的處理能力。U8是LCD液晶屏的接口電路，該電路中包括一個(gè)5V的背光電源，其用于LCD的背光電源供應(yīng)，U8與Ul的連接是通過Ul的 IXD控制器的信號(hào)線連接，且IXD的驅(qū)動(dòng)是由Ul的IXD控制器所驅(qū)動(dòng)的。圖8為本發(fā)明中可編程外設(shè)單元中的PWM控制輸出模塊的電路圖，圖中U4為本電路的核心控制器，U6為I2C控制總線，Ul、U2組成電源輸入模塊，U8為系統(tǒng)在線調(diào)試C2接口，U3、U7組成光電隔離電路，其中核心控制器U4采用SOC型主控芯片C8051F330，其負(fù)責(zé)整個(gè)電路的信號(hào)處理以及各部件的協(xié)調(diào)工作，核心控制器U4通過TO與外部器件進(jìn)行通訊，U5可實(shí)施8路PWM輸出控制，U8能夠?qū)OC型主控芯片C8051F330進(jìn)行在線通訊，U3、U7 保證了 PWM控制信號(hào)在電氣上的隔離，該電路通過Ul接入9V電源，該9V電源經(jīng)高精度電源穩(wěn)壓芯片LM2937穩(wěn)壓到3. 3V。圖9為本發(fā)明中可編程外設(shè)單元中的8通道ADC轉(zhuǎn)換模塊的電路圖，圖中TO為本電路的核心控制器，U3為I2C控制總線，UU U2組成電源輸入模塊，U7為系統(tǒng)在線調(diào)試C2 接口，U4為ADC模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，U8-U15組成ADC驅(qū)動(dòng)以及ADC輸入IO 口保護(hù)電路，其中核心控制器U5采用SOC型主控芯片C8051F330，其負(fù)責(zé)整個(gè)電路的信號(hào)處理以及各部件的協(xié)調(diào)工作，核心控制器U5通過U3與外部器件進(jìn)行通訊，U7能夠?qū)OC型主控芯片C8051F330 進(jìn)行在線通訊，U4采用TI公司的8通道高精度16位ADC芯片ADS8332，其中U8-U15為運(yùn)放，在電路中用作電壓跟隨，用來驅(qū)動(dòng)AD輸入信號(hào)，同時(shí)保證AD輸入口電壓箝位在VCC，同時(shí)采用Ul接入9V電源，該9V電源通過高精度電源穩(wěn)壓芯片LM2937穩(wěn)壓到3. 3V。圖10為本發(fā)明中通信接口單元的電路圖，圖中Ul為并行互聯(lián)接口，U9為電壓轉(zhuǎn)換芯片，U4、U6是電平轉(zhuǎn)換芯片，U2和U3構(gòu)成USB總線通信單元，U5、U7構(gòu)成工業(yè)以太網(wǎng)通信單元，并行互聯(lián)接口 Ul與本發(fā)明中核心控制單元相連，U2是USB總線通信控制器芯片 CH375，其支持USB-HOST主機(jī)方式和USB-SLAVE設(shè)備方式，U3是USB通信接口，U4為RS232 串行通信控制器MAX3232芯片，其支持RS232電平的全雙工通信，U5是工業(yè)以太網(wǎng)控制器芯片RTL8019AL，其支持與工業(yè)以太網(wǎng)RJ-45通信，TO為RS485通信控制器MAX485芯片，其支持與外設(shè)CPU半雙工通信，U7為串行存儲(chǔ)芯片，其與TO配合完成工業(yè)以太網(wǎng)控制器的功能，U8為工業(yè)以太網(wǎng)RJ-45接口，電壓轉(zhuǎn)換電路U9將外部供電電壓轉(zhuǎn)換成單元模塊所需的各種參數(shù)的供電電源。圖11為本發(fā)明中操作輸入單元的電路圖，圖中U3為本電路的核心控制器，U4為 I2C控制總線，Ul、U2組成電源輸入模塊，TO為系統(tǒng)在線調(diào)試C2接口，U8為電阻屏模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，U9為矩陣按鍵輸入接口，U7為獨(dú)立按鍵輸入接口，U6為觸摸屏輸入接口，TVS為輸入保護(hù)部分，核心控制器U3采用SOC型主控芯片C8051F340，其負(fù)責(zé)整個(gè)電路的信號(hào)處理以及各部件的協(xié)調(diào)工作，SOC型主控芯片C8051F340通過U4與外部器件進(jìn)行通訊，U8是一個(gè)對(duì)電阻式觸摸屏具有高精度的ADC轉(zhuǎn)換電路，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后供U3進(jìn)行處理，U9是一個(gè)4 X 4 的矩陣按鍵輸入口，U7是4個(gè)獨(dú)立按鍵的輸入接口，U5可對(duì)SOC型主控芯片C8051F340進(jìn)行在線通訊，TVS電路對(duì)每一個(gè)輸入IO 口都實(shí)施了 ESD保護(hù)，該電路通過Ul接入9V電源， 該9V電源通過高精度電源穩(wěn)壓芯片LM2937穩(wěn)壓到3. 3V后再為核心電路及ADC轉(zhuǎn)換電路 {共 ο圖12為本發(fā)明中指示輸出單元的電路圖，圖中Ul為電壓轉(zhuǎn)換芯片，U2為本電路的核心控制器，U3是I2C總線接口，U4為IXD控制器，U5為IXD數(shù)據(jù)接口，U6為觸摸屏接口，其中電壓轉(zhuǎn)換芯片Ul將外部供電電壓轉(zhuǎn)換成單元模塊所需的各種參數(shù)的供電電源，核心控制器U2采用Cortex-M3核的32位高端MCU處理器STM32F103ZET6，其用來驅(qū)動(dòng)LCD控制器U4，U4采用RA8870，其最大可支持480*640的像素，可以驅(qū)動(dòng)16位以下的任何TFT數(shù)字液晶屏，另外它自帶的12位的AD用來驅(qū)動(dòng)四線電阻式觸摸屏。
權(quán)利要求
1.一種智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于該智能人機(jī)交互設(shè)備包括核心控制單元、操作輸入單元、指示輸出單元、用于與其他終端進(jìn)行互聯(lián)的通信接口單元以及用于數(shù)據(jù)采集、模擬信號(hào)輸出、脈寬調(diào)制信號(hào)輸出、IO操作、實(shí)時(shí)時(shí)鐘輔助功能的可編程外設(shè)單元，操作者指令經(jīng)所述操作輸入單元識(shí)別運(yùn)算后輸送給所述核心控制單元，所述核心控制單元將系統(tǒng)運(yùn)行功能結(jié)果輸送給所述指示輸出單元，所述指示輸出單元將所述系統(tǒng)運(yùn)行功能結(jié)果指示給操作者，所述操作輸入單元包括至少兩種操作輸入終端，所述指示輸出單元包括至少兩種圖形顯示終端，所述可編程外設(shè)單元采用模塊化封裝設(shè)計(jì)，包括模擬類外設(shè)和數(shù)字類外設(shè)， 根據(jù)不同場(chǎng)合靈活配置使用不同外設(shè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于該智能人機(jī)交互設(shè)備采用外部工業(yè)網(wǎng)絡(luò)總線和內(nèi)部I2C總線的構(gòu)架設(shè)計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于所述核心控制單元中的核心控制器采用Atmel公司的ARM9芯片AT91SAM9261S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于所述可編程外設(shè)單元中的主控芯片采用C8051F330。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于所述操作輸入單元中的主控芯片采用C8051F340。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于所述指示輸出單元中的核心控制器采用Cortex-M3核的32位高端MCU處理器STM32F103ZET6。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能人機(jī)交互設(shè)備，其特征在于所述通信接口單元包括 RS232、RS484、USB及以太網(wǎng)通信接口。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能人機(jī)交互設(shè)備，該智能人機(jī)交互設(shè)備包括核心控制單元、操作輸入單元、指示輸出單元、用于與其他終端進(jìn)行互聯(lián)的通信接口單元以及用于輔助功能的可編程外設(shè)單元，操作輸入單元包括至少兩種操作輸入終端，指示輸出單元包括至少兩種圖形顯示終端，可編程外設(shè)單元采用模塊化封裝設(shè)計(jì)，包括模擬類外設(shè)和數(shù)字類外設(shè)，根據(jù)不同場(chǎng)合靈活配置使用不同外設(shè)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是體積小，具有功能完整性、可編程性、外設(shè)模塊化、功能“虛擬化”的優(yōu)點(diǎn)，且能夠拓展至諸多層面，使得人機(jī)交互過程更加智能化、人性化，也提高了操作人員的工作效率，降低了操作人員的工作風(fēng)險(xiǎn)。
文檔編號(hào)G05B15/02GK102156410SQ20111009787
公開日2011年8月17日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者劉亮峰, 劉春強(qiáng), 史玉俊, 李超群, 楊松, 胡祥超, 黃鵬祥 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙三優(yōu)合達(dá)電子科技有限公司