專利名稱：應(yīng)用于lng加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車燃?xì)饧幼C(jī)控制系統(tǒng)，尤其涉及一種應(yīng)用于液化天然氣(LNG Liquefied Natural Gas)加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
LNG作為一種純潔的清潔能源，應(yīng)用非常廣泛，尤其用作汽車發(fā)動機(jī)的燃料時(shí)，其 熱值高、污染小，也是今后汽車燃料發(fā)展的一種必然趨勢。LNG加注機(jī)，是將LNG加注站的液化天然氣加注到LNG汽車的一種超低溫計(jì)量設(shè)備?，F(xiàn)有市面上的LNG加注機(jī)，一般獨(dú)自依靠單片機(jī)執(zhí)行所有的系統(tǒng)控制、及數(shù)據(jù)處理存儲等任務(wù)，并通過單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信，其系統(tǒng)可靠性較低。再者，現(xiàn)有的LNG加注機(jī)通信模塊上應(yīng)用較多的是基于以R485總線結(jié)構(gòu)和CAN總線通信方式，其通過單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信，在通信數(shù)據(jù)交換上對速度的要求在某些特殊場合下，不能發(fā)揮其真正的優(yōu)勢。進(jìn)一步的，現(xiàn)有的LNG加注機(jī)沒有ARM的支持，各種數(shù)據(jù)只能依靠系統(tǒng)自動提取而無任何選擇的權(quán)利，使用不夠合理及人性化。此外，由于LNG加注機(jī)系統(tǒng)的功能模塊較多，需要的供電電源不一，因此各種供電電源間容易相互干擾和影響，一旦一路供電電源發(fā)生故障，會影響到其他模塊的正常工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其采用微處理單片機(jī)與ARM嵌入式平臺相結(jié)合的方式進(jìn)行開發(fā)，更具可靠性，極大的提高了數(shù)據(jù)交換速率，使用更為合理及人性化，且電源的分路隔離可以避免對其它模塊造成影響。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，包括微處理單片機(jī)，其還包括與微處理單片機(jī)電性連接的ARM嵌入式平臺、與ARM嵌入式平臺TCP/IP通信的操作臺、主板電源、與主板電源電性連接的電源隔離處理模塊、及與電源隔離處理模塊電性連接的斷電保護(hù)模塊；所述微處理單片機(jī)用于系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)的采集、過程控制、及輸出顯示，并將相關(guān)數(shù)據(jù)提交給ARM嵌入式平臺；ARM嵌入式平臺與微處理單片機(jī)通信連接，并將微處理單片機(jī)提交的相關(guān)數(shù)據(jù)通過TCP/IP通信與操作臺進(jìn)行通信；主板電源與電源隔離處理模塊采用電源分路隔離，用于對系統(tǒng)進(jìn)行供電管理；斷電保護(hù)模塊用于自動進(jìn)行斷電提醒。其中，所述微處理單片機(jī)可以采用DSP IC30F的16位單片機(jī)，ARM嵌入式平臺采用mini2440的ARM平臺，其主頻率為400MHz，該mini2440的ARM平臺包括有3個UART接口、
I個 SLAVE 的 USB 接口、I 個 MASTER 的 USB 接口、2M 的 NOR Flash 芯片、256M 的 NAND Flash芯片、64M的同步動態(tài)隨機(jī)存儲器、及內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。本發(fā)明的微處理單片機(jī)電性連接有接觸式讀卡器、及非接觸式讀卡器。進(jìn)一步的，該微處理單片機(jī)還電性連接有計(jì)量鎖行程開關(guān)、撥碼開關(guān)、壓力傳感器、調(diào)試接口、調(diào)節(jié)閥門、電動閥門組、及擴(kuò)展接口。此外，所述微處理單片機(jī)還電性連接有兩流量計(jì)、及兩字符型液晶顯示屏。
所述微處理單片機(jī)上包括有RS-232通訊接口，微處理單片機(jī)通過該RS-232通訊接口與ARM嵌入式平臺電性連接。本發(fā)明中，所述ARM嵌入式平臺電性連接有U盤存儲器接口、矩陣鍵盤、打印機(jī)、及拓展接口，該打印機(jī)與ARM嵌入式平臺之間采用RS-232通信連接。所述ARM嵌入式平臺內(nèi)嵌Windows CE嵌入式操作系統(tǒng),該ARM嵌入式平臺還電性連接有兩彩色液晶顯示屏，該兩彩色液晶顯示屏分別為7寸彩色液晶顯示屏、及3. 5寸彩色液晶顯示屏。此外，所述ARM嵌入式平臺還電性連接有一 PLC監(jiān)控柜，該P(yáng)LC監(jiān)控柜與ARM嵌入式平臺之間采用RS-485通信連接。 本發(fā)明的電源隔離處理模塊還電性連接一流量計(jì)供電模塊。本發(fā)明應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其采用高檔的微處理單片機(jī)與ARM嵌入式平臺兩者相結(jié)合的方式進(jìn)行開發(fā)，較傳統(tǒng)依靠單片機(jī)全任務(wù)執(zhí)行，更加可靠，其系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理存儲完全分開，最大程度的發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，提高了系統(tǒng)的可靠性；其通過ARM嵌入式平臺，采用TCP/IP的通信方式與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，極大的提高了數(shù)據(jù)交換速率，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸或遠(yuǎn)程維護(hù)；再者，其可根據(jù)客戶實(shí)際需要選擇各種數(shù)據(jù)，使用更為合理及人性化；此外，其系統(tǒng)電源采用電源分路隔離，即使發(fā)生一路供電電源故障，也不會影響其它模塊的正常工作。


圖I為本發(fā)明應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)一具體實(shí)施例的模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明提供一種應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其包括微處理單片機(jī)10，還包括與微處理單片機(jī)10電性連接的微處理器(ARM Advanced RISCMachines)嵌入式平臺20、與ARM嵌入式平臺20TCP/IP通信的操作臺30、主板電源40、與主板電源40電性連接的電源隔離處理模塊42、及與電源隔離處理模塊42電性連接的斷電保護(hù)模塊44 ;所述微處理單片機(jī)10用于系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)的采集、過程控制、及輸出顯示，并將相關(guān)數(shù)據(jù)提交給ARM嵌入式平臺20 ;ARM嵌入式平臺20與微處理單片機(jī)10通信連接，并將微處理單片機(jī)10提交的相關(guān)數(shù)據(jù)通過TCP/IP通信與操作臺30進(jìn)行通信；主板電源40與電源隔離處理模塊42采用電源分路隔離，用于對系統(tǒng)進(jìn)行供電管理；斷電保護(hù)模塊44用于自動進(jìn)行斷電提醒。作為本發(fā)明的一種具體實(shí)施例，所述微處理單片機(jī)10可以采用DSPIC30F的16位單片機(jī),ARM嵌入式平臺20可以采用mini2440的ARM平臺，其主頻率為400MHz。該mini2440的ARM平臺內(nèi)包括有3個通用異步接收發(fā)送器(UART !Universal Anynchronous ReceiverTransmitter)接口、I 個從設(shè)備(SLAVE)的 USB 接口、I 個主設(shè)備(MASTER)的 USB 接口、2M的非易失存儲器(NOR Flash)芯片、256M的掉電非易失的存儲器(NAND Flash)芯片、64M的同步動態(tài)隨機(jī)存儲器(SDRAM !Synchronous Dynamic Random Access Memory)、及內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片(RTC =Real-Time Clock)(未圖示)。本發(fā)明采用DSP高檔微處理單片機(jī)10與ARM嵌入式平臺20兩者相結(jié)合的方式進(jìn)行開發(fā)，通過微處理單片機(jī)10對底層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、過程控制等，把相關(guān)數(shù)據(jù)提交給ARM嵌入式平臺20進(jìn)行處理，其系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理存儲完全分開，能最大程度的發(fā)揮兩者的優(yōu)勢，提高系統(tǒng)的可靠性。進(jìn)一步的，在通信方式上，不再由原來的單片機(jī)與上位機(jī)進(jìn)行通信，而是通過ARM嵌入式平臺20，采用TCP/IP的通信方式與操作臺30進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，利用電腦直接通過交換線、集線器或者路由器與控制器進(jìn)行連接通訊，不但便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸或遠(yuǎn)程維護(hù)，且通訊速率可以達(dá)到10/100M，極大提高了數(shù)據(jù)交換速率。進(jìn)一步的，本發(fā)明的微處理單片機(jī)10還電性連接有接觸式讀卡器11、及非接觸式 讀卡器12，該接觸式讀卡器11、及非接觸式讀卡器12可以為加氣機(jī)IC卡管理系統(tǒng)提供IC卡加氣功能。以往的諸多讀卡器設(shè)計(jì)，是典型的手插拔式，在加氣過程中，也可以拔出IC卡，這樣會使系統(tǒng)出現(xiàn)不可預(yù)知的現(xiàn)象，嚴(yán)重者可能出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象。本發(fā)明中的接觸式讀卡器11、及非接觸式讀卡器12，其具有自鎖功能，一旦插入IC卡，通過微處理單片機(jī)10的控制，系統(tǒng)會自動鎖住IC卡，以防正常加氣時(shí)，出現(xiàn)突然拔卡的現(xiàn)象，避免不可預(yù)測的后果，待加氣完畢，系統(tǒng)會自動彈出IC卡，無需要用戶進(jìn)行拔取。本發(fā)明的微處理單片機(jī)10還電性連接有計(jì)量鎖行程開關(guān)13、撥碼開關(guān)14、壓力傳感器15、調(diào)試接口 16、調(diào)節(jié)閥門17、電動閥門組18、及擴(kuò)展接口(未圖示)。其中，該計(jì)量鎖行程開關(guān)13用于啟動LNG加氣機(jī)工作的開關(guān)。撥碼開關(guān)14用于進(jìn)行產(chǎn)品的IC卡與非IC卡切換，以及產(chǎn)品的中英文切換、單流量計(jì)與雙流量計(jì)的切換。壓力傳感器15負(fù)責(zé)采集工作過程中LNG加氣機(jī)的壓力，并將該數(shù)據(jù)上傳到底層微處理器(未圖示)，以便于微處理單片機(jī)10根據(jù)壓力進(jìn)行相關(guān)的控制和監(jiān)控。調(diào)試接口 16通過編程電纜與電腦相連接，可以用于系統(tǒng)程序下載接口、及產(chǎn)品在線調(diào)試接口等使用。調(diào)節(jié)閥門17與電動閥門組18為控制LNG加氣機(jī)管道液體輸送的閥門，其可以實(shí)現(xiàn)管道與電器的隔離，采用間接電控，氣動直控的方式，從而實(shí)現(xiàn)電與低溫LNG液體的非直接接觸，使得整個系統(tǒng)更加安全可靠。此外，本發(fā)明的擴(kuò)展接口還可以根據(jù)具體需要連接其他的功能模塊，以擴(kuò)展產(chǎn)品的功能。再者，所述微處理單片10機(jī)還電性連接有兩流量計(jì)101、及兩字符型液晶顯示屏102、103。其中，該兩流量計(jì)101負(fù)責(zé)采集LNG液體的流量、溫度、及驅(qū)動增益等參數(shù)，其采用Modbus通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，然后將各參數(shù)傳給微處理單片機(jī)10進(jìn)行處理，保證了 LNG加氣機(jī)計(jì)量的準(zhǔn)確可靠性。該兩字符型液晶顯示屏102、103可以分別設(shè)于LNG加氣機(jī)的前后面上，其用于顯示在加氣過程中的金額、加氣量、及單價(jià)等信息。此外，本發(fā)明的微處理單片機(jī)10上包括有RS-232通訊接口 104，微處理單片機(jī)10通過該RS-232通訊接口 104與ARM嵌入式平臺20電性連接。所述微處理單片機(jī)10與ARM嵌入式平臺20通過該RS-232通訊接口 104進(jìn)行通信，微處理單片機(jī)10將底層數(shù)據(jù)打包傳給ARM嵌入式平臺20。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，所述ARM嵌入式平臺20電性連接有U盤存儲器接口 21、矩陣鍵盤22、打印機(jī)23、及拓展接口(未圖示)，該打印機(jī)23與ARM嵌入式平臺20之間采用RS-232通信連接。利用ARM嵌入式平臺20的強(qiáng)大功能，客戶可根據(jù)實(shí)際需要，通過U盤存儲器接口 21隨時(shí)利用U盤提取加氣數(shù)據(jù)、導(dǎo)出內(nèi)容，還可以直接在界面進(jìn)行選擇，自動提取所需要的信息。該矩陣鍵盤22為輸入主設(shè)備，可以提供各種參數(shù)輸入、單價(jià)設(shè)置、及密碼修改操作，方便使用人員進(jìn)行相關(guān)的操作。打印機(jī)23優(yōu)選為一微型打印機(jī)23，其用于將所需要的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行打印顯示，并在加氣完成后，提供小票打印。拓展接口可以根據(jù)具體需要連接其他的功能模塊，以對ARM嵌入式平臺20的功能進(jìn)行拓展，當(dāng)需要新增功能和設(shè)備時(shí)，直接升級程序即可，具有較強(qiáng)的擴(kuò)展性。具體的，所述ARM嵌入式平臺20還電性連接有兩彩色液晶顯示屏24，該兩彩色液晶顯示屏24可以分別為7寸彩色液晶顯示屏、及3. 5寸彩色液晶顯示屏，其采用人機(jī)交換界面，不需要上位機(jī)純軟件的支持，通過ARM嵌入式平臺20內(nèi)嵌Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢，更加友善、直觀、且操作方便。此外，所 述ARM嵌入式平臺20還電性連接有一可編程邏輯控制器(PLC :Programmable Logic Controller)監(jiān)控柜25,該P(yáng)LC監(jiān)控柜25與ARM嵌入式平臺20之間采用RS-485通信連接，用于與可編程邏輯控制器聯(lián)動通信。在本發(fā)明具體實(shí)施例中，電源隔離處理模塊42還電性連接一流量計(jì)供電模塊46。由于本發(fā)明的系統(tǒng)功能模塊較多，需要的供電電源不一，為了防止電源間的互相干擾和影響，所述主板電源40與電源隔離處理模塊42采用電源分路隔離，并專門做成電源板以對系統(tǒng)進(jìn)行所有的供電管理，即使發(fā)生一路電源故障，也不會影響其它模塊的正常工作。進(jìn)一步的，本發(fā)明的斷電保護(hù)模塊44具有自動進(jìn)行斷電提醒功能，當(dāng)LNG加氣機(jī)的供電電源因故斷電時(shí)，LNG加氣機(jī)會自動提醒加氣員工系統(tǒng)斷電并切斷電磁閥，停止當(dāng)前加氣作業(yè)并儲存斷電前的該筆加氣數(shù)據(jù)(含IC卡扣款)。綜上所述，本發(fā)明應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其采用高檔的微處理單片機(jī)與ARM嵌入式平臺兩者相結(jié)合的方式進(jìn)行開發(fā)，較傳肚子依靠單片機(jī)全任務(wù)執(zhí)行，更加可靠，其系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)處理存儲完全分開，最大程度的發(fā)揮了兩者的優(yōu)勢，提高了系統(tǒng)的可靠性；其通過ARM嵌入式平臺，采用TCP/IP的通信方式與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，極大的提高了數(shù)據(jù)交換速率，便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸或遠(yuǎn)程維護(hù)；再者，其可根據(jù)客戶實(shí)際需要選擇各種數(shù)據(jù)，使用更為合理及人性化；此外，其系統(tǒng)電源采用電源分路隔離，即使發(fā)生一路供電電源故障，也不會影響其它模塊的正常工作。以上所述，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明后附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，包括微處理單片機(jī)，其特征在于，還包括與微處理單片機(jī)電性連接的ARM嵌入式平臺、與ARM嵌入式平臺TCP/IP通信的操作臺、主板電源、與主板電源電性連接的電源隔離處理模塊、及與電源隔離處理模塊電性連接的斷電保護(hù)模塊；所述微處理單片機(jī)用于系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)的采集、過程控制、及輸出顯示，并將相關(guān)數(shù)據(jù)提交給ARM嵌入式平臺；ARM嵌入式平臺與微處理單片機(jī)通信連接，并將微處理單片機(jī)提交的相關(guān)數(shù)據(jù)通過TCP/IP通信與操作臺進(jìn)行通信；主板電源與電源隔離處理模塊采用電源分路隔離，用于對系統(tǒng)進(jìn)行供電管理；斷電保護(hù)模塊用于自動進(jìn)行斷電提醒。
2.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述微處理單片機(jī)采用DSP IC30F的16位單片機(jī)，ARM嵌入式平臺采用mini2440的ARM平臺，其主頻率為400MHz，該mini2440的ARM平臺包括有3個UART接口、I個SLAVE的USB接口、I個MASTER的USB接口、2M的NOR Flash芯片、256M的NAND Flash芯片、64M的同步動態(tài)隨機(jī)存儲器、及內(nèi)部實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片。
3.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述微處理單片機(jī)電性連接有接觸式讀卡器、及非接觸式讀卡器。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述微處理單片機(jī)還電性連接有計(jì)量鎖行程開關(guān)、撥碼開關(guān)、壓力傳感器、調(diào)試接口、調(diào)節(jié)閥門、電動閥門組、及擴(kuò)展接口。
5.如權(quán)利要求4所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述微處理單片機(jī)還電性連接有兩流量計(jì)、及兩字符型液晶顯示屏。
6.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述微處理單片機(jī)上包括有RS-232通訊接口，微處理單片機(jī)通過該RS-232通訊接口與ARM嵌入式平臺電性連接。
7.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述ARM嵌入式平臺電性連接有U盤存儲器接口、矩陣鍵盤、打印機(jī)、及拓展接口，該打印機(jī)與ARM嵌入式平臺之間采用RS-232通信連接。
8.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述ARM嵌入式平臺內(nèi)嵌Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)，該ARM嵌入式平臺還電性連接有兩彩色液晶顯示屏，該兩彩色液晶顯示屏分別為7寸彩色液晶顯示屏、及3. 5寸彩色液晶顯示屏。
9.如權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述ARM嵌入式平臺還電性連接有一 PLC監(jiān)控柜，該P(yáng)LC監(jiān)控柜與ARM嵌入式平臺之間采用RS-485通信連接。
10.如權(quán)利要求I所述的應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，其特征在于所述電源隔離處理模塊還電性連接一流量計(jì)供電模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于LNG加注機(jī)的嵌入式控制系統(tǒng)，包括微處理單片機(jī)，還包括與微處理單片機(jī)電性連接的ARM嵌入式平臺、與ARM嵌入式平臺TCP/IP通信的操作臺、主板電源、與主板電源電性連接的電源隔離處理模塊、及與電源隔離處理模塊電性連接的斷電保護(hù)模塊；所述微處理單片機(jī)用于系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)的采集、過程控制、及輸出顯示，并將相關(guān)數(shù)據(jù)提交給ARM嵌入式平臺；ARM嵌入式平臺與微處理單片機(jī)通信連接，并將微處理單片機(jī)提交的相關(guān)數(shù)據(jù)通過TCP/IP通信與操作臺進(jìn)行通信。本發(fā)明采用微處理單片機(jī)與ARM嵌入式平臺相結(jié)合的方式進(jìn)行開發(fā)，更具可靠性，極大的提高了數(shù)據(jù)交換速率，使用更為合理及人性化，且電源的分路隔離可以避免對其它模塊造成影響。
文檔編號G05B19/042GK102635780SQ201210091569
公開日2012年8月15日 申請日期2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月30日
發(fā)明者傅斌, 黃庭劍 申請人:重慶巨創(chuàng)計(jì)量設(shè)備股份有限公司