專利名稱：帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于燈具配光性能監(jiān)控裝置，特別是一種可適用于Modbus網(wǎng)絡(luò)的配光性能自動監(jiān)控裝置。
背景技術(shù)：
燈具在照明過程中起著關(guān)鍵性作用，燈具所發(fā)出的光的性質(zhì)及其對光的控制取決于光源的種類、燈具的反光透光系統(tǒng)等，為確保燈具質(zhì)量，國家對不同用途的燈具有相應(yīng)的國家強制性標準，配光性能監(jiān)控是對一個燈具或其光源發(fā)射出的光在空間分布情況是否滿足現(xiàn)行國家強制性標準的一個關(guān)鍵性依據(jù)。燈具配光性能的監(jiān)控方法一般有以下4種人工逐點測試法、逐區(qū)測試法、燈具旋轉(zhuǎn)測試法、全屏攝像測試法采用各種測試方法進行配光檢測的儀器各有優(yōu)勢，相對應(yīng)地其成本也高低不同，目前使用最廣泛的監(jiān)控方法是燈具旋轉(zhuǎn)測試法。基于現(xiàn)有配光性能標準眾多，形式各異的現(xiàn)實，現(xiàn)有配光性能監(jiān)控過程，大都由人工旋轉(zhuǎn)燈具測試臺完成，過程時間周期長，勞動強度大，也有部分采用模擬光照儀表、微控制器、普通電機等部件組成配光性能監(jiān)控電控系統(tǒng)實現(xiàn)，但因所設(shè)計的電控系統(tǒng)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、坐標分辨率低，模擬量傳輸誤差大、缺乏工業(yè)總線通信能力，不利于功能擴展和升級等不足，使用范圍受到限制。隨著電子器件的集成化、小型化、智能化程度的不斷提高，配光性能系統(tǒng)主要向著精度更高、尺寸更小、互換性更好、綜合功能更強、數(shù)字網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。期望在提高配光性能檢測效率的同時，開發(fā)出結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、網(wǎng)絡(luò)能力強的新型高精度配光性能自動監(jiān)控裝置。Modbus協(xié)議由美國Modicon公司開發(fā)，該協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS_422、RS_485 和以太網(wǎng)設(shè)備，同其他總線相比具有較好的硬件通用性、較高的可靠性和性能價格比，在嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、數(shù)字智能儀表、過程工業(yè)、機械工業(yè)、數(shù)控機床、樓宇自動化等領(lǐng)域獲得了飛速發(fā)展擴展，大量工業(yè)設(shè)備都在使用Modbus協(xié)議作為彼此之間的通訊標準，并將不同廠商生產(chǎn)的Modbus控制設(shè)備互聯(lián)成Modbus工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，新的光度傳感器件大都具備Modbus 協(xié)議接口，便于構(gòu)成光度傳感器光度傳感器網(wǎng)絡(luò)，采用數(shù)字量可有效克服遠距離模擬量傳輸精度不足的問題，可有效提高抗干擾性能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種集成度高、精度高、檢測速度快，且具有Modbus通信能力，抗干擾能力強的配光性能自動監(jiān)控裝置，實現(xiàn)適用于Modbus網(wǎng)絡(luò)的配光性能自動監(jiān)控過程。本實用新型的目的是以下述方式實現(xiàn)的帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，包括微控制器、Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、IXD顯示與鍵盤電路，狀態(tài)監(jiān)控模塊，Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊均與微控制器相連，IXD顯示與鍵盤模塊經(jīng)擴展的8155芯片與微控制器相連。作為優(yōu)選，微控制器為ATMEL公司的AT89C51。作為優(yōu)選，Modbus總線通信模塊采用Maxim公司的MAX485接口芯片組成，MAX485 芯片的RO和DI端分別與微控制器的RXD和T)(D相連。作為優(yōu)選，IXD顯示與鍵盤模塊包括擴展8155、1602顯示液晶和按鍵開關(guān)構(gòu)成， 用來顯示工作狀態(tài)和輸入功能鍵，8155的CE和Ι0/Μ端同微控制器的P2. 5和P2. 0相連， 8155數(shù)據(jù)線D0 D7同微控制器P0. (ΓΡ0. 7相連，1602液晶數(shù)據(jù)端D0 D7數(shù)據(jù)線與8155的 PB. (ΓΡΒ. 7相連，1602顯示液晶的E使能端同微控制器的P3. 5相連，8個獨立式功能鍵盤同 8155 的 ΡΑ. (ΓΡΑ. 7 相連。作為優(yōu)選，信號處理模塊包括光電耦合器TLP521、M0C0312，輸入信號經(jīng)過TLP521 和8155的PC. (TPC. 5與微控制器相連，微控制器Pl. (ΓΡΙ. 7輸出信號經(jīng)M0C0312驅(qū)動外部環(huán)節(jié)。作為優(yōu)選，狀態(tài)監(jiān)控模塊包括CMOS監(jiān)控電路芯片，微控制器的Pl. 0作為MAX706 的WDI輸入端，MAX706的RESET端經(jīng)一個三極管同微控制器的復(fù)位端口相連。本實用新型采用了微控制器、LCD顯示與鍵盤、光度傳感器等集成化的器件，使得結(jié)構(gòu)簡化，精度和可靠性提高，并具備Modbus總線通信能力，同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有配光精度高、坐標分辨率高、檢測速度快、開放網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點，能夠?qū)艟叩呐涔庑阅軐崿F(xiàn)自動檢測，其設(shè)計先進、合理、使用方便，便于推廣應(yīng)用。

圖1為本實用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖2為本實用新型的Modbus通信接口模塊原理圖圖3為本實用新型的IXD顯示與鍵盤模塊原理圖圖4為本實用新型的信號處理模塊原理圖圖5為本實用新型的狀態(tài)監(jiān)控模塊原理圖
具體實施方式
下面將結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。作為本實用新型的一種實施方式，參閱圖1，包括微控制器、Modbus總線通信接口模塊、IXD顯示與鍵盤模塊、信號處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊、Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊均與微控制器相連，LCD顯示與鍵盤模塊經(jīng)擴展的8155芯片與微控制器相連，Modbus總線通信模塊采用Maxim公司的MAX485接口芯片組成，MAX485芯片的RO 和DI端分別與AT89C51的RXD和T)(D相連。IXD顯示與鍵盤模塊包括擴展8155、1602顯示液晶和按鍵開關(guān)構(gòu)成，用來顯示工作狀態(tài)和輸入功能鍵，8155的CE和Ι0/Μ端同微控制器的P2. 5和P2. O相連，8155數(shù)據(jù)線D0 D7同微控制器PO. 0 Ρ0· 7相連，1602液晶數(shù)據(jù)端 D0 D7數(shù)據(jù)線與8155的PB. 0 ΡΒ· 7相連，1602顯示液晶的E使能端同微控制器的Ρ3. 5相連，8個獨立式功能鍵盤同8155的ΡΑ. (ΓΡΑ. 7相連。信號處理模塊包括光電耦合器TLP521、 M0C0312，輸入信號經(jīng)過TLP521和8155的PC. 0 PC. 5與微控制器相連，微控制器Pl. (ΓΡΙ. 7 輸出信號經(jīng)M0C0312驅(qū)動外部環(huán)節(jié)。狀態(tài)監(jiān)控模塊包括CMOS監(jiān)控電路芯片，微控制器的Pl. 0作為MAX706的WDI輸入端。 參閱圖2所示，為本新型專利的Modbus通信接口模塊，采用了 Maxim公司的 MAX485接口芯片，MAX485采用單一電源+5V，半雙工通訊方式，將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，再經(jīng)過光電隔離后與微控制器所對應(yīng)的接口連接。在圖2所示的Modbus通信接口模塊中，MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡單，RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動器的輸入端，分別與微控制器的RXD和T)(D相連；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE 為邏輯O時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，可用微控制器的一個管腳控制上述兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端，A、B端間加IK匹配電阻，當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為 1 ；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0，只需一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。為了增強控制節(jié)點的抗干擾能力，通信信號的隔離采用高速光耦，支持高達IOMbps的信號傳輸；通信的狀態(tài)和控制信號用普通光耦，兩個LED分別指示信號發(fā)送和信號接受的狀態(tài)。參閱圖3所示，為本新型專利的IXD顯示與鍵盤模塊，由擴展8155、1602顯示液晶和按鍵開關(guān)構(gòu)成，用來輸入功能鍵、顯示微控制器的工作狀態(tài)和通訊數(shù)據(jù)，8155的CE和10/ M分別接微控制器的P2. 5和P2. 0，數(shù)據(jù)線接微控制器的P0. (ΓΡ0. 7，8155的PA 口構(gòu)成8 個獨立式功能鍵盤，PC 口用作設(shè)備備妥、運行數(shù)字量等開關(guān)量信息的輸入通道，1602液晶模塊的數(shù)據(jù)端D(TD7雙向數(shù)據(jù)線接8155的PB. (ΓΡΒ. 7，作為顯示數(shù)據(jù)輸出口，1602液晶模塊的E使能端口接AT89C51微控制器4的Ρ3. 5，1^接？3. 6進行讀寫操作，RS接Ρ3. 7選擇寄存器，VDD和VSS分別接+5V電源和地，在連上IOK電位器，可以用來調(diào)節(jié)顯示器對比度， LCD要顯示系統(tǒng)空閑狀態(tài)，在對數(shù)據(jù)進行發(fā)送、接收或者轉(zhuǎn)換時顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理狀態(tài)和特定的數(shù)據(jù)通信信息?？蓪?602液晶模塊的空閑端口 A和K接上電源和地來顯示背光，使顯示效果更明顯。參閱圖4所示，為本新型專利的信號處理模塊，包括光電耦合器TLP521、M0C0312， 輸入信號加到光電耦合器TLP521的輸入端，經(jīng)光電耦合器TLP521隔離后的信號，再送至 8155的PC. (TPC. 5與微控制器相連，微控制器Pl. (ΓΡΙ. 7輸出的點位控制信號，經(jīng)驅(qū)動放大后，根據(jù)輸出負荷要求，驅(qū)動雙向可控硅，可完成對現(xiàn)場設(shè)備的實時控制。參閱圖5所示，為本新型專利的狀態(tài)監(jiān)控模塊，采用了 Maxim公司出產(chǎn)的低功耗 CMOS監(jiān)控電路芯片MAX706，微控制器AT89C51用管腳Pl. 0作為MAX706的WDI輸入端，使用內(nèi)部定時器Tl產(chǎn)生定時60毫秒中斷，在Tl中斷服務(wù)程序中對WDI端口實現(xiàn)電平的高低變化，“看門狗”定時器清零并重新開始計時，如果在1.6秒內(nèi)在WDI端口沒有高低電平變化， 則在MAX706的RST端口輸出低電平，由于AT89C51微控制器4的復(fù)位是利用高電平復(fù)位， 需要在MAX706的RESET端通過一個三極管連接到AT89C51微控制器4的復(fù)位端口。在三極管的C端接一個值為IOK的上拉電阻，該三極管起到反向的作用，在MAX的RESET引腳上有低電平時，就能夠順利復(fù)位，在下位電氣控制模塊3跑飛情況下，下位電氣控制模塊3復(fù)位重新開始工作。本實用新型可實現(xiàn)Modbus總線通信功能，利用MAX485接口芯片組成Modbus通信接口模塊，將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS485電平，微控制器完成MAX485接口芯片的初始化和數(shù)據(jù)的接收、發(fā)送等通信任務(wù)，通信信號隔離采用高速光耦，通信狀態(tài)和控制信號用普通光耦，使用兩個LED分別指示信號發(fā)送和信號接受的狀態(tài)，基于標準Modbus的RTU模式采用字節(jié)數(shù)據(jù)傳輸和CRC校驗，滿足高速數(shù)據(jù)通信的要求。本實用新型可實現(xiàn)配光性能自動監(jiān)控，微控制器利用Modbus通信接口模塊，可接入Modbus網(wǎng)絡(luò)完成配光性能監(jiān)測任務(wù)的實時分析和獲得不同監(jiān)測位置的燈具光照度配光性能數(shù)據(jù)。盡管已經(jīng)結(jié)合當前認作是一個最為實用和優(yōu)選的實施例來描述了本實用新型，但應(yīng)當理解，本實用新型不限于所公開的實施例，而相反是旨在涵蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的多種修改和同等布置。
權(quán)利要求1.帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，包括微控制器、Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、IXD顯示與鍵盤電路，狀態(tài)監(jiān)控模塊，Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊均與微控制器相連，LCD顯示與鍵盤模塊經(jīng)擴展的8155芯片與微控制器相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，其特征在于所述微控制器為AT89C51。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，其特征在于所述Modbus總線通信模塊采用Maxim公司的MAX485接口芯片組成，MAX485芯片的RO 和DI端分別與AT89C51的RXD和TXD相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，其特征在于所述IXD顯示與鍵盤模塊包括擴展8155、1602顯示液晶和按鍵開關(guān)構(gòu)成，用來顯示工作狀態(tài)和輸入功能鍵，8155的CE和I0/M端同微控制器的P2. 5和P2. O相連，8155數(shù)據(jù)線D0 D7同微控制器PO. 0 Ρ0· 7相連，1602液晶數(shù)據(jù)端D0 D7數(shù)據(jù)線與8155的PB. 0 ΡΒ· 7 相連，1602顯示液晶的E使能端同微控制器的Ρ3. 5相連，8個獨立式功能鍵盤同8155的 ΡΑ. (ΓΡΑ. 7 相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，其特征在于所述信號處理模塊包括光電耦合器TLP521、M0C0312，輸入信號經(jīng)過TLP521和8155的 PC. (TPC. 5與微控制器相連，微控制器Pl. (ΓΡ1. 7輸出信號經(jīng)M0C0312驅(qū)動外部環(huán)節(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，其特征在于所述狀態(tài)監(jiān)控模塊包括CMOS監(jiān)控電路芯片，微控制器的Pl. O作為MAX706的WDI輸入端，MAX706的RESET端經(jīng)一個三極管同微控制器4的復(fù)位端口相連。
專利摘要帶Modbus通信功能的燈具配光性能自動監(jiān)控裝置，包括微控制器、Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、LCD顯示與鍵盤電路，狀態(tài)監(jiān)控模塊，Modbus總線通信模塊、信號處理模塊、狀態(tài)監(jiān)控模塊均與微控制器相連，LCD顯示與鍵盤模塊經(jīng)擴展的8155芯片與微控制器相連。本實用新型采用了微控制器、LCD顯示與鍵盤、光度傳感器等集成化的器件，使得結(jié)構(gòu)簡化，精度和可靠性提高，并具備Modbus總線通信能力，同現(xiàn)有技術(shù)相比，具有配光精度高、坐標分辨率高、檢測速度快、開放網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點，能夠?qū)艟叩呐涔庑阅軐崿F(xiàn)自動檢測，其設(shè)計先進、合理、使用方便，便于推廣應(yīng)用。
文檔編號H05B37/02GK202103909SQ20112019736
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月14日
發(fā)明者張黎, 李偉 申請人:李偉