CN105182838A - 一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，包括：供电模块、ARM-M0控制器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和地址拨码模块；所述开关量输入模块、模拟量输入模块和地址拨码模块与所述ARM_M0控制器的输入端连接，所述开关量输出模块和模拟量输出模块与所述ARM_M0控制器的输出端连接，所述供电模块与所述ARM_M0控制器的电源端连接，还包括与ARM_M0控制器连接的RS485差分串口信号切换模块和RJ45串口网络模块。本发明通过强大的信号接入、解析、编码、通信功能，实现站内环境信息数据的实时采集与处理，与智能辅助***平台进行数据信息交互，电路具有体积小，精度高，干扰小，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑智能化领域的产品，具体涉及一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路。
背景技术
随着经济和社会的发展，人们对工作、生活环境要求越来越高。建筑物内用电设备的数量和种类也越来越多，使得智能建筑技术对建筑内设备的管理、维护越来越复杂。自动化控制技术为智能建筑的发展提供新的方法。随着我国计算机网络技术、现代控制技术、智能卡技术、可视化技术、无线局域网技术、数据卫星通信技术等高科技技术水平的不断提升，智能建筑将会在未来我国的城市建设中发挥更加重要的作用，将会作为现代建筑甚至未来建筑的一个有机组成部分，不断吸收并采用新的可靠性技术，不断实现设计和技术上的突破，为传统的建筑概念赋予新的内容，稳定且持续不断改进才是今后的发展方向。
就智能化建筑基础功能而言，大型公共建筑的智能化已经进入普及阶段。全国各大中城市的新建办公楼宇和商业楼宇等基本都已是智能建筑，这也就意味着公共建筑的智能化已经成为现代建筑的标准配置。然而，智能建筑在国内的发展状况也并不让人满意，***稳定性差、功能实现率低、智能化水平参差不齐，一直是智能建筑屡遭诟病的问题。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路。
本发明采取的技术方案为：一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，包括供电模块、ARM_M0控制器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和地址拨码模块；所述开关量输入模块、模拟量输入模块和地址拨码模块与所述ARM_M0控制器的输入端连接，所述开关量输出模块和模拟量输出模块与所述ARM_M0控制器的输出端连接，所述供电模块与所述ARM_M0控制器的电源端连接，还包括与ARM_M0控制器连接的RS485差分串口信号切换模块和RJ45串口网络模块。
进一步地，开关量输出模块采用继电器开关量输出电路模块，包括继电器组、晶体驱动管、上拉电阻、下拉电阻和发光二极管，所述晶体驱动管的输入端连接ARM_M0控制器的输出端并通过下拉电阻接地，所述晶体驱动管通过上拉电阻与发光二极管的负极连接，所述发光二极管的正极接5V电压。
进一步地，开关量输入模块为有源隔离输入电路模块，包括光耦隔离器，所述光耦隔离器的输入端通过电阻与ARM_M0控制器连接，光耦隔离器的输出端连接ARM_M0控制器的GPIO引脚，并通过下拉电阻接地。
进一步地，所述模拟量输入模块包括：AD8031芯片，电源退耦电容、电压电流转换接口、稳压管和RC滤波电路，所述AD8031芯片的输入同相端连接模拟量输入信号，所述AD8031芯片的反相端与AD8031芯片输出端连接，所述AD8031芯片的输入同相端设置电压电流转换接口，所述AD8031芯片的电源输入端设置退耦电容，所述AD8031芯片的输出端连接稳压管和RC滤波电路。
进一步地，所述模拟量输出模块由ARM_M0控制器通过I2C总线控制PCF8591芯片，实现可调电压量输出。
进一步地，所述的RS485通道切换模块，由ARM-M0控制器通过CD4052_A、CD4052_B两个IO总线控制CD4052芯片，实现一路差分RS485信号切换至四路差分RS485信号。
进一步地，所述的RJ45网络模块由主控芯片ARM_M0通过TCP232_CFG、TCP232_RST两个IO总线和一个TTL电平的串口透传协议实现网络功能。
进一步地，所述的地址拨码模块由主控芯片ARM_M0通过8个IO实现28既256个设备地址选择。
本发明的有益效果为：本发明提供的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，是针对电力、建筑智能化等行业，此电路可对动力、环境、安防等现场数据进行监测，并可控制前端设备，此处理电路适用于建筑智能化的智能终端系列产品，此系列产品在电力***中可与变电站智能辅助监控***紧密结合，实现从传统的被动监控模式向主动监控模式转变，变电站智能辅助监控***由视频监控、门禁、环境监测、设备远程控制、安全警卫、灯光控制等子***组成，此电路通过强大的信号接入、解析、编码、通信功能，实现站内环境信息数据的实时采集与处理，与智能辅助***平台进行数据信息交互，并通过智能辅助平台与变电站自动化***进行信息交互、行为互动，满足智能变电站对综合辅助***提出的新需求。该电路具有体积小，精度高，干扰小，可靠性高，安全性高以及电路简单易实用，在智能用电领域有较好应用前景。
附图说明
图1为本发明提出的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路结构框图；
图2为本发明提出的所述开关量输出模块电路结构图；
图3为本发明提出的所述开关量输入模块电路结构图；
图4为本发明提出的所述模拟量输入模块电路结构图；
图5为本发明提出的所述模拟量输出模块电路结构图；
图6为本发明提出的所述RS485差分串口信号切换模块电路结构图；
图7为本发明提出的所述RJ45串口网络模块电路结构图；
图8为本发明提出的所述拨码地址电路处理模块电路结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明进行详细的说明。
参见图1，为本发明提供的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路结构图。
如图1所示，为本发明适用于建筑智能化的智能终端处理电路的主要结构框图。
参见图1，一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，包括供电模块、ARM_M0控制器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和地址拨码模块；所述开关量输入模块、模拟量输入模块和地址拨码模块与所述ARM_M0控制器的输入端连接，所述开关量输出模块和模拟量输出模块与所述ARM_M0控制器的输出端连接，所述供电模块与所述ARM_M0控制器的电源端连接，还包括与ARM_M0控制器连接的RS485差分串口信号切换模块和RJ45串口网络模块。
本发明实施中，所述开关量包括灯光控制、水泵控制、风机控制、幕帘控制、电子围栏、红外对射和水浸设备的电磁开关，还包括其他报警设备的控制开关，所述模拟量包括风速、温湿度和其他检测的模拟量，通过电源模块向ARM_M0控制器和其他模块供电，通过开关量输入模块和模拟量输入模块将开关量输入和模拟量输入到ARM_M0控制器中进行处理，然后ARM_M0控制器控制开关量输出模块和模拟量输出模块输出，对智能辅助***平台进行数据信息交互，通过RS485差分串口信号切换模块和RJ45串口网络模块对信号进行切换和传输，实现远程监控。
参见图2，为本发明提供的所述开关量输出模块电路结构图。
如图2所示，开关量输出模块采用继电器开关量输出电路模块，包括继电器组、晶体驱动管、上拉电阻、下拉电阻和发光二极管，所述晶体驱动管的输入端连接ARM_M0控制器的输出端并通过下拉电阻接地，所述晶体驱动管通过上拉电阻与发光二极管的负极连接，所述发光二极管的正极接5V电压。
本发明实施例中，ARM-M0控制器的GPIO通过8个NPN达林顿晶体驱动管ULN2803，提升IO驱动能力，让继电器线圈吸合，实现开出功能；CPU_OUT1、CPU_OUT2、CPU_OUT3、CPU_OUT4、CPU_OUT5、CPU_OUT6、CPU_OUT7、CPU_OUT8是ARM_M0控制器的普通GPIO，通过RH10、RH11、RH12、RH13、RH14、RH15、RH16、RH17共8个10K电阻下拉到地，并输入给晶体驱动管ULN2803，提升驱动能力后输出RELAY_CORE01、RELAY_CORE02、RELAY_CORE03、RELAY_CORE04、RELAY_CORE05、RELAY_CORE06、RELAY_CORE07、RELAY_CORE08信号到8个继电器继圈引脚。
其中继电器RL1为8个继电器中的一个，RELAY_C_1和RLAY_O_1直接接到开关量输出端子，别一端接+5V电源，该8个输出信号同时驱动DH2、DH3、DH4、DH5、DH6、DH7、DH8、DH9共8个LED发光二极管，当CPU驱动某一继电器时，相应的LED发光二极管会有灯光提示，并把LED_RELAY01、LED_RELAY02、LED_RELAY03、LED_RELAY04、LED_RELAY05、LED_RELAY06、LED_RELAY07、LED_RELAY08继电器动作信号通过排线接至前面板显示。
参见图3，为本发明提出的所述开关量输入模块电路结构图。
如图3所示，开关量输入模块为有源隔离输入电路模块，包括光耦隔离器，所述光耦隔离器的输入端通过电阻与ARM_M0控制器连接，光耦隔离器的输出端连接ARM_M0控制器的GPIO引脚，并通过下拉电阻接地。
本发明实施例中，开关量输入模块的具体实现方式以其中一个开关量输入模块为例：将本设备自带的隔离后的电源通过开入信号端输入至JP_IN01，通过RG1、4.7K电阻接至光耦隔离器QG1的1脚，光耦隔离器QG1内部发光二极管动作，感光导通的作用会让光耦隔离器QG1的3和4脚导通，N_JP_IN01是输出至ARM_M0控制器的GPIO引脚，光耦隔离器QG1的3和4脚未导通情况下，N_JP_IN01通过RG2，4.7K电阻下拉至地，ARM_M0控制器读值为“0”，光耦隔离器QG1的3和4脚导通情况下，N_JP_IN01相当于直接接到+5V电源引脚，ARM_M0控制器读值为“1”，即可实现隔离且无源开关量输入功能。
参见图4，为本发明提出的所述模拟量输入模块电路结构图。
进一步地，所述模拟量输入模块包括：AD8031芯片，电源退耦电容、电压电流转换接口、稳压管和RC滤波电路，所述AD8031芯片的输入同相端连接模拟量输入信号，所述AD8031芯片的反相端与AD8031芯片输出端连接，所述AD8031芯片的输入同相端设置电压电流转换接口，所述AD8031芯片的电源输入端设置退耦电容，所述AD8031芯片的输出端连接稳压管和RC滤波电路。
如图4所示，是8路模拟量输入模块其中一个模拟量输入模块电路结构图。
如图4所示，模拟量输入模块具体实现方式是输入的模拟量通过端子输入到A7_IN接到AD8031运放的同相端，J3跳线的作用是切换电压或电流输入模式的，AD8031反相端接至输出端，形成电压跟随模式，CD1和CD2为104和105电源退耦电容，输入信号通过电压跟随后输入至CPU模块量采集端。CPU通过12位的内置AD模块取得到CPU引脚的电压值，再通过软件乘以相应的比例系数，转换成实际的电压或电流值。
参见图5，为本发明提出的所述模拟量输出模块电路结构图。
所述模拟量输出模块由ARM_M0控制器通过I2C总线控制PCF8591芯片，实现可调电压量输出。
如图5所示，CPU通过I2C0_SCL时钟线和I2C0_SDA数据线两根IIC总线控制PCF8591芯片，可实现一路模拟量输出功能，PCF8591_Aout为模块量输出引脚，电压和变化也可通过DK1发光二极管的明暗来显现，CH1和CH2为104和105电源退耦电容，PCF8591_Ain0、PCF8591_Ain1、PCF8591_Ain2、PCF8591_Ain3为四路模块量输入功能。J1为输出端子接线。
所述的RS485通道切换模块，由ARM_M0控制器通过CD4052_A、CD4052_B两个IO总线控制CD4052芯片，实现一路差分RS485信号切换至四路差分RS485信号。
参见图6，为本发明提出的所述RS485通道切换模块电路结构图，RS485_A+、RS485_B+是CPU其中的一个串口输入到CD4051芯片，CD4051_A、CD4051_B是CPU两个控制IO，它的电平高低可通过DK4和DK5两个发光二极管表示出来，该IO有四个状态可控制切换输出位置的选择，高电平就是亮，低电平就是灭，CH3和CH4为104和105电源退耦电容，X0、Y0、X1、Y1、X2、Y2、X3、Y3为四路切换过的串口输出引脚。
所述的RJ45网络模块由主控芯片ARM_M0通过TCP232_CFG、TCP232_RST两个IO总线和一个TTL电平的串口透传协议实现网络功能。
参见图7，为本发明提出的所述RJ45网络模块电路结构图，USR-TCP232-T为串口网口透传模块，CPU_TXD0和CPU_RXD0是CPU其中的一个串口输入到该透传模块，TCP232_RST和TCP232_CFG是CPU两个控制IO，可实现该模块的参数配置和上电复位功能。RJ45网络口直接引至装置后面板。
所述的地址拨码模块，由主控芯片ARM_M0通过8个IO实现28既256个设备地址选择。
参见图8，为本发明提出的所述拨码地址电路处理模块电路结构图，图8只是两个拨码模块中的一个，CPU_GPIO_ADD1、CPU_GPIO_ADD2、CPU_GPIO_ADD3、CPU_GPIO_ADD4为CPU的普通IO，初始状态为高电平，CPU读数为“1”；如果拨码开关拨通到地，那该IO的状态为低电平，CPU读数为“0”。另一个同样的模块的地址引脚为CPU_GPIO_ADD5、CPU_GPIO_ADD6、CPU_GPIO_ADD7、CPU_GPIO_ADD8。通过拨码的位置，可实现256种不同地址，用以区分不同设备。
本发明适用于建筑智能化的智能终端处理电路该电路具有体积小，精度高，干扰小，可靠性高，安全性高以及电路简单易实用，在智能用电领域有较好应用前景。
它具备将各个不同小***联系成一个大的综合的***，统一智能化管理。它有效的避免了目前市场的管理混乱，小***各自为政的局面；它采集精度高，抗干扰能力强，检测范围可调，体积小的处理电路，在智能建筑方面有很好的应用前景。适用于建筑智能化的智能终端还能够实现远程通讯，相关管理人员在办公室内，甚至任何地点获取辖区内门禁，消防，防盗等等告警信息、远程读取***运行状况、远程控制开关门闸，消除报警等等动作，该终端还可以对智能建筑的运行状况进行统计分析，并将输出报表为管理部门决策提供有效信息。该电路将极大的方便了门禁，消防，防盗等等子***的运行管理、提高工作效率。
以上对本发明进行了详细介绍，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。
Claims (8)
1.一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，包括：供电模块、ARM_M0控制器、开关量输入模块、开关量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块和地址拨码模块；所述开关量输入模块、模拟量输入模块和地址拨码模块与所述ARM_M0控制器的输入端连接，所述开关量输出模块和模拟量输出模块与所述ARM_M0控制器的输出端连接，所述供电模块与所述ARM-M0控制器的电源端连接，还包括与ARM_M0控制器连接的RS485差分串口信号切换模块和RJ45串口网络模块。
2.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，开关量输出模块采用继电器开关量输出电路模块，包括继电器组、晶体驱动管、上拉电阻、下拉电阻和发光二极管，所述晶体驱动管的输入端连接ARM_M0控制器的输出端并通过下拉电阻接地，所述晶体驱动管通过上拉电阻与发光二极管的负极连接，所述发光二极管的正极接5V电压。
3.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，开关量输入模块为有源隔离输入电路模块，包括光耦隔离器，所述光耦隔离器的输入端通过电阻与ARM_M0控制器连接，光耦隔离器的输出端连接ARM-M0控制器的GPIO引脚，并通过下拉电阻接地。
4.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，所述模拟量输入模块包括：AD8031芯片，电源退耦电容、电压电流转换接口、稳压管和RC滤波电路，所述AD8031芯片的输入同相端连接模拟量输入信号，所述AD8031芯片的反相端与AD8031芯片输出端连接，所述AD8031芯片的输入同相端设置电压电流转换接口，所述AD8031芯片的电源输入端设置退耦电容，所述AD8031芯片的输出端连接稳压管和RC滤波电路。
5.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，所述模拟量输出模块由ARM_M0控制器通过I2C总线控制PCF8591芯片，实现可调电压量输出。
6.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，所述的RS485通道切换模块，由ARM_M0控制器通过CD4052_A、CD4052_B两个IO总线控制CD4052芯片，实现一路差分RS485信号切换至四路差分RS485信号。
7.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，所述的RJ45网络模块由主控芯片ARM_M0通过TCP232_CFG、TCP232_RST两个IO总线和一个TTL电平的串口透传协议实现网络功能。
8.根据权利要求1所述的一种适用于建筑智能化的智能终端处理电路，其特征在于，所述的地址拨码模块由主控芯片ARM_M0通过8个IO实现28既256个设备地址选择。
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