CN108107770A - 一种电源综合控制管理*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电源综合控制管理***，包括以太网协议栈管理芯片、RS485收发器、RS232收发器、主芯片MCU、CMOS移位寄存器和并入串出移位寄存器，以太网协议栈管理芯片将接收的网络数据转化为SPI数据发送给主芯片MCU，RS485收发器将RS485数据转换为主芯片MCU可识别的数据并与主芯片MCU进行通讯，RS232收发器将RS232数据转换为主芯片MCU可识别的数据并与主芯片MCU进行通讯，主芯片MCU通过异步通讯方式与CMOS移位寄存器进行通讯，主芯片MCU通过异步通讯方式与并入串出移位寄存器进行通讯。本发明采用了RS232、RS485、USB和TCP/IP网络端口并行的控制接口，以便利于连接到原有的***网络中，同时兼容强电继电器和电源时序器，使得端口利用率得到保证，减少了端口浪费的现象。
Description
技术领域
本发明涉及一种电源综合控制管理***。
背景技术
现有的电源管理设备分为电源时序器与强电继电箱两种，但在实际应用环境当中，往往两种设备都是需要的，而同时使用两种设备可能造成主控设备控制接口的不足，不方便建立更大的***，设备的对外供电接口也容易造成浪费。
以上不足，有待改善。
发明内容
为了克服现有的技术的不足, 本发明提供一种电源综合控制管理***。
本发明技术方案如下所述：
一种电源综合控制管理***，其特征在于，包括以太网协议栈管理芯片、RS485收发器、RS232收发器、主芯片MCU、CMOS移位寄存器和并入串出移位寄存器，所述以太网协议栈管理芯片将接收的网络数据转化为SPI数据发送给所述主芯片MCU，所述RS485收发器将RS485数据转换为所述主芯片MCU可识别的数据并与所述主芯片MCU进行通讯，所述RS232收发器将RS232数据转换为所述主芯片MCU可识别的数据并与所述主芯片MCU进行通讯，所述主芯片MCU通过异步通讯方式与所述CMOS移位寄存器进行通讯，所述主芯片MCU通过异步通讯方式与所述并入串出移位寄存器进行通讯。
作为优选方案，所述以太网协议栈管理芯片对外连接RJ45网络端子。
作为优选方案，所述RS485收发器对外连接端子为3pin凤凰头。
作为优选方案，所述RS232收发器对外连接端子为DB9母座。
作为优选方案，所述主芯片MCU对外连接液晶显示电量模块。
作为优选方案，所述CMOS移位寄存器对外分别连接有LED指示灯和继电器。
作为优选方案，所述并入串出移位寄存器对外分别连接报警信号、电源按键、拨码开关及继电器开关按键。
作为优选方案，所述主芯片MCU和内部电路集成于电路板上，所述电路板设于壳体内部，电源输入端口、受控电源插座、RJ45网络端子、3pin凤凰头、2pin凤凰头、DB9母座、拨码开关、常供电电源插座、MICRO USB通讯接口、USB对外供电接口、LED指示灯、继电器开关按键和电源按键,并且所述电源输入端口、所述受控电源插座、所述RJ45网络端子、所述3pin凤凰头、所述2pin凤凰头、所述DB9母座、所述拨码开关、所述常供电电源插座、所述MICRO USB通讯接口、所述USB对外供电接口、所述LED指示灯、所述继电器开关按键和所述电源按键通过所述内部电路与所述主芯片MCU连接。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明采用了RS232、RS485、USB和TCP/IP网络端口并行的控制接口以便利于连接到原有的***网络中，将强电继电器和电源时序器的功能集成在一款设备当中，选择性切换为单一一种设备的功能，同时兼容强电继电器和电源时序器，使得端口利用率得到保证。在使用中更加具有灵活性，对外供电端口可进行配置，减少了端口浪费的现象，更加适应行业最新的变化。本发明工艺流程简单，可控性更强，并且更易集成为更加庞大的电源控制***。
附图说明
图1为本发明的硬件部分框架图。
图2为本发明壳体一侧的示意图。
图3为本发明壳体另一侧的示意图。
图4为本发明的MCU电路原理图。
图5为本发明的以太网协议栈管理芯片电路原理图。
图6为本发明的CH395连接至RJ45接口电路图。
图7为本发明的RS485信号电平转换电路图。
图8为本发明的DB9的RS232接口与4位拨码开关连接电路图。
图9为本发明为RS232信号电平转换电路及6路信号并入串出移位寄存器电平转换电路图。
图10为本发明的电源按键部分电路图。
图11为本发明的8路继电器按键开关并入串出移位寄存器电平转换电路图。
图12为本发明的8个LED指示灯的CMOS移位寄存器电路图。
图13为本发明的MICRO USB部分电路图。
图14为本发明的USB对外供电部分电路图。
图15为本发明的1～3号继电器对外接口电路图。
图16为本发明的4～8号继电器对外接口电路图。
图17为本发明的8路继电器控制部分CMOS移位寄存器电路图。
图18为本发明的220V交流电压转24V直流电压以及转5V直流电压部分电路图。
图19为本发明的5V直流电压转3.3V直流电压以及转1.8V直流电压部分电路图。
图20为本发明的液晶显示电量模块部分电路图。
图21为2本发明的20V供电电压直接相连部分电路图。
在图中，1、电源输入端口；2、受控电源插座；3、RJ45网络端子；4、3pin凤凰头；5、2pin凤凰头；6、DB9母座；7、拨码开关；8、常供电电源插座；9、液晶显示电量模块；10、USB对外供电接口；11、MICRO USB通讯接口；12、LED指示灯；13、继电器开关按键；14、电源按键。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
如图1所示，一种电源综合控制管理***，包括以太网协议栈管理芯片、RS485收发器、RS232收发器、主芯片MCU、CMOS移位寄存器和并入串出移位寄存器，以太网协议栈管理芯片将接收的网络数据转化为SPI数据发送给主芯片MCU，RS485收发器将RS485数据转换为主芯片MCU可识别的数据并与主芯片MCU进行通讯，RS232收发器将RS232数据转换为主芯片MCU可识别的数据并与主芯片MCU进行通讯，主芯片MCU通过异步通讯方式与CMOS移位寄存器进行通讯，主芯片MCU通过异步通讯方式与所述并入串出移位寄存器进行通讯。
CH395芯片对外连接RJ45网络端子3。用以接收网络数据，并转化为SPI数据发送给主芯片MCU，主芯片MCU向外发送网络数据时，也是以SPI数据发送给CH395芯片，由其转换为网络数据格式发送。
MAX485芯片对外连接端子为3pin凤凰头。RS485数据通过MAX485芯片转换为主芯片MCU可识别的输入和输出数据，用以和主芯片MCU进行通讯。
SP3232芯片对外连接端子为DB9母座6。RS232数据通过SP3232转换为主芯片MCU可识别的输入输出数据，用以和主芯片MCU进行通讯。
主芯片MCU对外连接液晶显示电量模块9。主芯片MCU对外连接MICRO USB通讯接口，以HID设备方式进行USB通讯。74HC595芯片对外连接有LED指示灯12和继电器。主芯片MCU通过异步通讯方式与74HC595芯片进行通讯，以控制74HC595芯片8个对外引脚的电平高低，从而使LED指示灯亮或灭，达到指示状态的效果，也通过高低电平控制继电器通断，低电平使继电器导通，液晶显示电量模块的供电端连接到单片机输入输出引脚，用单片机来控制液晶显示电量模块的供电，低电平液晶显示电量模块工作。
74HC165芯片对外连接报警信号、电源按键14、拨码开关7和继电器开关按键13。主芯片MCU通过异步通讯方式与74HC165芯片进行通讯，以查询74HC165芯片8个对外引脚的电平高低，从而判断按键按下、报警信号和拨码开关7位置。
如图2、3所示，主芯片MCU和内部电路集成于电路板上，电路板设于壳体内部，电源输入端口1，受控电源插座2、RJ45网络端子3、3pin凤凰头4、2pin凤凰头5、DB9母座6、拨码开关7、常供电电源插座8、液晶显示电量模块9、USB对外供电接口10、MICRO USB通讯接口11、LED指示灯12、继电器开关按键13和电源按键14,电源输入端口1、受控电源插座2、RJ45网络接口3、3pin凤凰头4、2pin凤凰头5、DB9母座6、拨码开关7、常供电电源插座8、液晶显示电量模块9、USB对外供电接口10、MICRO USB通讯接口11、LED指示灯12、继电器开关按键13和电源按键14通过内部电路与主芯片MCU连接。
电源输入端口1，接220V标准交流电给整台设备供电；受控电源插座2为8路，提供单路220V，最高10A电源供电；RJ45网络端子3为TCP/IP协议的RJ45网络接口，以供网络数据控制或查询作用；3pin凤凰头4为RS485接口，作为RS485类型数据的输入接口；2pin凤凰头5为报警信号接口，作为报警信号的输入，在紧急情况下停止对用电设备供电以避免损坏；DB9母座6，作为RS232数据的输入接口；拨码开关7为四位拨码开关，作为设备地址设置；常供电电源插座8为2路，提供单路220V，最高10A电源供电；液晶显示电量模块9对于电源输入端口1电压进行测量，作为当前电压值的显示；USB对外供电接口10对外输出5V 1.5A的USB电压输出；MICRO USB通讯接口11以HID设备方式进行USB通讯，作为USB类型数据的输入接口；LED指示灯12为8个，指示设备8个继电器当前所处开关状态；继电器开关按键13为8个，单独控制8路继电器的开关、锁定等各项功能，开关按键的背景灯指示当前继电器的开关状态；电源按键14，作为切换模式，开关设备，时序器开关8路继电器等作用。
四位拨码开关用于设定设备地址，四位拨码开关从左到右拨上去以后分别对应于数值1、2、4、8，设备地址的计算方式为所有拨上去的位置的数值之和。
软件同时对于TCP/IP网络、USB、RS232、RS485、报警信号、按键和拨码开关这些对外端口的指令数据或电平高低变化进行监控，根据各部分数据或高低电平的不同，进行预设的功能操作，反馈给接收到变化的端口，并根据当前模式与预置信息判断是否传递给级联的下一台设备。
控设备（上位控制软件或中央控制***主机）通过RS232/RS485输入接口，经过SP3232芯片/MAX485芯片转化为TTL电平的数据信号，或MICRO USB接口使用HID设备通讯方式，或LAN网口连接通过调用CH395芯片的相关功能，转化为单片机识别的数据信号传递给电源综合管理设备，电源综合管理设备对于接收到的信号进行分析，当接收到的信号符合协议时，调用相关功能。RS232串口默认固定为波特率为9600bps，8位数据，1位停止位，没有校验位，RS485串口默认固定为波特率为115200bps，8位数据，1位停止位，没有校验位，MICRO USB接口默认使用HID设备通讯方式。
分析到的数据分以下情况：
1.切换模式指令，设备同时可兼容强电继电器与电源时序器的功能，以模式在两种设备之间或同时兼容的方式进行切换，并根据模式改变当前的各继电器状态。
2.控制继电器指令，根据目前模式以及继电器当前状态，判断是否对继电器进行控制，改变相关74HC595芯片引脚电平高低，以控制继电器通断。
3.各项参数设置，根据预设协议对于相关参数（如延迟时间、锁定状态和互锁状态等）进行设置，并调用数据存储模块，将数据存储到FLASH中，以便在所需时从FLASH中调用出来。
4.各查询指令，接收到查询指令，则不对设备状态及参数进行改变，查询相关值，反馈给查询的端口。
在上述过程中，对于相关器件（例如LED指示灯12等）进行同步操作，使之匹配。
在图4至图21中，供电电源为220V交流电源，供电电源分两部分，一部分直接对于继电器对外供电插座、常供电插座、液晶显示电量模块输出220V交流电，另一部分通过电压转换电路转化为24V给继电器控制部分电路供电，转5V对MICRO USB以及USB对外供电部分电路供电；5V再转化为3.3V以及1.8V对于整个MCU控制***供电为整个***供电。***供电后，USB对外供电接口以及常供电插座一直保持对外供电状态。
外部控制信号RS485电平放大芯片转化为3.3V高低电平信号传递给MCU芯片，RS232连接到电平放大芯片转化为3.3V高低电平信号传递给MCU芯片，USB信号直接连接到MCU对应引脚进行USB信号通讯；继电器按键开关信号电路并入串出，转化为串行数据传输给MCU对应引脚，当按下按键时串行数据对应位相应变化，由MCU实施检测以判断按键事件；4位拨码开关、电源按键、报警信号并入串出，转化为串行数据传输给MCU对应引脚，当某一个信号发生改变时，串行数据对应位相应变化，由MCU实施检测以判断按键事件；网络数据电平转化电路传输数据给以太网协议栈管理芯片，由以太网协议栈管理芯片对网络数据进行分析处理转化为SPI格式数据，发送给MCU进行处理。
MCU根据各部分传递信号电平高低以及RS232、RS485、USB、网络数据具体指令由软件部分决定继电器是否需要动作以及指示灯的亮灭状态等操作：若继电器动作，则MCU通过CMOS移位寄存器将串行数据转化为8路继电器控制部分的高低电平，从而控制继电器开关动作，当继电器闭合时，通过对应继电器对外供电插座进行对外供电，继电器断开时，通过对应继电器停止对外供电插座对外供电；若LED指示灯变化，通过CMOS移位寄存器将串行数据转化为8路LED指示灯控制部分的高低电平，通过电平高低变化，高电平灯灭，低电平灯亮来控制指示灯状态；MCU通过与电源指示灯相连IO引脚电平高低变化控制电源指示灯的亮灭，高电平灯灭，低电平灯亮；MCU通过与液晶显示电量模块相连IO引脚电平高低变化控制液晶显示电量模块供电继电器的通断，低电平导通，对于此模块通电，模块工作，前面板液晶显示屏显示电压值，高电平断开，此模块不供电。
本发明采用了RS232、RS485、USB和TCP/IP网络端口并行的控制接口以便利于连接到原有的***网络中，将强电继电器和电源时序器的功能集成在一款设备当中，选择性切换为单一一种设备的功能，同时兼容强电继电器和电源时序器，使得端口利用率得到保证。在使用中更加具有灵活性，对外供电端口可进行配置，减少了端口浪费的现象，更加适应行业最新的变化。本发明工艺流程简单，可控性更强，并且更易集成为更加庞大的电源控制***。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种电源综合控制管理***，其特征在于，包括以太网协议栈管理芯片、RS485收发器、RS232收发器、主芯片MCU、CMOS移位寄存器和并入串出移位寄存器，所述以太网协议栈管理芯片将接收的网络数据转化为SPI数据发送给所述主芯片MCU，所述RS485收发器将RS485数据转换为所述主芯片MCU可识别的数据并与所述主芯片MCU进行通讯，所述RS232收发器将RS232数据转换为所述主芯片MCU可识别的数据并与所述主芯片MCU进行通讯，所述主芯片MCU通过异步通讯方式与所述CMOS移位寄存器进行通讯，所述主芯片MCU通过异步通讯方式与所述并入串出移位寄存器进行通讯。
2.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述以太网协议栈管理芯片对外连接RJ45网络端子。
3.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述RS485收发器对外连接端子为3pin凤凰头。
4.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述RS232收发器对外连接端子为DB9母座。
5.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述主芯片MCU对外连接液晶显示电量模块。
6.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述CMOS移位寄存器对外分别连接有LED指示灯和继电器。
7.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述并入串出移位寄存器对外分别连接报警信号、电源按键、拨码开关及继电器开关按键。
8.根据权利要求1所述的电源综合控制管理***，其特征在于，所述主芯片MCU和内部电路集成于电路板上，所述电路板设于壳体内部，电源输入端口、受控电源插座、RJ45网络端子、3pin凤凰头、2pin凤凰头、DB9母座、拨码开关、常供电电源插座、MICRO USB通讯接口、USB对外供电接口、LED指示灯、继电器开关按键和电源按键,并且所述电源输入端口、所述受控电源插座、所述RJ45网络端子、所述3pin凤凰头、所述2pin凤凰头、所述DB9母座、所述拨码开关、所述常供电电源插座、所述MICRO USB通讯接口、所述USB对外供电接口、所述LED指示灯、所述继电器开关按键和所述电源按键通过所述内部电路与所述主芯片MCU连接。
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