CN110107408A - 路面成型机发动机及振子监测控制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种路面成型机发动机及振子监测控制装置，包括单片机模块，串口模块与所述单片机模块双向连接，通过串口模块与振子监测模块双向连接，用于接收振子监测模块采集的相关振子信息；信号放大模块的输入端输入发动机控制单元ECU输出的发动机转速信号，所述信号放大模块的输出端与A/D转换模块的信号输入端连接，所述A/D转换模块的信号输出端与所述单片机模块的信号输入端连接，所述发动机转速信号经过放大、A/D转换后送入所述单片机模块进行处理；按键模块与所述单片机模块的信号输入端连接，用于输入控制命令。所述装置能够实现对所述路面成型机的发动机及振子进行监测，并根据监测的结果控制所述发动机及振子的工作状态。
Description
技术领域
本发明涉及路面成型机监控技术领域，尤其涉及一种路面成型机发动机及振子监测控制装置。
背景技术
目前，随着我国经济的飞速发展，高等级公路的修建力度越来越大，水泥混凝土路面越来越受到道路施工单位的重视，而水泥混凝土路面的施工用摊铺机目前市面上有两种，一种是轨道式水泥混凝土摊铺机，轨道式水泥混凝土摊铺机需要架设轨道模板，施工工艺较为复杂，需要较多人力，施工组织难度增大，整体摊铺作业工作效率不高，对于工期短、进度快的工程项目较难适应。另一种应用比较广泛的摊铺机是大型混凝土滑模摊铺机，这种摊铺机的滑模可以使道路侧面直接成型，不需要另外人工安装模板，施工自动化程度有所提高，但是，摊铺机本身不能自动布料，影响施工速度，价格也都相对较高，对于一般公路建设者或者广大农村公路建设者来说，该设备超过了施工单位的购买能力。而用于摊铺沥青、水泥稳定碎石等混合粒料的沥青摊铺机自带宽大的熨平板，能够熨平经绞龙散开的物料，而且熨平板本身还具有自动找平的功能，加上沥青摊铺机还能够自动布料，可以不间断的连续工作，工作效率比水泥混凝土摊铺机大为提高。因路面成型机在工作的过程中主要是发动机及振子在使用，因此需要对其运行状态进行实时监测，并根据监测的数据控制所述发动机及振子工作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能够实现对所述路面成型机的发动机及振子进行监测，并根据监测的结果控制所述发动机及振子的工作状态 的装置。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：包括单片机模块，串口模块与所述单片机模块双向连接，通过串口模块与振子监测模块双向连接，用于接收振子监测模块采集的相关振子信息；信号放大模块的输入端输入发动机控制单元ECU输出的发动机转速信号，所述信号放大模块的输出端与A/D转换模块的信号输入端连接，所述A/D转换模块的信号输出端与所述单片机模块的信号输入端连接，所述发动机转速信号经过放大、A/D转换后送入所述单片机模块进行处理；按键模块与所述单片机模块的信号输入端连接，用于输入控制命令；电源模块与所述控制装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
进一步的技术方案在于：所述单片机模块包括PIC16F877型单片机IC1，所述IC1的2脚经电阻R1接+5V电源，所述IC1的3脚与晶振Y1的一端连接，所述IC1的4脚与晶振Y1的另一端连接。
进一步的技术方案在于：所述信号放大模块包括2脚连接端子T1和OP07型运算放大器芯片IC6，所述T1的一端接地，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与所述IC6的2脚连接，所述T1的另一端分为三路，第一路经电容C11接地，第二路经电容C20接地，第三路与电阻R9的一端连接；所述电阻R9的另一端分为四路，第一路经电阻R10接地，第二路与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极接地，第三路与二极管D7的负极连接，二极管D7的正极接地，第四路与所述IC6的3脚连接，所述IC6的4脚分为三路，第一路经电容C12接地，第二路与-5V电源连接，第三路经电容C14接地；所述IC6的2脚经电阻R8与所述IC6的6脚连接，所述IC6的6脚为所述放大模块的信号输出端，电容C13与所述电阻R8并联；所述IC6的7脚分为三路，第一路经电容C15接地，第二路经电容C16接地，第三路与+5V电源连接。
进一步的技术方案在于：所述A/D转换模块使用ICL7135型A/D转换芯片IC3，所述IC3的1脚姐-5V电源，所述IC3的2脚为基准电压REF输入端，所述IC3的3脚接地，所述IC3的4脚经电容C6后分为两路，第一路经电容C7接所述IC3的5脚，第二路经电阻R3接所述IC3的6脚，所述IC3的7脚经电容C8与所述IC3的8脚连接，所述IC3的11脚接+5V电源，所述IC3的10脚与所述信号放大模块的输出端连接。
进一步的技术方案在于：所述电源模块包括+12V电源模块、+9V电源模块、+5V电源模块以及电源反转模块，所述+12V电源模块包括LM7812型电源芯片IC21，+24V电源分为三路，第一路与所述IC21的1脚连接，第二路与IN4007型二极管的负极连接，所述IN4007型二极管的正极与所述IC21的3脚连接，第三路经电容C17接地；所述IC21的2脚接地，所述IC21的3脚分为三路，第一路为+12V电源输出端，第二路经电容C18接地，第三路经电容C19接地；
所述+9V电源模块包括LM7809型电源芯片IC8，+24V电源分为三路，第一路与所述IC8的1脚连接，第二路与IN4007型二极管的负极连接，所述IN4007型二极管的正极与所述IC8的3脚连接，第三路经电容C25接地；所述IC8的2脚接地，所述IC8的3脚分为三路，第一路为+9V电源输出端，第二路经电容C26接地，第三路经电容C27接地；
所述+5V电源模块包括LM7805型电源芯片IC22，+12V电源分为两路，第一路与所述IC22的1脚连接，第二路经电容C22接地；所述IC22的2脚接地，所述IC22的3脚分为三路，第一路为+5V电源输出端，第二路经电容C23接地，第三路经电容C24接地；
所述电源反转模块包括ICL7660型电源反转芯片IC4，所述IC4的1脚和3脚接地，所述IC4的2脚经电容C9与所述IC4的4脚连接，所述IC4的5脚分为三路，第一路为所述IC4的-5V电源输出端，第二路经电容C10接地，第三路经电容C33接地；所述IC4的8脚接+5V电源。
进一步的技术方案在于：所述串口模块包括MAX485型串口芯片IC20，所述IC20的1脚为信号接收引脚，所述IC20的4脚为信号发送引脚；所述单片机模块的一个信号输出端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另一端分为两路，第一路与电阻R25的一端连接，第二路与8550型三极管的基极连接，所述电阻R25的另一端分为两路，第一路与8550型三极管的发射极连接，第二路与+5V电源连接；8550型三极管的集电极分为两路，第一路与所述IC20的2脚以及3脚连接，第二路经电阻R31接地；所述IC20的5脚接地，所述IC20的6脚分为三路，第一路为所述串口模块的485A接线端，第二路经电阻R30接+5V电源，第三路与电阻R29的一端连接；所述IC20的7脚分为三路，第一路为所述串口模块的485B接线端，第二路经电阻R28接地，第三路与电阻R29的另一端连接。
进一步的技术方案在于：所述振子监测模块包括微处理器模块，每个振子上镶嵌有一个磁铁，且每个磁铁对应一个霍尔传感器模块，所述霍尔传感器模块的信号输出端与信号处理模块的信号输入端连接，所述信号处理模块的输出端经开关模块与所述微处理器模块的信号输入端连接，按键模块与所述微处理器模块的信号输入端连接，用于输入控制命令，所述开关模块受控于所述微处理器模块，用于在所述微处理器模块的控制下选通，使所述霍尔传感器采集的信号传输给所述微处理器模块；串口通信模块与所述微处理器模块双向连接，用于与上位机进行连接传输采集的数据；供电模块与所述传输模块中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
进一步的技术方案在于：所述振子监测模块还包括报警模块，所述报警模块与所述微处理器模块的信号输出端连接，用于在所述微处理器模块的控制下发出报警信号；所述微处理器模块包括PIC16F877型单片机IC1，所述IC1的1脚经电阻R1接+5V电源，所述IC1的13脚分为两路，第一路与晶振Y1的一端连接，第二路与电容C1的一端连接，所述IC1的14脚分为两路，第一路与晶振Y1的另一端连接，第二路与电容C2的一端连接，所述电容C1-C2的另一端接地。
进一步的技术方案在于：所述霍尔传感器模块包括霍尔传感器芯片IC1和霍尔传感器芯片IC2，所述IC1和IC2的1脚分量两路，第一路接+5V电源，第二路分别与电阻R2的一端以及电阻R3的一端连接，所述IC1和IC2的2脚接地，所述IC1的3脚以及所述电阻R2的另一端与电阻R4的一端连接，所述IC2的3脚以及所述电阻R3的另一端与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端以及电阻R5的另一端连接后形成所述霍尔传感器模块的信号输出端。
进一步的技术方案在于：每一个霍尔传感器模块对应一个信号处理模块，所述信号处理模块包括三极管Q13，所述Q13的发射极接地，所述Q13的基极与电阻R14的一端连接，所述电阻R14的另一端接所述霍尔传感器模块的信号输出端，所述Q13的集电极分为两路，第一路经电阻R46接+5V电源，第二路与所述开关模块连接；所述开关模块包括若干片CD4051型开关芯片；所述供电模块使用两级供电，第一级供电模块使用LM7815型芯片，第一级供电模块使用LM7805型芯片。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：首先所述装置上电开始工作，工作方式分为自动控制方式和手动控制方式；在手动控制方式下，实时显示发动机的转速，同时与下位机通讯，将下位机传来的信息进行显示，包括振子转速和出现故障的振子号数。当人工按下闭合离合按钮时，闭合离合。随人工调整发动机油门的大小，实时显示柴油机和振子的转速。在自动控制方式下，实时显示发动机转速和与下位机进行通讯，将下位机传来的信息进行显示，包括振子转速和出现故障的振子号数。在自动控制模式下，不会自行闭合离合，需要人工按动闭合离合的按钮，所述装置只有在发动机怠速的情况下，才能闭合离合，其他情况下不会闭合离合，即对人工的闭合离合的命令不予反应。闭合离合后，经过延时，确认离合闭合正常，自动开始升速，直到达到预先设定的振子额定转速，开始进行正常的振捣工作。当需要停机时，按下停机按钮，所述装置自动将减小油门，将发动机的转速降低到怠速区，经过延时确认后，自动断开离合，而后等待人工关闭发动机。综上，所述装置能够实现对所述路面成型机的发动机及振子进行监测，并根据监测的结果控制所述发动机及振子的工作状态。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明实施例中所述装置的原理框图；
图2是本发明实施例所述装置中单片机模块的电路原理图；
图3是本发明实施例所述装置中信号放大模块的电路原理图；
图4是本发明实施例所述装置中A/D转换模块的电路原理图；
图5是本发明实施例所述装置中+12V电源模块的电路原理图；
图6是本发明实施例所述装置中+9V电源模块的电路原理图；
图7是本发明实施例所述装置中+5V电源模块的电路原理图；
图8是本发明实施例所述装置中电源反转模块的电路原理图；
图9是本发明实施例所述装置中串口模块的电路原理图；
图10是本发明实施例所述振子监测模块的原理框图；
图11是本发明实施例所述振子监测模块中微处理器模块的电路原理图；
图12是本发明实施例所述振子监测模块中霍尔传感器模块的电路原理图；
图13是本发明实施例所述振子监测模块中信号处理模块的电路原理图；
图14是本发明实施例所述振子监测模块中开关模块的电路原理图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1所示，本发明实施例公开了一种路面成型机发动机及振子监测控制装置，包括单片机模块，串口模块与所述单片机模块双向连接，通过串口模块与振子监测模块双向连接，用于接收振子监测模块采集的相关振子信息；信号放大模块的输入端输入发动机控制单元ECU输出的发动机转速信号，所述信号放大模块的输出端与A/D转换模块的信号输入端连接，所述A/D转换模块的信号输出端与所述单片机模块的信号输入端连接，所述发动机转速信号经过放大、A/D转换后送入所述单片机模块进行处理；按键模块与所述单片机模块的信号输入端连接，用于输入控制命令；电源模块与所述控制装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
首先所述装置上电开始工作，工作方式分为自动控制方式和手动控制方式；在手动控制方式下，实时显示发动机的转速，同时与下位机通讯，将下位机传来的信息进行显示，包括振子转速和出现故障的振子号数。当人工按下闭合离合按钮时，闭合离合。随人工调整发动机油门的大小，实时显示柴油机和振子的转速。在自动控制方式下，实时显示发动机转速和与下位机进行通讯，将下位机传来的信息进行显示，包括振子转速和出现故障的振子号数。在自动控制模式下，不会自行闭合离合，需要人工按动闭合离合的按钮，所述装置只有在发动机怠速的情况下，才能闭合离合，其他情况下不会闭合离合，即对人工的闭合离合的命令不予反应。闭合离合后，经过延时，确认离合闭合正常，自动开始升速，直到达到预先设定的振子额定转速，开始进行正常的振捣工作。当需要停机时，按下停机按钮，所述装置自动将减小油门，将发动机的转速降低到怠速区，经过延时确认后，自动断开离合，而后等待人工关闭发动机。
首先要预先设定开机工作的密码，设计思路是，用户开始能够试运行一段时间，我们设定用户可以试运行若干次，当用户运行次数到达设定次数时，再打开软件运行，软件将提示用户输入密码，如果能正确输入密码后，以后用户开机将不必再输入密码就可正常开机工作。密码设计思路：每次用户开机后，单片机将记住用户的开机次数，并将次数写入单片机的E2ROM中，然后读出该开机次数，与预先设定的次数进行比较，如果不相等，将在数码管中显示“----”，提示用户输入密码，开机密码是预先设定进单片机的。如果此两个数相同，则单片机进入正常工作状态，今后开机不必再输入密码。输入密码的操作是当显示“----”后，按下K2键，则开始显示数值，即所输入的密码。在此界面下，每按下一次K1键，则数值加1，如果想比较密码是否准确，则按下K2键，如正确，则单片机开始正常工作，如不正确，则无变化，无法正常工作。如果正确输入密码后，再开机则不再提示输入密码，设计思路是如果输入密码正确后，则标志位置1，表示已经使用过密码打开单片机，再次开机时只要检测该标志位，如果标志位置位则跳过要求密码输入的这段程序，控制器就开始正常工作。
所述装置能够进行有关发动机和振子转速的设置。有关设置的动作和定义是这样的：首先能够进行设置的项目包括：
1、发动机低怠速转速 转/分
2、发动机高怠速转速 转/分
3、发动机低额定转速 转/分
4、发动机额定转速 转/分
5、发动机高额定转速 转/分
6、发动机超速转速 转/分
7、振子低额定转速 转/分
8、振子额定转速 转/分
9、振子高额定转速 转/分
10、振子超速转速 转/分
设置的过程如下：
在按下按钮3的同时***上电，则***进入设置单元，这时数码管显示的是
1 XXXX。1表示显示的是第一项，XXXX发动机低额定转速。这时按下按钮2，每按一次数码管依次显示2 XXXX、3 XXXX等。分别表示第二项、第三项等，一直到第十项，如果继续按下按钮，则有从第一项开始依次显示。在此界面下，如果按下按钮1，则转速显示取将每次增加50，对于第1至第6项，最大设置值不超过3000；对于第7至第10项最大设置值不超过13000。同样到达最大值后从零重新开始。如果按下按钮1不动，则数据自动向上累加，直到用户认为达到设置值而松开按钮为止。用户松开按钮后，该组数据将自动存入单片机的指定单元进行保存，该数据不会掉电丢失，直到用户重新设置新的值后为止。
转速信号的输入包括两个，第一个是发动机转速信号，该信号取自发动机控制单元ECU，是一个标准的0-5v的直流电压信号，该信号通过放大、A/D转换后输入给所述装置的单片机***进行处理；另一个转速信号是振子的振子信号，当然还包括离合器主动轮和被动轮的转速及发生故障的振子号数。该组数据通信是通过上位机和下位机单片机的之间的串口RC7/RX和RC6/TX来实现的，信号传输方式为串口通信，波特率9600bps，8位数据位，1位起始位，1位停止位，无奇偶校验。信号传输采用中断方式进行，即下位机每次将打包数据传输后，上位机采用中断方式读取该组数据。下位机的每发送一组数据的时间间隔随振子数量的多少而不相同，一般时间在0.5s~1.0s之间。而对于上位机对于振子等数据取用原则是有新数据时采用新数据，无新数据传来时采用上一次的数据。
如图2所示，所述单片机模块包括PIC16F877型单片机IC1，所述IC1的2脚经电阻R1接+5V电源，所述IC1的3脚与晶振Y1的一端连接，所述IC1的4脚与晶振Y1的另一端连接。
该单片机是美国微芯公司的产品，该公司产品系列具有如下特点①采用哈弗总线结构，采用该总线结构就是在芯片内部将数据总线和指令总线分离，并采用不同的宽度，这样作能够实现指令提取的流水作业，即执行一条指令的同时，对下一条指令进行取指操作，便于实现全部指令的单字节化，单周期化，从而有利于提高CPU执行指令的速度②指令单字节化③精简指令集（RISC）技术，PIC单片机只有35条指令，而且绝大多数指令为单周期指令，这样有利于提高执行速度。而MCS-51单片机的指令有111条。④寻址方式简单。⑤代码压缩率高⑥运行速度高，由于采用了哈弗总线结构，以及指令的读取和执行采用了流水作业方式，使得运行速度大大提高。⑦功耗低⑧驱动能力强⑧寻址空间设计简洁⑨外接电路简单等。
对于PIC16F877单片机是具有40个引脚的功能比较强大的单片机，现将该单片机的功能作一介绍：
| 引脚名 | 引脚号 | 引脚类型 | 功能说明 |
| OSC1 | 13 | I | 时钟振动器输入端，也是晶振连接端 |
| OSC2 | 14 | O | 时钟振动器输入端，也是晶振连接端 |
| MCLR | 1 | I/P | 人工复位输入端（低电平有效） |
| RA0~RA5 | 2~7 | I/O | RA是一个输入/输出的可编程的双向5线端口 |
| RB0~RB7 | 33~40 | I/O | RB是一个输入/输出的可编程的双向8线端口，作输入时内部有可编程的弱上拉电路 |
| RC0~RC7 | 15~1，23~26 | I/O | RC是一个输入/输出的可编程的双向8线端口 |
| RD0~RD7 | 19~2，27~30 | I/O | RD是一个输入/输出的可编程的双向8线端口 |
| RE0~RE2 | 8~10 | I/O | RE是一个输入/输出的可编程的双向3线端口 |
| V<sub>SS</sub> | 12，31 | P | 接地端 |
| V<sub>DD</sub> | 11，32 | P | 正电源端 |
另外PIC16F877A单片机的***模块还包括：
①定时器TMR0模块，是一个8位宽的可编程的定时器，也可作为计数器使用。
②定时器TMR0模块，是一个16位宽的可编程的定时器，也可作为计数器使用。并且可以与捕捉/比较/脉宽调制CCP模块配合实现脉宽调制输出功能。
③EEPROM数据存储器模块：是256*8的电可擦写的存储器，存储的内容掉电也不会丢失。
④A/D转换器模块在：具有8个输入通道和10位分辨率的模数转换器，用来将外部的各种模拟量转换为便于单片机内部处理的数字量。
⑤捕捉/比较/脉宽调制CCP1和CCP2模块，与TMR1和TMR2配合可以实现输入捕捉、输出比较和脉宽调制输出功能。
⑥通用同步/异步收发器USART模块：用于实现二线式串行通信，可以定义为两种工作，即全双工异步方式和半双工同步方式。
⑦主同步串行端口MSSP模块：具有SPI和I2C两种工作方式，用来与具有SPI和I2C串行端口的外接器件或其他单片机进行通信。
⑧并行从动端口PSP模块，可以用来与其他具有开放总线的单片机、数字信号处理器或微处理器的并行数据总线连接，进行高速的数据传输和交换。
⑷控制信号输出电路采用了光耦TL521-1加ULN2003芯片加继电器943-1c-12DS的方案。采用该方案能有效去除外部电机等产生的电磁干扰对单片机的影响，保证单片机的正常稳定工作。其中光耦TL521-1能将单片机的控制信号耦合到ULN2003的输入端，信号经过光电耦合，使上下级的电信号传输从电路中断开，实现阻断电磁干扰的作用。ULN2003芯片是高压大电流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度范围宽、带负载能力强的特点，适于各类要求高速大功率驱动的***，因此用于控制直流电机比较合适。利用继电器的吸合和断开控制直流电机驱动器的信号的吸合和断开比较合适。
如图3所示，所述信号放大模块包括2脚连接端子T1和OP07型运算放大器芯片IC6，所述T1的一端接地，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与所述IC6的2脚连接，所述T1的另一端分为三路，第一路经电容C11接地，第二路经电容C20接地，第三路与电阻R9的一端连接；所述电阻R9的另一端分为四路，第一路经电阻R10接地，第二路与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极接地，第三路与二极管D7的负极连接，二极管D7的正极接地，第四路与所述IC6的3脚连接，所述IC6的4脚分为三路，第一路经电容C12接地，第二路与-5V电源连接，第三路经电容C14接地；所述IC6的2脚经电阻R8与所述IC6的6脚连接，所述IC6的6脚为所述放大模块的信号输出端，电容C13与所述电阻R8并联；所述IC6的7脚分为三路，第一路经电容C15接地，第二路经电容C16接地，第三路与+5V电源连接。
OP07芯片是一种低噪声，非斩波稳零的双极性运算放大器集成电路，具有非常低的输入失调电压（最大失调电压为25μv），同时还具有输入偏置电流低和开环增益高（300v/mv）的特点，特别适用于高增益的测量设备和放大传感器的微弱信号。放大电路采用了转换电路，首先对输入信号进行取样，即取该电压信号的1/52作为输入信号，再将该信号通过OP07放大电路进行20倍的放大，经过这样的转换后信号就可和AD转换芯片相连进行AD转换变为数字信号。
如图4所示，所述A/D转换模块使用ICL7135型A/D转换芯片IC3，所述IC3的1脚姐-5V电源，所述IC3的2脚为基准电压REF输入端，所述IC3的3脚接地，所述IC3的4脚经电容C6后分为两路，第一路经电容C7接所述IC3的5脚，第二路经电阻R3接所述IC3的6脚，所述IC3的7脚经电容C8与所述IC3的8脚连接，所述IC3的11脚接+5V电源，所述IC3的10脚与所述信号放大模块的输出端连接。
ICL7135是一种双积分式转换芯片，积分式转换方式对电磁干扰具有很强的抑制作用，它可以转换输出±20000个数字量。具有转换精度高（相当于14位AD转换），价格低的优点。其转换速度为8次/S。因此在要求转换速度不是特别高，但转换精度要求高，而且要有很强的抗干扰能力的场合，具有其他转换方式不可替代的作用。ICL7135转换芯片的转换原理：转换周期均有：自校准（调零），正向积分（被测模拟电压积分），反向积分（基准电压积分）和过零检测四个阶段，其中自校准时间为10001个脉冲，正向积分时间为10000个脉冲，反向积分直至电压到零为止（最大不超过20001个脉冲）。我们的设计采用了从正向积分开始计数脉冲个数，到反向积分为零时停止计数。从计数的脉冲个数个数减10000，即得到对应的模拟量。ICL7135转换芯片与单片机的数据传输控制电路中，我们采用了ICL7135的以下引脚与单片机的相应引脚相连接：①21引脚（BUSY）：在双积分阶段，BUSY为高电平，其余时为低电平，因此可以利用BUSY功能，实现AD转换结果与单片机的传送。而BUSY引脚与单片机的RB0引脚相连，RB0引脚具有外部中断功能，利用单片机的中断特性可以准确计算出ICL7135转换芯片的脉冲个数，②引脚25（R/H），当R/H=”1”时，ICL7135处于连续转换阶段，每40002个时钟周期完成一次AD转换。若R/H由1变为0，则ICL7135在完成本次AD转换后进入保持状态，此时输出为最后一次转换结果，不受输入电压变化的影响。该引脚与单片机的相应引脚相连，单片机利用该引脚就能控制每一次转换的开始。③27引脚（OVER）过量程标志信号输出，可用于自动量程转换的控制信号。
进一步的，所述电源模块包括+12V电源模块、+9V电源模块、+5V电源模块以及电源反转模块，电源采用三级降压措施，第一级采用三端稳压电源7812，第二级采用三端稳压电源7809，第三级采用三端稳压电源7805。这样产生的热量将会大大减少。第二部准备将电源部分独立出来，这样电源产生的热量就不会影响放大电路。放大电路将会更加稳定。如图5所示，所述+12V电源模块包括LM7812型电源芯片IC21，+24V电源分为三路，第一路与所述IC21的1脚连接，第二路与IN4007型二极管的负极连接，所述IN4007型二极管的正极与所述IC21的3脚连接，第三路经电容C17接地；所述IC21的2脚接地，所述IC21的3脚分为三路，第一路为+12V电源输出端，第二路经电容C18接地，第三路经电容C19接地；
如图6所示，所述+9V电源模块包括LM7809型电源芯片IC8，+24V电源分为三路，第一路与所述IC8的1脚连接，第二路与IN4007型二极管的负极连接，所述IN4007型二极管的正极与所述IC8的3脚连接，第三路经电容C25接地；所述IC8的2脚接地，所述IC8的3脚分为三路，第一路为+9V电源输出端，第二路经电容C26接地，第三路经电容C27接地；
如图7所示，所述+5V电源模块包括LM7805型电源芯片IC22，+12V电源分为两路，第一路与所述IC22的1脚连接，第二路经电容C22接地；所述IC22的2脚接地，所述IC22的3脚分为三路，第一路为+5V电源输出端，第二路经电容C23接地，第三路经电容C24接地。
如图8所示，所述电源反转模块包括ICL7660型电源反转芯片IC4，所述IC4的1脚和3脚接地，所述IC4的2脚经电容C9与所述IC4的4脚连接，所述IC4的5脚分为三路，第一路为所述IC4的-5V电源输出端，第二路经电容C10接地，第三路经电容C33接地；所述IC4的8脚接+5V电源。
如图9所示，所述串口模块包括MAX485型串口芯片IC20，所述IC20的1脚为信号接收引脚，所述IC20的4脚为信号发送引脚；所述单片机模块的一个信号输出端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另一端分为两路，第一路与电阻R25的一端连接，第二路与8550型三极管的基极连接，所述电阻R25的另一端分为两路，第一路与8550型三极管的发射极连接，第二路与+5V电源连接；8550型三极管的集电极分为两路，第一路与所述IC20的2脚以及3脚连接，第二路经电阻R31接地；所述IC20的5脚接地，所述IC20的6脚分为三路，第一路为所述串口模块的485A接线端，第二路经电阻R30接+5V电源，第三路与电阻R29的一端连接；所述IC20的7脚分为三路，第一路为所述串口模块的485B接线端，第二路经电阻R28接地，第三路与电阻R29的另一端连接。
如图10所示，所述振子监测模块包括微处理器模块，每个振子上镶嵌有一个磁铁，且每个磁铁对应一个霍尔传感器模块，所述霍尔传感器模块的信号输出端与信号处理模块的信号输入端连接，所述信号处理模块的输出端经开关模块与所述微处理器模块的信号输入端连接，按键模块与所述微处理器模块的信号输入端连接，用于输入控制命令，所述开关模块受控于所述微处理器模块，用于在所述微处理器模块的控制下选通，使所述霍尔传感器采集的信号传输给所述微处理器模块；串口通信模块与所述微处理器模块双向连接，用于与上位机进行连接传输采集的数据；供电模块与所述传输模块中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。所述传输模块还包括报警模块，所述报警模块与所述微处理器模块的信号输出端连接，用于在所述微处理器模块的控制下发出报警信号。
所述振子监测模块利用霍尔传感器所特有的霍尔效应，它在靠近磁极时，能够输出低电平，而在离开磁极时输出高电平。将磁铁镶嵌到振子侧面，霍尔传感器靠近振子，当振子旋转时，由于霍尔传感器和磁铁的靠近和离开，霍尔传感器每一周发出一组脉冲信号，该信号被单片机接收后，单片机将据此计算出振子的转速。
所述振子监测模块上电开始工作后，首先扫描32路可连接振子的通道，32路信号分为4组，每组有8路信号，这8路信号通过芯片CD4051（开关模块）来控制。共计用4片CD4051，每片CD4051的输出与单片机的一个特定管脚相连。CD4051相当于一个单刀八掷开关，通过控制其上的相关脚位，实现在某一时刻只接通某一管脚，即接通某一路信号。这样所有的32路信号就能被单片机单独接收。而霍尔传感器传出的周期性的脉冲信号，单片机通过接收该信号，就能够计算出振子每旋转一周所需时间，这样就能够计算出振子的转速。而通过第一次扫描32路信号时，当振子不转动时，准确判断出所带振子的数量。这时只能判断和计算出振子的转速为0，未闭合离合时离合主动轮的转速可以计算并传输，被动轮的转速为0，是否有振子出现故障无法判断，只能传输未出现振子故障的信号。一旦离合闭合，振子转动，就能够判断出所带振子的数量，因为有振子连接和没有振子连接时改路信号是完全不同的，这样就可以判断出所带振子的数量。关于故障振子的判定，故障振子就是在其他振子正常转动时，该振子没有转动，这样就判定该振子有故障，通过将出现故障的振子的信息传输到上位机，上位机将显示该振子的号码数并报警，等待工作人员来处理。
如图11所示，所述微处理器模块包括PIC16F877型单片机IC1，所述IC1的1脚经电阻R1接+5V电源，所述IC1的13脚分为两路，第一路与晶振Y1的一端连接，第二路与电容C1的一端连接，所述IC1的14脚分为两路，第一路与晶振Y1的另一端连接，第二路与电容C2的一端连接，所述电容C1-C2的另一端接地。
如图12所示，所述霍尔传感器模块包括霍尔传感器芯片IC1和霍尔传感器芯片IC2，所述IC1和IC2的1脚分量两路，第一路接+5V电源，第二路分别与电阻R2的一端以及电阻R3的一端连接，所述IC1和IC2的2脚接地，所述IC1的3脚以及所述电阻R2的另一端与电阻R4的一端连接，所述IC2的3脚以及所述电阻R3的另一端与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端以及电阻R5的另一端连接后形成所述霍尔传感器模块的信号输出端。
如图13所示，每一个霍尔传感器模块对应一个信号处理模块，所述信号处理模块包括三极管Q13，所述Q13的发射极接地，所述Q13的基极与电阻R14的一端连接，所述电阻R14的另一端接所述霍尔传感器模块的信号输出端，所述Q13的集电极分为两路，第一路经电阻R46接+5V电源，第二路与所述开关模块连接。
测量振子转速信号的传感器采用了开关型霍尔传感器。开关型霍尔传感器由稳压器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级组成，它输出数字量。当霍尔传感器所处磁感应强度超过动作点Bnp时，传感器输出低电平，当磁感应强度降低到动作点Bnp以下时，传感器输出电平保持不变，一直降低到释放点BRP时，传感器才由低电平跃变为高电平。Bnp与BRP之间的滞后使霍尔传感器的开关动作更为可靠。由开关型霍尔传感器传来的高低电平信号，接入电路板中的三极管的基极B，集电极C输出，这样就实现了度霍尔传感器信号的高低电平的转换。即当霍尔传感器未与强磁铁靠近时，输出高电平，但经过三极管的集电极输出变成低电平；同样霍尔传感器的低电平的输入，经过三极管的集电极输出变成高电平。
如图14所示，所述开关模块包括若干片CD4051型开关芯片。因为最大可以接收来自32路信号的数据，所以选用了4只CD4051的芯片，该芯片是单8通道数字控制模拟电子开关，有三个二进制输入端A B C和INH输入控制，具有低导通阻抗和很低的截止漏电流。幅值4.5~20v的数字信号可控制峰值至20V的模拟信号。当INH=0时，可以进行控制操作。当INH=1时，所有的通道截止。在这里将8路通道（CD4051的1 2 4 5 12 13 14 15脚）做为8路信号的输入通道，将3脚做为信号输出通道。因为最大可有32路信号，将每8路信号连接CD4051的输入通道中，而将4片CD4051的A、B、C脚分别并联，接入单片机的RC0、RC1和RC2脚。将4片CD4051的INH脚分别定义为INH1、INH2、INH3和INH4，分别接入单片机的RD0、RD1、RD2、RD3脚。这样单片机通过控制上面的7个脚，就能控制32路信号的任意一路信号的接通和断开。从而实现了32路信号的拾取。
所述供电模块使用两级供电，第一级供电模块使用LM7815型芯片，第一级供电模块使用LM7805型芯片。
下位机与上位机的数据信号的交换采用串口进行传输。PIC单片机的RC6和RC7脚具有串口传输数据的功能。信号传输方式为串口通信，波特率9600bps，8位数据位，1位起始位，1位停止位，无奇偶校验。信号传输采用中断方式进行，即下位机每次将打包数据传输后，上位机采用中断方式读取该组数据。下位机的每发送一组数据的时间间隔随振子数量的多少而不相同，一般时间在0.5s~1.0s之间。而对于上位机对于振子等数据取用原则是有新数据时采用新数据，无新数据传来时采用上一次的数据。
Claims (10)
1.一种路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：包括单片机模块，串口模块与所述单片机模块双向连接，通过串口模块与振子监测模块双向连接，用于接收振子监测模块采集的相关振子信息；信号放大模块的输入端输入发动机控制单元ECU输出的发动机转速信号，所述信号放大模块的输出端与A/D转换模块的信号输入端连接，所述A/D转换模块的信号输出端与所述单片机模块的信号输入端连接，所述发动机转速信号经过放大、A/D转换后送入所述单片机模块进行处理；按键模块与所述单片机模块的信号输入端连接，用于输入控制命令；电源模块与所述控制装置中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
2.如权利要求1所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述单片机模块包括PIC16F877型单片机IC1，所述IC1的2脚经电阻R1接+5V电源，所述IC1的3脚与晶振Y1的一端连接，所述IC1的4脚与晶振Y1的另一端连接。
3.如权利要求1所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述信号放大模块包括2脚连接端子T1和OP07型运算放大器芯片IC6，所述T1的一端接地，电阻R7的一端接地，电阻R7的另一端与所述IC6的2脚连接，所述T1的另一端分为三路，第一路经电容C11接地，第二路经电容C20接地，第三路与电阻R9的一端连接；所述电阻R9的另一端分为四路，第一路经电阻R10接地，第二路与二极管D6的正极连接，二极管D6的负极接地，第三路与二极管D7的负极连接，二极管D7的正极接地，第四路与所述IC6的3脚连接，所述IC6的4脚分为三路，第一路经电容C12接地，第二路与-5V电源连接，第三路经电容C14接地；所述IC6的2脚经电阻R8与所述IC6的6脚连接，所述IC6的6脚为所述放大模块的信号输出端，电容C13与所述电阻R8并联；所述IC6的7脚分为三路，第一路经电容C15接地，第二路经电容C16接地，第三路与+5V电源连接。
4.如权利要求1所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述A/D转换模块使用ICL7135型A/D转换芯片IC3，所述IC3的1脚姐-5V电源，所述IC3的2脚为基准电压REF输入端，所述IC3的3脚接地，所述IC3的4脚经电容C6后分为两路，第一路经电容C7接所述IC3的5脚，第二路经电阻R3接所述IC3的6脚，所述IC3的7脚经电容C8与所述IC3的8脚连接，所述IC3的11脚接+5V电源，所述IC3的10脚与所述信号放大模块的输出端连接。
5.如权利要求1所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述电源模块包括+12V电源模块、+9V电源模块、+5V电源模块以及电源反转模块，所述+12V电源模块包括LM7812型电源芯片IC21，+24V电源分为三路，第一路与所述IC21的1脚连接，第二路与IN4007型二极管的负极连接，所述IN4007型二极管的正极与所述IC21的3脚连接，第三路经电容C17接地；所述IC21的2脚接地，所述IC21的3脚分为三路，第一路为+12V电源输出端，第二路经电容C18接地，第三路经电容C19接地；
所述+9V电源模块包括LM7809型电源芯片IC8，+24V电源分为三路，第一路与所述IC8的1脚连接，第二路与IN4007型二极管的负极连接，所述IN4007型二极管的正极与所述IC8的3脚连接，第三路经电容C25接地；所述IC8的2脚接地，所述IC8的3脚分为三路，第一路为+9V电源输出端，第二路经电容C26接地，第三路经电容C27接地；
所述+5V电源模块包括LM7805型电源芯片IC22，+12V电源分为两路，第一路与所述IC22的1脚连接，第二路经电容C22接地；所述IC22的2脚接地，所述IC22的3脚分为三路，第一路为+5V电源输出端，第二路经电容C23接地，第三路经电容C24接地；
所述电源反转模块包括ICL7660型电源反转芯片IC4，所述IC4的1脚和3脚接地，所述IC4的2脚经电容C9与所述IC4的4脚连接，所述IC4的5脚分为三路，第一路为所述IC4的-5V电源输出端，第二路经电容C10接地，第三路经电容C33接地；所述IC4的8脚接+5V电源。
6.如权利要求1所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述串口模块包括MAX485型串口芯片IC20，所述IC20的1脚为信号接收引脚，所述IC20的4脚为信号发送引脚；所述单片机模块的一个信号输出端与电阻R24的一端连接，所述电阻R24的另一端分为两路，第一路与电阻R25的一端连接，第二路与8550型三极管的基极连接，所述电阻R25的另一端分为两路，第一路与8550型三极管的发射极连接，第二路与+5V电源连接；8550型三极管的集电极分为两路，第一路与所述IC20的2脚以及3脚连接，第二路经电阻R31接地；所述IC20的5脚接地，所述IC20的6脚分为三路，第一路为所述串口模块的485A接线端，第二路经电阻R30接+5V电源，第三路与电阻R29的一端连接；所述IC20的7脚分为三路，第一路为所述串口模块的485B接线端，第二路经电阻R28接地，第三路与电阻R29的另一端连接。
7.如权利要求1所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述振子监测模块包括微处理器模块，每个振子上镶嵌有一个磁铁，且每个磁铁对应一个霍尔传感器模块，所述霍尔传感器模块的信号输出端与信号处理模块的信号输入端连接，所述信号处理模块的输出端经开关模块与所述微处理器模块的信号输入端连接，按键模块与所述微处理器模块的信号输入端连接，用于输入控制命令，所述开关模块受控于所述微处理器模块，用于在所述微处理器模块的控制下选通，使所述霍尔传感器采集的信号传输给所述微处理器模块；串口通信模块与所述微处理器模块双向连接，用于与上位机进行连接传输采集的数据；供电模块与所述传输模块中需要供电的模块的电源输入端连接，用于为其提供工作电源。
8.如权利要求7所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述振子监测模块还包括报警模块，所述报警模块与所述微处理器模块的信号输出端连接，用于在所述微处理器模块的控制下发出报警信号；所述微处理器模块包括PIC16F877型单片机IC1，所述IC1的1脚经电阻R1接+5V电源，所述IC1的13脚分为两路，第一路与晶振Y1的一端连接，第二路与电容C1的一端连接，所述IC1的14脚分为两路，第一路与晶振Y1的另一端连接，第二路与电容C2的一端连接，所述电容C1-C2的另一端接地。
9.如权利要求7所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：所述霍尔传感器模块包括霍尔传感器芯片IC1和霍尔传感器芯片IC2，所述IC1和IC2的1脚分量两路，第一路接+5V电源，第二路分别与电阻R2的一端以及电阻R3的一端连接，所述IC1和IC2的2脚接地，所述IC1的3脚以及所述电阻R2的另一端与电阻R4的一端连接，所述IC2的3脚以及所述电阻R3的另一端与电阻R5的一端连接，所述电阻R4的另一端以及电阻R5的另一端连接后形成所述霍尔传感器模块的信号输出端。
10.如权利要求7所述的路面成型机发动机及振子监测控制装置，其特征在于：每一个霍尔传感器模块对应一个信号处理模块，所述信号处理模块包括三极管Q13，所述Q13的发射极接地，所述Q13的基极与电阻R14的一端连接，所述电阻R14的另一端接所述霍尔传感器模块的信号输出端，所述Q13的集电极分为两路，第一路经电阻R46接+5V电源，第二路与所述开关模块连接；所述开关模块包括若干片CD4051型开关芯片；所述供电模块使用两级供电，第一级供电模块使用LM7815型芯片，第一级供电模块使用LM7805型芯片。
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