CN203012404U - 一种矿用显示控制柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种矿用显示控制柜，包括柜体、设置在柜体内的显示分站和设置在柜体外的LED显示单元；显示分站包括频率/开关量输入单元、开关量输出单元、遥控信号接收单元、RS485总线接口单元、单片机处理单元、分站状态显示单元、第一显示输出接口单元(17)和第二显示输出接口单元(18)；LED显示单元包括由若干个相互级联的LED显示模块组成的第一路LED显示组和第二路LED显示组；该2路LED显示组分别由其各自的第一级LED显示模块与显示分站的第一显示输出接口单元和第二显示输出接口单元对应双向信号电连接。本实用新型智能程度相对较高，人机交互实时性和便捷性好，连线简单方便，便于现场人员使用。

Description

一种矿用显示控制柜

技术领域

本实用新型涉及煤矿安全监控领域，具体涉及一种监控用的矿用显示控制柜。

背景技术

在煤矿井下的瓦斯抽放移动泵站、地面上的瓦斯抽放泵站和井下水泵站等几乎所有的安全监控***中，都要用到矿用显示控制柜。矿用显示控制柜用于将安全监控***的相关参数进行相应的显示。目前常见的矿用显示控制柜，其对于显示模块的地址识别采用拨码开关方式。所谓拨码开关方式，即通过人工配置拨码开关为显示模块分配地址，使矿用显示控制柜的上级通信分站可以通过读取的地址分配数据，其所用的485总线通讯模式比较复杂，模块成本较高，数据更新相对较麻烦：一是因为要通过人工来译码、配置模块地址，因而出错几率大；二是拨码开关进行地址分配存在开关不到位带来的误判信息，造成***可信度低；三是***因人工操作因而难以做到矿用显示控制柜地址的自动智能识别。

实用新型内容

本实用新型的目的是：克服现有技术的不足，提供一种智能程度高、工作可靠性好、人机交互方便的用于煤矿井下瓦斯抽放监控***的矿用显示控制柜。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的矿用显示控制柜，包括柜体，其结构特点是：还包括设置在柜体内的显示分站和设置在柜体外的LED显示单元；上述的显示分站包括频率/开关量输入单元、开关量输出单元、RS485总线接口单元、单片机处理单元、第一显示输出接口单元和第二显示输出接口单元；LED显示单元包括若干个LED显示模块；LED显示模块的数量根据实际需要相应设置；各LED显示模块均设有信号输入端和信号输出端；该若干个LED显示模块构成第一路LED显示组和第二路LED显示组，且该2路LED显示组内的LED显示模块均分别由同组内的后一级的LED显示模块的信号输入端与前一级的LED显示模块的信号输出端依次相互级联；

上述的显示分站的频率/开关量输入单元和开关量输出单元均设有信号输入端和信号输出端；RS485总线接口单元设有对内通信端和对外通信端；单片机处理单元设有第一信号输入端、485信号通信端、第一信号输出端、第三信号输出端和第四信号输出端；第一显示输出接口单元和第二显示输出接口单元均设有信号输入端和信号输出端；

上述的单片机处理单元的第一信号输入端与频率/开关量输入单元的信号输出端电连接；单片机处理单元的485信号通信端与RS485总线接口单元的对内通信端双向信号电连接；开关量输出单元的信号输入端与单片机处理单元的第一信号输出端电连接；第一显示输出接口单元的信号输入端与单片机处理单元的第三信号输出端双向信号电连接；第二显示输出接口单元的信号输入端与单片机处理单元的第四信号输出端双向信号电连接；上述的LED显示单元的第一路LED显示组和第二路LED显示组分别由其各自的第一级LED显示模块的信号输入端与显示分站的第一显示输出接口单元和第二显示输出接口单元的信号输出端对应双向信号电连接。

进一步的方案是：上述的显示分站还包括遥控信号接收单元和分站状态显示单元；遥控信号接收单元设有红外信号接收端和信号输出端；单片机处理单元还设有第二信号输入端和第二信号输出端；分站状态显示单元设有显示信号输入端；单片机处理单元的第二信号输入端与遥控信号接收单元的信号输出端电连接；分站状态显示单元的显示信号输入端与单片机处理单元的第二信号输出端电连接。

进一步的方案是：上述的LED显示单元的第一路LED显示组包括第一LED显示模块、第二LED显示模块、第三LED显示模块和第四LED显示模块；第二路LED显示组包括第五LED显示模块、第六LED显示模块、第七LED显示模块和第八LED显示模块；上述的LED显示单元的第一路LED显示组的第一级LED显示模块为第一LED显示模块；第二路LED显示组的第一级LED显示模块为第五LED显示模块。

进一步的方案是：上述的显示分站的单片机处理单元包括微处理器，该微处理器设有至少2路SPI串行通信端口；分站状态显示单元设有用于显示分站号、设备类型、通信波特率信息的LED。

进一步的方案是：上述的显示分站的第一显示输出接口单元和第二显示输出接口单元均设有74HC165芯片。

进一步的方案还有：上述的LED显示单元的各LED显示模块均设有数码管、74HC125芯片和74HC595芯片；各LED显示模块之间均采用10芯杜邦线级联。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的矿用显示控制柜，其显示用的各LED模块能够被煤矿井下瓦斯抽放安全监控***自动识别，***智能程度相对较高。（2）本实用新型的矿用显示控制柜，通过在显示分站设置用于显示相关信息的LED显示单元以及设置遥控信号接收单元，提高了人机交互的实时性和便捷性。（3）本实用新型的矿用显示控制柜，显示分站的各LED显示模块之间均采用10芯杜邦线级联，该连接方式的连接思路清晰，连线简单方便，便于现场人员使用。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构示意图。

上述附图中的附图标记如下：

显示分站1，

频率/开关量输入单元11，开关量输出单元12，遥控信号接收单元13，RS485总线接口单元14，单片机处理单元15，分站状态显示单元16，第一显示输出接口单元17，第二显示输出接口单元18，

LED显示单元2，

第一LED显示模块21，第二LED显示模块22，第三LED显示模块23，第四LED显示模块24，第五LED显示模块25，第六LED显示模块26，第七LED显示模块21，第八LED显示模块28。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的矿用显示控制柜，主要由柜体、显示分站1和LED显示单元2组成。显示分站1设置在柜体内，LED显示单元2设置在柜体外。

显示分站1主要由频率/开关量输入单元11、开关量输出单元12、遥控信号接收单元13、RS485总线接口单元14、单片机处理单元15、分站状态显示单元16、第一显示输出接口单元17和第二显示输出接口单元18组成。

频率/开关量输入单元11和开关量输出单元12均设有信号输入端和信号输出端；遥控信号接收单元13设有红外信号接收端和信号输出端；RS485总线接口单元14设有对内通信端和对外通信端；单片机处理单元15设有第一信号输入端、第二信号输入端、485信号通信端、第一信号输出端、第二信号输出端、第三信号输出端和第四信号输出端；分站状态显示单元16设有显示信号输入端；第一显示输出接口单元17和第二显示输出接口单元18均设有信号输入端和信号输出端。

LED显示单元2主要由若干个LED显示模块组成，LED显示模块的数量根据实际需要相应予以设置。各LED显示模块均设有信号输入端和信号输出端。该若干个LED显示模块构成第一路LED显示组和第二路LED显示组，且该2路LED显示组内的LED显示模块均分别由同组内的后一级的LED显示模块的信号输入端与前一级的LED显示模块的信号输出端依次相互级联；第一路LED显示组由其第一级LED显示模块的信号输入端与显示分站1的第一显示输出接口单元17的信号输出端双向信号电连接；第二路LED显示组由其第一级LED显示模块的信号输入端与显示分站1的第二显示输出接口单元18的信号输出端双向信号电连接。本实施例中，LED显示单元2的第一路LED显示组由第一LED显示模块21、第二LED显示模块22、第三LED显示模块23和第四LED显示模块24组成。第二路LED显示组由第五LED显示模块25、第六LED显示模块26、第七LED显示模块27和第八LED显示模块28组成。第一路LED显示组的第一级LED显示模块为第一LED显示模块21；第二路LED显示组的第一级LED显示模块为第五LED显示模块25。

单片机处理单元15的第一信号输入端与频率/开关量输入单元11的信号输出端电连接；单片机处理单元15的第二信号输入端与遥控信号接收单元13的信号输出端电连接；单片机处理单元15的485信号通信端与RS485总线接口单元14的对内通信端双向信号电连接；开关量输出单元12的信号输入端与单片机处理单元15的第一信号输出端电连接；分站状态显示单元16的显示信号输入端与单片机处理单元15的第二信号输出端电连接；第一显示输出接口单元17的信号输入端与单片机处理单元15的第三信号输出端双向信号电连接；第二显示输出接口单元18的信号输入端与单片机处理单元15的第四信号输出端双向信号电连接。

LED显示单元2的第一路LED显示组的第四LED显示模块24的信号输入端与第三LED显示模块23的信号输出端双向信号电连接；第三LED显示模块23的信号输入端与第二LED显示模块22的信号输出端双向信号电连接；第二LED显示模块22的信号输入端与第一LED显示模块21的信号输出端双向信号电连接；第一LED显示模块21的信号输入端与显示分站1的第一显示输出接口单元17的信号输出端双向信号电连接。

LED显示单元2的第二路LED显示组的第八LED显示模块28的信号输入端与第七LED显示模块27的信号输出端双向信号电连接；第七LED显示模块27的信号输入端与第六LED显示模块26的信号输出端双向信号电连接；第六LED显示模块26的信号输入端与第五LED显示模块25的信号输出端双向信号电连接；第五LED显示模块25的信号输入端与显示分站1的第二显示输出接口单元18的信号输出端双向信号电连接。

使用时，频率/开关量输入单元11的信号输入端与设于煤矿井下产生频率/开关量信号的设备，如相关的监控探头、传感器等电连接；开关量输出单元12的信号输出端与相关的控制***电连接；RS485总线接口单元14的对外通信端与设于煤矿井下的上级多功能通信电连接。

显示分站1的单片机处理单元15设有微处理器（CPU），该微处理器具有至少2路SPI串行通信端口。

显示分站1的分站状态显示单元16设有用于显示的两位的LED，该两位的LED用于每隔500ms循环显示分站号、设备类型、通信波特率信息，增强了本实施例的矿用显示控制柜的人机交互性。

显示分站1的遥控信号接收单元13在使用时与配套设置的红外遥控器相配合，接收红外遥控器发送的信息。红外遥控器主要用于发送配置显示分站1的分站号、设备类型、通信波特率等相关信息，该设置提高了人机交互的实时性。

显示分站1的第一显示输出接口单元17和第二显示输出接口单元18均设有74HC165芯片。该型74HC165芯片是并行输入、串行输出的高速CMOS器件，通过一定的控制时钟，可以将并行输入口的8个管脚状态读入寄存器，并从串行口输出。

LED显示单元2的各LED显示模块均设有数码管、用于波形整形的74HC125芯片和用于驱动数码管的74HC595芯片。各LED显示模块之间均采用10芯杜邦线级联。该连接方式的连接思路清晰，连线简单方便，便于现场人员使用。

LED显示模块分为4位LED、6位LED和时钟显示LED。各种显示模块的数量可根据实际需要予以设置。

本实施例的矿用显示控制柜的主要工作原理和工作过程如下述：

显示分站1通过其RS485总线接口单元14经RS485总线和多功能通信分站进行通信，接收多功能通信分站派发的数据和指令，根据接收到的数据和指令，进行LED模块的判断和数据显示。显示分站1的485总线接口单元14工作在被动查询的从站方式；显示分站1通过其第一显示输出接口单元17和第二显示输出接口单元18驱动LED显示单元2中的各LED显示模块进行相应数据显示。

显示分站1的单片机处理单元15的微处理器通过其2路SPI串行通信端口分别经第一显示输出接口单元17和第二显示输出接口单元18对LED显示单元2的各LED显示模块进行数据分配，输入到各LED显示模块内的信号经模块内的74HC125芯片整形后，由锁存信号锁存在每个数码管对应的74HC595芯片上，从而实现数据的显示。

显示分站1驱动LED显示单元2内的4位LED、6位LED、时钟LED等三类LED板进行关于煤矿井下瓦斯抽放过程中监视的相关数据和时钟的显示。

本实施例的矿用显示控制柜的LED显示单元2中的LED显示模块的类型及数量能够被其应用的矿井下安全监控***自动识别：

LED显示模块的自动识别与控制是通过显示分站1的单片机处理单元15的微处理器的SPI串行通信口和第一显示输出接口单元17及第二显示输出接口单元18内的74HC165芯片予以实现，通过74HC165芯片，将各LED显示模块均分配一个地址（即将8个并行输入管脚按照地址接入高电平或低电平），然后将74HC165芯片的串行输出口与单片机处理单元15的微处理器的SPI电连接，通过控制时钟，按照事先约定的类型，即可以得到模块的类型。矿井下安全监控***设置的上位机通过多功能通信分站对LED显示单元2内的LED显示模块进行捕捉，多功能通信分站再根据LED显示模块的类型对相应的LED显示模块进行数据分配（多功能通信分站通过485总线将数据分发给显示分站1，显示分站1通过SPI串行通信口将数据分发到相应的LED显示模块上），从而实现对显示单元2的各LED显示模块的智能识别和控制。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。

Claims (6)

1.一种矿用显示控制柜，包括柜体，其特征在于：还包括设置在柜体内的显示分站（1）和设置在柜体外的LED显示单元（2）；所述的显示分站（1）包括频率/开关量输入单元（11）、开关量输出单元（12）、RS485总线接口单元（14）、单片机处理单元（15）、第一显示输出接口单元（17）和第二显示输出接口单元（18）；LED显示单元（2）包括若干个LED显示模块；LED显示模块的数量根据实际需要相应设置；各LED显示模块均设有信号输入端和信号输出端；该若干个LED显示模块构成第一路LED显示组和第二路LED显示组，且该2路LED显示组内的LED显示模块均分别由同组内的后一级的LED显示模块的信号输入端与前一级的LED显示模块的信号输出端依次相互级联；

所述的显示分站（1）的频率/开关量输入单元（11）和开关量输出单元（12）均设有信号输入端和信号输出端；RS485总线接口单元（14）设有对内通信端和对外通信端；单片机处理单元（15）设有第一信号输入端、485信号通信端、第一信号输出端、第三信号输出端和第四信号输出端；第一显示输出接口单元（17）和第二显示输出接口单元（18）均设有信号输入端和信号输出端；

所述的单片机处理单元（15）的第一信号输入端与频率/开关量输入单元（11）的信号输出端电连接；单片机处理单元（15）的485信号通信端与RS485总线接口单元（14）的对内通信端双向信号电连接；开关量输出单元（12）的信号输入端与单片机处理单元（15）的第一信号输出端电连接；第一显示输出接口单元（17）的信号输入端与单片机处理单元（15）的第三信号输出端双向信号电连接；第二显示输出接口单元（18）的信号输入端与单片机处理单元（15）的第四信号输出端双向信号电连接；所述的LED显示单元（2）的第一路LED显示组和第二路LED显示组分别由其各自的第一级LED显示模块的信号输入端与显示分站（1）的第一显示输出接口单元（17）和第二显示输出接口单元（18）的信号输出端对应双向信号电连接。

2.根据权利要求1所述的矿用显示控制柜，其特征在于：所述的显示分站（1）还包括遥控信号接收单元（13）和分站状态显示单元（16）；遥控信号接收单元（13）设有红外信号接收端和信号输出端；单片机处理单元（15）还设有第二信号输入端和第二信号输出端；分站状态显示单元（16）设有显示信号输入端；单片机处理单元（15）的第二信号输入端与遥控信号接收单元（13）的信号输出端电连接；分站状态显示单元（16）的显示信号输入端与单片机处理单元（15）的第二信号输出端电连接。

3.根据权利要求2所述的矿用显示控制柜，其特征在于：所述的LED显示单元（2）的第一路LED显示组包括第一LED显示模块（21）、第二LED显示模块（22）、第三LED显示模块（23）和第四LED显示模块（24）；第二路LED显示组包括第五LED显示模块（25）、第六LED显示模块（26）、第七LED显示模块（27）和第八LED显示模块（28）；所述的LED显示单元（2）的第一路LED显示组的第一级LED显示模块为第一LED显示模块（21）；第二路LED显示组的第一级LED显示模块为第五LED显示模块（25）。

4.根据权利要求3所述的矿用显示控制柜，其特征在于：所述的显示分站（1）的单片机处理单元（15）包括微处理器，该微处理器设有至少2路SPI串行通信端口；分站状态显示单元（16）设有用于显示分站号、设备类型、通信波特率信息的LED。

5.根据权利要求4所述的矿用显示控制柜，其特征在于：所述的显示分站（1）的第一显示输出接口单元（17）和第二显示输出接口单元（18）均设有74HC165芯片。

6.根据权利要求5所述的矿用显示控制柜，其特征在于：所述的LED显示单元（2）的各LED显示模块均设有数码管、74HC125芯片和74HC595芯片；各LED显示模块之间均采用10芯杜邦线级联。

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