电梯层叠式无总线扩展单片机控制器制造技术

一种电梯层叠式无总线扩展单片机控制器，解决了现有单板式总线扩展结构存在的维护或升级移置不便、抗干扰能力差，可靠性较低等问题，它包括印刷电路板和组装其上的ＣＰＵ元件及外设元件的电路构成的控制回路，其技术要点是：ＣＰＵ元件通过端口访问外设元件；印刷电路板采用分置式结构，即分置成ＣＰＵ单元电路板、Ｉ／Ｏ信号接口电路板、操作键盘电路板和ＬＣＤ液晶显示器电路板分别层叠组装，其间利用双列或单列插接件进行信号连接，并设置屏蔽底板和屏蔽面板。其结构设计合理，印刷电路板层叠、屏蔽设置，ＣＰＵ完全以端口方式访问外设元件，显著减少占用空间和增强抗干扰能力，运行可靠，升级移置容易，维护方便，有利于降低成本，便于后期升级换代。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电梯控制器，特别是一种CPU元件无外部总线扩展，并将硬件控制电路按功能分布在不同的印制电路板单元，各电路板单元之间通过端口连接器逐层 连接在一起构成电梯层叠式无总线扩展单片机控制器。
技术介绍
目前，生产电梯控制器的厂家，一般都利用一片CPU元件(中央处理器)进行总线 扩展完成硬件设计方案，控制器本体一般由一整块印刷电路板构成。现有的CPU元件及外 设元件，如图3A所示，分别采用地址总线、数据总线和控制总线进行扩展，，硬件平台元器 件多，电路复杂，成本高。CPU元件与外设元件通过总线以寻址方式进行访问，影响系统运 行的可靠性，也不便生产、调试和维护。现有开关量输入信号控制单元及其一般电路如图 4A所示，外部24V开关量输入信号Vi经电阻Rl，电容C组成的滤波电路进行信号滤波后， 输入到光电耦合器B的输入级，B的输出级输出对应于输入级的信号Vo。由图4A可见，虽 然采用了光电耦合元件，但输入、输出信号仍是共地的。并且由于光电耦合元件B的性能所 限，其信号传输特性(见图4B)也不理想，B的放大特性比较突出，容易误反应输入信号的 真实状态。现有开关量输出信号控制单元及其一般电路如图5A所示.输出控制逻辑元件 D输出单路控制信号经限流电阻R输出到光电耦合器B的输入级"+ "端。当D输出单路逻 辑"l"信号时，B的输出级输出驱动信号使继电器K动作，但由于光电耦合元件B输入、输 出两端信号电源共地，且由单端信号控制。因此，一旦出现逻辑"l"的脉冲干扰信号，且脉 冲宽度足够宽，就会使输出信号误动作。现有正交编码器脉冲计数控制单元及其一般电路 如图6A所示，电路分别利用CPU内部两个计数器对正交编码器两路脉冲信号进行计数，而 对编码器的旋转方向、速度及信号错误监测则全部由软件程序处理，其计数精度和可靠性 都相对较低。现有的电梯控制器一般为无屏蔽机构的单板式结构，对外部电磁干扰信号抑 制能力较弱，尤其是垂直于控制器方向，如图7A所示。 在中国专利申请号为200710058427. 7的"智能电梯核心控制器"中，所公开的电 梯控制器，因对CPU元件进行了外部总线外扩，致使其外设元器件增加，产品硬件电路较为 复杂，存在成本高，不便于制造、调试和维护的问题。同时CPU元件的总线外露将造成产品 的抗干扰能力差，可靠性降低。另外，控制器本体的整块电路板结构，不仅给后期维护或升 级移置带来不便，而且也占用了较大的安装空间。如果更换或移置其中某部分元件，则整个 控制器必须全部抛弃，将造成极大的浪费。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种电梯层叠式无总线扩展单片机控制器，它解决了现 有单板式总线扩展结构存在的维护或升级移置不便、抗干扰能力差，可靠性较低等问题，其 结构设计合理，印刷电路板层叠、屏蔽设置，CPU完全以端口方式访问外设元件，显著减少占 用空间和增强抗干扰能力，运行可靠，升级移置容易，维护方便，有利于降低成本，便于后期升级换代。 本技术的技术方案是该电梯层叠式无总线扩展单片机控制器包括印刷电路 板和组装其上的CPU元件及外设元件I/O信号接口、操作键盘、LCD液晶显示器及其电路构 成的控制回路，其技术要点是所述CPU元件采用内置正交编码器信号接口模块、无外部扩 展总线的嵌入式单片机，通过端口访问所述外设元件；组装有所述CPU元件及外设元件的 所述印刷电路板采用分置式结构，即分置成CPU单元电路板、I/O信号接口电路板、操作键 盘电路板和LCD液晶显示器电路板分别层叠组装，并使所述I/O信号接口电路板利用绝缘 支柱固定在屏蔽底板上，所述CPU单元电路板通过绝缘支柱固定在所述I/O信号接口电路 板上，二者间利用双列插接件进行信号连接，所述操作键盘电路板、LCD液晶显示器电路板 通过绝缘支柱并排固定在所述CPU单元电路板上，且分别利用单列插接件与所述CPU单元 电路板进行信号连接，所述操作键盘电路板、LCD液晶显示器电路板的外表面设置屏蔽面 板。 所述控制回路中的工作电源电路和信号电源电路相互独立，所述电源电路的地均 对大地悬空，无共地点。 所述控制回路的1/0信号接口电路中，开关量输入、输出信号、正交编码器脉冲输 入信号均采取电源隔离和光电隔离。 所述控制回路的1/0信号接口电路中，开关量输出信号均采取电源隔离和光电隔 离，并按路实行硬件双电平逻辑控制。 所述控制回路的I/O信号接口电路中，开关量输入信号为24V输入，且按路采取浪 涌吸收保护，硬件滤波和反向过电压保护。 所述控制回路的I/O信号接口电路中，开关量输出信号按路实行硬件双电平逻辑 控制，继电器常开接点输出。 本技术的优点和所产生的积极的技术效果是由于本技术控制器的CPU 元件采用内置正交编码器信号接口模块、无外部扩展总线的嵌入式单片机，通过端口访问 外设元件，印刷电路板采用带有CPU元件的CPU单元电路板、1/0信号接口电路板、操作键盘 电路板和LCD液晶显示器电路板的分置层叠组装结构，同时用双列或单列插接件逐层进行 信号连接，显著减少占用空间，维护方便，所以其结构设计合理，CPU完全以端口方式访问外 设元件，无外部扩展总线，硬件设计元件少，有效地克服了通过总线以寻址方式进行访问外 设元件存在的影响系统运行可靠性的缺陷。电路板层叠连接安装方式便于移置更换控制器 上的某块电路板，而不必象现有技术那样把整个控制器抛弃，有利于降低成本，便于后期升 级换代。另外，CPU元件内嵌正交编码器信号接口 (QEI)模块，通过监测编码器输出脉冲的 数目和两个信号的相对相位可以跟踪编码器的位置、方向和速度，对脉冲信号进行倍频计 数，还可自动检测两个信号的正交错误。由于这些功能都是由CPU内部硬件模块自动完成 的，因此节省了系统软件开销，提高了控制器对编码器脉冲的计数精度和运行的可靠性，对 于电梯控制器的主要功能而言，这一点优为重要。因本技术控制器的电路板设置有由 底板和面板组成的屏蔽机构，可以对与其正反面垂直方向的电磁干扰信号具有屏蔽作用， 故显著增强了抗干扰能力，使运行更加可靠。综上所述，本技术控制器从根本上解决了 现有控制器的单板式总线扩展结构存在的维护或升级移置不便、抗干扰能力差，可靠性较 低等问题。以下结合附图对本技术作进一步描述。 附图说明图1是本技术的一种具体结构示意图。图2是图1的俯视图。 图3A是现有技术的CPU元件及外围电路示意图。 图3B是本技术的CPU元件及外围电路示意图。 图4A是现有技术的开关量输入信号控制单元电路示意图。图4B是现有技术的开关量输入信号控制单元信号传输特性图。 图4C是本技术的开关量输入信号控制单元电路示意图。 图4D是本技术的开关量输入信号控制单元信号传输特性图。 图5A是现有技术的开关量输出信号控制单元及其一般电路示意图。 图5B是本技术的开关量输出信号控制单元电路示意图。 图6A是现有技术的正交编码器脉冲计数控制单元及其一般电路示意图。 图6B是本技术的正交编码器脉冲计数控制单元及其电路示意图。 图7A是现有技术的抗外部电磁干扰能力示意图。 图7B是本技术的抗外部电磁干扰能力示意图。 序号说明1I/0信号接口电路板、2CPU单元电路板、3操作键盘电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电梯层叠式无总线扩展单片机控制器，包括印刷电路板和组装其上的ＣＰＵ元件及外设元件Ｉ／Ｏ信号接口、操作键盘、ＬＣＤ液晶显示器及其电路构成的控制回路，其特征在于：所述ＣＰＵ元件采用内置正交编码器信号接口模块、无外部扩展总线的嵌入式单片机，通过端口访问所述外设元件；组装有所述ＣＰＵ元件及外设元件的所述印刷电路板采用分置式结构，即分置成ＣＰＵ单元电路板、Ｉ／Ｏ信号接口电路板、操作键盘电路板和ＬＣＤ液晶显示器电路板分别层叠组装，并使所述Ｉ／Ｏ信号接口电路板利用绝缘支柱固定在屏蔽底板上，所述ＣＰＵ单元电路板通过绝缘支柱固定在所述Ｉ／Ｏ信号接口电路板上，二者间利用双列插接件进行信号连接，所述操作键盘电路板、ＬＣＤ液晶显示器电路板通过绝缘支柱并排固定在所述ＣＰＵ单元电路板上，且分别利用单列插接件与所述ＣＰＵ单元电路板进行信号连接，所述操作键盘电路板、ＬＣＤ液晶显示器电路板的外表面设置屏蔽面板。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：侯连君，李振才，谷云松，刘义和，秦卫东，崔玉石，黄征，
申请(专利权)人：沈阳博林特电梯有限公司，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]