揭秘LPC2294泵艙以太網(wǎng)信號轉換電路設計圖

　　本文提出一種基于LC2294 處理器的泵艙信號轉換電路，實(shí)現了對3 路4～20 mA電流信號的采集處理，并將4～20 mA 電流信號轉化為0～1.6 MPa 壓力信號，當壓力信號超過(guò)設定門(mén)限后進(jìn)行壓力超限光報警，轉化誤差≤0.01 MPa，同時(shí)壓力數據通過(guò)10/100 Mbit·s-1 自適應雙冗余以太網(wǎng)上傳到上位機，數據發(fā)送頻率≥5 次/s。

　　信號轉換電路設計

　　所示為本轉換電路設計與實(shí)現的整體方案框圖，其中LPC2294 作為信號轉換電路的主控制器，擴展了兩個(gè)10/100 Mbit·s-1 自適應網(wǎng)卡接口，以μC/OS-II實(shí)時(shí)操作系統作為控制平臺。對TCP/IP 協(xié)議棧進(jìn)行裁剪與實(shí)現，并通過(guò)軟件設計完成了對壓力傳感器的數據接收轉換以及通過(guò)以太網(wǎng)進(jìn)行數據發(fā)送。硬件電路設計主要有6 部分：主控制電路、壓力信號接收電路、模數轉換電路、存儲電路、以太網(wǎng)接口電路和輔助電路。

　　模數轉換電路

　　本設計中采用標準5 V 電源對AD7888 進(jìn)行供電，并將已轉換為電壓形式的模擬壓力信號分別送入模擬信號1～3 引腳。由于LPC2294 芯片的電平為3.3 V，而AD7888 的電平為5 V。因此，LPC2294 對AD7888 的控制信號需要進(jìn)行電平轉換，這才能穩定的對AD7888 進(jìn)行控制。設計中使用74LVC245 進(jìn)行電平轉換，將來(lái)自L(fǎng)PC2294 芯片的片選信號、時(shí)鐘信號以及數據輸入信號送入74LVC245，經(jīng)電平轉換后分別輸入給AD7888。因LPC2294 可承受5 V 電壓，所以將模數轉換后的輸出數據直接送入LPC2294 的P0.28 引腳。其具體電路如圖2 所示。

　　圖2 模數轉換電路

　　以太網(wǎng)接口電路設計

　　以太網(wǎng)接口電路主要由DM9000E 以太網(wǎng)控制器及HR601860 網(wǎng)卡變壓器組成。DM9000E 是由Davicom 公司設計的一款低功耗、高集成、高速以太網(wǎng)控制芯片，其可與CPU 直接相連，并支持10/100 Mbit·s-1 以太網(wǎng)連接，且接口支持8位、16 為32 位不同的處理器。系統設計為兩個(gè)網(wǎng)口，一個(gè)主網(wǎng)口，另一個(gè)為冗余網(wǎng)口。系統中LPC2294 與DM9000E 采用16 位總線(xiàn)方式進(jìn)行控制連接，并將其設定在100 MHz 全雙工模式下。通過(guò)對LPC2294 的CS2、CS3 引腳進(jìn)行控制以實(shí)現輸出片選信號對兩個(gè)網(wǎng)口進(jìn)行選擇。電路設計方面將CS2、CS3 與74HC245 的引腳A2、A1 進(jìn)行連接，并將74HC245B1、B2 引腳分別與冗余網(wǎng)卡芯片及主網(wǎng)卡芯片的ANE 引腳相連。再將兩個(gè)DM9000E 芯片的CMD 引腳與LPC2294 的A2 相連?？蓪⒅骶W(wǎng)卡芯片和冗余網(wǎng)卡芯片的數據端口地址與索引端口地址分別配置成為0x83800000、0x83800004 和0x83400000、0x83400004。DM9000E 的物理層發(fā)送和接收端口TXO+、TXO-、RXI+、RXI-分別與HR601680的TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-相連。如圖3 所示。

　　在對船舶安全關(guān)注度日益提高的前提下，本文提出一種船舶泵艙信號轉換電路設計，該設計方便對船用泵的工作狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監測，以達到對異常狀態(tài)的提前預警。設計以ARM7 系列LPC2294 為核心控制器，配合其他芯片實(shí)現了將壓力傳感器輸出的壓力數據通過(guò)網(wǎng)卡傳送至以太網(wǎng)的通信功能。并通過(guò)實(shí)驗驗證了信號轉換系統的可靠性。此外，針對自動(dòng)化采集技術(shù)的誤判問(wèn)題，下一步的研究方向可將采集到的數據進(jìn)行有效地數據融合，用以提高數據準確性，并減少誤判的發(fā)生。