揭秘LPC2294泵舱以太网信号转换电路设计图

接线图 2023年01月06日 19:09 311 admin

　　本文提出一种基于LC2294 处理器的泵舱信号转换电路，实现了对3 路4～20 mA电流信号的采集处理，并将4～20 mA 电流信号转化为0～1.6 MPa 压力信号，当压力信号超过设定门限后进行压力超限光报警，转化误差≤0.01 MPa，同时压力数据通过10/100 Mbit·s-1 自适应双冗余以太网上传到上位机，数据发送频率≥5 次/s。

　　信号转换电路设计

　　所示为本转换电路设计与实现的整体方案框图，其中LPC2294 作为信号转换电路的主控制器，扩展了两个10/100 Mbit·s-1 自适应网卡接口，以μC/OS-II实时操作系统作为控制平台。对TCP/IP 协议栈进行裁剪与实现，并通过软件设计完成了对压力传感器的数据接收转换以及通过以太网进行数据发送。硬件电路设计主要有6 部分：主控制电路、压力信号接收电路、模数转换电路、存储电路、以太网接口电路和辅助电路。

　　模数转换电路

　　本设计中采用标准5 V 电源对AD7888 进行供电，并将已转换为电压形式的模拟压力信号分别送入模拟信号1～3 引脚。由于LPC2294 芯片的电平为3.3 V，而AD7888 的电平为5 V。因此，LPC2294 对AD7888 的控制信号需要进行电平转换，这才能稳定的对AD7888 进行控制。设计中使用74LVC245 进行电平转换，将来自LPC2294 芯片的片选信号、时钟信号以及数据输入信号送入74LVC245，经电平转换后分别输入给AD7888。因LPC2294 可承受5 V 电压，所以将模数转换后的输出数据直接送入LPC2294 的P0.28 引脚。其具体电路如图2 所示。

　　图2 模数转换电路

　　以太网接口电路设计

　　以太网接口电路主要由DM9000E 以太网控制器及HR601860 网卡变压器组成。DM9000E 是由Davicom 公司设计的一款低功耗、高集成、高速以太网控制芯片，其可与CPU 直接相连，并支持10/100 Mbit·s-1 以太网连接，且接口支持8位、16 为32 位不同的处理器。系统设计为两个网口，一个主网口，另一个为冗余网口。系统中LPC2294 与DM9000E 采用16 位总线方式进行控制连接，并将其设定在100 MHz 全双工模式下。通过对LPC2294 的CS2、CS3 引脚进行控制以实现输出片选信号对两个网口进行选择。电路设计方面将CS2、CS3 与74HC245 的引脚A2、A1 进行连接，并将74HC245B1、B2 引脚分别与冗余网卡芯片及主网卡芯片的ANE 引脚相连。再将两个DM9000E 芯片的CMD 引脚与LPC2294 的A2 相连。可将主网卡芯片和冗余网卡芯片的数据端口地址与索引端口地址分别配置成为0x83800000、0x83800004 和0x83400000、0x83400004。DM9000E 的物理层发送和接收端口TXO+、TXO-、RXI+、RXI-分别与HR601680的TPOUT+、TPOUT-、TPIN+、TPIN-相连。如图3 所示。

揭秘LPC2294泵舱以太网信号转换电路设计图第1张

　　在对船舶安全关注度日益提高的前提下，本文提出一种船舶泵舱信号转换电路设计，该设计方便对船用泵的工作状态进行实时监测，以达到对异常状态的提前预警。设计以ARM7 系列LPC2294 为核心控制器，配合其他芯片实现了将压力传感器输出的压力数据通过网卡传送至以太网的通信功能。并通过实验验证了信号转换系统的可靠性。此外，针对自动化采集技术的误判问题，下一步的研究方向可将采集到的数据进行有效地数据融合，用以提高数据准确性，并减少误判的发生。

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