一种改进型船用导航系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通信导航串口服务器,尤其涉及一种改进型船用导航系统。
【背景技术】
[0002]在船用自动导航系统中,由于自动舵本身串口资源有限,一般是一至两个。为了提高船舶行船安全性以及船舶的自动化程序,往往会安装多个船用导航设备,如GPS、磁罗经、电子磁罗经等。
[0003]因为自动舵本身串口资源有限,只能安装一至两个,并不能满足人们的对船舶自动化的要求。
【实用新型内容】
[0004]针对现有技术的问题,本实用新型的目的在于提供一种改进型船用导航系统,其能实现拓展船用通信导航设备安装串口数量,并对串口数据透明传输到自动舵,提高船舶自动化稳定性。
[0005]为实现上述目的,本实用新型的一种改进型船用导航系统采用如下技术方案:
[0006]包括MCU模块、电平转换模块、开关电源模块;开关电源模块,用于将来自外部电源的电压信号转换成第一电压信号至MCU模块以使MCU模块开始工作;电平转换模块,用于将来自船用导航设备的数据信号发送至MCU ;MCU模块,用于根据数据信号控制电平转换模块输出相应的电平信号至船用导航设备。
[0007]优选的,开关电源模块包括稳压电路芯片、电容Cl、电容C2、稳压二极管Dl以及电感LI ;电容Cl的一端和稳压电路芯片的电压输入端均与外部电源连接,电感LI的一端和稳压二极管Dl的负极均与稳压电路芯片的信号输出端连接,电感LI的另一端、稳压电路芯片的反馈调节FB端以及电容C2的一端均与开关电源模块的电源输出端连接;电容Cl的另一端、稳压电路芯片的控制端ON/OFF、稳压电路芯片的接地GND端、稳压二极管Dl的正极以及电容C2的另一端均接地;开关电源模块的电源输出端与MCU模块的电源输入端连接。
[0008]进一步优选的,第一电压信号为3.3V。
[0009]进一步优选的,稳压电路芯片的型号为LM2576HVS-12。
[0010]优选的,MCU模块包括MCU芯片,MCU芯片的信号输出端与电平转换模块的信号输入端连接,MCU芯片的信号输入端与电平转换模块的信号输出端连接。
[0011]进一步优选的,MCU芯片的型号为STM32F103RCT6。
[0012]优选的,电平转换模块包括电平转换芯片和电阻Rl ;电平转换芯片的电源输出VCC端与开关电源模块的电源输出端连接,电平转换芯片的第一反相器输入端与MCU芯片的信号输出端连接,电平转换芯片的第一反相器输出端与船用自动导航设备的信号输入端连接;船用自动导航设备的信号输出端与电平转换芯片的第二反相器输入端连接,电平转换芯片的第二反相器输出端通过电阻Rl与MCU芯片的信号输入端连接。
[0013]进一步优选的,电平转换芯片的型号为MAX3232CSE。
[0014]本实用新型的有益效果在于:可实现拓展船用通信导航设备安装串口数量,并对串口数据透明传输到自动舵,提高船舶自动化稳定性。
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型的系统功能结构示意图;
[0016]图2为本实用新型的开关电源模块的电路图;
[0017]图3为本实用新型的MCU模块的结构示意图;
[0018]图4为本实用新型的电平转换模块的电路图。
【具体实施方式】
[0019]下面,结合附图以及【具体实施方式】,对本实用新型做进一步描述:
[0020]参照图1,本实施例提供的一种改进型船用导航系统,包括MCU模块、电平转换模块、开关电源模块;开关电源模块,用于将来自外部电源的电压信号转换成第一电压信号至MCU模块以使MCU模块开始工作;电平转换模块,用于将来自船用导航设备的数据信号发送至MCU ;MCU模块,用于根据数据信号控制电平转换模块输出相应的电平信号至船用导航设备。
[0021]参照图2,开关电源模块包括稳压电路芯片、电容Cl、电容C2、稳压二极管Dl以及电感LI ;电容Cl的一端和稳压电路芯片的电压输入端均与外部电源连接,电感LI的一端和稳压二极管Dl的负极均与稳压电路芯片的信号输出端连接,电感LI的另一端、稳压电路芯片的反馈调节FB端以及电容C2的一端均与开关电源模块的电源输出端连接;电容Cl的另一端、稳压电路芯片的控制端ON/OFF、稳压电路芯片的接地GND端、稳压二极管Dl的正极以及电容C2的另一端均接地;开关电源模块的电源输出端与MCU模块的电源输入端连接。
[0022]电感LI的选择要根据LM2576HVS-12的输出电压、最大输入电压、最大负载电流等参数选择,本实施例采用的电感LI的值选择但不限于为47uH。
[0023]该电路中的输入电容Cl 一般应大于或等于100 yF,安装时要求尽量靠近LM2576HVS-12的输入引脚,其耐压值应与最大输入电压值相匹配,本实施例采用的电容Cl的值选择但不限于为470u。
[0024]二极管Dl的额定电流值应大于最大负载电流的1.2倍,考虑到负载短路的情况,二极管的额定电流值应大于LM2576HVS-12的最大电流限制。二极管的反向电压应大于最大输入电压的1.25倍。推荐使用1Ν582χ系列的肖特基二极管。本实施例采用的肖特基二极管Dl的型号为1N5822,但不限于型号为1N5822的肖特基二极管Dl。
[0025]外部电源经过开关电源模块进行稳压后,最后由开关电源模块的电源输出端输出3.3V稳定电压。开关电源模块的电源输出端还与稳压电路芯片的反馈调节FB端连接,当开关电源模块的电源输出端输出的电压异常时,稳压电路芯片的反馈调节FB端接收异常电压信号,使稳压电路芯片进行反馈调节,调节异常电压输出信号,直至正常。开关电源模块的电源输出端与MCU模块的电源输入端连接,对MCU模块提供3.3V的电源。
[0026]参照图3,MCU模块包括MCU芯片,MCU芯片的信号输出端与电平转换模块的信号输入端连接,MCU芯片的信号输入端与电平转换模块的信号输出端连接。MCU芯片的型号为STM32F103RCT6。
[0027]MCU芯片采用型号为STM32F103RCT6的单片机芯片,其是一款32位单片机,其采用的内核为ARM Cortex-M3,最高72MHz工作频率,1.25DMips/MHz,单周期乘法和硬件除法,通用增强型。256KB的Flash,最多内嵌20KB的SRAM,以CPU时钟速度访问(读/写),0等待状态;工作温度范围:-40?85°C ;4个片选的可变静态存储控制器,支持Flash,SRA
M,PSRAM, NOR and NAND 存储器;LCD 并行接口,支持 Intel 8080 和 Motorola 6800 的模式;支持三种低功耗模式:睡眠模式,停机模式,待机模式。多达11个定时器,4个16位定时器,
2个16位马达控制PWM定时器,2个看门狗定时器(独立的和窗口型的);系统时间定时器,24位自减计数器,2个用于驱动DAC的16位基本定时器。该MCU芯片具有多个同步/异步串口接收能力通信接口,通过中断技术对外部导航设备进行数据接收。各个串行通信接口接收到数据之后,由MCU芯片进行统一处理,算法调度,全部透明传输转到船用自动导航设备。
[0028]参照图4,电平转换模块包括电平转换芯片和电阻Rl ;电平转换芯片的电源输出VCC端与开关电源模块的电源输出端连接,电平转换芯片的第一反相器输入端与MCU芯片的信号输出端连接,电平转换芯片的第一反相器输出端与船用自动导航设备的信号输入端连接;船用自动导航设备的信号输出端与电平转换芯片的第二反相器输入端连接,电平转换芯片的第二反相器输出端通过电阻Rl与MCU芯片的信号输入端连接。
[0029]电平转换芯片采用型号为MAX3232CSE的电平转换芯片,该电平转换芯片的内部电源由一个双电荷泵监管,可提供+5.5 V的输出电压、电荷泵和-5.5V的反相电荷泵,输入电压在3.0V至5.5V范围内。如果输出电压小于5.5V时,电荷泵启用,如果输出电压超过5.5V时,电荷泵被禁用。每个电荷泵需要一个飞电容和一个存储电容器,以产生V+和Vsupplies。其电平逻辑I为+3V?+15V,逻辑O为-3V?-15V。本实施例型号为MAX3232CSE电平转换芯片是采用3.3V供电的,电平转换芯片的C+端与C-端之间的电容用于稳定电荷泵输出的电压,由于Cl+端和Cl-端之间的电容,加上C2+端和C2-端之间的电容都是由VCC对它们进行循环充电,所以电平转换芯片产生的正电压倍增输出V+ ( 2VCC,负电压倍增电压输出V- ^ -2VCC。MAX3232CSE配备专有的低漏失电压发射器输出状态,通过双电荷泵,在3.0V至5.5V供压下,表现出真正的RS-232协议器件性能。电平转换芯片的电源输出VCC端与开关电源模块的电源输出端连接,接收稳定的3.3V电压,电平转换芯片的第一反相器输入端与MCU芯片的信号输出端连接,使得电平转换芯片接收来自MCU芯片的控制信号,并将该控制信号转变成船用自动导航设备可接收的电平信号;电平转换芯片的第一反相器输出端与船用自动导航设备的信号输入端连接,电平转换芯片将转变后的电平信号传输至船用自动导航设备中;船用自动导航设备的信号输出端与电平转换芯片的第二反相器输入端连接,使得电平转换芯片接收来自船用自动导航设备的反馈信号,并将该反馈信号转变成MCU芯片可接收的电平信号;电平转换芯片的第二反相器输出端通过电阻Rl与MCU芯片的信号输入端连接,电平转换芯片将转变后的反馈电平信号传输至MCU芯片中,其中电阻Rl进行信号滤波,MCU芯片通过中断技术对船用自动导航设备进行数据接收。
[0030]本实施例中设有若干个电平转换模块,每个电平转换模块可为船用自动导航设备提供至少两个串口。
[0031]对本领域的技术人员来说,可根据以上描述的技术方案以及构思,做出其它各种相应的改变以及形变,而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
【主权项】
1.一种改进型船用导航系统,其特征在于:包括MCU模块、电平转换模块、开关电源模块; 开关电源模块,用于将来自外部电源的电压信号转换成第一电压信号至MCU模块以使MCU模块开始工作; 电平转换模块,用于将来自船用导航设备的数据信号发送至MCU; MCU模块,用于根据数据信号控制电平转换模块输出相应的电平信号至船用导航设备。2.如权利要求1所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述开关电源模块包括稳压电路芯片、电容Cl、电容C2、稳压二极管Dl以及电感LI ;电容Cl的一端和稳压电路芯片的电压输入端均与外部电源连接,电感LI的一端和稳压二极管Dl的负极均与稳压电路芯片的信号输出端连接,电感LI的另一端、稳压电路芯片的反馈调节FB端以及电容C2的一端均与开关电源模块的电源输出端连接;电容Cl的另一端、稳压电路芯片的控制端ON/OFF、稳压电路芯片的接地GND端、稳压二极管Dl的正极以及电容C2的另一端均接地;开关电源模块的电源输出端与MCU模块的电源输入端连接。3.如权利要求2所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述第一电压信号为3.3V。4.如权利要求2所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述稳压电路芯片的型号为 LM2576HVS-12。5.如权利要求1所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述MCU模块包括MCU芯片,MCU芯片的信号输出端与电平转换模块的信号输入端连接,MCU芯片的信号输入端与电平转换模块的信号输出端连接。6.如权利要求5所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述MCU芯片的型号为 STM32F103RCT6。7.如权利要求1所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述电平转换模块包括电平转换芯片和电阻Rl ;电平转换芯片的电源输出VCC端与开关电源模块的电源输出端连接,电平转换芯片的第一反相器输入端与MCU芯片的信号输出端连接,电平转换芯片的第一反相器输出端与船用自动导航设备的信号输入端连接;船用自动导航设备的信号输出端与电平转换芯片的第二反相器输入端连接,电平转换芯片的第二反相器输出端通过电阻Rl与MCU芯片的信号输入端连接。8.如权利要求7所述的一种改进型船用导航系统,其特征在于:所述电平转换芯片的型号为 MAX3232CSE。
【专利摘要】本实用新型涉及一种改进型船用导航系统,包括MCU模块、电平转换模块、开关电源模块;开关电源模块,用于将来自外部电源的电压信号转换成第一电压信号至MCU模块以使MCU模块开始工作;电平转换模块,用于将来自船用导航设备的数据信号发送至MCU;MCU模块,用于根据数据信号控制电平转换模块输出相应的电平信号至船用导航设备,可实现拓展船用通信导航设备安装串口数量,并对串口数据透明传输到自动舵,提高船舶自动化稳定性。
【IPC分类】B63B49/00
【公开号】CN204701752
【申请号】CN201520412312
【发明人】冯建, 王章武, 叶翠安, 吕德仁, 张建忠, 周杰荣, 吴太耀
【申请人】广东交通职业技术学院
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年6月15日