一种基于iMX8MN处理器的工业控制系统的制作方法

一种基于imx8mn处理器的工业控制系统
技术领域
1.本实用新型涉及工业监控领域，一种基于imx8mn处理器的工业控制系统。


背景技术：

2.随着设备信息化的深入，关键行业的关键任务越来越多地依靠工业自动化。目前传统的控制系统是集散式控制系统，控制系统的可执行性和可视性都比较差，出现问题也无法及时反馈，因此效率低下，无法满足现在工业多信号、多控制单元整体协作的应用，及工业控制设备的联网通信能力，且信号传送方式一般都采用一对一结构，这使得电路连线复杂，工程费用高，维护困难，信号传输效果不佳，阻碍控制操作的精确性。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种基于imx8mn处理器的工业控制系统解决了现有技术监控不到位和监控精确度不足的问题。
4.为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：
5.提供一种基于imx8mn处理器的工业控制系统，其包括机器检测模块、电路检测模块、串行通信模块、摄像头、中央处理器、脉冲发生电路、tft液晶触摸显示屏、led指示灯和电源；其中机器检测模块包括温度传感器和振动传感器，电路检测模块包括电压监测器、电流监测器、过载监测器；
6.机器检测模块的输出端通过串行通信模块与中央处理器的第一输入端相连；电路检测模块的输出端通过串行通信模块与中央处理器的第一输入端相连；摄像头的输出端与中央处理器的第二输入端相连；中央处理器的输出端与脉冲发生电路的输入端相连；脉冲发生电路的输出端分别与tft液晶触摸显示屏的输入端和led指示灯供电的输入端相连；
7.电源用于对机器检测模块、电路检测模块、串行通信模块、摄像头、中央处理器、脉冲发生电路、tft液晶触摸显示屏和led指示灯供电。
8.进一步地：中央处理器包括imx8mn处理器芯片；imx8mn处理器芯片通过独立接口rgmii与phy芯片相连；imx8mn处理器芯片通过第一gpmi接口与dm9000c芯片相连；imx8mn处理器芯片接内存ddr4；imx8mn处理器芯片分别通过两个串口uart和一个标准接口rs232与第一插排cn1相连；imx8mn处理器芯片通过第一i2c接口与触摸屏控制器tsc2007相连；imx8mn处理器芯片的lcd背光设置为pwm模式；imx8mn处理器芯片通过显示接口mipi_dsi与芯片sn65dsi184相连；imx8mn处理器芯片通过四个接口的集线器usb2514扩展四路usb host 2.0口；phy芯片、dm9000c芯片、触摸屏控制器tsc2007和芯片sn65dsi184分别与第一插排cn1相连；
9.imx8mn处理器芯片通过第二i2c接口与实时时钟芯片isl1208相连；imx8mn处理器芯片与两个晶振相连；imx8mn处理器芯片分别通过32个gpio口、1个otg/pcie口、第一spi口、第三i2c口和一个sd/sdio口与第二插排cn2相连；imx8mn处理器芯片emmc芯片相连；imx8mn处理器芯片通过第二gpmi接口与ch438q芯片相连；imx8mn处理器芯片通过第二spi
口与mcp2518fd芯片相连；实时时钟芯片isl1208、ch438q芯片和mcp2518fd芯片分别与第二插排cn2相连。
10.进一步地：第一插排cn1设置a、b和c三列；第二插排cn2设置d、e和f三列；且每列均设置22芯；第一插排cn1的a列和第二插排cn2的f列设置在主板两个外侧；第一插排cn1的c列和第二插排cn2的d列设置在主板两个内侧。
11.进一步地：四路usb host 2.0口的两路口与第一插排cn1相连，另两路口与第二插排cn2相连。
12.进一步地：imx8mn处理器芯片接bd71847a电源。
13.进一步地：电源包括电容c1；电容c1的两端作为电源的输入端；电容c1的一端与变压器t1原边的一端相连，变压器t1原边的另一端分别与接地电容c2和保险丝f的一端相连，保险丝f的另一端分别与二极管d1的负极和二极管d2的正极相连；电容c1的另一端与变压器t1副边的一端相连，变压器t1副边的另一端分别与接地电容c3和电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端分别与二极管d4的负极和二极管d3的正极相连；
14.二极管d2的负极分别与二极管d3的负极、接地有极电容c4的正极、电阻r2的一端和变压器t2的第一原边的一端相连；电阻r2的另一端与电阻r3的一端相连；电阻r3的另一端与变压器t2的第二原边的一端相连；
15.二极管d1的正极分别与二极管d4的正极、电阻r4的一端和电阻r13的一端相连，并接地；电阻r4的另一端与电容c5的一端相连；电容c5的另一端分别与三极管q2的基极、稳压二极管d7的负极、电阻r9的一端和电阻r10的一端相连；电阻r9的另一端分别与电阻r6的一端和三极管q1的集电极相连；三极管q1的发射极分别与稳压二极管d6的负极和电阻r7的一端相连；三极管q1的基极与变阻器vr的滑动接线端相连；变阻器vr的第一接线端与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与有极电容c6的正极相连；变阻器vr的第二接线端与电阻r8的一端相连；电阻r5的另一端、电阻r6的另一端和电阻r7的另一端分别与二极管d5的负极相连，二极管d5的正极与变压器t2的第三原边的一端相连；有极电容c6的负极、电阻r8的另一端、稳压二极管d6的正极和电阻r10的另一端分别与稳压二极管d7的正极相连；
16.三极管q2的发射极与电阻r12的一端相连；电阻r12的另一端与三极管q3的集电极相连；三极管q3的基极分别与三极管q2的集电极和电阻r11的一端相连，电阻r11的另一端与稳压二极管d7的正极相连；三极管q3的发射极与电阻r13的另一端相连；
17.电阻r12的另一端分别与有极电容c8的正极和二极管d8的负极相连；二极管d8的正极分别与电容c7的一端、二极管d9的负极和变压器t2的第二原边的另一端相连；电容c7的另一端和二极管d9的正极分别与电阻r14的一端相连；有极电容c8的负极分别与变压器t2的第二原边的一端和三极管q4的基极相连；三极管q4的发射极与电阻r15的一端相连；三极管q4的集电极分别与变压器t2的第一原边的另一端、电容c9的一端相连；电容c9的另一端与电阻r16的一端相连；电阻r14的另一端、电阻r15的另一端和电阻r16的另一端分别与电阻r13的另一端相连，并与变压器t2的第三原边的另一端相连；
18.变压器t2的第三原边的另一端分别与电容c10的一端和电阻r17的一端相连；电容c10的另一端和电阻r17的另一端分别与变压器t2的第一副边的一端相连，并接地；变压器t2的第一副边的另一端分别与电阻r18的一端、电容c13的一端和二极管d10的正极相连；电阻r18的另一端与电容c11的一端相连；二极管d10的负极、电容c13的另一端和电容c11的另
一端分别与接地有极电容c12的正极相连，且与接地电阻r19相连，并作为电源的第一输出端，输出电压为50v；
19.变压器t2的第二副边的一端与电容c15的一端和二极管d11的正极相连，变压器t2的第二副边的另一端接地；电容c15的另一端分别与二极管d11的负极、接地有极电容c14的正极、接地电阻r20的一端和电阻r21的一端相连；电阻r21的另一端与接地稳压二极管d12的负极相连，并作为电源的第二输出端，输出电压为5v。
20.本实用新型的有益效果为：
21.1、本实用新型通过机器检测模块的温度传感器获取机器的温度，一旦温度过高，对应的led指示灯会亮，操作人员可以通过指示灯的情况在tft液晶触摸显示屏进行工作模式的调整，或者根据指示灯开关机器；通过机器检测模块的振动传感器获取机器振动状态，一旦振动异常，对应的led指示灯会亮，且tft液晶触摸显示屏会显示具体数据，以便操作人员根据显示结果判断机器是没有放置平衡还是出现松动，并进行对应的调整；
22.2、本实用新型通过机器检测模块的电压监测器、电流监测器和过载监测器获取机器工作时的相关电路的电压电流状态，以免发生电压过大或短路或工作时功率过大情况而损坏或烧坏机器；
23.3、本实用新型的中央处理器放置于室内机器端，tft液晶触摸显示屏可以放置于室外，实现地理上的分散，便于控制操作；
24.4、本实用新型通过结合摄像头获取室内机器端图像信息，能够更全方位地进行监测；
25.5、本实用新型采用的中央处理器接口丰富、功能多样、集成度高，以及适用范围广，且本实用新型系统数据传输具有准确性和可靠性，同时节约人力成本。
附图说明
26.图1为本实用新型的系统图；
27.图2为本实用新型imx8mn处理器的逻辑图；
28.图3为本实用新型imx8mn处理器的位置结构图；
29.图4为本实用新型的电源电路图；
30.图5为本实用新型imx8mn处理器的a列管脚图；
31.图6为本实用新型imx8mn处理器的b列管脚图；
32.图7为本实用新型imx8mn处理器的c列管脚图；
33.图8为本实用新型imx8mn处理器的d列管脚图；
34.图9为本实用新型imx8mn处理器的e列管脚图；
35.图10为本实用新型imx8mn处理器的f列管脚图。
具体实施方式
36.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
37.如图1所示，该基于imx8mn处理器的工业控制系统包括机器检测模块、电路检测模块、串行通信模块、摄像头、中央处理器、脉冲发生电路、tft液晶触摸显示屏、led指示灯和电源；其中机器检测模块包括温度传感器和振动传感器，电路检测模块包括电压监测器、电流监测器、过载监测器；
38.机器检测模块的输出端通过串行通信模块与中央处理器的第一输入端相连；电路检测模块的输出端通过串行通信模块与中央处理器的第一输入端相连；摄像头的输出端与中央处理器的第二输入端相连；中央处理器的输出端与脉冲发生电路的输入端相连；脉冲发生电路的输出端分别与tft液晶触摸显示屏的输入端和led指示灯供电的输入端相连；
39.电源用于对机器检测模块、电路检测模块、串行通信模块、摄像头、中央处理器、脉冲发生电路、tft液晶触摸显示屏和led指示灯供电。
40.如图2和图3所示，中央处理器包括imx8mn处理器芯片；imx8mn处理器芯片通过独立接口rgmii与phy芯片相连；imx8mn处理器芯片通过第一gpmi接口与dm9000c芯片相连；imx8mn处理器芯片接内存ddr4；imx8mn处理器芯片分别通过两个串口uart和一个标准接口rs232与第一插排cn1相连；imx8mn处理器芯片通过第一i2c接口与触摸屏控制器tsc2007相连；imx8mn处理器芯片的lcd背光设置为pwm模式；imx8mn处理器芯片通过显示接口mipi_dsi与芯片sn65dsi184相连；imx8mn处理器芯片通过四个接口的集线器usb2514扩展四路usb host 2.0口；phy芯片、dm9000c芯片、触摸屏控制器tsc2007和芯片sn65dsi184分别与第一插排cn1相连；
41.imx8mn处理器芯片通过第二i2c接口与实时时钟芯片isl1208相连；imx8mn处理器芯片与两个晶振相连；imx8mn处理器芯片分别通过32个gpio口、1个otg/pcie口、第一spi口、第三i2c口和一个sd/sdio口与第二插排cn2相连；imx8mn处理器芯片emmc芯片相连；imx8mn处理器芯片通过第二gpmi接口与ch438q芯片相连；imx8mn处理器芯片通过第二spi口与mcp2518fd芯片相连；实时时钟芯片isl1208、ch438q芯片和mcp2518fd芯片分别与第二插排cn2相连。
42.第一插排cn1设置a、b和c三列；第二插排cn2设置d、e和f三列；且每列均设置22芯；第一插排cn1的a列和第二插排cn2的f列设置在主板两个外侧；第一插排cn1的c列和第二插排cn2的d列设置在主板两个内侧。
43.四路usb host 2.0口的两路口与第一插排cn1相连，另两路口与第二插排cn2相连。
44.imx8mn处理器芯片接bd71847a电源。
45.如图4所示，电源包括电容c1；电容c1的两端作为电源的输入端；电容c1的一端与变压器t1原边的一端相连，变压器t1原边的另一端分别与接地电容c2和保险丝f的一端相连，保险丝f的另一端分别与二极管d1的负极和二极管d2的正极相连；电容c1的另一端与变压器t1副边的一端相连，变压器t1副边的另一端分别与接地电容c3和电阻r1的一端相连，电阻r1的另一端分别与二极管d4的负极和二极管d3的正极相连；
46.二极管d2的负极分别与二极管d3的负极、接地有极电容c4的正极、电阻r2的一端和变压器t2的第一原边的一端相连；电阻r2的另一端与电阻r3的一端相连；电阻r3的另一端与变压器t2的第二原边的一端相连；
47.二极管d1的正极分别与二极管d4的正极、电阻r4的一端和电阻r13的一端相连，并
接地；电阻r4的另一端与电容c5的一端相连；电容c5的另一端分别与三极管q2的基极、稳压二极管d7的负极、电阻r9的一端和电阻r10的一端相连；电阻r9的另一端分别与电阻r6的一端和三极管q1的集电极相连；三极管q1的发射极分别与稳压二极管d6的负极和电阻r7的一端相连；三极管q1的基极与变阻器vr的滑动接线端相连；变阻器vr的第一接线端与电阻r5的一端相连，电阻r5的另一端与有极电容c6的正极相连；变阻器vr的第二接线端与电阻r8的一端相连；电阻r5的另一端、电阻r6的另一端和电阻r7的另一端分别与二极管d5的负极相连，二极管d5的正极与变压器t2的第三原边的一端相连；有极电容c6的负极、电阻r8的另一端、稳压二极管d6的正极和电阻r10的另一端分别与稳压二极管d7的正极相连；
48.三极管q2的发射极与电阻r12的一端相连；电阻r12的另一端与三极管q3的集电极相连；三极管q3的基极分别与三极管q2的集电极和电阻r11的一端相连，电阻r11的另一端与稳压二极管d7的正极相连；三极管q3的发射极与电阻r13的另一端相连；
49.电阻r12的另一端分别与有极电容c8的正极和二极管d8的负极相连；二极管d8的正极分别与电容c7的一端、二极管d9的负极和变压器t2的第二原边的另一端相连；电容c7的另一端和二极管d9的正极分别与电阻r14的一端相连；有极电容c8的负极分别与变压器t2的第二原边的一端和三极管q4的基极相连；三极管q4的发射极与电阻r15的一端相连；三极管q4的集电极分别与变压器t2的第一原边的另一端、电容c9的一端相连；电容c9的另一端与电阻r16的一端相连；电阻r14的另一端、电阻r15的另一端和电阻r16的另一端分别与电阻r13的另一端相连，并与变压器t2的第三原边的另一端相连；
50.变压器t2的第三原边的另一端分别与电容c10的一端和电阻r17的一端相连；电容c10的另一端和电阻r17的另一端分别与变压器t2的第一副边的一端相连，并接地；变压器t2的第一副边的另一端分别与电阻r18的一端、电容c13的一端和二极管d10的正极相连；电阻r18的另一端与电容c11的一端相连；二极管d10的负极、电容c13的另一端和电容c11的另一端分别与接地有极电容c12的正极相连，且与接地电阻r19相连，并作为电源的第一输出端，输出电压为50v；
51.变压器t2的第二副边的一端与电容c15的一端和二极管d11的正极相连，变压器t2的第二副边的另一端接地；电容c15的另一端分别与二极管d11的负极、接地有极电容c14的正极、接地电阻r20的一端和电阻r21的一端相连；电阻r21的另一端与接地稳压二极管d12的负极相连，并作为电源的第二输出端，输出电压为5v。
52.本实用新型以imx8mn处理器芯片为核心，利用固有的数据总线接口连接ddr4，emmc，网络phy芯片，并设计了lvds显示转换电路。由于imx8mn处理器芯片本身没有支持触摸屏接口，因此利用i2c总线外扩了独立的电阻触摸屏控制芯片。imx8mn处理器芯片仅支持mipi显示接口，因此增加mipi转lvds电路。针对imx8mn处理器芯片通讯接口较少的问题，通过专用芯片扩展了网口，串口和can总线接口。考虑实际应用中的多usb口需求，通过usb hub芯片扩展了四路usb2.0 host口。
53.如图5到图7所示，第一插排cn1主要包括以太网接口、异步串口、usb host接口和显示接口等。显示接口根据不同的配置、支持1路或2路lvds信号输出。对于触摸屏，imx8mn处理器芯片支持电阻触摸屏或电容触摸屏接口可选。
54.如图8到图10所示，第一插排cn2的管脚，以通用数字io和多路串口作为其基本的功能。
55.本实用新型通过机器检测模块的温度传感器获取机器的温度，一旦温度过高，对应的led指示灯会亮，操作人员可以通过指示灯的情况在tft液晶触摸显示屏进行工作模式的调整，或者根据指示灯开关机器；通过机器检测模块的振动传感器获取机器振动状态，一旦振动异常，对应的led指示灯会亮，且tft液晶触摸显示屏会显示具体数据，以便操作人员根据显示结果判断机器是没有放置平衡还是出现松动，并进行对应的调整；
56.本实用新型通过机器检测模块的电压监测器、电流监测器和过载监测器获取机器工作时的相关电路的电压电流状态，以免发生电压过大或短路或工作时功率过大情况而损坏或烧坏机器；
57.本实用新型的中央处理器放置于室内机器端，tft液晶触摸显示屏可以放置于室外，实现地理上的分散，便于控制操作；
58.本实用新型通过结合摄像头获取室内机器端图像信息，能够更全方位地进行监测；
59.本实用新型采用的中央处理器接口丰富、功能多样、集成度高，以及适用范围广，且本实用新型系统数据传输具有准确性和可靠性，同时节约人力成本。