[发明专利]电梯层叠式无总线扩展单片机控制器

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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R1，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“1”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”1”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。

发明内容

本发明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。

本发明的技术方案是：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印刷电路板上的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；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和信号电源相互独立，所述工作电源和信号电源的地均对大地悬空，无共地点。

所述控制回路的I/O信号接口电路中，开关量输入信号、开关量输出信号、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I/O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。