[实用新型]一种异步串行数据的远距离传输电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及利用光纤这种传输介质实现的一种异步串行数据的远距离传输电路。 

背景技术

目前，分布式自动化监测系统底层网络配置通常采用现场总线的方法实现。现场总线是监测现场和安装在监测室(中心)的计算机之间的一种串行数字通信链路。对于监测环境恶劣且被监测点较为分散的场合一般使用RS-485规范的半双工形式来实现，用RS-485形式实现的现场总线结构简单，传输距离和负载性能都比较好，所以被人们广泛使用。但是在1200米以上距离时，受各方面的因素影响（主要是传输介质存在缺陷），通常串行异步通讯的数据传输速率设定在1200-9600bps。如使用光纤作为传输介质可以使总线性能大大提高，这是由于光纤传输与电缆传输数据采集系统相比具有一下几个优点： 

1. 容量大，光纤的工作频率与电缆相比高出8-9个数量级。

2. 衰减小，中继段距离长（100-150Km）。 

3. 光纤尺寸小、重量轻，便于铺设和运输。 

4. 无辐射，光纤不受强电干扰、电气化铁道干扰和雷电干扰，抗电磁脉冲能力也很强，保密性好。 

5. 材料来源丰富、环保，节约有色金属。传统的通信电缆要耗用大量的铜、铝等，光纤通信的发展将节约大量有色金属。 

6. 成本低。目前市场上各种电缆金属材料价格不断上涨，而光纤价格则越来越低，这为光纤通信得到迅速发展创造了重要的前提条件。 

7. 光缆适应性强，寿命长。 

因此光纤传输被越来越多地应用于一些周围环境较恶劣的远程通信和数据采集系统中。 

发明内容

本实用新型的目的是，克服现有技术存在的不足，提供了一种异步串行数据的远距离传输电路。该电路通过光纤这种传输介质实现的异步串行数据远距离传输，其传输距离、传输速率以及抗干扰能力远远超过现有的通过金属导线进行的异步串行数据通信。 

本实用新型为实现上述目的所采取的技术方案是：一种异步串行数据的远距离传输电路，其特征在于：包括异步数据电平转换芯片、差分曼彻斯特编解码芯片和光信号收发器，所述差分曼彻斯特编解码芯片接收本地时钟信号并分别与异步数据电平转换芯片、光收发器双向连接。 

本实用新型的特点是：（1）光纤作为传输介质，其传输距离远、传输速率高以及抗干扰能力强。（2）采用CPLD芯片实现差分曼彻斯特编解码芯片缩短系统开发周期，移植性、扩展性好。（3）光纤传输系统中数字编解码器件价格一般较昂贵,而CPLD 器件价格相对便宜，低成本。（4）差分曼彻斯特编码有利于光纤的高速传输，其不含有直流分量，且有较尖锐的频谱特性，重要的是码型中含有定时信息，有利于时钟提取。 

附图说明

图1 为本实用新型的电路连接框图。 

图2为本实用新型RS232接口与数据电平转换芯片电路图。 

图 3为差分曼彻斯特编解码芯片内部电路结构框图。 

图4 为本实用新型光收发器电路图。 

图5为几种常用二进制码型对比图。 

具体实施方式

如图1所示，一种异步串行数据的远距离传输电路，包括异步数据电平转换芯片、差分曼彻斯特编解码芯片和光信号收发器。差分曼彻斯特编解码芯片接收本地时钟信号并分别与异步数据电平转换芯片、光收发器双向连接。 

图中光信号收发器实质上是一个光电调制器，它用差分曼彻斯特编码器发送来的电信号对光源进行调制变成光信号，经调制的光耦合到光纤中后传输到接收端，接收端的光电子检测器件把光信号解调成电信号，经放大、整形处理后送至差分曼彻斯特解码器中最后输出TTL电平的NRZ信号。 

如图2所示，异步数据电平转换芯片的电路连接为电平转换芯片D1的1脚通过电容C1与3脚连接，2脚通过电容C3接电源，4脚通过电容C2接5脚，6脚通过电容C4接地，8脚、10脚、15脚接地，16脚接电源。 

在设备间传输串行异步数据时，通常采用RS422或RS232电平，所以进入本系统的异步数据应经过电平转换芯片，将其变为TTL电平后再进行编码处理。 

如图5所示，差分曼彻斯特码和曼彻斯特码最大的不同是，它将曼彻斯特码中用绝对电平表示的波形改为用电平的相对变化来表示，这是为了解决接收方因极性反转而引起的译码错误。图5中画出了单极性非归零码（NRZ码）、传号差分码（NRZ(M)）、曼彻斯特码和差分曼彻斯特码的波形。