[发明专利]一种基于仪表总线协议数据通讯装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通讯装置和方法，尤其涉及一种基于仪表总线协议数据通讯装置及方法。

背景技术

仪表总线是一种低成本的一点对多点的总线通讯系统，具有通讯设备容量大（500点），通讯速率高（9600bps），成本低，设计简单，布线简便（无极性可任意分支，普通双绞线），抗干扰能力强，并总线可提供高达500mA电源的特点。系统具有自动登录功能，此功能可完成设备的自动登录、结点中断报警等双向可中断的先进的通讯功能。总线隔离设备具有总线故障隔离性能，保证部分总线故障时其它部分正常通讯。以该电路为核心构成的总线通讯系统可广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报警及联动网络、小区智能化控制网络、中央空调控制系统等。

一直以来我们都是采用复杂电压调制电路如使用恒流源去控制功率型三极管来驱动高电压，这势必增加设备的复杂性和不稳定性，特别是在电路设计上，因一般电路采用的芯片都为低压芯片，如果要驱动高压电路或是从高压电路中提取信号，电路设计会变得比较复杂，同时高压电路产生的杂波会干扰到低压电路，导致信号错误或者单片机程序“跑飞”的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有电路复杂且不稳定的问题，设计制造出一种成本较低，具有电路结构简单、稳定，抗干扰能力强的仪表总线数据通讯装置和方法。

为实现上述发明目的可按以下方案来实现，一种基于仪表总线协议数据通讯装置，包括电源模块、RS-232通信模块、单片机模块、电压调制模块、和电流解调模块。

所述的电源模块，它提供整个电路的供电，他一般采用DC36V开关电源或DC36V变压器电源,要求电源最大工作电流在2A以上。

RS-232通讯模块是采用光电隔离的方式来实现的，参考图6，RS-232一般采用DB9接口连接，DB9接口的2脚为接收口，其连接到输出光耦O11的信号输出端6脚上。DB9接口的3脚为发送口，其连接到输入光耦O10的信号输入端2脚上。DB9接口的4脚为数据终端准备信号，其一般输出为高电平，因DB9端口无VCC电源口，在这里我们巧用了这个信号作为电源，给光耦的RS-232侧供电。光耦O10的输出端6脚连接到单片机串口输入脚上，并用电阻R27作为上拉，保证待机时电平口处于高电平状态。光耦O11的输入端3脚连接到三极管T2的集电极上，单片机的输出脚连接到三极管T2的基极上，单片机的串口输出通过三极管放大来驱动光耦O11。

单片机模块，主要用于数据的接收和转发，参考图7，单片机有两组串口分别是单片机的74、75脚（串口1）和62、63脚（串口2），74脚为串口1输入连接到光耦O10的6脚上，75脚为串口1输出连接到三极管T2的基极上驱动光耦O11。串口2用于连接电压调制模块和电流解调模块，62脚为串口2输入，连接到光耦O2的输出端6脚上接收解调模块的输出信号，63脚为串口2输出，连接到光耦O1的输入端3脚上，将发送信号通过光耦O1传递到电压调制模块上。单片机含有两个振荡信号的输入源，分别是32.768KHz和4MHz，32.768KHz晶振连接到单片机8脚和9脚，4MHz晶振连接到单片机88脚和89脚。相关的外围电路参见图7。

电压调制模块，用于将单片机输出的低压信号调制到36V高压信号，参考图2，它有电阻、电容、三端可调稳压器、光耦、三极管组成，串口2输出的串口信号连接到光耦1的3脚上，信号通过光信号传递到光耦的输出6脚上，光耦部分电阻R36、R42起上拉作用，电阻R41起使能作用连接光耦的7脚。输出到光耦6脚的信号通过驱动电阻R43连接到三极管N1的基极，三极管集电极连接到三端可调稳压器的电压调节1脚，当三极管输入高电平时，三极管导通，连接在三端可调稳压器输出脚与调节脚之间的R2和调节脚与三极管集电极之间的R1分压，三端可调稳压器的输出脚在总线上输出14V电压。当三极管输入低电平时，三极管截止，三端可调稳压器调节脚为36V高电平，总线输出36V电平。三端可调稳压器的输入输出端之间连接二极管D1，保护三端可调稳压器被损坏。