CN102752181A - Rs-232/mbus总线转发器 - Google Patents
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Abstract
一种RS-232/MBUS总线转发器，属于计算机通信技术领域。包括RS-232接口、RS-232/TTL电平转换电路、双串口MCU、MBUS收/发电路和MBUS接口，以上各部分依次电连接。可以按PC机—RS-232/MBUS总线转发器—多个监控终端相连接，组成中小型集中监控网；或按GPRS模块—RS-232/MBUS总线转发器—多个监控终端连接，组成手机短信方式控制的移动监控网；或按PC机—GPRS模块、GPRS模块—RS-232/MBUS总线转发器—多个监控终端，组成分布式的大型监控网络。应用本发明可获得的有益效果是工作性能可靠，便于组成多种形式的监控网络。
Description
技术领域
本发明涉及计算机通信技术领域，属于智能楼宇监控的一部分，具体为RS-232总线与MBUS总线之间的数据转发器。
背景技术
在RS-232总线是一种常用的串行通信技术，PC机、GPRS模块等都采用这种接口与外设进行数据的交换；MBUS总线技术是最近发布的一种串行通信技术，MBUS主机采用差分电压方式工作、MBUS终端采用差分电流方式工作，具有很强的抗干扰能力，同时还可以通过总线对挂载在总线上的设备供电，是专为水、热、气表远程抄表而设计的通信技术，是替代RS-485总线技术应用于智能楼宇的设备监控的更合适的方案。
目前现有的MBUS总线接收电路专利技术中主要采用电容耦合方式工作，由于传输的数据可能存在连续多个0的情况，电容耦合可能导致丢失数据、产生通信出错率高的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种通信出错率低、造价较低方便实用的RS-232/MBUS总线转发器。
为了达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：一种RS-232/MBUS总线转发器，包括RS-232接口、RS-232/TTL电平转换电路、双串口MCU、MBUS收/发电路和MBUS接口。RS-232接口用于与PC机的串行口相连接、或与GPRS模块的串行通信口相连接，采用DB9连接器，三线通信方式。RS-232/TTL电平转换电路用于PC机串口的RS-232电平与双串口MCU的TTL电平转换，可采用专用集成电路如MAX232等实现。双串口MCU的第一串口用于收发RS-232总线的数据，第二串口用于收发MBUS总线的数据。MBUS收/发电路用于实现MBUS通信，MBUS主机端发送逻辑1时，MBUS总线上的电压在24V~36V间的某个值，发送逻辑0时，MBUS总线上的电压应比逻辑1时低12V以上；MBUS主机端接收逻辑1时，MBUS总线上的电流变化小于1.5mA，MBUS主机接收逻辑0时，MBUS总线上的电流增加11~20mA。MBUS接口通过双绞线连接远端的监控终端设备，实现能量和数据传输。
本发明的MBUS收/发电路区别与现有专利技术的最主要技术是接收电路前级信号放大电路采用共基极电路、与后极信号整形电路之间直流耦合，共基极电路输入阻抗低、频率特性好，直流耦合能够放大极低频率的信号，通信出错率低；其次，数字地与模拟地通过一点连接，增强抗干扰能力。MBUS收/发电路各部件的连接关系如下：MBUS接口J1的2引脚连接三端可调稳压电路U1的VOUT引脚、电阻R1的一端，MBUS接口J1的1引脚连接NPN型三极管Q4的发射极、电阻R12的一端，三端可调稳压电路U1的VIN引脚连接直流30V，三端可调稳压电路U1的ADJ引脚连接电阻R1的另一端、电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端、NPN型三极管Q2的集电极，电阻R3的另一端连接数字地，三极管Q2的发射极连接数字地，三极管Q2的基极连接电阻R4的一端、NPN型三极管Q3的集电极，电阻R4的另一端连接5V直流电源，三极管Q3的基极的发射极连接数字地，三极管Q3的基极连接电阻R10的一端、电阻R8的一端，电阻R10的另一端连接数字地，电阻R8的另一端连接电阻R6的一端、双串口MCU的第二串口发射引脚，电阻R6的另一端连接5V直流电源，电阻R13的两端分别连接数字地和模拟地，电阻R12的另一端连接模拟地，三极管Q4的基极连接电容C1的正极、可调电阻R9的可调端，电容C1的负极连接模拟地，可调电阻R9的固定端分别连接5V直流电源和模拟地，三极管Q4的集电极连接电阻R5的一端、二极管D1的阴极，电阻R5的另一端连接5V直流电源，二极管D1的阳极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接PNP型三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接5V直流电源，三极管Q1的集电极连接电阻R11的一端、双串口MCU的第二串口接收引脚，电阻R11的另一端连接模拟地。
三端可调稳压电路U1可选择LM317等集成稳压芯片，NPN型三极管可选择常用的S9014等小功率管，PNP型三极管可选择S9015等小功率管。
三极管Q4、电阻R12、R5、R9、电容C1构成共基极放大电路，MBUS总线上的电流信号通过电阻R12转换为电压信号从Q4的发射极输入；三极管Q1、电阻R11组成共发射极电路，用于信号整形；前级共基极放大电路从Q4的集电极输出，通过二极管D1、电阻R7耦合到共发射极电路的输入端Q1的基极，共发射极电路的从Q1的集电极输出，将整形后的信号送给双串口MCU的第二串口接收引脚。
附图说明
图1 是RS-232/MBUS总线转发器模块结构图
图2 是MBUS主机收/发电路原理图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述：
图1中， RS-232接口、RS-232/TTL电平转换电路、双串口MCU、MBUS收/发电路和MBUS接口依次电连接。RS-232接口用于连接到PC机的串行口、或连接到GPRS模块的串行通信口，采用标准公头DB9连接器，三线通信方式。RS-232/TTL电平转换电路用于PC机串口的RS-232电平与MCU的TTL电平之间转换，可采用专用集成电路如MAX232等实现。双串口MCU可选择STC12系列带双串口的MCU，也可以采用单串口的MCU，采用分时复用的方法实现双串口功能，优选采用双串口MCU，且片内FLASH程序存储器大于16KB，片内RAM为1280BYTE的STC12C5A16S2型MCU，该MCU的第一串口用于收发RS-232总线的数据，第二串口用于收发MBUS总线的数据。MBUS收/发电路用于实现MBUS通信，按照MBUS通信规则，MBUS主机端发送逻辑1时，MBUS总线上的电压在24V~36V间的某个值，发送逻辑0时，MBUS总线上的电压应比逻辑1时低12V以上；MBUS主机端接收逻辑1时，MBUS总线上的电流变化小于1.5mA，MBUS主机接收逻辑0时，MBUS总线上的电流增加11~20mA，优选地，本发明的MBUS总线电压在发送1时为28V，发送0时为14V，总线电流为100mA（MBUS终端发送1时）和111mA(MBUS终端发送0时)。MBUS接口用于连接总线，通过双绞线连接远端的监控终端设备，实现能量和数据传输。
图2中，本发明的MBUS收/发电路区别与现有专利技术的最主要技术是接收电路前级信号放大电路采用共基极电路、与后极信号整形电路之间直流耦合，由于共基极电路输入阻抗低、频率特性好，直流耦合能够放大极低频率的信号，通信出错率低；其次，数字地与模拟地通过一点连接，增强抗干扰能力。MBUS收/发电路各部件的连接关系如下：MBUS接口J1的2引脚连接三端可调稳压电路U1的VOUT引脚、电阻R1的一端，MBUS接口J1的1引脚连接NPN型三极管Q4的发射极、电阻R12的一端，三端可调稳压电路U1的VIN引脚连接直流30V，三端可调稳压电路U1的ADJ引脚连接电阻R1的另一端、电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端、NPN型三极管Q2的集电极，电阻R3的另一端连接数字地，三极管Q2的发射极连接数字地，三极管Q2的基极连接电阻R4的一端、NPN型三极管Q3的集电极，电阻R4的另一端连接5V直流电源，三极管Q3的基极的发射极连接数字地，三极管Q3的基极连接电阻R10的一端、电阻R8的一端，电阻R10的另一端连接数字地，电阻R8的另一端连接电阻R6的一端、双串口MCU的第二串口发射引脚，电阻R6的另一端连接5V直流电源，电阻R13的两端分别连接数字地和模拟地，电阻R12的另一端连接模拟地，三极管Q4的基极连接电容C1的正极、可调电阻R9的可调端，电容C1的负极连接模拟地，可调电阻R9的固定端分别连接5V直流电源和模拟地，三极管Q4的集电极连接电阻R5的一端、二极管D1的阴极，电阻R5的另一端连接5V直流电源，二极管D1的阳极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接PNP型三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接5V直流电源，三极管Q1的集电极连接电阻R11的一端、双串口MCU的第二串口接收引脚，电阻R11的另一端连接模拟地。
三端可调稳压电路U1可选择LM317等集成稳压芯片，NPN型三极管可选择常用的S9014等小功率管，PNP型三极管可选择S9015等小功率管。各元件优选参数如图2所示，不重复叙述。
有益的效果
应用本发明可获得的有益效果是工作性能可靠，可以按PC机——RS-232/MBUS总线转发器——多个监控终端相连接，组成局部区域的中小型集中监控网络；也可以按GPRS模块——RS-232/MBUS总线转发器——多个监控终端相连接，组成以手机短信方式控制的移动监控网络；还可以按PC机——GPRS模块相连接、GPRS模块——RS-232/MBUS总线转发器——多个监控终端相连接，组成被监控终端地域上分散、管理上集中的大型监控网络，便于组成多种监控网络。
Claims (2)
1.一种RS-232/MBUS总线转发器，其特征是：包括RS-232接口、RS-232/TTL电平转换电路、双串口MCU、MBUS收/发电路和MBUS接口。
2.按照权利要求1所述的RS-232/MBUS总线转发器，其特征是：所述的MBUS收/发电路各部件的连接关系如下：MBUS接口J1的2引脚连接三端可调稳压电路U1的VOUT引脚、电阻R1的一端，MBUS接口J1的1引脚连接NPN型三极管Q4的发射极、电阻R12的一端，三端可调稳压电路U1的VIN引脚连接直流30V，三端可调稳压电路U1的ADJ引脚连接电阻R1的另一端、电阻R2的一端，电阻R2的另一端连接电阻R3的一端、NPN型三极管Q2的集电极，电阻R3的另一端连接数字地，三极管Q2的发射极连接数字地，三极管Q2的基极连接电阻R4的一端、NPN型三极管Q3的集电极，电阻R4的另一端连接5V直流电源，三极管Q3的基极的发射极连接数字地，三极管Q3的基极连接电阻R10的一端、电阻R8的一端，电阻R10的另一端连接数字地，电阻R8的另一端连接电阻R6的一端、双串口MCU的第二串口发射引脚，电阻R6的另一端连接5V直流电源，电阻R13的两端分别连接数字地和模拟地，电阻R12的另一端连接模拟地，三极管Q4的基极连接电容C1的正极、可调电阻R9的可调端，电容C1的负极连接模拟地，可调电阻R9的固定端分别连接5V直流电源和模拟地，三极管Q4的集电极连接电阻R5的一端、二极管D1的阴极，电阻R5的另一端连接5V直流电源，二极管D1的阳极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接PNP型三极管Q1的基极，三极管Q1的发射极连接5V直流电源，三极管Q1的集电极连接电阻R11的一端、双串口MCU的第二串口接收引脚，电阻R11的另一端连接模拟地。
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