CN103926862A - 用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路及其通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路，该电路与M-bus总线连接，该电路的整流桥电路与M-bus总线进线连接，整流桥电路的负端接地，正端连接可控恒流源电路的正端，可控恒流源电路的控制端接微处理器TX，可控恒流源电路的负端接稳压电路输入，稳压电路的输出接接收电路，为接收电路和加速电路提供参考电位，耦合接收电路和加速电路通过耦合电容接于整流桥电路正端，耦合接收电路和加速电路的输出端接反向电路的输入端，反向电路输出端接微处理器的RX端，所述RX端通过电阻接控制器电源。同时提供一种采用用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路的通讯方法。本发明的效果是应用该电路可以使稳态电流小于50微安，低于标准稳态电流30倍，通讯波特率可达9600。

Description

用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路及其通讯方法

技术领域

本发明涉及的是一种用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路，特别是用于水表、气表、热量表等相关计量类设备、仪表的数据采集系统中，用于与主机相连的从机设备、仪表中的微功耗M-bus电路。

背景技术

M-Bus由Paderborn大学提出，是一种专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计的。M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。

按照M-bus总线标准为EN1434-3的电气定义，其主机端向从机端传输的信号采用电压值的变化来表示，即主机端向从机端发送的信号是一种电压脉冲序列用+36V表示逻辑“1”，用+24V表示逻辑“0”，在稳态时，线路将保持“1”状态。从机端向主机端传输的信号采用电流变化来表示，即从机端向主机端发送的信号是一种电流脉冲序列，通常用1.5毫安的电流值表示逻辑“1”,当传输“0”时,由从机端控制可使电流值增加11～20毫安。在稳态时,线路上的值为持续的“1”状态。

TSS721等芯片是满足M-bus总线标准的从机收发芯片，但是价格偏高而且稳态电流大，长时间会造成大量电能浪费，尤其对于电池供电的电路环境中。简单分立元件电路可以节省成本，稳定性差，通讯可靠性低，通讯速度慢。

发明内容

针对现有技术中结构上的不足，本发明的目的是提供一种用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路及其通讯方法，以利于解决专用集成电路成本高，外围器件复杂及简单分立元件电路稳定性差，通讯可靠性低，通讯速度慢等缺点。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路，该电路与M-bus总线连接，其特征是：该电路包括有整流桥电路、可控恒流源电路、稳压电路、耦合接收电路、加速电路、反向电路；

所述M-bus总线进线接整流桥电路，整流桥电路的负端接地，正端连接可控恒流源电路的正端，可控恒流源电路的控制端接微处理器TX，可控恒流源电路的负端接稳压电路输入，稳压电路的输出接接收电路，为接收电路和加速电路提供参考电位，耦合接收电路和加速电路通过耦合电容接于整流桥电路正端，耦合接收电路和加速电路的输出端接反向电路的输入端，反向电路输出端接微处理器的RX端，所述RX端通过电阻接控制器电源。

同时提供一种采用用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路的通讯方法。该方法的步骤是：当所述M-bus总线上存在数据信号后，接收电路接收到耦合电路耦合的M-bus总线上电压下降的下降沿，接收电路输出高电位给反向电路，反向电路输出低电位；若接收电路接收到耦合电路耦合的M-bus总线上电压上升的上升沿，接收电路的高电位失效，微处理器的RX端通过电阻缓慢恢复高电位，此时加速电路接收耦合电容耦合到M-bus总线上的上升沿，输出低电位给反向电路，反向电路输出高电位，加速微处理器的RX端恢复高电位的过程，耦合电容失效后加速电路关闭，达到微功耗。

本发明的效果是应用该电路可以使稳态电流小于50微安，低于标准稳态电流30倍，通讯波特率可达9600，使功耗降低的同时通讯速率不受影响，同时能够达到分立元件的成本。可广泛用于集抄的水、气、热表的通讯M-bus终端电路。

附图说明

图1是本发明的微功耗M-bus从机端电路原理示意图；

图2是本发明的微功耗M-bus从机端电路实施例原理图。

具体实施方式

结合附图对本发明的微功耗M-bus从机端电路及其通讯方法加以说明。

如图1所示，本发明的微功耗M-bus从机端电路，本发明通过整流电路1、可控恒流源电路2、稳压电路3、接收电路4、加速电路5、耦合电路6、反向电路7组成收发电路以及微处理器8。

所述M-bus总线进线接整流桥1，整流桥1负端接地，正端连接可控恒流源2正端。可控恒流源2控制端接微处理器8的TX端，由微处理器8控制，可控恒流源2负端接稳压电路3，稳压电路3输出接接收电路4和加速电路5，为接收电路4和加速电路5提供电平参考点，耦合电路6接接收电路4和加速电路5，为接收电路4和加速电路5提供信号输入，接收电路4和加速电路5的输出端接反向电路7的输入端，反向电路7的输出端接微处理器8的RX端。

采用用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路的通讯方法步骤是：当所述M-bus总线上存在数据信号后，接收电路4接收耦合电路6耦合到总线上电压下降的下降沿，接收电路4输出高电位给反向电路7，反向电路7输出低电位到微处理器8的RX端；若耦合到总线上电压上升的上升沿，接收电路4的高电位失效，微处理器8的RX端通过电阻9缓慢恢复高电位，此时加速电路5接收耦合电路耦合到总线上电压上升的上升沿，输出低电位给反向电路7，反向电路7输出高电位，加速微处理器8的RX端恢复高电位的过程。耦合电路失效后，进入稳态，加速电路5关闭，达到微功耗。

本发明的微功耗M-bus从机端电路及其通讯方法，其中电路如前述电路连接，可控恒流源2工作于两种电流状态，即：发送状态和静态，受微处理器8的TX端控制。TX高电位为静态，TX低电位为发送状态。发送电流约11毫安到20毫安，静态电流很小。为达到微功耗的目的，静态电流略大于稳压电路的静态电流和接收电路工作平均电流即可，小于50微安。

实施例1：

如图1、2所示，对应图2中的实施例电路，由三极管Q1、三极管Q3、三极管Q4和电阻R2、电阻R3组成可控恒流源2电路，其中由三极管Q3、三极管Q4和电阻R2、电阻R3组成恒流源电路，电阻R1和三极管Q1是恒流源控制电路。电容C1、稳压管D2和上述可控恒流源电路组成稳压电路3，电容C2和电阻R4组成耦合电路6。三极管Q2和电阻R7组成接收电路4，三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8和电阻R5、电阻R6组成加速电路5，三极管Q5和电阻R8组成反向电路7。

实施例2：

在实施例1的电路基础上，数据通讯方法，总线上提供一个稳定的初始电压，当有数据时，总线上出现一个下降沿，电压降低，接收电路4接收到信号由高向低的变化，由三极管Q2输出一个高电位，通过电阻R7至反向电路7，反向后输出给RX低电平；当总线接下来恢复初始电压，电压上升，会出现由低向高的上升沿信号，接收电路中三极管Q2截止，接收电路4关闭，加速电路5中三极管Q7导通，使三极管Q6导通，进而使三极管Q8导通，从而加速三极管Q5截止，RX输出高电平。由此完成接收数据全过程的物理电路。发送电路由微控制器8，如：单片机。通过TX控制三极管Q1改变可控恒流源2的电流，当发送数据0时，三极管Q1导通，加大恒流源电流，当发送数据1时，三极管Q1截止，电流源恢复稳态。

需要声明的是：根据实施例描述的原理，可以看出的几个问题：

选用不同的微处理器，有不同的RX和TX逻辑，并不能说TX的低电位就一定代表发送，高电位就一定代表稳态；反之RX也类似。根据不同的需要只需变换逻辑或增删反向电路7亦或改变晶体管的极性均可以衍生出类似的电路结构满足相应需求。

所述加速电路5输出端接反向电路7输入端，但不难开出，加速电路5输出端根据需要可直接接于微处理器8的RX端，或者同时接于两者，附图1中以虚线标出，达到加速的目的。针对这个调整，亦不超出本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路，该电路与M-bus总线连接，其特征是：该电路包括有整流桥电路、可控恒流源电路、稳压电路、耦合接收电路、加速电路、反向电路；

所述M-bus总线进线接整流桥电路，整流桥电路的负端接地，正端连接可控恒流源电路的正端，可控恒流源电路的控制端接微处理器（TX），可控恒流源电路的负端接稳压电路输入，稳压电路的输出接接收电路，为接收电路和加速电路提供参考电位，耦合接收电路和加速电路通过耦合电容接于整流桥电路正端，耦合接收电路和加速电路的输出端接反向电路的输入端，反向电路输出端接微处理器的（RX）端，所述（RX）端通过电阻接控制器电源。

2.一种采用用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路的通讯方法，该方法的步骤是：当所述M-bus总线上存在数据信号后，接收电路接收到耦合电路耦合的M-bus总线上电压下降的下降沿，接收电路输出高电位给反向电路，反向电路输出低电位；若接收电路接收到耦合电路耦合的M-bus总线上电压上升的上升沿，接收电路的高电位失效，微处理器的（RX）端通过电阻缓慢恢复高电位，此时加速电路接收耦合电容耦合的M-bus总线上的上升沿，输出低电位给反向电路，反向电路输出高电位，加速微处理器的（RX）端恢复高电位的过程，耦合电容失效后加速电路关闭，达到微功耗。