CN105891764A - 一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，包括蓝牙透传模块、主控单元、外围通讯模块，所述蓝牙透传模块与智能移动终端蓝牙通讯连接，所述主控单元与蓝牙透传模块、外围通讯模块串口通讯连接，所述外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接。本发明还提供一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法。本发明提供的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置作为桥接智能移动终端和电能表的桥梁，智能电表配合低功耗蓝牙透传模块BLE，便捷地和智能移动设备相互通讯，实现通过智能移动终端的应用模块智能化读写和设置电能表数据，大大地节约电能表现场维护的成本与时间，本发明也可以进行电能表测试，便于对电能表进行调校。
Description
技术领域
本发明涉及电能表读写技术领域，尤其涉及一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置及方法。
背景技术
随着蓝牙技术广泛应用于手机等各种智能移动通讯设备，各行各业都把目光投向了这项功耗低、性能优的无线通讯技术。在电能表行业，到目前为止传统的通讯方式有RS485、红外通讯、TTL高低电平通讯、载波通讯、GPRS通讯等，较传统的通讯方式，蓝牙通讯有着能耗低、连接迅速、通讯距离更远等优势。目前，大部分通讯方式不能实现手机等智能移动通讯设备对电能表数据进行抄读和设置。电力公司工作人员在对电能表进行现场维护时，必须要用各种设备(如笔记本电脑、掌机、RS485通讯线、USB串口转换器等)实现数据通讯，给电能表调校工作造成不便，并且操作过程繁琐、大大降低了工作效率、提高了电能表现场维护的成本与时间。
发明内容
本发明提供一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置及方法，解决的技术问题是：通过智能移动终端的应用模块智能化读写和设置电能表数据，节约电能表维护成本与时间、便于对电能表进行测试与调校。
为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
本发明一方面提供一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，包括蓝牙透传模块、主控单元、外围通讯模块，所述蓝牙透传模块与智能移动终端蓝牙通讯连接，所述主控单元与蓝牙透传模块、外围通讯模块串口通讯连接，所述外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接。
进一步地，所述蓝牙透传模块集成蓝牙控制芯片和蓝牙RF模块，所述蓝牙控制芯片与主控单元串口通讯连接，蓝牙RF模块与智能移动终端蓝牙通讯连接。
进一步地，所述外围通讯模块为红外通讯模块、RS485通讯模块或TTL电路通讯模块。
进一步地，通过通用异步收发传输器进行串口通讯连接。
进一步地，主控单元的触发开始引脚连接触发按键电路的触发开始信号输出端。
进一步地，蓝牙透传模块的可定时翻转的两个输出口分别与连接指示灯、唤醒指示灯连接。
本发明另一方面提供一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法，包括：
S1.将智能移动终端与蓝牙透传模块蓝牙通讯连接，主控单元与所述蓝牙透传模块、外围通讯模块串口通讯连接，外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接；
S2.智能移动终端上的应用模块向蓝牙透传模块发送电能表数据读取或设置指令；蓝牙透传模块接收到所述电表数据读取或设置指令后，向主控单元发送电能表数据上传请求；主控单元将所述电能表数据上传请求转发给外围通讯模块；外围通讯模块将所述电能表数据上传请求发送给电能表；
S3.电能表收到所述电能表数据上传请求后，向外围通讯模块返回数据回复信息，外围通讯模块将数据回复信息转发给主控单元，主控单元向蓝牙透传模块发送所述数据回复信息，蓝牙透传模块将所述数据回复信息发送到智能移动终端上的应用模块。
进一步地，第一次按下触发按键电路中的触发按键，主控单元检测到下降沿中断后，关闭除本身下降沿中断外的其他中断，再一次按下触发按键，主控单元将与蓝牙透传模块连接的使能引脚置低。
进一步地，在蓝牙透传模块向主控单元发送电能表数据上传请求时，或者在主控单元向蓝牙透传模块发送所述数据回复信息时，确认数据信息发送完毕后，使主控单元或蓝牙透传模块退出串口接收模式。
进一步地，主控单元在接收蓝牙透传模块发送的电能表数据上传请求和电能表发送的数据回复信息时，对收到的数据信息进行协议转换，然后再发送出去。
本发明获得的有益效果是：本发明提供的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置作为桥接智能移动终端和电能表的桥梁，在桥接模式下(串口通讯)，智能电表配合低功耗蓝牙透传模块BLE，便捷地和智能移动设备(需支持蓝牙4.0)相互通讯，实现通过智能移动终端的应用模块智能化读写和设置电能表数据，将大大地节约电能表现场维护的成本与时间，对于电能表生产厂家来说，本发明也可以进行电能表测试，便于对电能表进行调校。
附图说明
图1是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置的结构示意图；
图2是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置中的触发按键电路结构示意图；
图3是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置中的主控单元的电路结构示意图；
图4是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置中蓝牙透传模块与主控单元的连接结构示意图；
图5是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置中与蓝牙透传模块连接的指示灯电路结构示意图；
图6-1、6-2是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置中485通讯模块及其电源部分的电路结构示意图；
图7是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置的总体电源的电路结构示意图；
图8是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置的电路结构整体示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。
如图1所示，本发明的实施例涉及一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，包括蓝牙透传模块BLE、主控单元MCU、外围通讯模块，所述蓝牙透传模块BLE与智能移动终端(如手机)蓝牙通讯连接，所述主控单元MCU与蓝牙透传模块BLE、外围通讯模块串口通讯连接，所述外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接。
蓝牙透传模块BLE负责将从手机APP模块通过蓝牙发送的数据转发到主控单元MCU，所述蓝牙透传模块集成蓝牙控制芯片和蓝牙RF模块，蓝牙控制芯片所述蓝牙控制芯片与主控单元MCU串口通讯连接，蓝牙RF模块与智能移动终端蓝牙通讯连接；
在本实施例中，所述蓝牙透传模块采用CC2540作为核心处理器(蓝牙控制芯片)，物理层和蓝牙RF模块组合成双模设备，蓝牙RF模块执行IEC蓝牙通讯标准，直驱模式下，手机APP模块通过BLE协议直接对蓝牙透传模块进行驱动，完成智能移动设备对蓝牙透传模块的监管和控制。
如图2、3所示，主控单元MCU的触发开始引脚Trigger-start连接触发按键电路的触发开始信号输出端Trigger-start。
图4示出了蓝牙透传模块BLE和主控单元MCU的物理管脚连接示意图，蓝牙透传模块BLE的管脚17RX、16TX、14BRTS、15BCTS分别与主控单元MCU的18RX、17TX、16BRTS、10BCTS连接。
如图5所示，蓝牙透传模块BLE的可定时翻转的两个输出口LED1、LED2分别与连接指示灯D1、唤醒指示灯D2连接。
在本实施例中，主控单元MCU采用NEC9224芯片，通过通用异步收发传输器UART串口通讯和蓝牙透传模块BLE、外围的通讯模块进行通讯。外围通讯模块可以是红外通讯模块、RS485通讯模块、TTL电路通讯模块等，但必须包含电能表本身的对应通讯模块，本实施例的外围通讯模块选用RS485模块。
图6-1、6-2示出了本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置中485通讯模块及其电源部分的电路结构示意图；485通讯模块通过TX485和RX485与主控单元MCU的13TX485、12RX485引脚连接，485通讯模块的电源输入端485VCC由右图电源部分电路提供，主控单元MCU的ON端口输出低电平，485通讯模块的电源部分中的场效应管导通，为485通讯模块提供电源，485通讯模块的A，B端子可直接与电能表相连，实现通讯过程。
图7是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置的总体电源的电路结构示意图。电源输出端VCPU与蓝牙透传模块、指示灯电路、主控单元MCU、触发按键电路、485通讯模块的电源部分电路的电源输入端VCPU连接。
图8是本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置的电路结构整体示意图。
在本实施例中，本发明的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置应用在电能表读写领域，需要配套手机应用程序的开发，手机应用程序下行采用《DL_T_645-2007_多功能电能表通信协议》，如果应用在其他领域，手机应用程序中的下行协议可以根据不同的领域需求进行修改。
本发明另一方面提供一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法，包括：
S1.将智能移动终端与蓝牙透传模块蓝牙通讯连接，主控单元与所述蓝牙透传模块、外围通讯模块串口通讯连接，外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接；
S2.智能移动终端上的应用模块向蓝牙透传模块发送电能表数据读取或设置指令；蓝牙透传模块接收到所述电表数据读取或设置指令后，向主控单元发送电能表数据上传请求；主控单元将所述电能表数据上传请求转发给外围通讯模块；外围通讯模块将所述电能表数据上传请求发送给电能表；
S3.电能表收到所述电能表数据上传请求后，向外围通讯模块返回数据回复信息，外围通讯模块将数据回复信息转发给主控单元，主控单元向蓝牙透传模块发送所述数据回复信息，蓝牙透传模块将所述数据回复信息发送到智能移动终端上的应用模块。
在本实施例中，如图2、3所示，在完成智能移动终端(手机)与蓝牙透传模块BLE的蓝牙连接，蓝牙透传模块BLE与主控单元MCU的串口连接后，用按键触发主控单元MCU的使能端EN，第一次按下触发按键电路中的触发按键，主控单元MCU检测到下降沿中断后，关闭除本身下降沿中断外的其他中断，再一次按下触发按键，主控单元将与蓝牙透传模块连接的使能引脚EN置低；当使能引脚EN置低(为低电平)时，蓝牙透传模块BLE会以一定的间隔开始广播，直到和手机对接成功，当使能引脚EN为高电平时，蓝牙透传模块BLE处于完全睡眠状态；当使能引脚EN从低到高跳变，不论模块处于何种状态，会立即进入睡眠状态。
当连接成功后，如图5所示，本实施例将蓝牙透传模块BLE的可定时翻转的输出口LED1、LED2与连接指示LED灯和唤醒指示LED灯连接，显示蓝牙透传模块BLE和手机处于连接状态。蓝牙透传模块BLE和主控单元MCU的物理管脚连接如图4所示，在连接成功后，会从TX给出"TTM:OK\r\n\0"字串，主控单元MCU可以根据此字串来确定是否可以进行正常转发操作；
当连接被手机APP端主动断开后，会从TX给出“TTM:DISCONNET\r\n\0”字串提示，如果是非正常断开，会从TX给出“TTM:DISCONNETFORTIMEOUT\r\n\0”字串提示。
连接成功之后，手机APP便可对电表数据进行读取或设置。在手机App中发送读取或设置指令，蓝牙透传模块BLE接收到该指令后，向主控单元MCU发送电能表数据上传请求，蓝牙透传模块BLE会置低15BCTS引脚，最快会在500us之后开始在16TX引脚发送，直到电能表数据上次请求发送完毕。发送延时可以通过AT指令进行配置。电能表数据上传请求发送完毕，蓝牙透传模块BLE会将15BCTS引脚置高。主控单元MCU收到来自蓝牙透传模块BLE的电能表数据上传请求，将该请求转发给外围通讯模块，最后发送给电能表。
电能表遵循DL/T645协议，收到读取或设置数据的指令后，需要回复数据或错误等信息，主控单元MCU收到数据回复信息转发给蓝牙透传模块BLE，当主控单元MCU有数据回复信息发送至蓝牙透传模块BLE，需将16BRTS引脚拉低，主控单元MCU可在约100us后开始发送数据回复信息；发送完毕之后主控单元MCU应主动抬高16BRTS引脚，让蓝牙透传模块BLE退出串口接收模式。要注意的是，抬高16BRTS引脚之前请确认串口数据完全发送完毕，否则会出现数据截尾现象。如若主控单元MCU的16BRTS引脚一直保持低电平，则蓝牙透传模块BLE会一直处于串口接收模式，导致产生较高的功耗。
在数据通讯过程中，需要特别注意的是蓝牙透传模块BLE支持的串口硬件协议和电能表的串口协议有所差异，故主控单元MCU还担负着统一串口协议的重任。主控单元MCU可使用AT指令设置不同的波特率与蓝牙透传模块BLE通讯，主控单元MCU可选择与电能表通讯的串口设置，如可以设置串口发送数据位为7或8，可设校验位、无校验位、偶校验、奇校验、1位停止位，以及设置通信波特率。所以，主控单元MCU在接收蓝牙透传模块BLE发送的电能表数据上传请求和电能表发送的数据回复信息时，对收到的数据信息进行协议转换，然后再发送出去，确保数据的正确接收和解析。
以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，其特征在于：包括蓝牙透传模块、主控单元、外围通讯模块，所述蓝牙透传模块与智能移动终端蓝牙通讯连接，所述主控单元与蓝牙透传模块、外围通讯模块串口通讯连接，所述外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接。
2.根据权利要求1所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，其特征在于：所述蓝牙透传模块集成蓝牙控制芯片和蓝牙RF模块，所述蓝牙控制芯片与主控单元串口通讯连接，蓝牙RF模块与智能移动终端蓝牙通讯连接。
3.根据权利要求1所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，其特征在于：所述外围通讯模块为红外通讯模块、RS485通讯模块或TTL电路通讯模块。
4.根据权利要求1或2所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，其特征在于：通过通用异步收发传输器进行串口通讯连接。
5.根据权利要求1所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，其特征在于：主控单元的触发开始引脚连接触发按键电路的触发开始信号输出端。
6.根据权利要求1所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写装置，其特征在于：蓝牙透传模块的可定时翻转的两个输出口分别与连接指示灯、唤醒指示灯连接。
7.一种基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法，其特征在于，包括：
S1.将智能移动终端与蓝牙透传模块蓝牙通讯连接，主控单元与所述蓝牙透传模块、外围通讯模块串口通讯连接，外围通讯模块与电能表的对应通讯模块物理连接；
S2.智能移动终端上的应用模块向蓝牙透传模块发送电能表数据读取或设置指令；蓝牙透传模块接收到所述电表数据读取或设置指令后，向主控单元发送电能表数据上传请求；主控单元将所述电能表数据上传请求转发给外围通讯模块；外围通讯模块将所述电能表数据上传请求发送给电能表；
S3.电能表收到所述电能表数据上传请求后，向外围通讯模块返回数据回复信息，外围通讯模块将数据回复信息转发给主控单元，主控单元向蓝牙透传模块发送所述数据回复信息，蓝牙透传模块将所述数据回复信息发送到智能移动终端上的应用模块。
8.根据权利要求5所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法，其特征在于：第一次按下触发按键电路中的触发按键，主控单元检测到下降沿中断后，关闭除本身下降沿中断外的其他中断，再一次按下触发按键，主控单元将与蓝牙透传模块连接的使能引脚置低。
9.根据权利要求5所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法，其特征在于：在蓝牙透传模块向主控单元发送电能表数据上传请求时，或者在主控单元向蓝牙透传模块发送所述数据回复信息时，确认数据信息发送完毕后，使主控单元或蓝牙透传模块退出串口接收模式。
10.根据权利要求5所述的基于蓝牙通讯的电能表数据智能读写方法，其特征在于：主控单元在接收蓝牙透传模块发送的电能表数据上传请求和电能表发送的数据回复信息时，对收到的数据信息进行协议转换，然后再发送出去。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160824 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |