CN106056895A - 一种485转红外电路及数据传输方法 - Google Patents

Abstract

针对现有电能表不具备无线传输、远程抄表功能的问题，本发明提供一个485转红外电路及数据传输方法。所述485转红外电路，包括红外发射电路、红外接收电路、红外调制电路、485收发电路4个部分；其中，红外调制电路、485收发电路分别与红外发射电路相连。所述数据传输方法，包括将数据从485传输到红外时的步骤，以及将数据从红外传输到485时的步骤。有益效果：本发明采用纯硬件转换、数据为透明传输方式，解决了数据从485到红外的传输问题，适用于所有485和红外之间的数据转换。

Description

一种485转红外电路及数据传输方法

技术领域

本发明涉及电能表的测试设备技术领域，具体为一种485转红外电路及数据传输方法。

背景技术

红外通讯有着成本低廉、简单易用和结构紧凑的特点，因此在小型移动设备中获得了广泛的应用。目前国家电网的电能表上明确表明需要具有调制红外端口，目前主要用来实现近距离抄表。而在台体上对电能表校表时一般采用有线的485通讯进行校表。此外，现有的、市场上广泛流通的具有计量功能的智能开关等设备，由于产品结构的限制，难以增加额外的通讯电路，仅具有一个红外通讯接口。

为此，需要提供一种装置，既能够配合现有电能表设备使用，又具备低成本、高稳定性、易于使用的产品特性。

发明内容

针对现有电能表不具备无线传输、远程抄表功能的问题，本发明提供一个485转红外电路及数据传输方法；本发明采用纯硬件转换、数据为透明传输方式，解决了数据从485到红外的传输问题，适用于所有485和红外之间的数据转换。本发明采用了红外方案对电能表进行了校表，有效的解决了通讯接口不对应的问题。本发明具体如下：

一种485转红外电路，包括红外发射电路、红外接收电路、红外调试电路、485收发电路4个部分；其中，红外调试电路、485收发电路分别与红外发射电路相连。

红外发射电路在红外调试电路的调试驱动下，将485收发电路传递来的485数据格式的信号转换成红外格式的信号，并发射出去；

红外接收电路将接收到的红外格式的信号转换成485数据格式的信号；

485收发电路负责将接收到信号格式在并行数据字符与串行数据字符之间转换。

进一步说，本发明所述的一种485转红外电路，其各电路具体结构如下：

红外发射电路由电阻R6、电容C3、红外发射管U3、红外发射管U4、PNP三极管Q1、NPN三极管Q3、电阻R7组成；其中，电阻R6的一端、电容C3的一端与红外发射管U3的正极相连接；红外发射管U3的负极与红外发射管U4的正极相连接；红外发射管U4的负极与PNP三极管Q1的发射极相连接；PNP三极管Q1的基极与电阻R7的一端相连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q3的集电极相连接；

红外接收电路由电容C1、电阻R1、电容C2、红外接收管U1、电阻R5构成；其中，电容C1的一端与电阻R1的一端相连接；电阻R1的另一端与红外接收管U1的引脚3、电容C2的一端相连接；电容C2的另一端、红外接收管U1的引脚2相连接；红外接收管U1的引脚1与电阻R5的一端相连接；

红外调试电路由电容C4、38KHz晶振CRY1、电容C5、电阻R8、电阻R9、非门芯片U5、电阻R10、电阻R11、电阻R12、PNP三极管Q2组成；其中，电容C4的一端、38KHz晶振CRY1的一端、电阻R8的一端、非门芯片U5的引脚3连接在一起；电容C4的另一端、38KHz晶振CRY1的另一端、电阻R9的一端、非门芯片U5的引脚6、非门芯片U5的引脚13连接在一起；电容C5的一端、电阻R8的另一端、非门芯片U5的引脚4连接在一起；电容C5的另一端、电阻R9的另一端、非门芯片U5的引脚5连接在一起；非门芯片U5的引脚12与电阻R10的一端连接；非门芯片U5的引脚8与电阻R11的一端相连接；电阻R11的另一端与PNP三极管Q2的发射极相连接；PNP三极管Q2的基极与电阻R12的一端相连接；

所述485收发电路，由电阻R2、485收发芯片U2、电阻R3、电阻R4、TVS管Z1、可调电阻RV1组成；其中，电阻R2的一端与485收发芯片U2的引脚1相连；485收发芯片U2的引脚2与485收发芯片U2的引脚3相连；485收发芯片U2的引脚6、电阻R4的一端、TVS管Z1的一端、可调电阻RV1的一端相连接；485收发芯片U2的引脚7、电阻R3的一端、TVS管Z1的另一端相连接。

采用本发明所述的一种485转红外电路的数据传输方法，按如下步骤进行：

1.当需要将数据从485传输到红外时，按如下步骤进行：

1.1当485数据总线上数据为0时，红外TXD发送数据0，因为红外发射管和红外接收管是在一起的，因此红外接收管同时也收到数据0，此时RXD为低，RXD’为高，三极管Q1的基极TXD为低，三级管导通，RXD’被拉低，使得485接收发送使能端为低，保证485电路处于接收状态，实现数据0从485到红外的传输；

1.2当485数据总线上数据为1时，红外TXD发送数据1，因为红外发射管和红外接收管是在一起的，因此红外接收管同时也收到数据1，此时RXD为高，RXD’为低，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’电平为低，使得485接收发送使能端为低，保证485电路处于接收状态，实现数据1从485到红外的传输；

2.当需要将数据从红外传输到485时，按如下步骤进行：

2.1红外接收端RXD要接收到数据0时，RXD为低，RXD’为高，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’为高，使得485接收发送使能端为高，保证485电路处于发送状态，实现数据0从红外到485的传输；

2.2红外接收端RXD要接收到数据1时，RXD为高，RXD’为低，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’为低，使得485接收发送使能端为低，此时485驱动器处于接收状态，其引脚6、7处于高阻态，外部上、下拉电阻使得485数据总线电平A高于B，数据为1，实现数据1从红外到485的传输。

有益的技术效果

本发明提供一种通讯设备，在485接口设备(调试台体设备)和红外接口设备(被调试产品)之间实现通讯形式的转换，本发明电路简单，适用范围广。其适用范围如图1所示。

本发明采用纯硬件转换、数据为透明传输方式，解决了数据从485到红外的传输问题，适用于所有485和红外之间的数据转换。

本发明采用了红外方案对电能表进行了校表，有效的解决了通讯接口不对应的问题。

附图说明

图1是本发明的适用范围示意图。

图2是本发明的结构框架图。

图3是本发明中红外发射电路的电路图。

图4是本发明中红外接收电路的电路图。

图5是本发明中红外调制电路的电路图。

图6是本发明中485收发电路的电路图。

图7是本发明各电路之间信号关系的示意图。

图8是本发明所述数据传输方法中485接收-红外发送的信号波形图。

图9是本发明所述数据传输方法中红外接收-485发送的信号波形图。

具体实施方式

现结合附图详细说明本发明的结构特点。

参见图2和图7，一种485转红外电路，包括红外发射电路、红外接收电路、红外调试电路、485收发电路4个部分；其中，红外调试电路、485收发电路分别与红外发射电路相连。

红外发射电路在红外调试电路的调试驱动下，将485收发电路传递来的485数据格式的信号转换成红外格式的信号，并发射出去；红外接收电路将接收到的红外格式的信号转换成485数据格式的信号；485收发电路负责将接收到信号格式在并行数据字符与串行数据字符之间转换。

参见图3，红外发射电路由电阻R6、电容C3、红外发射管U3、红外发射管U4、PNP三极管Q1、NPN三极管Q3、电阻R7组成；其中，电阻R6的一端、电容C3的一端与红外发射管U3的正极相连接；红外发射管U3的负极与红外发射管U4的正极相连接；红外发射管U4的负极与PNP三极管Q1的发射极相连接；PNP三极管Q1的基极与电阻R7的一端相连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q3的集电极相连接。

电阻R6的另一端接VCC；电容C3的另一端、NPN三极管Q3的发射极接GND；电阻R6的另一端接TXD；NPN三极管Q3的基极接38KHz震荡信号。

进一步说，电阻R6阻值为10Ω、电容C3容值为4.7μF、红外发射管U3型号为LF5038、红外发射管U4型号为LF5038、PNP三极管Q1型号为2SB1198K、NPN三极管Q3型号为2SD1782K、电阻R7的阻值为1kΩ。

参见图4，红外接收电路由电容C1、电阻R1、电容C2、红外接收管U1、电阻R5构成；其中，电容C1的一端与电阻R1的一端相连接；电阻R1的另一端与红外接收管U1的引脚3、电容C2的一端相连接；电容C2的另一端、红外接收管U1的引脚2相连接；

红外接收管U1的引脚1与电阻R5的一端相连接；红外接收管U1的引脚1、引脚2、引脚3分别为OUT引脚、GND引脚、VCC引脚；电容C1与电阻R1相连接的节点、电阻R5的另一端接VCC；电容C1的另一端、电容C2与红外接收管U1的引脚2相连接的节点接GND；红外接收管U1的引脚1与电阻R5相连接的节点接RXD；

进一步说，红外接收管U1的型号为HS0038；电容C1容值为0.1μF、电阻R1阻值为10Ω、电容C2容值为4.7μF、电阻R5阻值为3.3kΩ。

参见图5，红外调试电路由电容C4、38KHz晶振CRY1、电容C5、电阻R8、电阻R9、非门芯片U5、电阻R10、电阻R11、电阻R12、PNP三极管Q2组成；

电容C4的一端、38KHz晶振CRY1的一端、电阻R8的一端、非门芯片U5的引脚3连接在一起；

电容C4的另一端、38KHz晶振CRY1的另一端、电阻R9的一端、非门芯片U5的引脚6、非门芯片U5的引脚13连接在一起；

电容C5的一端、电阻R8的另一端、非门芯片U5的引脚4连接在一起；

电容C5的另一端、电阻R9的另一端、非门芯片U5的引脚5连接在一起；

非门芯片U5的引脚12与电阻R10的一端连接；

非门芯片U5的引脚8与电阻R11的一端相连接；电阻R11的另一端与PNP三极管Q2的发射极相连接；PNP三极管Q2的基极与电阻R12的一端相连接；

非门芯片U5的引脚1、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8、引脚9、引脚11、引脚12、引脚13、引脚14依次为A1引脚、A2引脚、Y2引脚、A3引脚、Y3引脚、GND引脚、Y4引脚、A4引脚、A5引脚、Y6引脚、A6引脚、VCC引脚；

非门芯片U5的引脚1、非门芯片U5的引脚7、PNP三极管Q2的集电极接GND；电阻R12的另一端接TXD；电阻R10的另一端接38KHz震荡信号；非门芯片U5的引脚4接RXD；电阻R11与PNP三极管Q2相连的节点接RXD’；

进一步说，非门芯片U5的型号为74HC04；电容C4容值为0.1μF、电容C5容值为0.1μF、电阻R8阻值为1MΩ、电阻R9阻值为1MΩ、电阻R10阻值为1kΩ、电阻R11阻值为1kΩ、电阻R12阻值为1kΩ、PNP三极管Q2的型号为2SB1198K。

参见图6，所述485收发电路，由电阻R2、485收发芯片U2、电阻R3、电阻R4、TVS管Z1、可调电阻RV1组成；其中，电阻R2的一端与485收发芯片U2的引脚1相连；485收发芯片U2的引脚2与485收发芯片U2的引脚3相连；485收发芯片U2的引脚6、电阻R4的一端、TVS管Z1的一端、可调电阻RV1的一端相连接；485收发芯片U2的引脚7、电阻R3的一端、TVS管Z1的另一端相连接；

485收发芯片U2的引脚1、引脚2、引脚3、引脚4、引脚5、引脚6、引脚7、引脚8依次为RD引脚、RE引脚、DE引脚、DI引脚、GND引脚、A引脚、B引脚、VCC引脚；

485收发芯片U2的引脚1与电阻R2相连的节点接TXD；485收发芯片U2的引脚2与引脚3相连的节点接RXD’；485收发芯片U2的引脚4接RXD；485收发芯片U2的引脚5、电阻R3的另一端接地；485收发芯片U2的引脚8接VCC；

可调电阻RV1的另一端接485A；485收发芯片U2的引脚7与TVS管Z1相接的节点接485B；所述485A和485B只是485接口设备的端口；

进一步说，485收发芯片U2的型号为MAX3085；电阻R2阻值为4.7kΩ、电阻R3阻值为20kΩ、电阻R4阻值为20kΩ、TVS管Z1型号为P6KE6.8CA、热敏电阻RV1为PTC型，阻值为30-60Ω。

参见图2-6，最优的技术方案是：

红外发射电路由电阻R6、电容C3、红外发射管U3、红外发射管U4、PNP三极管Q1、NPN三极管Q3、电阻R7组成；其中，电阻R6的一端、电容C3的一端与红外发射管U3的正极相连接；红外发射管U3的负极与红外发射管U4的正极相连接；红外发射管U4的负极与PNP三极管Q1的发射极相连接；PNP三极管Q1的基极与电阻R7的一端相连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q3的集电极相连接；

红外接收电路由电容C1、电阻R1、电容C2、红外接收管U1、电阻R5构成；其中，电容C1的一端与电阻R1的一端相连接；电阻R1的另一端与红外接收管U1的引脚3、电容C2的一端相连接；电容C2的另一端、红外接收管U1的引脚2相连接；红外接收管U1的引脚1与电阻R5的一端相连接；

红外调试电路由电容C4、38KHz晶振CRY1、电容C5、电阻R8、电阻R9、非门芯片U5、电阻R10、电阻R11、电阻R12、PNP三极管Q2组成；其中，电容C4的一端、38KHz晶振CRY1的一端、电阻R8的一端、非门芯片U5的引脚3连接在一起；电容C4的另一端、38KHz晶振CRY1的另一端、电阻R9的一端、非门芯片U5的引脚6、非门芯片U5的引脚13连接在一起；电容C5的一端、电阻R8的另一端、非门芯片U5的引脚4连接在一起；电容C5的另一端、电阻R9的另一端、非门芯片U5的引脚5连接在一起；非门芯片U5的引脚12与电阻R10的一端连接；非门芯片U5的引脚8与电阻R11的一端相连接；电阻R11的另一端与PNP三极管Q2的发射极相连接；PNP三极管Q2的基极与电阻R12的一端相连接；

所述485收发电路，由电阻R2、485收发芯片U2、电阻R3、电阻R4、TVS管Z1、可调电阻RV1组成；其中，电阻R2的一端与485收发芯片U2的引脚1相连；485收发芯片U2的引脚2与485收发芯片U2的引脚3相连；485收发芯片U2的引脚6、电阻R4的一端、TVS管Z1的一端、可调电阻RV1的一端相连接；485收发芯片U2的引脚7、电阻R3的一端、TVS管Z1的另一端相连接。

采用本发明所述的一种485转红外电路的数据传输方法，按如下步骤进行：

1.参见图8，当需要将数据从485传输到红外时，按如下步骤进行：

1.1当485数据总线上数据为0时，红外TXD发送数据0，因为红外发射管和红外接收管是在一起的，因此红外接收管同时也收到数据0，此时RXD为低，RXD’为高，三极管Q1的基极TXD为低，三级管导通，RXD’被拉低，使得485接收发送使能端为低，保证485电路处于接收状态，实现数据0从485到红外的传输；

1.2当485数据总线上数据为1时，红外TXD发送数据1，因为红外发射管和红外接收管是在一起的，因此红外接收管同时也收到数据1，此时RXD为高，RXD’为低，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’电平为低，使得485接收发送使能端为低，保证485电路处于接收状态，实现数据1从485到红外的传输；

2.参见图9，当需要将数据从红外传输到485时，按如下步骤进行：

2.1红外接收端RXD要接收到数据0时，RXD为低，RXD’为高，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’为高，使得485接收发送使能端为高，保证485电路处于发送状态，实现数据0从红外到485的传输；

2.2红外接收端RXD要接收到数据1时，RXD为高，RXD’为低，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’为低，使得485接收发送使能端为低，此时485驱动器处于接收状态，其引脚6、7处于高阻态，外部上、下拉电阻使得485数据总线电平A高于B，数据为1，实现数据1从红外到485的传输。

Claims (10)

1.一种485转红外电路，其特征在于：包括红外发射电路、红外接收电路、红外调制电路、485收发电路4个部分；其中，红外调制电路、485收发电路分别与红外发射电路相连；

红外发射电路在红外调制电路的调试驱动下，将485收发电路传递来的485数据格式的信号转换成红外格式的信号，并发射出去；

红外接收电路将接收到的红外格式的信号转换成485数据格式的信号；

485收发电路负责将接收到信号格式在并行数据字符与串行数据字符之间转换。

2.根据权利要求1所述的一种485转红外电路，其特征在于：红外发射电路由电阻R6、电容C3、红外发射管U3、红外发射管U4、PNP三极管Q1、NPN三极管Q3、电阻R7组成；其中，电阻R6的一端、电容C3的一端与红外发射管U3的正极相连接；红外发射管U3的负极与红外发射管U4的正极相连接；红外发射管U4的负极与PNP三极管Q1的发射极相连接；PNP三极管Q1的基极与电阻R7的一端相连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q3的集电极相连接。

3.根据权利要求2所述的一种485转红外电路，其特征在于：电阻R6阻值为10Ω、电容C3容值为4.7μF、红外发射管U3型号为LF5038、红外发射管U4型号为LF5038、PNP三极管Q1型号为2SB1198K、NPN三极管Q3型号为2SD1782K、电阻R7的阻值为1kΩ。

4.根据权利要求1所述的一种485转红外电路，其特征在于：红外接收电路由电容C1、电阻R1、电容C2、红外接收管U1、电阻R5构成；其中，电容C1的一端与电阻R1的一端相连接；电阻R1的另一端与红外接收管U1的引脚3、电容C2的一端相连接；电容C2的另一端、红外接收管U1的引脚2相连接；红外接收管U1的引脚1与电阻R5的一端相连接。

5.根据权利要求4所述的一种485转红外电路，其特征在于：红外接收管U1的型号为HS0038；电容C1容值为0.1μF、电阻R1阻值为10Ω、电容C2容值为4.7μF、电阻R5阻值为3.3kΩ。

6.根据权利要求1所述的一种485转红外电路，其特征在于：红外调制电路由电容C4、38KHz晶振CRY1、电容C5、电阻R8、电阻R9、非门芯片U5、电阻R10、电阻R11、电阻R12、PNP三极管Q2组成；

电容C4的一端、38KHz晶振CRY1的一端、电阻R8的一端、非门芯片U5的引脚3连接在一起；

电容C4的另一端、38KHz晶振CRY1的另一端、电阻R9的一端、非门芯片U5的引脚6、非门芯片U5的引脚13连接在一起；

电容C5的一端、电阻R8的另一端、非门芯片U5的引脚4连接在一起；

电容C5的另一端、电阻R9的另一端、非门芯片U5的引脚5连接在一起；

非门芯片U5的引脚12与电阻R10的一端连接；

非门芯片U5的引脚8与电阻R11的一端相连接；电阻R11的另一端与PNP三极管Q2的发射极相连接；PNP三极管Q2的基极与电阻R12的一端相连接。

7.根据权利要求6所述的一种485转红外电路，其特征在于：非门芯片U5的型号为74HC04；电容C4容值为0.1μF、电容C5容值为0.1μF、电阻R8阻值为1MΩ、电阻R9阻值为1MΩ、电阻R10阻值为1kΩ、电阻R11阻值为1kΩ、电阻R12阻值为1kΩ、PNP三极管Q2的型号为2SB1198K。

8.根据权利要求1所述的一种485转红外电路，其特征在于：所述485收发电路，由电阻R2、485收发芯片U2、电阻R3、电阻R4、TVS管Z1、可调电阻RV1组成；其中，电阻R2的一端与485收发芯片U2的引脚1相连；485收发芯片U2的引脚2与485收发芯片U2的引脚3相连；485收发芯片U2的引脚6、电阻R4的一端、TVS管Z1的一端、可调电阻RV1的一端相连接；485收发芯片U2的引脚7、电阻R3的一端、TVS管Z1的另一端相连接。

9.根据权利要求1所述的一种485转红外电路，其特征在于：红外发射电路由电阻R6、电容C3、红外发射管U3、红外发射管U4、PNP三极管Q1、NPN三极管Q3、电阻R7组成；其中，电阻R6的一端、电容C3的一端与红外发射管U3的正极相连接；红外发射管U3的负极与红外发射管U4的正极相连接；红外发射管U4的负极与PNP三极管Q1的发射极相连接；PNP三极管Q1的基极与电阻R7的一端相连接；PNP三极管Q1的集电极与NPN三极管Q3的集电极相连接；

红外接收电路由电容C1、电阻R1、电容C2、红外接收管U1、电阻R5构成；其中，电容C1的一端与电阻R1的一端相连接；电阻R1的另一端与红外接收管U1的引脚3、电容C2的一端相连接；电容C2的另一端、红外接收管U1的引脚2相连接；红外接收管U1的引脚1与电阻R5的一端相连接；

红外调试电路由电容C4、38KHz晶振CRY1、电容C5、电阻R8、电阻R9、非门芯片U5、电阻R10、电阻R11、电阻R12、PNP三极管Q2组成；其中，电容C4的一端、38KHz晶振CRY1的一端、电阻R8的一端、非门芯片U5的引脚3连接在一起；电容C4的另一端、38KHz晶振CRY1的另一端、电阻R9的一端、非门芯片U5的引脚6、非门芯片U5的引脚13连接在一起；电容C5的一端、电阻R8的另一端、非门芯片U5的引脚4连接在一起；电容C5的另一端、电阻R9的另一端、非门芯片U5的引脚5连接在一起；非门芯片U5的引脚12与电阻R10的一端连接；非门芯片U5的引脚8与电阻R11的一端相连接；电阻R11的另一端与PNP三极管Q2的发射极相连接；PNP三极管Q2的基极与电阻R12的一端相连接；

所述485收发电路，由电阻R2、485收发芯片U2、电阻R3、电阻R4、TVS管Z1、可调电阻RV1组成；其中，电阻R2的一端与485收发芯片U2的引脚1相连；485收发芯片U2的引脚2与485收发芯片U2的引脚3相连；485收发芯片U2的引脚6、电阻R4的一端、TVS管Z1的一端、可调电阻RV1的一端相连接；485收发芯片U2的引脚7、电阻R3的一端、TVS管Z1的另一端相连接。

10.采用权利要求9所述的一种485转红外电路的数据传输方法，其特征在于：按如下步骤进行：

1.当需要将数据从485传输到红外时，按如下步骤进行：

1.1当485数据总线上数据为0时，红外TXD发送数据0，因为红外发射管和红外接收管是在一起的，因此红外接收管同时也收到数据0，此时RXD为低，RXD’为高，三极管Q1的基极TXD为低，三级管导通，RXD’被拉低，使得485接收发送使能端为低，保证485电路处于接收状态，实现数据0从485到红外的传输；

1.2当485数据总线上数据为1时，红外TXD发送数据1，因为红外发射管和红外接收管是在一起的，因此红外接收管同时也收到数据1，此时RXD为高，RXD’为低，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’电平为低，使得485接收发送使能端为低，保证485电路处于接收状态，实现数据1从485到红外的传输；

2.当需要将数据从红外传输到485时，按如下步骤进行：

2.1红外接收端RXD要接收到数据0时，RXD为低，RXD’为高，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’为高，使得485接收发送使能端为高，保证485电路处于发送状态，实现数据0从红外到485的传输；

2.2红外接收端RXD要接收到数据1时，RXD为高，RXD’为低，三极管Q1的基极TXD为高，三级管截止，RXD’为低，使得485接收发送使能端为低，此时485驱动器处于接收状态，其引脚6、7处于高阻态，外部上、下拉电阻使得485数据总线电平A高于B，数据为1，实现数据1从红外到485的传输。