CN1069843A - 数据的传送接受方法及其装置 - Google Patents

Abstract

用两条传送线传送和接受由开/关信号构成的 数据的方法及系统。总局接受支局数据时，用12V 通过第1恒流电路发送和该支局地址对应位置的时 钟电压的低电平信号。支局将时钟电压的24V信号 进行计数，检测本局地址，本局的数据为“1”时，驱动 和传送线并联连接的第2恒流电路。于是，传送线的 电位接近OV，总局将这个电压作为输入数据输入。 另外，总局向支局发送数据时，依发送的数据，用OV 或第2电压发送和支局地址对应位置的低电平信 号。支局依该低电平信号的电压，给出开/关信号。

Description

本发明涉及由开/关（ON/OFF）信号构成的数据的传送接受方法及其装置。

传送和接受数据的方法，有各种方法，例如，作为局部的通信方法，也提出了各种传送传感器或输出装置的ON/OFF信号的方法。这时的系统由和上位机种连接的总局和输入装置（传感器）或输出装置组成的支局构成。关于总局和支局的连接方法和通信方法，下面说明三种典型的方式。

a）数字链方式

这种方式，对于总局，支局是顺序串联连接的，最后一个支局与总局连接。从总局看，这些支局从最近的支局开始，可以顺序定为例如0，1，2，……号地址。总局发送的数据，顺序通过各支局，当和本支局的地址对应的数据到达时，支局将该数据识别为本局的数据进行处理。当数据从最后一个支局返回来时，向所有支局传送数据的工作结束，或者所有支局接受数据的工作结束，然后，总局开始传送下一个数据。

b）移位寄存器方式

这种方式，对于总局，支局是顺序串联连接的，最后一个支局是开路的，或者和用于与终端阻抗等线路配匹的电路连接。这种方式和数字链方式不同，最后一个支局不和总局相连接。从总局看，这些支局从最近的支局开始，顺序定为例如0，1，2，……号地址。总局向支局发送时钟信号和与其同步的数据。支局接受到本局的时钟信号时，便收取与该时钟信号同步的数据，或者与该时钟信号同步地发送数据。总局发送完规定的时钟信号，并处理完所有支局时，向支局发送下一个时钟信号和与其同步的数据。特开昭64-89839号公报发表的数据的发送和接受方法就基于这种方式。

c）支局地址方式

这种方式，对于总局，支局是并联连接的。并且，在总局能够处理的范围内，支局的地址可以赋予任意的地址。总局按照确定的通信顺序（通信协议）发送支局地址和数据，支局识别出本局时进行数据处理，或者向总局发送本局的数据。

下面，讨论上述数据传送和接受方式所存在的问题。

进行串行通信时，1个脉冲的宽度相同（假定是一般的平行线或双纽线）、并且数据量也相同时，上述方式的通信速度有如下相对关系。即

（数字链方式）＝（移位寄存器方式）＜＜（支局地址方式）

此外，在中途追加支局时，“数字链方式”和“移位寄存器方式”必须把接在追加的支局之后的所有支局的地址重新命名，并且，上位机种的程序也必须变更。当然，“子局地址方式”想追加子局是很容易的，也就是说，只要加设一根赋予新地址的配线就行了。

另外，不论哪种方式，都不能用同一线路既和与支局（包括支局）连接的传感器、输出元件等的电源相连接，又重复进行数据通信。即，“支局地址方式”基本上是用不同的线路构成电源线    和数据通信路的。“数字链方式”和“移位寄存器方式”即使用同一线路既和电源连接，又进行数据通信，也还必须有传送时钟信号的线路。再则，对于“支局地址方式”，即使将数据信号进行FM调制后和电源共用一条线路进行传送，电路也很复杂，另外，FM调制的基波和最高线路的脉冲宽度相等，所以，数据传送的速度更慢。

本发明的目的旨在提供一种数据的传送接受方法及其系统，这种方法和系统具有数字链方式和移位寄存器方式通信速度的高速性和支局地址方式容易追加支局的便利性，此外，总局可用两条传送线（同一线路）既和支局与支局连接的传感器、输出元件等的电源连接，又进行数据通信。

在本发明的一个状态下，在总局和支局之间进行数据的传送和接受时，总局通过两条传送线发送由第1电压构成的高电平信号和由第2电压（第1电压（例如24V）＞第2电压（例如12V））或者OV构成的低电平信号所组成的时钟电压。

并且，总局接受支局的数据时，以和该支局的地址对应位置的时钟电压的低电平信号为第2电压，通过第1恒流电路送出。支局对通过传送线送出来的时钟电压的高电平信号进行计数。当该计数值等于本局地址号时，根据该支局的数据驱动与传送线并联连接的第2恒流电路（第1恒流电路的电流值＜第2恒流电路的电流值）。

这时，支局的数据为“1”时，由于第1恒流电路的电流值＜第2恒流电路的电流值，所以，第2恒流电路处于短路状态，传送线的电位下降到接近OV的状态。支局的数据为“0”时，由于第2恒流电路不被驱动，所以，传送线的电位不变化。

总局检测出这时传送线的电位后，把它作为该时刻地址的支局的输入数据接收进来。传送线的电位为OV时，数据为“1”，传送线的电位为第2电压（12V）时，数据为“0”。

总局输出指定宽度的电压作为支局地址信号的基准信号，并且各支局输入该电压时，将用来检测地址的计数值复位。

另外，在本发明的其它状态下，总局向支局输出数据时，总局根据发送数据，通过两条传送线送出与该支局地址对应位置的时钟电压的低电平信号，即数据为“1”时，送出OV，数据为“0”时，送出第2电压（12V）。

支局对通过传送线送来的时钟电压的高电平信号进行计数，该计数值等于本局的地址号时，根据该时钟信号的低电平信号电压（OV和第2电压）输出开（ON）或关（OFF）信号。

低电平电压也可以和上述情况不同，例如，也可以取数据为“1”时低电平电压为第2电压，而数据为“0”时低电平电压为OV。

另外，按照本发明的其它状态，总局接受支局的数据时，具有以和该支局地址对应位置的时钟信号的低电平信号为第2电压、通过第一恒流电路送出的输出缓冲器，和以两条传送线的端电压为该地址的输入数据而接收进去的输入缓总器。

输出缓冲器向支局发送数据时，根据发送数据，通过两条传送线将与该支局地址对应位置的时钟信号的低电平信号以OV或第2电压送出去。

支局的地址返回到初始状态时，输出缓冲器送出指定的时间宽度的电压，支局接受到该电压时，将用来检测本局地址的计数器复位。

另外，按照本发明的其它状态，支局输入装置具有平滑电路，该平滑电路通过定向性元件，将总局通过两条传送线传送来的时钟电压进行整流，并把它作为驱动支局电路元件的电源使用。

支局输入装置将总局通过两条传送线传送来的时钟电压的高电平信号进行计数的计数器，和检测计数器与予先设定的支局地址是否一致的本局地址检测电路，当检测出本局的地址信号时，就向与电路（AND电路）输出检测信号。与电路同时输入本局地址的检测信号和传感器输出信号后，求出两者的逻辑积。

此外，支局输入装置还具有与传送线并联连接的第2恒流电路和开关元件，第2恒流电路的电流容量大于总局通过传输线传送来的上述地址的低电平时钟电压的电流容量;开关元件和第2恒流电路串联连接，并根据与电路的输出信号进行开关控制。

例如，检测出本局地址后，这时传感器输出信号为ON时，开关元件变为ON（开）状态，传送线的电压加在第2恒流电路上，但是，由于总局的第1恒流电路的设定电流＜第2恒流电路的设定电流，所以，第2恒流电路处于短路状态，传送线的电压变为接近OV的电压。

总局通过输入缓冲器将这时传送线的电压接受进来后，例如，传送线的电位为OV时，则输入数据“1”，传送线的电压为12V时，输入数据“0”。

另外，按照本发明的其它状态，支局输出装置和支局输入装置一样，具有平滑电路、计数器和本局地址检测器，以及将传送线的时钟电压与本局地址检测电路的输出信号求逻辑积的与电路和暂时存贮与电路的输出信号并把它输给负载的存贮电路。例如，本局地址检测电路检测出本局地址时，若低电平信号为OV，则负载接通（ON），低电平信号为第2电压时，负载断开（OFF）。这时，也可以和上述情况不同，即，也可以当低电平信号为第2电压时使负载接通（ON），低电平信号为OV时，负载断开（OFF）。

最后，按照本发明的其它状态，支局输入装置和支局输出装置都具有复位电路，当总局通过两条传送线传送来的时钟电压的高电平超过指定的宽度时，该复位电路向计数器发送复位信号。并且，对于总局周期性的传送来的地址信号，作为时钟电压的基准值输入后，将计数器复位，当输入下一个第1电压时，使地址从第1号开始顺序增加。

图1是本发明一个实施例的数据传送接受系统的结构框图。

图2是图1的输出缓冲器的电路图。

图3和图4分别是恒流电路的电路图。

图5是图1所示系统的工作波形图。

在图1所示的系统中，总局10通过两条传送线20和支局30及50相连接，支局30和50相对于总局是并联连接的。在详细说明本实施例之前，先简要分别说明总局10和支局30及50的功能。

总局10基本上进行如下的处理：

1）将电源和数据与时钟电压重叠，驱动两条传送线，传送给支局;

2）把数据重叠在时钟电压上;

3）传送时钟信号和数据“0”时，传送电源电压的50%的电压，传送时钟信号和数据“1”时，传送电源的OV电压;

4）为了使管理支局地址用的计数器复位，把100%电源电压的电压分成几个时钟电压进行传送;

5）将传送复位信号后的时钟信号计数，与支局的地址对应。

另外，支局30和50基本上进行如下的处理：

1）将复位信号的100%电源电压的电压分为几个时钟信号接受到时，使内部的管理本局地址的计数器复位，对其后的时钟信号进行计数;

2）当管理本局地址的计数器的计数值达到本局的地址计数值时，判断为自己的地址;

3）支局为输入装置时，在该地址时数据传送时钟信号或者“0”。由于输入50%的电源电压，所以，在此期间，如果输入装置的输入是有效的，则传送OV，如果是无效的，则不变（50%的电源电压）。总局对时钟信号期间支局的返回信号进行判断，以判断其输入是否有效。

4）支局为输出装置时，总局要使输出有效时，总局传送时钟信号期间电源的OV电压，输出装置的输出有效。总局要使输出无效时，总局传送时钟信号期间50%的电源电压，输出装置的输出无效。

下面，详细说明图1所示的实施图。

总局10具有和上位机种交换数据的输出装置11和输入装置12。当然，也可以只有输出装置11或输入装置12，或者这些装置也可以是串联通信方式的结构。控制器13通过适当的手段可以将支局设定为输出装置或输入装置。现在，设可将支局数最多连接到32个，移位寄存器14、15、16具有可存贮32个的容量。

数据a是输出装置11的输出数据，其内容和移位寄存器14的内容对应，各个比特和支局的数据对应。移位寄存器14在控制器13的信号e输入的时刻存贮移位寄存器15的内容。移位寄存器15在控制器13的信号K输入的时刻顺序存贮输入缓冲器17的ON/OFF信号g。数据b是输给输入装置12的数据，移位寄存器16在控制器13的信号f输入的时刻存贮该数据，另外，在信号j的时刻，移位寄存器16的数据i顺序输进控制器13。

控制器13发送一个支局的定时信号时，向计数器18发送信号P，计数器18将该信号计数，当计数值达到指定的设定值时，向控制器13发送信号q。控制器13接受到信号q时，向支局发出复位信号，同时将计数器18复位。控制器13的各个信号m、n、o是驱动输出缓冲器19的信号。

输出缓冲器19如图2所示，是由恒流电路22和用半导体组成的开关SW1、SW2、SW3以及齐纳二极管ZD（齐纳电压12V）构成。

输出缓冲器19向传送线20传送信号时的电位和m、n、o信号及SW1、SW2、SW3的关系如下：

m    SW1    n    SW2

24V发送    ON    ON    OFF    OFF

12V发送    OFF    OFF    OFF    OFF

OV发送    OFF    OFF    ON    ON

o    SW3

24V发送    OFF    OFF

12V发送    ON    ON

OV发送    OFF    OFF

下面，说明支局输入装置30的结构。

通过传送线20供给的电压L，如后所述，具有复杂的波形，所以，为了确保直流电路电压，利用二极管D和电容器C1平滑滤波后，保持为稳定的直流电压La。因此，这种平滑滤波过的直流电压La成为传感器31的驱动电源和支局输入装置30的电路电源。为了使支局复位，总局10发送24V信号，复位电路32检测该时间，如果超过所定的时间，便向计数器33发送使计数器33复位的信号W。计数器33按照信号W复位后，检测传送线20的24V信号的后沿，并进行计数。将该计数值V向符合电路34发送。支局输入装置30的地址设定在地址电路35中，该地址电路35由例如阶跃开关、ROM、RAM等构成。

该设定值u输给符合电路34。符合电路34将u值和v值进行比较，两者符合时向AND（与）电路37发送符合信号t。AND电路37在输入符合信号t的期间，当传感器31（输入接点信号时也一样）开始检测动作后，通过负载36输出的信号s为高电平信号时，发出驱动三极管Q1的信号r。

恒流电路38与三极管Q1串联连接，该恒流电路38的电流值设定为恒流电路22的设定电流值＜恒流电流38的设定流值。恒流电路38也可以由图3和图4所示的含有三极管Q1的恒流电路构成。

下面，说明支局输出装置50的结构。

它的结构和上述输入装置30基本上相同，但是没有三极管Q1和AND电路37，而代之以AND电路51、存贮器52和三极管Q2。AND电路51在输入符合信号t的期间，向存贮器52发送传送线20的信息Z。存贮器52存贮信息Z的内容，并将该存贮内容作为发送信号y向三极管Q2发送。三极管Q2根据存贮器52的信号y驱动负载53。辅助电源54是在传送线20的电流容量不足以驱动负载53时，作为辅助电源连接使用。

下面，根据图5的波形图说明图1所示的系统的动作。

（1）T1：控制器13在其内部发生定时信号13a，根据该定时信号13a的定时得到各种动作。首先，总局为了使支局计数器33复位，按一定的时间发送24V信号。另外，根据电路方式不同，也可以发送12V信号。这时所谓一定的时间，比后面所述的一定时间（大约15μs）长得多。发送24V信号时，控制器13的输出如下：

m    SW1    n    SW2    o    SW3

ON    ON    OFF    OFF    OFF    OFF

与此同时，控制器13向计数器18发送信号p，使之复位。控制器13发送信号f后，将输入装置12的数据向移位寄存器16锁存。

另一方面，在支局输入装置30中，当总局发出的24V信号维持一定的时间时，复位电路32检测到该信号后，使计数器33复位。在支局输出装置50中，这种动作也是相同的。

（2）T2：支局的第1号地址为输入装置时，总局10发送12V信号。发送24V信号时，控制器13的输出如下：

m    SW1    n    SW2    o    SW3

OFF    OFF    OFF    OFF    ON    ON

按一定时间（大约15μs）发送12V信号后，发送24V信号。

另一方面，支局输入装置30和支局输出装置50的计数器33分别检测24V信号的后沿，并进行计数。因此，在该定时时刻，第1号地址是特定的。

并且，这时，如果支局输入装置30是第1号地址，便可由符号电路34得到符合信号t。这时，符合信号t可以定在24V信号的后沿到24V信号前沿的时间之间。AND电路37在输入符合信号t的期间输入传感器31的信号s时，驱动三极管Q1，但是，如果在该定时时刻传感器31没有检测动作，则为总局10发送的原来的电压波形。

在总局10中，输入缓冲器17输入12V信号，控制器13向移位寄存器15发送信号k，使之存贮输入缓冲器17的信号g。从而，在移位寄存器15的第1号地址存贮支局第1号地址为非检测状态。

其次，控制器13向计数器18发送信号p，使计数器18的计数值加1。另外，控制器13向移位寄存器16发送信号j，使移位寄存器16移位1个比特。并且控制器13相隔一定时间（约15μs）后发送24V信号。

（3）T3：其次，当支局的第2号地址为输入装置时，控制器13发送12V信号。

另一方面，支局输入装置30和支局输出装置50的计数器33分别检测24V信号的后沿，并进行计数。因此，在该定时时刻，第2号地址是特定的。

并且，这时，如果支局输入装置30是第2号地址，便可由符合电路34得到符合信号t。当传感器31产生检测动作时，AND电路37在符合信号t输入的期间，输入传感器31的信号s，并驱动三极管Q1。这时，由于三极管Q1导通，所以，要使传送线20中通过的电流欲达到恒流电路38的电流值。如前所述，因为恒流电路22的设定电流值＜恒流电路38的设定电流值，在三极管Q1导通后，在总局10发送12V信号的期间，由于恒流电路38流过的电流欲大于恒流电路22的电流值，其结果，传送线20的电压L便成为OV（接近OV的数值）。

在总局10中，由于传送线20的端电压L的OV，所以，作为由支局发送来的OV信号即数据“1”，便输给输入缓冲器17。这时观测到的波形，实线处为虚线的状态。另外，控制器13相隔一定时间（约15μs）后发送24V信号。

这时，控制器13向移位寄存器15发送信号k，使之存贮输入缓冲器17的信号g。控制器13向计数器15发送信号p，使计数器15的计数值加1。并据此在移位寄存器15的第2号地址，存贮支局第2号地址为检测状态。控制器13向移位寄存器16发送信号j后，使移位寄存器16移位1个比特。

控制器13相隔一定时间（约15μs）后，发送24V信号。

另一方面，在支局输入装置30中，总局10开始发送24V信号时，输出缓冲器19的恒流电路22被开关SW1短路而失去作用，电流没有限制，并且24V的电流容量＞恒流电路38的设定电流值，所以，传送线20的电压L等于24V。

如上所述，当支局输入装置30将传感器31的开/关（ON/OFF）信号计数到和本局地址相当的脉冲数时，可以用在总局10的时钟电压上重复的波形发送信号。

（4）T4：支局的第3号地址为输出装置、总局10使支局的输出为ON时，控制器13发送OV信号。发送OV信号时，控制器13的输出如下：

m    SW1    n    SW2    o    SW3

OFF    OFF    ON    ON    OFF    OFF

于是，控制器13相隔一定时间（约15μs）后，发送24V信号。

这时，控制器13向移位寄存器15发送信号k，使之存贮输入缓冲器17的信号g。控制器13向计数器18发送信号p，使计数器18的计数值加1。并据此在移位寄存器15的第3号地址存贮支局第3号地址为检测状态。这时，支局为输出装置，但是，在电路结构上，移位寄存器15的第3号地址存贮检测状态。当然，在进行那样的处理时，不考虑这个数据不会成为引起错误的原因。控制器13向移位寄存器16发送信号j，使移位寄存器16移位1个比特。另外，控制器13相隔一定时间（约15μs）后发送24V信号。

另一方面，在支局输出装置50中，设该地址号为第3号时，可由符合电路34得到符合信号，如果传送线20的端电压为OV，则通过AND电路51存贮到存贮器52中。这时，传送线20的OV电压1是使负载53接通的信号，向三极管Q2发送驱动信号y，三极管Q2导通后，驱动负载53。

（5）T5：当支局的第4号地址为输出装置、总局10使支局的输出为OFF时，控制器13发送12V信号。发送12V信号时，控制器13的输出如下：

m    SW1    n    SW2    o    SW3

OFF    OFF    OFF    OFF    ON    ON

另外，控制器13相隔一定时间（约15μs）后，发送24V信号。

这时，控制器13向移位寄存器15发送信号k，使之存贮输入缓冲器17的信号g。并据此在移位寄存器15的第4号地址，存贮支局第4号地址为非检测状态。这时，支局也是输出装置，但在电路结构上，在移位寄存器15的第3号地址存贮检测状态。如上所述，这种数据的存贮没有什么害处。控制器13向移位寄存器16发送信号j，使移位寄存器16移位1个比特。并且，控制器13相隔一定时间（约15μs）后发送24V信号。

另一方面，在支局输出装置50中，设其地址号为例如第4号地址时，可由符合电路34得到符合信号，如果传送线20的电压L为12v，则通过AND电路51存贮到存贮器52中。这时，传送线20的12V电压L是使负载53断开的信号，不向三极管Q2发送驱动信号y，三极管Q2截止，不驱动负载53。

如上所述，总局10在控制器13的定时信号13a的前沿时刻，利用信号p使计数器18加1，同时，按照传送线20的电压使移位寄存器15存贮检测状态和非检测状态，并使移位寄存器移位。

另外，当支局计数到和本局的地址相当的脉冲数时，按照总局发送的信号电平控制负载接通/断开（ON/OFF）。

根据上述说明可知，在支局方面，具有计数器，通过进行地址管理和发送支局地址的最大地址号的脉冲，总局可以呼出所有的支局。现在，连接32个支局时，按发送15μs的24V信号和15μs的数据即30μs为一个支局的时间时，则可取32×30μs+（24V的复位时间）≈1ms。如果用支局地址方式实施同样的事情，这个时间最少也得约5～6ms。另外，由于总局和支局进行地址管理，所以，比数字链方式和移位寄存器方式容易追加或撤除支局。并且，可以用两条传送线供给电源和传送数据，不需要控制线等。

Claims (9)

1、数据接受方法，其特征在于：总局通过两条传送线，发送由第1电压形成的高电平信号和第2电压(第1电压＞第2电压)或OV形成的低电平信号构成的时钟电压，在接受支局的数据时，用第2电压通过第1恒流电路发送和该支局地址对应位置的时钟电压的低电平信号，支局将通过传送线传送来的时钟电压的高电平信号进行计数，该计数值和本局地址对应时，根据该支局的数据，驱动和传送线并联连接的第2恒流电路(第1恒流电路的设定电流值＜第2恒流电路的设定电流值)，总局将传送线的端电压作为该地址的输入数据接受进来。

2、数据发送方法，其特征在于：总局通过两条传送线，发送由第1电压形成的高电平信号和第2电压（第1电压＞第2电压）或OV形成的低电平信号构成的时钟信号，向支局发送数据时，根据发送的数据，用OV或第2电压发送和该支局地址对应位置的时钟电压的低电平信号，支局将通过传送线传送来的时钟电压的高电平信号进行计数，该计数值和支局地址对应时，根据该时钟电压的低电平信号的电压，给出ON或OFF输出信号。

3、总局，其特征在于：具有输出缓冲器和输入缓冲器，输出缓冲器通过两条传送线发送由第1电压形成的高电平信号和第2电压（第1电压＞第2电压）或OV形成的低电平信号构成的时钟电压，接受支局的数据时，用第2电压通过第1恒流电路发送和该支局地址对应位置的时钟电压的低电平信号;输入缓冲器把传送线的端电压作为该地址的输入数据接受进来。

4、按权利要求3所述的总局，其特征在于：向支局发送数据时，根据发送的数据，输出缓冲器通过传送线用OV或第2电压发送和该支局地址对应位置的时钟电压的低电平信号。

5、按权利要求4所述的总局，其特征在于：使支局的地址返回到初始状态时，输出缓冲器发送指定时间宽度的电压。

6、支局输入装置，其特征在于：具有平滑电路、计数器、本局地址信号检测电路、AND电路（与电路）、第2恒流电路和开关元件，平滑电路通过定向性元件，将总局通过两条传送线传送来的时钟电压进行整流，作为支局的电源;计数器将总局通过两条传送线传送来的时钟电压的高电平信号进行计数;本局地址信号检测电路检测该计数器和予先设定的本局地址是否一致;AND电路将该本局地址信号检测电路的输出信号和传感器的输出信号求逻辑积;第2恒流电路和传送线并联连接，电流容量大于总局通过传送线传送来的本局地址低电平时钟电压的电流容量;开关元件与上述第2恒流电路串联连接，根据上述AND电路的输出信号进行开关控制。

7、按权利要求6所述的支局输入装置，其特征在于：具有复位电路，当总局通过两条传送线传送来的电压超过指定的宽度时，该复位电路向前述计数器发送复位信号。

8、支局输出装置，其特征在于：具有平滑电路、计数器、本局地址检测电路、AND电路和存贮电路，平滑电路通过定向性元件，将总局通过两条传送线传送来的时钟电压进行整流，作为支局的电源;计数器将总局通过两条传送线传送来的时钟电压的高电平信号进行计数;本局地址检测电路检测该计数器和予先设定的本局地址是否一致;AND电路将传送线的时钟电压和上述本局地址检测电路的输出信号求逻辑积;存贮电路暂时存贮AND电路的输出信号，并输给负载。

9、按权利要求8所述的支局输出装置，其特征在于：具有复位电路，当总局通过两条传送线传送来的电压超过指定的宽度时，该复位电路向计数器发送复位信号。

Images