CN109995630A - 电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺 - Google Patents

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Abstract

电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，它涉及电动自行车、轻便电动摩托车、电动摩托车电气系统通信领域，具体涉及一种电动车用单总线双向串行通信电路系统设计工艺。它包含单总线、主驱动电路、从驱动电路，主驱动电路、从驱动电路均连接至单总线；电动车电气系统数据总线由一条线束实现，简称为单总线；采用上述技术方案后，本发明有益效果为：其具有较高的抗干扰能力，具备逻辑电平转换的功能，具备硬件保护，同时结合软件策略机制自己诊断防止损坏的功能，并且拥有实现简单，成本低，易普及等特点。

Description

电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺
技术领域
本发明涉及电动自行车、轻便电动摩托车、电动摩托车电气系统通信领域，具体涉及一种电动车用单总线双向串行通信电路系统设计工艺。
背景技术
电动自行车，是指以蓄电池作为辅助能源在普通自行车的基础上，安装了电机、控制器、蓄电池、转把闸把等操纵部件和显示仪表系统的机电一体化的个人交通工具。
灯具、仪表部分是提供照明并显示电动车状态的部件组合。仪表一般提供电池电压显示、整车速度显示、骑行状态显示、灯具状态显示等。智能型仪表还能显示整车各电气部件的故障情况。
电动车为多个子产品(部件)组合而成，目前各功能模块都是相互独立，只是单纯的实现功能，没有做数据的交流和统筹，由于信息无法相互交流，导致整车系统延续性和拓展能力较差。
随着市场消费者需求不断提高，电动车各配件之间的数据通讯交流，成为了电动车智能化转型和安全性提高的最基本的要求，要实现数据交流则必须使用总线技术。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，针对电动自行车的电气系统部件节点不多、传输数据量小、传输速度要求低等特点，采用单线总线即可实现电动车电气系统各部件的数据通信。其具有较高的抗干扰能力，具备逻辑电平转换的功能，具备硬件保护，同时结合软件策略机制自己诊断防止损坏的功能，并且拥有实现简单，成本低，易普及等特点。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：它包含单总线、主驱动电路、从驱动电路，主驱动电路、从驱动电路均连接至单总线。
电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，它的制备工艺包括以下儿个步骤：
步骤一、电动车电气系统数据总线由一条线束实现，简称为单总线；
步骤二、电动车各电气部件均采用单片机做数据采集和处理，单片机具有UART串口做为总线的通信基础接口；
步骤三、电动车电气系统各部件内的单片机UART接口与单总线连接；
步骤四、主驱动电路设计由NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、二极管D1、部分电阻、电源VCC1、电源VCC2组成；
步骤五、从驱动电路设计由NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、部分电阻、电源VCC1、电源VCC2组成。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：其具有较高的抗干扰能力，具备逻辑电平转换的功能，具备硬件保护，同时结合软件策略机制自己诊断防止损坏的功能，并且拥有实现简单，成本低，易普及等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中主驱动电路的电路图；
图3是本发明中从驱动电路的电路图。
具体实施方式
参看图1-图3所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含单总线、主驱动电路、从驱动电路，主驱动电路、从驱动电路均连接至单总线；所述的主驱动电路2包含NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电源VCC1、电源VCC2；所述的从驱动电路3包含NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电源VCC1、电源VCC2。
电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，它的制备工艺包括以下儿个步骤：步骤一、电动车电气系统数据总线由一条线束实现，简称为单总线；步骤二、电动车各电气部件均采用单片机做数据采集和处理，单片机具有UART串口做为总线的通信基础接口；步骤三、电动车电气系统各部件内的单片机UART接口与单总线连接时，采用至少一个主驱动电路和多个从驱动电路的形式挂机在单总线上；采用半双工串行方式：在某一时刻，只允许一个部件发送数据、其他部件接收数据；步骤四、主驱动电路设计由NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、二极管D1、部分电阻、电源VCC1、电源VCC2组成；步骤五、从驱动电路设计由NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、部分电阻、电源VCC1、电源VCC2组成，其与步骤四中的主驱动电路区别是少一个二极管D1和R4取值范围为10千欧姆至200千欧姆。
所述主驱动电路的工作原理为：
(1)发送数据部件内单片机UART的TXD接口经过Q1驱动信号反向，再驱动Q2，信号由Q2的集电再次反向极输出至总线；
(2)由总线接收数据通过R22限流，C1滤波与部件内单片机UART的RXT接口连接。
(3)本设计驱动电路的收发数据由一条总线完成，实现部件内单片机UART的TXD和RXT合并一起使用一个端口；特点是发送数据的部件由TXD发送数据时，同时能收到单总线上自己发送数据。
(4)主驱动VCC2必须为大于5V并且有一定驱动能力的电源，R4的的取值范围小于1000欧姆，这样可以保证整个系统总线上有足够的驱动电流能力和驱动电平，提高通信的抗干扰能力。
(5)VCC1可以为3V至5.5V的电源，因不同电气部件内单片机工作电压不同，可以根据实际应用而定；这样Q1和Q2也实现了逻辑电平转换的功能。
(6)二极管D1作用是硬件保护，总线误接入电动车电池正极或外部高压D1起到反向截止保护，防止高压损坏部件内部电路；
(7)R5取值范围为10至200欧姆，起对Q2的硬件保护作用；总线误接入电动车电池正极或外部高压时，TXD发送数据Q2存在工作在饱和状态下，产生极大的电流，会导致Q2损坏；结合软件策略机制，当TXD发送数据时，RXT不能同时接收到数据，表明单总线存在异常(高压接入或对地短接)，如果是高压接入R5起到短时间限流的作用，提供足够的时间停止TXD发送数据，使Q2进入截止状态进行保护；
所述从驱动电路的工作原理与主驱动电路的原理相同，由于主驱动电路的VCC2必须为大于5V的电源，所以从驱动电路的VCC1和VCC2可以相同为3V至5.5V的电源；借助外部主驱的VCC2亦可达到逻辑电平转换的功能。R4取值范围为10千欧姆至200千欧姆，阻值选取较大，总线误接入电动车电池正极或外部高压不会损坏部件内部电路。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：其具有较高的抗干扰能力，具备逻辑电平转换的功能，具备硬件保护，同时结合软件策略机制自己诊断防止损坏的功能，并且拥有实现简单，成本低，易普及等特点。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.电动车用单总线双向串行通信电路系统，其特征在于：它包含单总线、主驱动电路、从驱动电路，主驱动电路、从驱动电路均连接至单总线。
2.电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，其特征在于它采用以下工艺步骤：
步骤一、电动车电气系统数据总线由一条线束实现，简称为单总线；
步骤二、电动车各电气部件均采用单片机做数据采集和处理，单片机具有UART串口做为总线的通信基础接口；
步骤三、电动车电气系统各部件内的单片机UART接口与单总线连接；
步骤四、主驱动电路设计由NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、二极管D1、部分电阻、电源VCC1、电源VCC2组成；
步骤五、从驱动电路设计由NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、部分电阻、电源VCC1、电源VCC2组成。
3.根据权利要求1所述的电动车用单总线双向串行通信电路系统，其特征在于：所述的主驱动电路2包含NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、二极管D1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电源VCC1、电源VCC2。
4.根据权利要求1所述的电动车用单总线双向串行通信电路系统，其特征在于：所述的从驱动电路3包含NPN三极管Q1、PNP三极管Q2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电源VCC1、电源VCC2。
5.根据权利要求2所述的电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，其特征在于：所述的步骤三采用半双工串行方式：在某一时刻，只允许一个部件发送数据、其他部件接收数据。
6.根据权利要求2所述的电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，其特征在于：所述步骤三采用至少一个主驱动电路和多个从驱动电路的形式挂机在单总线上。
7.根据权利要求2所述的电动车用单总线双向串行通信电路系统工艺，其特征在于：所述步骤五与步骤四中的主驱动电路区别是少一个二极管D1和R4取值范围为10千欧姆至200千欧姆。
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电子大兵: "单片机I_O驱动与隔离电路设计你都掌握了吗", 《电子发烧友》 *

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