CN111711553A - 一种二总线通信和供电mcu系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二总线通信和供电MCU系统，包括中间控制模块、终端模块和总线电源通信电路，所述中间控制模块经串口通信与外部设备通信连接，所述中间控制模块经总线电源通信电路与终端模块进行通信和供电连接；所述中间控制模块包括第一驱动电路模块、第一解码电路模块和带有串口通信模块的第一MCU模块；所述第一MCU模块经串口通信模块与外部设备通信连接，用于接收外部设备的设备指令，同时向外部设备发出控制指令；所述终端模块包括RX‑TX电路模块、DC‑DC电路模块、开路短路检测模块、第二驱动电路模块和第二MCU模块。本发明具有检测精度高、稳定性好的特点。

Description

一种二总线通信和供电MCU系统
技术领域
本发明涉及消防技术领域，特别涉及一种二总线通信和供电MCU系统。
背景技术
MCU被称为微控制单元 ，又称单片微型计算机或者单片机，是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、USB、A/D转换、UART、PLC、DMA等周边接口，甚至LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。诸如手机、PC外围、遥控器，汽车电子、工业上的步进马达、机器手臂的控制等等，都可见到MCU的身影。另外为了保护人们进行安全有效的生活和工作，消防应急照明与疏散指示系统、消防防火门监控系统、消防电源监控系统、消防电气火灾系统、消防火在报警系统以及智能照明控制系统等等消防系统被广泛运用到生产生活当中，各种消防监控系统都是通过MCU进行控制的，而现有设备运行自检来实现检测功能，检测手段非常不方便，而且检测精度也不理想。随着科学技术的日新月异，行业对消防监控系统的安全需求越来越高，由此提供一种检测精度高、稳定性好的监控检测控制装置，成为了行业亟待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种二总线通信和供电MCU系统。本发明具有检测精度高、稳定性好的特点。
本发明的技术方案：一种二总线通信和供电MCU系统，包括中间控制模块、终端模块和总线电源通信电路，所述中间控制模块经串口通信与外部设备通信连接，所述中间控制模块经总线电源通信电路与终端模块进行通信和供电连接；所述中间控制模块包括第一驱动电路模块、第一解码电路模块和带有串口通信模块的第一MCU模块；
所述第一MCU模块经串口通信模块与外部设备通信连接，用于接收外部设备的设备指令，同时向外部设备传送指令信息；
所述第一解码电路模块连接在总线电源通信电路的总线信号端与第一MCU模块的解码输入口之间，用于将总线电源通信电路输出的信号转换成第一MCU模块可识别的信号；
所述第一驱动电路模块连接在总线电源通信电路的总线信号端与第一MCU模块的信号发出口之间；用于驱动总线电源通信电路向终端模块发出高低脉冲信号；
所述终端模块包括RX-TX电路模块、DC-DC电路模块、开路短路检测模块、第二驱动电路模块和第二MCU模块；
所述DC-DC电路模块与第二MCU模块相连，用于对终端模块进行压降；
所述RX-TX电路模块连接在总线电源通信电路的总线信号端与第二MCU模块之间，用于接收总线电源通信电路发出的高低脉冲信号并进行解码，同时由第二MCU模块控制向总线电源通信电路发出返回信息信号；
所述开路短路检测模块分别与第二驱动电路模块和第二MCU模块相连，用于在第二驱动电路模块发生开路或短路故障时向第二MCU模块输出表示第二驱动电路模块发生故障的信号；
所述第二驱动电路模块与第二MCU模块相连，用于驱动输出不同的电流。
上述的二总线通信和供电MCU系统中，所述第一解码电路模块包括第一固定电阻R1、第二固定电阻R2、第三固定电阻R3、第四固定电阻R4、第五固定电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2和第一三极管VT1；所述第一固定电阻R1一端与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极连接有参考电压V0电压端；第一固定电阻R1另一端接地；所述第一二极管D1阴极与第二二极管D2的阳极连接，第一二极管D1的阳极与第二固定电阻R2的一端连接，第二固定电阻R2的另一一端连接信号输入端Vi；所述第三固定电阻R3的一端与信号输入端Vi连接，第三固定电阻R3的另一端与第一三极管VT1的发射极连接，所述第一三极管VT1的基极与第一固定电阻R1的非接地端连接；所述第四固定电阻R4和第五固定电阻R5的一端分别与第一三极管VT1集电极连接，第四固定电阻R4的另一端接地，第五固定电阻R5的另一端连接有脉冲信号端输出端CK。
前述的二总线通信和供电MCU系统中，所述RX-TX电路模块包括第六固定电阻R6、第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、第九固定电阻R9、第十固定电阻R10、稳压二极管D3、第二三极管VT2和第三三极管VT3； 所述第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、第九固定电阻R9的一端接地；所述第三三极管VT3的发射极接地； 所述第二三极管VT2的基极与第六固定电阻R6的一端连接，第六固定电阻R6的另一端连接有POUT输出端，所述POUT输出端与第二MCU模块上的POUT引脚连接；所述第二三极管VT2的发射极与第七固定电阻R7的另一端连接，所述第二三极管VT2的集电极分别同稳压二极管D3的阴极、第八固定电阻R8的另一端连接，所述稳压二极管D3的阳极和所述第九固定电阻R9的另一端分别与所述第三三极管VT3的发射极接地； 所述第三三极管VT3的集电极与第十固定电阻R10的一端连接，并连接有PIN in输入端，所述PIN in输入端与第二MCU模块上的PIN in引脚连接；所述第十固定电阻R10的另一端连接有VDD电压端。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、本发明利用终端模块发出检测指令，检测指令经RX-TX电路模块进行解码，通过总线电源通信电路传输将解码后的检测指令传递给中间控制模块，中间控制模块通过第一解码电路模块对检测指令进行解码，并将解码后的检测指令传递至第一MCU模块，第一MCU模块通过串口通信将检测指令信息数据传递给外部设备，外部设备根据相应的检测指令生成动作信号,动作信号通过串口通信向中间控制模块传递；然后中间控制模块根据接收到的外部设备的动作信号传输转换成高低脉冲信号给终端模块，终端模块中的RX-TX电路模块对总线电源通信电路传输来的高低脉冲信号进行解码，并将解码后的信息数据传递给第二MCU模块，第二MCU模块则根据解码后的动作信号得到外部设备的检测结果。此外,本发明还对各个电路进行了具体改进,使得本发明具有检测精度高、稳定性好的特点。本发明通过总线电源通信电路将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术，同时节省了施工和线缆成本，给现场施工和后期维护带来了极大的便利，总线电源通信电路具有抗干扰能力强，无需电源与信号线隔离，节省隔离成本，对线缆要求大大降低，对现场施工布线更容易，更可靠，也更节省人工和施工费用；此外还可灵活布线，支持星形，树形，总线型拓扑，并具有通讯距离远的特点。
2、本发明通过设置特定的第一解码电路模块来将总线电源通信电路输出的信号转换成第一MCU模块可识别的信号，该第一解码电路模块与普通的解码电路相比，普通的解码电路是通过普通差分放大信号的，但是由于IC本身差异性及温度影响，CK会有误判断，而本发明中的第一解码电路模块不因器件差异性造成误判断，稳定性强，从而极大地提高了检测精度高。
3、本发明通过设置特定的RX-TX电路模块来对总线电源通信电路能够进行小电流的发码回码。
附图说明
图1是本发明的系统框图；
图2是第一解码电路模块的电路图；
图3是RX-TX电路模块的电路图；
图4是第二MCU模块的电路图。
1、外部设备；2、中间控制模块；3、终端模块；4、总线电源通信电路；5、第一驱动电路模块；6、第一解码电路模块；7、串口通信模块；8、第一MCU模块；9、RX-TX电路模块；10、DC-DC电路模块；11、开路短路检测模块；12、第二驱动电路模块；13、第二MCU模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种二总线通信和供电MCU系统，如图1-4所示，包括中间控制模块2、终端模块3和总线电源通信电路4，所述中间控制模块2经串口通信与外部设备1通信连接，所述中间控制模块2经总线电源通信电路4与终端模块3进行通信和供电连接；所述中间控制模块2包括第一驱动电路模块5、第一解码电路模块6和带有串口通信模块7的第一MCU模块8；
所述第一MCU模块8经串口通信模块7与外部设备1通信连接，用于接收外部设备1的设备指令，同时向外部设备1传送指令信息；
所述第一解码电路模块6连接在总线电源通信电路4的总线信号端与第一MCU模块8的解码输入口之间，用于将总线电源通信电路4输出的信号转换成第一MCU模块8可识别的信号；
所述第一驱动电路模块5连接在总线电源通信电路4的总线信号端与第一MCU模块8的信号发出口之间；用于驱动总线电源通信电路4向终端模块3发出高低脉冲信号；
所述终端模块3包括RX-TX电路模块9、DC-DC电路模块10、开路短路检测模块11、第二驱动电路模块12和第二MCU模块13；图4为终端模块3的电路图。其中电路a是LED光源电路模块，电路b是整流电路模块，电路c应当是降压电路模块；其中图4为第二MCU模块的电路图，该电路图中的1引脚为PBJ（TX）引脚，2引脚为RST引脚；3引脚为PD0（X1）引脚；4引脚为PD1（X2）引脚；5引脚为VCAP引脚；6引脚为VSS引脚；7引脚为VDDM引脚；8引脚为PA6（RX）引脚；9引脚为VDD引脚；10引脚为FB引脚；11引脚为GND引脚；12引脚为SW引脚；13引脚为VCC1引脚；14引脚为VCC1引脚；15引脚为Vin引脚；17引脚为LOUT引脚；18引脚为COUT引脚；19引脚为ROUT引脚；20引脚为C&L引脚；21引脚为C&C引脚；22引脚为C&R引脚；23引脚为PBI(AD C9）引脚；24引脚为PA13（D10）引脚；25引脚为PA14（SCK）引脚；26引脚为PB3引脚；27引脚为PB4（BT0）引脚；28引脚为PB6（REC）引脚；29引脚为PGND引脚。
所述DC-DC电路模块10与第二MCU模块13相连，用于对终端模块3进行压降；
所述RX-TX电路模块9连接在总线电源通信电路4的总线信号端与第二MCU模块13之间，用于接收总线电源通信电路4发出的高低脉冲信号并进行解码，同时由第二MCU模块13控制向总线电源通信电路4发出返回信息信号；
所述开路短路检测模块11分别与第二驱动电路模块12和第二MCU模块13相连，用于在第二驱动电路模块12发生开路或短路故障时向第二MCU模块13输出表示第二驱动电路模块12发生故障的信号，可通过软件上传第二驱动电路模块12回路故障。
所述第二驱动电路模块12与第二MCU模块13相连，用于驱动输出不同的电流，第二驱动电路模块12具有短路开路保护功能。
本发明利用终端模块3发出检测指令，检测指令经RX-TX电路模块9进行解码，通过总线电源通信电路4传输将解码后的信息数据传递给中间控制模块2，则中间控制模块2则通过第一解码电路模块6对总线电源通信电路4发出的信息数据进行解码，并将解码后的信息数据传递至第一MCU模块8，则第一MCU模块8通过串口通信将检测指令信息数据传递给外部设备1，则外部设备1进行相应的设备自检，并通过串口通信向中间控制模块2传递外部设备1的设备自检结果数据；然后中间控制模块2根据接收到的外部设备1的设备自检结果数据，第一MCU模块8控制第一驱动电路模块5驱动总线电源通信电路4，由总线电源通信电路4产生相应的设备自检结果数据的高低脉冲信号给终端模块3，则终端模块3中的RX-TX电路模块9对总线电源通信电路4传输来的高低脉冲信号进行解码，并将解码后的信息数据传递给第二MCU模块13，则第二MCU模块13则根据解码后的信息数据得知外部设备1的自检结果。使得本发明具有集成度高、检测精度高、稳定性好的特点。本发明通过总线电源通信电路4将供电线与信号线合二为一，实现了信号和供电共用一个总线的技术，同时节省了施工和线缆成本，给现场施工和后期维护带来了极大的便利，总线电源通信电路具4有抗干扰能力强，无需电源与信号线隔离，节省隔离成本，对线缆要求大大降低，对现场施工布线更容易，更可靠，也更节省人工和施工费用；此外还可灵活布线，支持星形，树形，总线型拓扑，能进行长距离的通讯供电连接，具有通讯距离远的特点。
如图2所示，所述第一解码电路模块6包括第一固定电阻R1、第二固定电阻R2、第三固定电阻R3、第四固定电阻R4、第五固定电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2和第一三极管VT1；
所述第一固定电阻R1一端与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极连接有参考电压V0电压端；第一固定电阻R1另一端接地；参考电压V0电压端与第一MCU模块8的输出电压端相连。
所述第一二极管D1阴极与第二二极管D2的阳极连接，第一二极管D1的阳极与第二固定电阻R2的一端连接，第二固定电阻R2的另一一端连接信号输入端Vi；其中信号输入端Vi与总线电源通信电路4的总线信号端的信号端连接。
所述第三固定电阻R3的一端与信号输入端Vi连接，第三固定电阻R3的另一端与三极管VT1的发射极连接，所述第一三极管VT1的基极与第一固定电阻R1的非接地端连接；
所述第四固定电阻R4和第五固定电阻R5的一端分别与第一三极管VT1集电极连接，第四固定电阻R4的另一端接地，第五固定电阻R5的另一端连接有脉冲信号端输出端CK，脉冲信号端输出端CK与第一MCU模块的信号输入端连接。当V0低电平时，CK为高电平；当V0高电平，CK为低电平。本发明通过设置特定的第一解码电路模块来将总线电源通信电路输出的信号转换成第一MCU模块可识别的信号，该第一解码电路模块与普通的解码电路相比，普通的解码电路是通过普通差分放大信号的，但是由于IC本身差异性及温度影响，CK会有误判断，而本发明中的第一解码电路模块不因器件差异性造成误判断，稳定性强，从而极大地提高了检测精度高。
如图3所示，所述RX-TX电路模块9包括第六固定电阻R6、第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、第九固定电阻R9、第十固定电阻R10、稳压二极管D3、第二三极管VT2和第三三极管VT3；所述第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、第九固定电阻R9的一端接地；所述第三三极管VT3的发射极接地； 所述第二三极管VT2的基极与第六固定电阻R6的一端连接，第六固定电阻R6的另一端连接有POUT输出端，所述POUT输出端与第二MCU模块13上的POUT引脚连接；所述第二三极管VT2的发射极与第七固定电阻R7的另一端连接，所述第二三极管VT2的集电极分别同稳压二极管D3的阴极、第八固定电阻R8的另一端连接，所述稳压二极管D3的阳极和所述第九固定电阻R9的另一端分别与所述第三三极管VT3的发射极接地；所述第三三极管VT3的集电极与第十固定电阻R10的一端连接，并连接有PIN in输入端，所述PIN in输入端与第二MCU模块13上的PIN in引脚连接； 所述第十固定电阻R10的另一端连接有VDD电压端。本发明通过设置特定的RX-TX电路模块9来对总线电源通信电路能够进行小电流的发码回码。

Claims (3)

1.一种二总线通信和供电MCU系统，其特征在于：包括中间控制模块（2）、终端模块（3）和总线电源通信电路（4），所述中间控制模块（2）经串口通信与外部设备（1）通信连接，所述中间控制模块（2）经总线电源通信电路（4）与终端模块（3）进行通信和供电连接；所述中间控制模块（2）包括第一驱动电路模块（5）、第一解码电路模块（6）和带有串口通信模块（7）的第一MCU模块（8）；
所述第一MCU模块（8）经串口通信模块（7）与外部设备（1）通信连接，用于接收外部设备（1）的设备指令，同时向外部设备（1）传送指令信息；
所述第一解码电路模块（6）连接在总线电源通信电路（4）的总线信号端与第一MCU模块（8）的解码输入口之间，用于将总线电源通信电路（4）输出的信号转换成第一MCU模块（8）可识别的信号；
所述第一驱动电路模块（5）连接在总线电源通信电路（4）的总线信号端与第一MCU模块（8）的信号发出口之间；用于驱动总线电源通信电路（4）向终端模块（3）发出高低脉冲信号；
所述终端模块（3）包括RX-TX电路模块（9）、DC-DC电路模块（10）、开路短路检测模块（11）、第二驱动电路模块（12）和第二MCU模块（13）；
所述DC-DC电路模块（10）与第二MCU模块（13）相连，用于对终端模块（3）进行压降；
所述RX-TX电路模块（9）连接在总线电源通信电路（4）的总线信号端与第二MCU模块（13）之间，用于接收总线电源通信电路（4）发出的高低脉冲信号来进行收码解码，同时由第二MCU模块（13）控制向总线电源通信电路（4）发出回码信息信号；
所述开路短路检测模块（11）分别与第二驱动电路模块（12）和第二MCU模块（13）相连，用于在第二驱动电路模块（12）发生开路或短路故障时向第二MCU模块（13）输出表示第二驱动电路模块（12）发生故障的信号；
所述第二驱动电路模块（12）与第二MCU模块（13）相连，用于驱动输出不同的电流。
2.根据权利要求1所述的二总线通信和供电MCU系统，其特征在于，所述第一解码电路模块（6）包括第一固定电阻R1、第二固定电阻R2、第三固定电阻R3、第四固定电阻R4、第五固定电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2和第一三极管VT1；
所述第一固定电阻R1一端与第二二极管D2的阳极连接，第二二极管D2的阴极连接有参考电压V0电压端；第一固定电阻R1另一端接地；
所述第一二极管D1阴极与第二二极管D2的阳极连接，第一二极管D1的阳极与第二固定电阻R2的一端连接，第二固定电阻R2的另一一端连接信号输入端Vi；
所述第三固定电阻R3的一端与信号输入端Vi连接，第三固定电阻R3的另一端与第一三极管VT1的发射极连接，所述第一三极管VT1的基极与第一固定电阻R1的非接地端连接；
所述第四固定电阻R4和第五固定电阻R5的一端分别与第一三极管VT1集电极连接，第四固定电阻R4的另一端接地，第五固定电阻R5的另一端连接有脉冲信号端输出端CK。
3.根据权利要求1所述的二总线通信和供电MCU系统，其特征在于，所述RX-TX电路模块（9）包括第六固定电阻R6、第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、第九固定电阻R9、第十固定电阻R10、稳压二极管D3、第二三极管VT2和第三三极管VT3；
所述第七固定电阻R7、第八固定电阻R8、第九固定电阻R9的一端接地；所述第三三极管VT3的发射极接地；
所述第二三极管VT2的基极与第六固定电阻R6的一端连接，第六固定电阻R6的另一端连接有POUT输出端，所述POUT输出端与第二MCU模块（13）上的POUT引脚连接；
所述第二三极管VT2的发射极与第七固定电阻R7的另一端连接，所述第二三极管VT2的集电极分别同稳压二极管D3的阴极、第八固定电阻R8的另一端连接；
所述稳压二极管D3的阳极和所述第九固定电阻R9的另一端分别与所述第三三极管VT3的发射极接地；
所述第三三极管VT3的集电极与第十固定电阻R10的一端连接，并连接有PIN in输入端，所述PIN in输入端与第二MCU模块（13）上的PIN in引脚连接；
所述第十固定电阻R10的另一端连接有VDD电压端。
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