CN112161525B - 一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法 - Google Patents

一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，首先通过MCU控制器计算出动态参考电压，然后在比较器根据动态参考电压与采样的电压信号进行比较判断，实现电子雷管芯片发送信号的解析，在接收完数据后再进行CRC校验，如果没有错误则作为正常数据处理，如果产生CRC错误则重发数据指令并依旧利用MCU控制器和比较器进行数据解析和接收传输。大大降低了软件的运算量，提高的数据接收的可靠性。

Description

一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法
技术领域
本发明涉及工业爆破技术领域，更具体的说是涉及一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法。
背景技术
目前，工业爆破技术领域对雷管的延期时间、精确性、可靠性提出了越来越严格的要求，传统化学药物雷管由于延期时间存在较大误差，稳定性差，可控性差等问题，逐渐被电子雷管所取代。电子雷管和其配套的起爆器通过一对双绞线进行通信，包括发送回路和接收回路，在现有技术里，起爆器对电子雷管的发送回路中，一般采用差分电压信号的方式对电子雷管进行通信控制；在接收回路中，电子雷管由于自身的能量比较弱，大多是采用拉高总线电流使总线电流变化的方式对起爆器进行数据通信，传统的接收回路是通过总线接口电路采样输入电压，然后经过仪表放大器放大后经过RC无源高频滤波电路滤波传输至ADC转换器，最后ADC转换器转换产生数字信号传输给MCU控制器进行解析控制。
但是，在数据通信过程中因为电压信号在传输过程可能是不规则的信号，每个数据比特位必须进行多次采样，与专有模型进行数据比对分析后，最终给出数据的比特位的值。需要MCU控制器不间断地对数据进行采样，进行大量的数据比对分析，非常占用系统的资源，软件开发工作量非常大，并且接收信号的波动容易影响数据比对，导致数据接收不准确。
因此，如何提高电子雷管起爆器接收回路数据解析的效率，以及数据接收的可靠性是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，将一个数据分成若干个采样周期，每个采样周期去计算ADC值,然后根据与动态参考电压对比去判断这个值是1还是0。引入动态参考电压并进行实时调整，使得解析出的数据更加稳定，同时大大降低MCU控制器的运算量，提高数据解析的可信度。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，包括以下步骤：
步骤1：接收回路采样生成电压信号并传输至MCU控制器，在MCU控制器计算出动态参考电压；
步骤2：将所述动态参考电压回传至所述接收回路，在所述接收回路对所述电压信号和所述动态参考电压进行比较，输出数字电平信号，实现数据解析；
步骤3：将所述数字电平信号传输至所述MCU控制器，获得数据；
步骤4：在所述MCU控制器对接收的所述数据进行CRC校验，根据校验结果对所述数据进行处理。
优选的，在所述步骤1中采样变化电流，经过采样电阻获得变化电压，所述变化电压经过运算放大和有源滤波，获得所述电压信号；分别采样所述电压信号的最大值平均值和最小值平均值，并转换成数字信号传输至所述MCU控制器中，在所述MCU控制器中计算所述最大值平均值和最小值平均值之差的二分之一作为所述动态参考电压。
优选的，在所述步骤2中，如果所述电压信号小于所述动态参考电压，则输出的所述数字电平信号为0；如果所述电压信号大于所述动态参考电压，则输出的所述数字电平信号为1。
优选的，在所述步骤4中进行CRC校验，如果所述校验结果为正确，则将所述数据作为正常数据处理；如果所述校验结果为错误，则起爆器向电子雷管芯片发送二次接收指令，所述电子雷管芯重发数据指令并返回所述步骤1中。
优选的，接收回路还连接基准电压源，为运算放大过程提供基准电压vref，使采样的基准值准确。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，首先通过MCU控制器计算出动态参考电压，然后在比较器根据动态参考电压与采样的电压信号进行比较判断，实现电子雷管芯片发送信号的解析，在接收完数据后再进行CRC校验，如果没有错误则作为正常数据处理，如果产生CRC错误则重发数据指令并依旧利用MCU控制器和比较器进行数据解析和接收传输。大大降低了软件的运算量，提高的数据接收的可靠性。
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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的数据解析方法对应的接收回路结构框图；
图2附图为本发明提供的接收信号及动态调压区间示意图；
图3附图为本发明提供的传统电子雷管起爆器接收电路结构框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例公开了一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，包括以下步骤：
步骤1：接收回路采样生成电压信号并传输至MCU控制器，在MCU控制器计算出动态参考电压；
采样变化电流，经过采样电阻获得变化电压，变化电压经过运算放大和有源滤波，获得电压信号；分别采样电压信号的最大值平均值和最小值平均值，并转换成数字信号传输至MCU控制器中，在MCU控制器中计算最大值平均值和最小值平均值之差的二分之一作为动态参考电压；
步骤2：将动态参考电压回传至接收回路，在接收回路对电压信号和动态参考电压进行比较，输出数字电平信号，实现数据解析；
如果电压信号小于动态参考电压，则输出的数字电平信号为0；如果电压信号大于动态参考电压，则输出的数字电平信号为1；
步骤3：将数字电平信号传输至MCU控制器，获得数据；
步骤4：在MCU控制器对接收的数据进行CRC校验，根据校验结果对数据进行处理；
如果校验结果为正确，则将数据作为正常数据处理；如果校验结果为错误，则起爆器向电子雷管芯片发送二次接收指令，电子雷管芯重发数据指令并返回步骤1中。
为了进一步优化上述技术方案，接收回路还连接基准电压源，为运算放大过程提供基准电压vref，使采样的基准值准确。
实施例
如图3所示为传统电子雷管起爆器接收电路结构框图，当电子雷管芯片给起爆器发送数据0时，拉高总线的电流△I，发送数据1时，总线电流不变化。
如在发送0时，电子雷管芯片与起爆器连接的总线变化的电流△I通过接收回路的总线接口电路在总线采样电阻上产生微小的输入电压△V；△V作为仪表放大器的输入信号，经过仪表放大器放大后，产生电压V1；V1经过RC无源高频滤波电路滤波后，输出电压V2给ADC转换器，ADC转换器转换产生数字信号给MCU控制器进行解析数据处理；在MCU控制器解析过程中，如果V2转换的数字信号高于设定的目标值，则数据解析为1，低于设定的目标值，则数据解析为0。
如图1所示为本发明的电子雷管起爆器接收电路结构框图，当电子雷管芯片给起爆器发送数据0时，拉高总线的电流△I，发送数据1时，总线电流不变化。
如在发送0时，总线变化的电流△I通过总线接口电路在总线采样电阻上产生微小的输入电压△V；△V作为仪表放大器的输入信号，经过仪表放大器放大后，产生电压V1(△V越大，V1越小，V1最低极限值为0，本发明通信中目的是要把V1拉到最低饱和值0，这样使得信号电平比较稳定，△V越小，V1越大，V1最大值为仪表放大器的参考电压)；V1经过运算放大器有源高频滤波电路滤波后，输出电压信号V2；电压信号V2同时传输至ADC数模转换器和电压比较器；其中电压信号V2经过ADC数模转换器转换成数字信号传输至MCU控制器，根据电压信号V2计算动态参考电压Vref(计算电压信号V2最大平均值和最小平均值之差除以2作为动态参考电压Vref)，并将动态参考电压Vref传输至电压比较器；在电压比较器对动态参考电压Vref和电压信号V2进行比较判断，输出数字电平信号至MCU控制器的UART串口接收端进行数据接收。电压信号V2作为电压比较的输入端，与MCU控制器传输至电压比较器的参考电压Vref相比较，V2<Vref，比较器输出数字电平0。
如在发送1时，总线的电流为负载的静态电流，同理产生V2，如果V2>Vref，比较器输出数字电平信号为1，如果V2<Vref，比较器输出数字电平信号为0。比较器输出的数字电平信号发送到MCU的UART串口接收端作为数据进行接收。
在总线无数据传输时，ADC数模转换器取采样的电压信号V2的值，V2的最大平均值和最小平均值之差的二分之一作为比较器的动态参考电压。由于总线上加载的雷管数量不一致，因此静态时采样的V2电压也不一样，因此每次通信时，都需要检测调整比较器的动态参考电压，否则会影响数据的判断，如图2所示，由于总线负载雷管数量不同，数据接收1时，总线不拉电流时理论电平区间位于V2-5V电压之间；动态参考电压位于0V-V2之间，数据接收为0时，理论电平为0V。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：接收回路采样生成电压信号并传输至MCU控制器，在MCU控制器计算出动态参考电压；
采样变化电流，经过采样电阻获得变化电压，变化电压经过运算放大和有源滤波，获得电压信号；分别采样电压信号的最大值平均值和最小值平均值，并转换成数字信号传输至MCU控制器中，在MCU控制器中计算最大值平均值和最小值平均值之差的二分之一作为动态参考电压；
步骤2：将所述动态参考电压回传至所述接收回路，在所述接收回路对所述电压信号和所述动态参考电压进行比较，输出数字电平信号，实现数据解析；
步骤3：将所述数字电平信号传输至所述MCU控制器，获得数据；
步骤4：在所述MCU控制器对接收的所述数据进行CRC校验，根据校验结果对所述数据进行处理。
2.根据权利要求1所述的一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，其特征在于，在所述步骤2中，如果所述电压信号小于所述动态参考电压，则输出的所述数字电平信号为0；如果所述电压信号大于所述动态参考电压，则输出的所述数字电平信号为1。
3.根据权利要求1所述的一种电子雷管起爆器接收回路的数据解析方法，其特征在于，在所述步骤4中进行CRC校验，如果所述校验结果为正确，则将所述数据作为正常数据处理；如果所述校验结果为错误，则起爆器向电子雷管芯片发送二次接收指令，所述电子雷管芯片重发数据指令并返回所述步骤1中。
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