CN202976319U

CN202976319U - 三相费控智能电能表的cpu卡和esam通信复用电路

Info

Publication number: CN202976319U
Application number: CN 201220666745
Authority: CN
Inventors: 徐健; 刘金刚; 付刚
Original assignee: WUHAN ADIKE ELECTRONIC CO Ltd
Current assignee: WUHAN ADIKE ELECTRONIC CO Ltd
Priority date: 2012-12-05
Filing date: 2012-12-05
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-12-05

Abstract

本实用新型公开了一种三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，涉及三相费控智能电能表领域，该电路包括单片机、CPU卡、ESAM、选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、ESAM分发隔离电路，选择电路、74HC125芯片均与单片机相连，选择电路与74HC125芯片相连，74HC125芯片通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，74HC125芯片通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连，CPU卡、ESAM均与单片机相连。本实用新型通过选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、ESAM分发隔离电路实现异步串口通讯，程序简洁，提高程序可靠性的同时减少异步串口的占用。

Description

三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路

技术领域

本实用新型涉及三相费控智能电能表领域，特别是涉及一种三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路。

背景技术

随着智能电能表的不断发展，智能电能表的功能越来越丰富，安全可靠性要求也越来越高。CPU（Central Processing Unit，中央处理器）卡具有较高的安全性，因此在费控智能电表中CPU卡使用的越来越多。

单片机与CPU卡进行通讯时有两种方式：一种是通过管脚信号模拟实现数据通讯，另一种是通过异步串口实现数据通讯，其中，通过管脚信号模拟实现数据通讯的程序比较复杂，程序的可靠性比较低；而通过异步串口实现数据通讯的程序比较简洁，程序的可靠性有保障。CPU卡在使用时必须与ESAM（Embedded Secure Access Module，嵌入式安全控制模块）模块结合使用，需要两个异步串口。

在实际使用中，智能电能表要求的功能比较丰富，相应的通讯接口要求也比较多，例如红外接口、RS485接口、载波接口等，这就需要占用较多的异步串口，而一般的单片机中异步串口最多也就4个，存在异步串口不够的缺陷，这给CPU卡与ESAM结合使用带来困难。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，通过选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、ESAM分发隔离电路实现异步串口通讯，不仅程序简洁，提高程序的可靠性，减少异步串口的占用，能够节省单片机的资源。

本实用新型提供的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，包括单片机、CPU卡、ESAM，还包括选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、ESAM分发隔离电路，所述选择电路、74HC125芯片均与单片机相连，选择电路与74HC125芯片相连，74HC125芯片通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，74HC125芯片通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连，CPU卡、ESAM均与单片机相连。

在上述技术方案中，所述单片机包括单片机的选择数据线，所述选择电路包括第一电阻、第二电阻和第一三极管，第一电阻的一端与电源相连，另一端与第一三极管的集电极相连，第一三极管的基极与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端与单片机的选择数据线相连，第一三极管的发射极接地。

在上述技术方案中，所述第一电阻的阻值为4.7K欧姆，第二电阻的阻值为10K欧姆。

在上述技术方案中，所述单片机还包括单片机的发送数据线CPU_TXD和单片机的接收数据线CPU_RXD，所述74HC125芯片包括第一三态门、第二三态门、第三三态门、第四三态门，第一三态门的控制端、第三三态门的控制端均与单片机的选择数据线相连，第二三态门的控制端、第四三态门的控制端均与第一三极管的集电极相连，第一三态门的输入端、第二三态门的输入端均与单片机的发送数据线相连，第三三态门的输出端、第四三态门的输出端均与单片机的接收数据线相连，第二三态门的输出端、第四三态门的输入端均通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，第一三态门的输出端、第三三态门的输入端均通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连。

在上述技术方案中，所述CPU卡分发隔离电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二三极管，CPU卡包括第一电源端口、第一接地端口、第一复位端口、第一时钟端口、第一输入输出端口，第三电阻的一端与第四三态门的输入端相连，另一端与CPU卡的第一输入输出端口相连，第四电阻的一端与第二三态门的输出端相连，另一端与第二三极管的基极相连，第二三极管的发射极与CPU卡的第一输入输出端口相连，第二三极管的集电极接地；CPU卡的第一电源端口通过第五电阻与第一输入输出端口相连，CPU卡的第一接地端口接地；单片机还包括单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线和单片机向CPU卡发送复位信号的数据线，CPU卡的第一复位端口与单片机向CPU卡发送复位信号的数据线相连，CPU卡的第一时钟端口与单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线相连。

在上述技术方案中，所述第三电阻的阻值为2K欧姆，第四电阻的阻值为10K欧姆。

在上述技术方案中，所述第五电阻的阻值为4.7K欧姆。

在上述技术方案中，所述ESAM分发隔离电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第三三极管，ESAM包括第二电源端口、第二接地端口、第二复位端口、第二时钟端口、第二输入输出端口，第六电阻的一端与第三三态门的输入端相连，另一端与ESAM的第二输入输出端口相连，第七电阻的一端与第一三态门的输出端相连，另一端与第三三极管的基极相连，第三三极管的发射极与ESAM的第二输入输出端口相连，第三三极管的集电极接地；ESAM的第二电源端口通过第八电阻与第二输入输出端口相连，ESAM的第二接地端口接地，单片机还包括单片机向ESAM发送时钟信号的数据线和单片机向ESAM发送复位信号的数据线，ESAM的第二复位端口与单片机向ESAM发送复位信号的数据线相连，ESAM的第二时钟端口与单片机向ESAM发送时钟信号的数据线相连。

在上述技术方案中，所述第六电阻的阻值为2K欧姆，第七电阻的阻值为10K欧姆。

在上述技术方案中，所述第八电阻的阻值为4.7K欧姆。

与现有技术相比，本实用新型的优点如下：

本实用新型通过选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、ESAM分发隔离电路实现异步串口通讯，不仅程序简洁，提高程序的可靠性，减少异步串口的占用，能够节省单片机的资源。

附图说明

图1是本实用新型实施例的结构框图。

图2是本实用新型实施例的具体实现电路图。

图中：第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8；第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3；第一三态门U1、第二三态门U2、第三三态门U3、第四三态门U4；电源VCC；

第一电源端口VCC1、第一接地端口GND1、第一复位端口RST1、第一时钟端口CLK1、第一输入输出端口I/O1；

第二电源端口VCC2、第二接地端口GND2、第二复位端口RST2、第二时钟端口CLK2、第二输入输出端口I/O2；

单片机的发送数据线CPU_TXD、

单片机的接收数据线CPU_RXD、

单片机的选择数据线CPU_ESAM、

单片机向ESAM发送时钟信号的数据线ESAM_CLK、

单片机向ESAM发送复位信号的数据线ESAM_RST、

单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线IC_CLK、

单片机向CPU卡发送复位信号的数据线IC_RST。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

参见图1所示，本实用新型实施例提供一种三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，包括单片机、选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、CPU卡、ESAM分发隔离电路、ESAM，选择电路、74HC125芯片均与单片机相连，选择电路与74HC125芯片相连，74HC125芯片通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，74HC125芯片通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连，CPU卡、ESAM均与单片机相连。

参见图2所示，单片机包括以下数据线：

单片机的发送数据线CPU_TXD、

单片机的接收数据线CPU_RXD、

单片机的选择数据线CPU_ESAM、

单片机向ESAM发送时钟信号的数据线ESAM_CLK、

单片机向ESAM发送复位信号的数据线ESAM_RST、

单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线IC_CLK、

单片机向CPU卡发送复位信号的数据线IC_RST。

参见图2所示，选择电路用于选择单片机与CPU卡或ESAM进行通讯，选择电路包括第一电阻R1、第二电阻R2和第一三极管Q1，第一电阻R1的一端与电源VCC相连，另一端与第一三极管Q1的集电极相连，第一三极管Q1的基极与第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与单片机的选择数据线CPU_ESAM相连，第一三极管Q1的发射极接地。第一电阻R1的阻值为4.7K欧姆，第二电阻R2的阻值为10K欧姆。

单片机通过选择数据线CPU_ESAM、第一三极管Q1控制第一三态门U1、第二三态门U2、第三三态门U3、第四三态门U4，选择是与CPU卡进行通讯，还是与ESAM进行通讯。当CPU_ESAM为高电平时，第二三态门U2、第四三态门U4导通，此时单片机与CPU卡进行通讯。当CPU_ESAM为低电平时，第一三态门U1、第三三态门U3导通，此时单片机与ESAM进行通讯。

参见图2所示，74HC125芯片包括第一三态门U1、第二三态门U2、第三三态门U3、第四三态门U4，第一三态门U1的控制端、第三三态门U3的控制端均与单片机的选择数据线CPU_ESAM相连，第二三态门U2的控制端、第四三态门U4的控制端均与第一三极管Q1的集电极相连，第一三态门U1的输入端、第二三态门U2的输入端均与单片机的发送数据线CPU_TXD相连，第三三态门U3的输出端、第四三态门U4的输出端均与单片机的接收数据线CPU_RXD相连，第二三态门U2的输出端、第四三态门U4的输入端均通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，第一三态门U1的输出端、第三三态门U3的输入端均通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连。

参见图2所示，CPU卡分发隔离电路包括第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5和第二三极管Q2，CPU卡包括第一电源端口VCC1、第一接地端口GND1、第一复位端口RST1、第一时钟端口CLK1、第一输入输出端口I/O1，第三电阻R3的一端与第四三态门U4的输入端相连，另一端与CPU卡的第一输入输出端口I/O1相连，第四电阻R4的一端与第二三态门U2的输出端相连，另一端与第二三极管Q2的基极相连，第二三极管Q2的发射极与CPU卡的第一输入输出端口I/O1相连，第二三极管Q2的集电极接地。第三电阻R3的阻值为2K欧姆，第四电阻R4的阻值为10K欧姆。

参见图2所示，CPU卡的第一电源端口VCC1通过第五电阻R5与第一输入输出端口I/O1相连，第五电阻R5的阻值为4.7K欧姆，CPU卡的第一接地端口GND1接地，CPU卡的第一复位端口RST1与单片机向CPU卡发送复位信号的数据线IC_RST相连，CPU卡的第一时钟端口CLK1与单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线IC_CLK相连。单片机分别通过IC_RST、IC_CLK向CPU卡提供复位信号、时钟信号。

CPU卡的数据收发均通过CPU卡分发隔离电路、第一输入输出端口I/O1实现，第二三极管Q2实现接收和发送数据的合并和分发处理：当CPU卡需要发送数据时，通过CPU卡分发隔离电路中的第三电阻R3输出CPU卡向单片机发送的数据信号IC_TXD；当CPU卡需要接收数据时，单片机向CPU卡发送的数据信号IC_RXD经过第四电阻R4、第二三极管Q2后再传入CPU卡。

参见图2所示，ESAM分发隔离电路包括第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第三三极管Q3，ESAM包括第二电源端口VCC2、第二接地端口GND2、第二复位端口RST2、第二时钟端口CLK2、第二输入输出端口I/O2，第六电阻R6的一端与第三三态门U3的输入端相连，另一端与ESAM的第二输入输出端口I/O2相连，第七电阻R7的一端与第一三态门U1的输出端相连，另一端与第三三极管Q3的基极相连，第三三极管Q3的发射极与ESAM的第二输入输出端口I/O2相连，第三三极管Q3的集电极接地。第六电阻R6的阻值为2K欧姆，第七电阻R7的阻值为10K欧姆。

参见图2所示，ESAM的第二电源端口VCC2通过第八电阻R8与第二输入输出端口I/O2相连，第八电阻R8的阻值为4.7K欧姆，ESAM的第二接地端口GND2接地，ESAM的第二复位端口RST2与单片机向ESAM发送复位信号的数据线ESAM_RST相连，ESAM的第二时钟端口CLK2与单片机向ESAM发送时钟信号的数据线ESAM_CLK相连。单片机分别通过向ESAM_RST、ESAM_CLK向ESAM提供复位信号、时钟信号。

ESAM的数据收发均通过ESAM分发隔离电路、第二输入输出端口I/O2实现，第三三极管Q3实现接收和发送数据的合并和分发处理：当ESAM需要发送数据时，通过ESAM分发隔离电路中的第六电阻R6输出ESAM向单片机发送的数据信号ESAM_TXD；当ESAM需要接收数据时，单片机向ESAM发送的数据信号ESAM_RXD经过第七电阻R7、第三三极管Q3后再传入ESAM。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims

1.一种三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，包括单片机、CPU卡、ESAM，其特征在于：还包括选择电路、74HC125芯片、CPU卡分发隔离电路、ESAM分发隔离电路，所述选择电路、74HC125芯片均与单片机相连，选择电路与74HC125芯片相连，74HC125芯片通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，74HC125芯片通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连，CPU卡、ESAM均与单片机相连。

2.如权利要求1所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述单片机包括单片机的选择数据线，所述选择电路包括第一电阻、第二电阻和第一三极管，第一电阻的一端与电源相连，另一端与第一三极管的集电极相连，第一三极管的基极与第二电阻的一端相连，第二电阻的另一端与单片机的选择数据线相连，第一三极管的发射极接地。

3.如权利要求2所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述第一电阻的阻值为4.7K欧姆，第二电阻的阻值为10K欧姆。

4.如权利要求3所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述单片机还包括单片机的发送数据线CPU_TXD和单片机的接收数据线CPU_RXD，所述74HC125芯片包括第一三态门、第二三态门、第三三态门、第四三态门，第一三态门的控制端、第三三态门的控制端均与单片机的选择数据线相连，第二三态门的控制端、第四三态门的控制端均与第一三极管的集电极相连，第一三态门的输入端、第二三态门的输入端均与单片机的发送数据线相连，第三三态门的输出端、第四三态门的输出端均与单片机的接收数据线相连，第二三态门的输出端、第四三态门的输入端均通过CPU卡分发隔离电路与CPU卡相连，第一三态门的输出端、第三三态门的输入端均通过ESAM分发隔离电路与ESAM相连。

5.如权利要求4所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述CPU卡分发隔离电路包括第三电阻、第四电阻、第五电阻和第二三极管，CPU卡包括第一电源端口、第一接地端口、第一复位端口、第一时钟端口、第一输入输出端口，第三电阻的一端与第四三态门的输入端相连，另一端与CPU卡的第一输入输出端口相连，第四电阻的一端与第二三态门的输出端相连，另一端与第二三极管的基极相连，第二三极管的发射极与CPU卡的第一输入输出端口相连，第二三极管的集电极接地；CPU卡的第一电源端口通过第五电阻与第一输入输出端口相连，CPU卡的第一接地端口接地；单片机还包括单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线和单片机向CPU卡发送复位信号的数据线，CPU卡的第一复位端口与单片机向CPU卡发送复位信号的数据线相连，CPU卡的第一时钟端口与单片机向CPU卡发送时钟信号的数据线相连。

6.如权利要求5所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述第三电阻的阻值为2K欧姆，第四电阻的阻值为10K欧姆。

7.如权利要求6所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述第五电阻的阻值为4.7K欧姆。

8.如权利要求7所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述ESAM分发隔离电路包括第六电阻、第七电阻、第八电阻和第三三极管，ESAM包括第二电源端口、第二接地端口、第二复位端口、第二时钟端口、第二输入输出端口，第六电阻的一端与第三三态门的输入端相连，另一端与ESAM的第二输入输出端口相连，第七电阻的一端与第一三态门的输出端相连，另一端与第三三极管的基极相连，第三三极管的发射极与ESAM的第二输入输出端口相连，第三三极管的集电极接地；ESAM的第二电源端口通过第八电阻与第二输入输出端口相连，ESAM的第二接地端口接地，单片机还包括单片机向ESAM发送时钟信号的数据线和单片机向ESAM发送复位信号的数据线，ESAM的第二复位端口与单片机向ESAM发送复位信号的数据线相连，ESAM的第二时钟端口与单片机向ESAM发送时钟信号的数据线相连。

9.如权利要求8所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述第六电阻的阻值为2K欧姆，第七电阻的阻值为10K欧姆。

10.如权利要求8或9所述的三相费控智能电能表的CPU卡和ESAM通信复用电路，其特征在于：所述第八电阻的阻值为4.7K欧姆。