CN204302718U - 一种增强型通讯控制接口模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种增强型通讯控制接口模块,包括信号控制模块、通讯控制模块和主控模块，信号控制模块通过电平信号对接入的设备进行快速的控制；通讯控制模块通过有线数据传输通道与设备进行连接，用于采集设备的运行状态和下发设置参数；主控制模块是作为信号控制模块和通讯控制模块的主控单元，控制两个模块之间的协同工作。本实用新型通过在一个模块中集成了目前常用的两种控制方式，接线时可以灵活选择，可适用于传统电平方式接线场合或者带数据采集功能的场合。本实用新型解决了目前某些既需要快速动作，也需要数据采集功能的场合，抗干扰能力强，不会因为现场环境干扰导致控制命令没有成功执行。

Description

一种增强型通讯控制接口模块

技术领域

本实用新型涉及一种通讯传输控制接口，尤其涉及到一种要在快速对接入设备进行动作并且需要和接入设备进行数据传输的增强型通讯传输控制接口。

背景技术

在工业控制领域中需要进行通讯控制的场合下，目前普遍采用两种方式进行控制设备和多个从设备的连接，一种是使用RS485接口，另一种是使用电平接口。

在使用RS485接口进行多设备连接通讯时，这种方式的优点是设备之间可以进行数据通讯，控制设备可以采集各设备的状态和控制各装置进行动作，对采集到的状态和数据进行实时分析后进行控制和告警。但因为RS485接口的通讯方式在数据传输中有一定的时延，所以此种方式不适合在需要进行快速控制的场合，并且RS485通讯抗干扰能力较差，在环境比较恶劣的工业应用场合下，数据通讯非常容易受到干扰，也会导致在需要严格控制动作时间的应用场合中不能使用RS485接口。

使用电平接口进行多设备连接时，这种方式的优点是设备间的信号发送基本没有时延，在控制设备进行电平信号发送时，通过电平接口进行连接的设备几乎是同时间收到信号，并且抗干扰能力强。但使用电平接口因为无法进行设备间的通讯，所以控制设备就无法采集各从设备的状态数据和对设备进行参数设置，无法根据当前各设备的状态进行控制和告警。

因此，在工业领域涉及到需要通讯和控制的设备中，目前还没有既可以进行快速动作控制，又可以进行通讯采集的设备。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种能够将RS485接口和电平接口的功能集成起来以解决目前通讯和控制设备中无法做到既能快速进行控制又可以进行通讯采集的问题的通讯控制接口模块。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种增强型通讯控制接口模块,包括信号控制模块、通讯控制模块和主控模块，其特征在于：所述信号控制模块包括上升沿触发锁存器芯片，所述主控模块包括微型控制器，所述通讯控制模块包括串口转换芯片，所述微型控制器的输入输出端口分别连接至串口转换芯片的输出输入端口，所述微型控制器的并口输出端连接至上升沿触发锁存器芯片的输入端口，所述上升沿触发锁存器芯片的输出端连接反相器，所述反相器的输出连接有一个电阻，所述电阻的输出端连接一个光耦，所述光耦的第一输出端口连接电平输出端口和一个反向二极管，所述反向二极管的另一端连接至输入公共端，所述光耦第二输出端口连接三极管，所述三极管的基极和射极连接至输出公共端。

本实用新型进一步限定的技术方案是：

进一步的，所述信号控制模块内部采用的接口电路由4片具有8通道的上升沿触发锁存器芯片构成，用以触发电平信号对设备进行快速的控制。

进一步的，所述芯片为74HC374芯片，所述芯片引脚由8个数据输入线、8个数据输出线、一个允许输出线和一个时钟脉冲信号线组成。当允许输出线为低电平时，8个数据输出线为正常逻辑状态，可用来驱动负载或总线，当允许输出线为高电平时，8个数据输出线呈高阻态，既不驱动总线，也不为总线的负载，但锁存器内部的逻辑操作不受影响，当时钟脉冲信号在上升沿的作用下，8个数据输出端的状态变为与8个数据输入端该时刻同样的状态。本实用新型所述信号控制模块，可以控制最多24路的设备。

进一步的，所述通讯控制模块为数据报文传输模块，对外接口为一个RJ-45端口，模块内部接口电路采用串口转换芯片作为接口芯片进行数据传输。

进一步的，所述串口转换芯片为MAX13085EESA芯片，所述芯片包含了一路驱动器和一路接收器，芯片内置失效保护电路。当接收器输入开路或短路时，确保接收器输出逻辑高电平。如果禁用挂接在终端匹配总线上的所有发送器(高阻)，接收器将输出逻辑高电平。主要的芯片引脚有接收器输出线(RO)、接收器输出使能线()、驱动器输出使能线(DE)、驱动器输入线(DI)等…，当为逻辑0时，芯片处于接收状态，当DE为逻辑1时，芯片处于发送状态。本实用新型所述通讯控制模块，可以控制最多32台设备。

进一步的，所述主控模块中的微型控制器为STM32F103芯片，片内含256K字节的可反复擦写的只读FLASH程序存储器和48K字节的随机存取数据存储器，最高工作频率72MHz。

本实用新型的有益效果是：本实用新型在一个模块中集成了目前常用的两种控制方式，接线时可以灵活选择，可适用与传统电平方式接线场合或者带数据采集功能的场合。本实用新型解决了目前某些既需要快速动作，也需要数据采集功能的场合，抗干扰能力强，不会因为现场环境干扰导致控制命令没有成功执行。

附图说明

图1为本实用新型的功能模块示意框图。

图2为本实用新型的结构示意框图。

图3为本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的一种增强型通讯控制接口模块，如图1和图2所示：包含信号控制模块、通讯控制模块和主控模块。

信号控制模块，输出端的电平控制信号是根据主控模块对其输入端的信号设置而取得的；通讯控制模块，是根据主控模块对通讯模块的控制进行数据报文的发送和接收；主控模块，是本实施例所述实用新型的中央控制单元，由它来确定本次信号的发出是由信号控制模块还是通讯控制模块进行发出。

本实用新型的电路连接关系为如图3所示：STM32单片机的PA8、PA9、PA10管脚分别连接串口转换芯片MAX13085的M_KZ485、M_TXD1、M_RXD1管脚，MAX13085的输出经过电阻均压后以网口形式输出；STM32单片机的并口输出PD4～PD11连接74HC374的D0～D7，PC10、PC11连接74HC374的使能信号管脚LE、OE，74HC374的输出连接24路电平转换电路，以第一路为例，74HC374的输出连接反相器，反相器的输出连接电阻，电阻的输出连接光耦，光耦的输出一端连接电平输出端口和反向二极管，反向二极管的另一端连接公共端KCOM，光耦输出的另一端三极管的基极和射极连接公共端KCOM。

信号控制模块，硬件上采用STM32单片机并行输出24路高低电平信号，通过后端对信号的锁存、隔离及驱动放大后输出至设备，以对接入的设备进行快速的控制；所述通讯控制模块如图3所示硬件上采用STM32单片机USART口上的输入输出信号经过光耦隔离再通过串口转换芯片MAX13085后，以网口的形式输出，以用于采集设备的运行状态和下发设置参数；所述主控模块是信号控制模块和通讯控制模块的主控单元，如图3所示硬件上采用STM32单片机用以控制两个模块之间的协同工作。信号控制模块是整个电路的动作控制端，信号控制模块的电路是由4片74HC374芯片组成，74HC374芯片为8通道上升沿触发锁存器，内部由八根输入数据线(D[7:0]),8根输出数据线(Q[7:0])，允许输出信号()，时钟脉冲信号(CP)构成。在本实施方式中，允许输出信号()始终处于低电平有效状态，使得芯片始终处于驱动总线或负载的作用，在需要改变信号接口状态时，只需要把输入数据线(D[7:0])的各位置于对应的状态后，再使得时钟脉冲信号(CP)触发一个上升沿信号，就可以把输入数据线的8位数据传输到8根输出数据线(Q[7:0])，接入设备就可以根据连接的信号线的电平状态，做相对应的动作操作。

通讯控制模块是整个电路的通讯端，通讯控制模块的电路是由MAX13085EESA芯片构成，MAX13085EESA芯片包含了一路驱动器和一路接收器，芯片内置失效保护电路，当接收器输入开路或短路时，确保接收器输出逻辑高电平。如果禁用挂接在终端匹配总线上的所有发送器(高阻)，接收器将输出逻辑高电平。主要的芯片引脚有接收器输出线(RO)、接收器输出使能线()、驱动器输出使能线(DE)、驱动器输入线(DI)等…，当为逻辑0时，芯片处于接收状态，当DE为逻辑1时，芯片处于发送状态。通过通讯控制模块接入的设备，就可以通过数据的实时收发进行设备状态的查询和参数设置功能。

控制模块是整个电路的控制中心，由控制模块决定对需要发送的控制动作和数据查询操作通过哪个模块进行发送，它是一个高性能、低成本、低功耗的32位微控制器，型号为STM32F103VC。片内含256K字节的可反复擦写的只读FLASH程序存储器和48K字节的随机存取数据存储器，最高工作频率72MHz。信号控制模块、通讯控制模块的信号线和STM32单片机相连接，芯片内部的控制逻辑由程序进行控制，然后在需要快速控制时，通过信号控制模块发送控制命令，在需要采集设备运行状态和参数设置时，通过通讯控制模块进行数据收发。

本实用新型的连接控制方式有3种方式供用户进行自由选择：电平方式、总线方式和混合方式。混合方式是本实用新型的接线方式，这种方式不仅克服了上述电平和总线两种方式的缺点而且集成了上述两种方式的优点。如说图2所示，在使用中，首先按照电平方式和总线方式进行接线。控制逻辑由程序进行控制，在需要进行快速控制时，通过信号控制模块发送控制命令，在需要采集设备运行状态和参数设置时，通过通讯控制模块进行数据收发。

以上是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和修饰，而不脱离本实用新型发明的精神和范围内的任何修改或局部替换，也视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种增强型通讯控制接口模块,包括信号控制模块、通讯控制模块和主控模块，其特征在于：所述信号控制模块包括上升沿触发锁存器芯片，所述主控模块包括微型控制器，所述通讯控制模块包括串口转换芯片，所述微型控制器的输入输出端口分别连接至串口转换芯片的输出输入端口，所述微型控制器的并口输出端连接至上升沿触发锁存器芯片的输入端口，所述上升沿触发锁存器芯片的输出端连接反相器，所述反相器的输出连接有一个电阻，所述电阻的输出端连接一个光耦，所述光耦的第一输出端口连接电平输出端口和一个反向二极管，所述反向二极管的另一端连接至输入公共端，所述光耦第二输出端口连接三极管，所述三极管的基极和射极连接至输出公共端。

2.根据权利要求1所述的增强型通讯控制接口模块，其特征在于：所述信号控制模块内部采用的接口电路由4片具有8通道的上升沿触发锁存器芯片构成。

3.根据权利要求2所述的增强型通讯控制接口模块，其特征在于：所述芯片为74HC374芯片，所述芯片引脚由8个数据输入线、8个数据输出线、一个允许输出线和一个时钟脉冲信号线组成。

4.根据权利要求1所述的增强型通讯控制接口模块，其特征在于：所述通讯控制模块为数据报文传输模块，对外接口为一个RJ-45端口，模块内部接口电路采用串口转换芯片作为接口芯片进行数据传输。

5.根据权利要求4所述的增强型通讯控制接口模块，其特征在于：所述串口转换芯片为MAX13085EESA芯片，所述芯片包含了一路驱动器和一路接收器，芯片内置失效保护电路。

6.根据权利要求1所述的增强型通讯控制接口模块，其特征在于：所述主控模块中的微型控制器为STM32F103芯片，片内含256K字节的可反复擦写的只读FLASH程序存储器和48K字节的随机存取数据存储器，最高工作频率72MHz。