CN2676526Y - 基带传输调制解调器电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基带传输调制解调器电路，该电路显示和复位控制电路通过数据总线传来的信号对指示灯进行使能显示和处理芯片复位的设置，通过参数设置开关电路可进行调制解调器的通讯参数与运行模式的设置，开关可以带电改变状态，所有改变立即生效。通过并串转换电路和CPU处理芯片将串行接口输入的串行信号转换为并行信号后经过调制解调集成芯片进行信号调制、解调后通过电台、电话网络接口驱动电路将调制解调信号输出，反之亦然。该电路与通讯系统相隔离，几乎与所有类型的电台兼容，可防止多点电话线与无线电台无意中连续发送数据，自测与调节模式便于现场维修。

Description

基带传输调制解调器电路

技术领域

本实用新型涉及一种调制解调器电路，特别是指一种为适用于工业过程自动化远程控制系统而开发的基带传输调制解调器电路，支持BELL202通讯协议标准。适用于石化、给排水、电力、冶金等领域的工业过程自动化远程控制系统中，可将RS-232电平信号转变为可在电台、两线制网络、四线制多点网络、四线制点对点网络间传输的语音信号，实现远程数据采集和控制功能。

背景技术

目前，在我国应用于工业过程自动化领域远程控制系统中的调制解调器电路由串行接口电路、显示、复位控制电路、并串转换电路、参数设置、开关电路、信号调制解调电路和电台、电话网络接口驱动电路构成，其中的信号调制解调电路、电台、电话网络接口驱动电路，由于电路设计简单，电路没有采取隔离设计，而采集现场又存在信号干扰大的特点，所以，不足之处是造成电路性能不稳定、误码率高、易掉线，给整个系统实现远程数据采集和控制功能造成极大影响，而且普通调制解调器在设计过程中对外围阻容器件具有高精度要求，实用性低。

发明内容

本实用新型的目的在于避免上述现有技术中的不足之处而提供一种基带传输调制解调器，该调制解调器可将RS-232电平信号转变为可在电台、两线制网络、四线制多点网络、四线制点对点网络间传输的语音信号。该电路通过变压器与通讯系统相隔离，可用于瞬态高压、静电或常态高压下；电台的通讯过程由电台发送器键控输出端与电台频率载波侦测输入端完成；若有电台信号被侦测到，输入端便停止发送；用户选择的倒计时定时器可防止多点电话线与无线电台无意中连续发送数据，此特性防止连续键控的调制解调器覆盖通讯系统；通过配置开关调节载波侦测与丢失延时、倒计时周期、载波关断音频、RTS/CTS握手周期与全/半双工选择。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：

一种基带传输调制解调器电路，主控芯片接有通过数据总线传来的信号对指示灯进行使能显示和处理芯片工作状态设置的显示、复位控制电路；具有进行调制解调器的通讯参数与运行模式设置的参数设置开关电路及串行信号转换为并行信号的并串转换电路；主控芯片还接有具有进行信号调制、解调的信号调制、解调电路和将调制、解调信号输出的电台、电话网络接口驱动电路；其信号调制、解调电路和电台、电话网络接口驱动电路元器件连接构成如下：

电台、电话网络接口驱动电路：8针端子P4用于连接电台、专线，P4有8位接线端口，端口1与端口2为四线制的发送端或两线制的发送/接收端，端口3与端口4为四线制的接收端，端口5与端口6为电台键控输出，端口7与端口8为电台载波侦测输入。RJ45端子P3用于电话线的连接。端口4与端口5为四线制的发送端或两线制的发送/接收端，端口3与端口6为四线制的接收端，端口1、2未使用，端口7为电台载波侦测输入，端口8为电台键控输出。P3的3、4、5、6、7、8端与P4的3、1、2、4、7、5端相连，P3的3、4、5、7端通过压敏电阻接信号地，P4的1、2端接入隔离变压器T1的原边，T1的副边并联双向抑制二极管CR1和电容C19接入四运放芯片U6的管腿7，同时接入单排插座J3的-15端，U6的管腿1通过电位器R19、电阻R6和电容C2接入U1的管腿16，U6的管腿1、2间接入一个电容C8和电阻R7，P4的3、4端接入隔离变压器T2的原边，其副边通过并联的电容C21、电阻R1一边接入四运放芯片U6的管腿14，另一边接入四线制参数设置开关4W，Vcc5为四运放芯片U6提供电源，  U6的管腿15、16接入电容C7，同时通过电阻R4和电容C1接入U1的管腿22，通过电位器R18、电阻R3接入二线制参数设置开关2W和4W，P4的5、6端间并入一个二极管CR5后分别接入光耦U4的管腿5、4，U4的管腿2接入主控芯片U7的管腿1，同时接入指示灯显示电路，U4管腿的1通过限流电阻R8接入Vcc5，P4的7端通过CR2、R17接入光耦U9管腿1，P4的8端接入U9管腿2，U9的管腿5同U7的管腿18相连，隔离变压器T1负边的另一端接开关2W和分别通过电阻R5、R13接入单排插座J3的db、0端，U9的管腿1、6并联电阻R12，U9的管腿6、7并联电阻R11；

信号调制、解调电路：Vcc5通过并联的一组滤波电容接地，同时通过RCπ形滤波电路接U1的管腿24；由一个晶体Y1与两个电容C5、C6组成的晶体振荡电路接入U1的管腿2、3，U1的管腿26、28之间接入电容C23后接地，U1的管腿1、5、6、11、13、14与U7管腿16、7、8、13、10、11相接，U1的管腿12、15一并通过电容C18接地，Vcc5接入U7管腿3和管腿14，Vcc5通过电阻R27.9接入U7的管腿4和U8B的输入端3，管腿5接地，管腿11、12分别接入并串转换电路，管腿17接入并串转换电路，数据总线AN3GATE9端通过电阻R9接入由2个非门组成的复位电路，电源Vcc5.0通过电容C10接入非门U8A的输入端1，其输出端2通过CR4接入U8B的输入端3，其输出端4接入U1的管腿25。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

该电路通过变压器与通讯系统相隔离，因此它可用于瞬态高压、静电或常态高压下；几乎与所有类型的电台兼容；若有电台信号被侦测到，输入端便停止发送；可配置的载波侦测延时、载波丢失延时和RTS/CTS延时提供了高质量的传输；可防止多点电话线与无线电台无意中连续发送数据；自测与调节模式便于现场维修。由于本实用新型采用的都是工业级元器件，为工业级调制解调器，抗干扰能力强、性能稳定、误码率低、不易掉线。VCC5V供电，通过两线制网络和四线制网络即可实现远程数据采集和控制功能。可适应的温度范围为-40℃～70℃，环境相对湿度5％～95％，能够在较恶劣的环境下工作，而且克服了普通调制解调器设计过程中对外围阻容器件的高精度要求的限制，具有较大的实用价值。

附图说明

图1.基带传输调制解调器电路原理框图；

图2.电台、电话网络接口驱动电路原理图；

图3.信号调制、解调电路原理图。

具体实施方式

该电路由单片机PIC、RS-232接口驱动芯片、调制解调器集成芯片、串行信号/并行信号转换器、振荡电路、光耦、隔离变压器、四运放芯片、非门逻辑电路、RS232串口和一组微动开关、发光二极管等构成。按其功能实现的不同可分为RS-232串行接口电路、显示、复位控制电路、并串转换电路、参数设置开关电路、信号调制、解调电路、电台、电话网络接口驱动电路。

请参考图1.基带传输调制解调器电路原理框图。

显示和复位控制电路通过数据总线传来的信号对指示灯进行使能显示和处理芯片复位的设置。通过参数设置开关电路可进行调制解调器的通讯参数与运行模式的设置，开关可以带电改变状态，所有改变立即生效。通过并串转换电路和CPU处理芯片将串行接口输入的串行信号转换为并行信号后经过调制解调集成芯片进行信号调制、解调后通过电台、电话网络接口驱动电路将调制解调信号输出，反之亦然。本基带传输调制解调器电路提出改进的调制、解调电路、电台、电话网络接口驱动电路。现着重叙述如下：

请参考图2.电台、电话网络接口驱动电路原理图。

在电路中，有两个端子用于电台、电话网络接线，端子RJ45  P3用于连接电话线，8针端子P4用于连接电台、专线，P4有8位接线端口，端口1与端口2为四线制的发送端或两线制的发送/接收端，端口3与端口4为四线制的接收端，端口5与端口6为电台键控输出，端口7与端口8为电台载波侦测输入；RJ45端子P3用于电话线的连接，端口4与端口5为四线制的发送端或两线制的发送/接收端，端口3与端口6为四线制的接收端，端口1、2未使用，端口7为电台载波侦测输入，端口8为电台键控输出。P3的3、4、5、6、7、8端与P4的3、1、2、4、7、5端相连，P3的3、4、5、7端通过压敏电阻接信号地，P4的1、2端接入隔离变压器T1的原边，T1的副边并联双向抑制二极管CR1和电容C19接入四运放芯片U6的管腿7，同时接入单排插座J3的-15端，进行发送数据信号(TX)增益的粗调，U6的管腿1通过电位器R19、电阻R6和电容C2接入U1的管腿TXA，R19负责对发送数据信号(TX)进行增益微调，需要调节R19电位器降低调制解调器的输出，发送器的输出可以被降低到多数电台接收的电平，若需要额外的衰减，可使用外部分压电阻。U6的管腿1、2间接入一个电容C8和电阻R7。P4的3、4端接入隔离变压器T2的原边，其副边通过并联的电容C21、电阻R1一边接入四运放芯片U6的管腿14，另一边接入四线制参数设置开关4W，Vcc5为四运放芯片U6提供电源，  U6的管腿15、16接入电容C7，同时通过电阻R4和电容C1接入U1的管腿RXA，通过电位器R18、电阻R3接入二线制参数设置开关2W，R18负责对接收的数据信号(RX)进行增益调节。P4的5、6端间并入一个二极管CR5后分别接入光耦U4的管腿5、4，U4的管腿2接入主控芯片U7的管腿RA2，同时接入指示灯显示电路，高电位时表示调制解调器已准备好发送数据。U4的管腿1通过限流电阻R8接入Vcc5，P4的7端通过CR2、R17接入光耦U9的管腿1，P4的8端接入U9管腿2，U9的管腿5同U7的管腿18相连。

请参考图3.信号调制、解调电路原理图。

Vcc5通过并联的一组滤波电容接地，同时通过RCπ形滤波电路接U1的管腿24；由一个晶体Y1与两个电容C5、C6组成的晶体振荡电路接入U1的管腿2、3，为U1提供工作频率；U1的26、28管腿之间接入电容C23后接地，U1的管腿1、5、6、11、13、14与U7管腿16、7、8、13、10、11相接，U1的管腿12、15一并通过电容C18接地，Vcc5接入U7管腿3，管腿5接地，管腿11、12分别接入并串转换电路，管腿14接Vcc5，管腿17接入并串转换电路，数据总线端通过两个非门电路U8接入U1的管腿25，实现复位功能。数据总线AN3GATE9端通过电阻R9接入由2个非门组成的复位电路，电源Vcc5.0通过电容C10接入非门U8A的输入端1，其输出端2通过CR4接入U8B的输入端3，其输出端4接入U1的管腿25。

该用于自动化控制终端通讯的基带传输调制解调器电路，已制成模块，本厂编号和名称为E204基带传输调制解调器模块，E204基带传输调制解调器模块外形尺寸为：(长)118mm×(宽)108mm×(高)44mm。采用ECHO B型模块封装壳体。基带传输调制解调器可将RS-232电平信号转变为可在电台、两线制网络、四线制多点网络、四线制点对点网络间传输的语音信号。在与专线的连接中E204调制解调器可运行于四线制的全双工与两线制的半双工网络中。使用租赁电话线或私用线。四线制模式使用了一对发送数据线与一对接收数据线。发送数据线与+TX和-TX连接。接收数据线与+RX和-RX连接。两线制模式使用一对发送数据线与接收数据线连接到TX/RX和-TX/RX端子。在与电台相连接中有四路信号：①调制解调器发送器输出：调制解调器发送器输出连接到电台发送器语音输入，调制解调器的发送器输出出厂时被校准到0DB，此电平对于多数电台太高，因此，需要调节TX GAIN电位器降低调制解调器的输出，发送器的输出可以被降低到多数电台接收的电平，若需要额外的衰减，可使用外部分压电阻。②调制解调器接收器输入：调制解调器接收器输入与电台接收数据输出端连接，调制解调器的接收器输入出厂设定为-30DB，所有电台可很好地提供此输出电平，因此无需调节RX增益电位器。③键控输出：键控输出是一个光耦隔离器，用于打开电台的发送器，对应于电台的PTT信号或对讲机按键信号。④电台载波侦测输入：载波侦测(RDC)输入防止当侦测到RF载波时，调制解调器键控电台发送，因此，一个电台不会在有其它电台发送的时候发送数据。建议电台使用RCD输入，闭合RCD开关，只有存在电台载波频率时调制解调器接收器才有效，若电台不能压制音频，使用RCD输入可强制得到可靠的通讯。

现场应用表明，E204基带传输调制解调器具有应用灵活、安全可靠性高、安装使用方便等特点、并可应用于-40℃～70℃的环境温度。适用于野外恶劣的工业现场环境。

Claims (1)

1.一种基带传输调制解调器电路，主控芯片接有通过数据总线传来的信号对指示灯进行使能显示和处理芯片工作状态设置的显示、复位控制电路；具有进行调制解调器的通讯参数与运行模式设置的参数设置开关电路及串行信号转换为并行信号的并串转换电路；其特征在于：主控芯片还接有具有进行信号调制、解调的信号调制、解调电路和将调制、解调信号输出的电台、电话网络接口驱动电路；其信号调制、解调电路和电台、电话网络接口驱动电路元器件连接构成如下：

电台、电话网络接口驱动电路：8针端子P4用于连接电台、专线，P4有8位接线端口，端口1与端口2为四线制的发送端或两线制的发送/接收端，端口3与端口4为四线制的接收端，端口5与端口6为电台键控输出，端口7与端口8为电台载波侦测输入。RJ45端子P3用于电话线的连接。端口4与端口5为四线制的发送端或两线制的发送/接收端，端口3与端口6为四线制的接收端，端口1、2未使用，端口7为电台载波侦测输入，端口8为电台键控输出。P3的3、4、5、6、7、8端与P4的3、1、2、4、7、5端相连，P3的3、4、5、7端通过压敏电阻接信号地，P4的1、2端接入隔离变压器T1的原边，T1的副边并联双向抑制二极管CR1和电容C19接入四运放芯片U6的管腿7，同时接入单排插座J3的-15端，U6的管腿1通过电位器R19、电阻R6和电容C2接入U1的管腿16，U6的管腿1、2间接入一个电容C8和电阻R7，P4的3、4端接入隔离变压器T2的原边，其副边通过并联的电容C21、电阻R1一边接入四运放芯片U6的管腿14，另一边接入四线制参数设置开关4W，Vcc5为四运放芯片U6提供电源，U6的管腿15、16接入电容C7，同时通过电阻R4和电容C1接入U1的管腿22，通过电位器R18、电阻R3接入二线制参数设置开关2W和4W，P4的5、6端间并入一个二极管CR5后分别接入光耦U4的管腿5、4，U4的管腿2接入主控芯片U7的管腿1，同时接入指示灯显示电路，U4管腿的1通过限流电阻R8接入Vcc5，P4的7端通过CR2、R17接入光耦U9管腿1，P4的8端接入U9管腿2，U9的管腿5同U7的管腿18相连，隔离变压器T1负边的另一端接开关2W和分别通过电阻R5、R13接入单排插座J3的db、0端，U9的管腿1、6并联电阻R12，U9的管腿6、7并联电阻R11；

信号调制、解调电路：Vcc5通过并联的一组滤波电容接地，同时通过RCπ形滤波电路接U1的管腿24；由一个晶体Y1与两个电容C5、C6组成的晶体振荡电路接入U1的管腿2、3，U1的管腿26、28之间接入电容C23后接地，U1的管腿1、5、6、11、13、14与U7管腿16、7、8、13、10、11相接，U1的管腿12、15一并通过电容C18接地，Vcc5接入U7管腿3和管腿14，Vcc5通过电阻R27.9接入U7的管腿4和U8B的输入端3，管腿5接地，管腿11、12分别接入并串转换电路，管腿17接入并串转换电路，数据总线AN3GATE9端通过电阻R9接入由2个非门组成的复位电路，电源Vcc5.0通过电容C10接入非门U8A的输入端1，其输出端2通过CR4接入U8B的输入端3，其输出端4接入U1的管腿25。