CN2850105Y - 用串行xt2总线进行内部通信的遥信脉冲模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，设置在系统终端中，该模块中的微处理器通过串行XT2总线与终端中的串行主控板连接，微处理器通过串行XT2总线与串行主控板双向传输数据；微处理器通过控制线和复位线与看门狗电路连接；微处理器通过时钟线与振荡电路连接；微处理器通过DI线、S/L线、CLK线与由串行移位寄存器和光电隔离电路串接的输入接口电路连接，串行移位寄存器通过MC4－1线、YX4－1线与光电隔离电路连接；光电隔离电路分别通过PI4－PI1线、DI4－DI1线与外部开关量设备连接；微处理器通过输入接口电路读取外部开关量设备的数据。本实用新型简化了接口电路，通信可靠。

Description

用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块

技术领域

本实用新型涉及一种设置在电力负荷监控管理系统终端中的遥信脉冲模块，尤其涉及一种设置在电力负荷监控管理系统终端中用于输入外部开关量设备数据的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块。

背景技术

请参见图1所示，目前，在电力负荷监控管理系统终端中设置的现有技术遥信脉冲模块电路10由微处理器MCU11、看门狗电路12、振荡电路13、通信串口14、输入接口电路15及提供该模块中各电路工作的电源电路16组成；微处理器MCU11通过控制线WDI和复位线RES与看门狗电路12连接；微处理器MCU11通过时钟信号线OSC1和OSC2与振荡电路13连接；微处理器MCU11通过数据总线TXD、RXD、控制线及485C总线与通信串口14连接，通信串口14通过485A1线和485B1线与终端中的主控板W1连接，通信串口14通过485A1线和485B1线与终端中的主控板W1双向传输数据和命令，并通过485总线可以接到终端的485通信网络。微处理器MCU11通过数据总线AD7-0及片选信号线CS1与输入接口电路15双向连接，输入接口电路15通过PI4-PI1、DI4-DI1线与外部开关量设备W2连接，电源电路16通过POWER线与遥信脉冲模块中各电路连接，为遥信脉冲模块提供直流工作电源。

现有的遥信脉冲模块的工作原理是：电力负荷监控管理系统终端中设置的遥信脉冲模块10，内部用并行方式通信，微处理器MCU11输入的是8位并行数据，从外部开关量设备W2输入的数据经输入接口电路15缓冲后由微处理器MCU11读取外部开关量设备W2的数据。

现有技术遥信脉冲模块的缺点是：

1.现有技术遥信脉冲模块由于必须配置串口，通过485总线与终端的主控板485接口连接，使接口电路复杂；

2.现有技术遥信脉冲模块中的微处理器由于采用8位数据并行通信，需要较多的I/O口，使总线接点多，接线复杂；

3.现有技术遥信脉冲模块中的输入输出电路由于同时传输8位数据，在干扰严重时，会造成传输的数据产生错误。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种改进的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，它能使遥信脉冲模块的接口电路简化，具有高抗干扰性，提高了与终端的上级主板和外部开关量设备通信可靠性，并能有效降低成本。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：一种用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，设置在电力负荷监控管理系统终端中，该模块包括微处理器、看门狗电路、振荡电路、输入输出接口电路及提供该模块中各电路工作的电源电路；其特点是：还包括一串行XT2总线接口；

所述的微处理器通过串行XT2总线接口与终端中的串行主控板连接，微处理器通过串行XT2总线与串行主控板双向传输数据；

所述的微处理器通过控制线和数据线与输入输出接口电路双向连接，微处理器通过输入输出接口电路读取外部开关量设备的数据。

所述的输入输出接口电路由串行移位寄存器、光电隔离电路及隔离电源组成。

本实用新型用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块由于采用了上述的技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本实用新型中的微处理器由于采用串行XT2总线与终端的串行主控板连接，微处理器不需要专门的通信串口，使接口电路简单。

2.本实用新型由于设有串行移位寄存器，微处理器只需要很少的I/O口，即可实现数据输入的功能。

3.本实用新型由于设有光电隔离电路，可防止外部开关量设备电路的高电压通过线路直接进入模块内部，从而提高系统的可靠性。

附图说明

通过以下对本实用新型的一实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本实用新型具体结构特征和优点。其中，附图为：

图1是现有技术的遥信脉冲模块电路框图。

图2是本实用新型用实施例之一用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的电路框图。

图3是本实用新型用实施例之一用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块电路原理图。

图4是本实用新型用实施例之二用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的电路框图。

图5是本实用新型用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块工作流程框图。

具体实施方式

请参见图2所示，是本实用新型用实施例之一用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块电路框图。

用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块20，包括微处理器MCU21、看门狗电路22、振荡电路23、串行XT2总线28、输入接口电路A1及电源电路27；输入接口电路A1由串行移位寄存器24、光电隔离电路25及隔离电源26组成。

串行XT2总线28由数据线XDA和时钟线XCK组成，数据线XDA和时钟线XCK两端分别与微处理器MCU21两个I/O端21P、22P和串行主控板W1的两个I/O端口连接，微处理器MCU21通过串行XT2总线与终端中的串行主控板W1双向传输数据和命令；微处理器MCU21通过控制线WDI和复位线RES与看门狗电路22连接；微处理器MCU21通过时钟信号线OSC1和OSC2与振荡电路23连接；串行移位寄存器24通过DI线、S/L线、CLK线与微处理器MCU21连接，串行移位寄存器24通过MC4-1线、YX4-1线与光电隔离电路25连接；光电隔离电路26分别通过PI4-PI1线、DI4-DI1线与与外部开关量设备W2连接；电源电路27与遥信脉冲模块中各电路连接，提供工作电源。

用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的电路原理是，微处理器MCU21控制着遥信脉冲模块中各电路工作，为了防止程序在运行过程中发生意外，而增加了看门狗电路22。看门狗电路22与微处理器MCU21的接口是由一根控制线WDI和一根复位线RES组成，控制线WDI是CPU的一根I/O线控制，控制线在程序运行过程中定期产生脉冲，清除看门狗电路22的计数器，使看门狗电路22没有复位信号RES输出；如果程序由于意外的情况进入一个死循环，在设定的时间内，控制线WDI没有产生脉冲，看门狗电路22将输出复位信号RES，使得微处理器MCU21复位，程序能够重新执行。

振荡电路23提供微处理器MCU21一个时钟信号，微处理器MCU21依据这个时钟的节拍工作，结构较为简单。振荡电路23通过OSC2线输入一个正弦波信号，微处理器MCU21通过OSC1线输出同样正弦波信号，该信号可以驱动外围设备。

串行移位寄存器24，外部开关量设备W2的数据通过光电隔离电路25直接存放到串行移位寄存器24的输入端(MC4-1、YX4-1)，微处理器MCU21可以通过串行方式读取外部开关量设备W2的数据。微处理器MCU21读取数据的过程是：微处理器MCU21首先把S/L端口置低电平，进入置数模式，串行移位寄存器24读取输入端(MC4-1、YX4-1)上的数据；再把S/L端口置高电平，进入串行移位模式，微处理器MCU21通过输出CLK脉冲，以串行方式从串行移位寄存器24读取数据；DI是微处理器MCU21读取数据的输入端，数据由串行移位寄存器24输出给微处理器MCU21的数据输入端。

为防止外部开关量设备电路的高电压有可能通过线路直接进入模块内部，而设置了光电隔离电路25，从而提高系统的可靠性。光电隔离电路25通过PI4-PI1线、DI4-DI1线读取外部开关量设备W2数据，通过MC4-1线和YX4-1线输出到串行移位寄存器24。

光电隔离电路25有两组电源：与串行移位寄存器24连接的一端，是由模块内部电源电路27通过“POWER”提供，与外部开关量设备连接的那一端，是由隔离电源26提供电源。隔离电源26是专门为光电隔离电路提供电源，通过提供不同的相互隔离的电源提高系统的可靠性。

微处理器MCU21通过串行XT2通信总线与终端中的串行主控板W1连接，从串行主控板W1接收命令，再由微处理器MCU21执行；并把输入数据上报给终端的串行主控板W1。

请参见图3所示，是本实用新型用实施例之一用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块电路原理图。用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块20，包括微处理器MCU21、看门狗电路22、振荡电路23、串行XT2总线、由串行移位寄存器24、光电隔离电路25、隔离电源26组成的输入接口电路A1及电源电路27；在本实施例中，微处理器MCU21采用ATMEL公司的单片微处理器，型号是AT89C52，看门狗电路22采用的型号是MAX706，振荡电路23由晶振G11及连接晶振G11两端的电容C11和C12组成；串行移位寄存器24采用的型号是74HC166，光电隔离电路25由八组相同的光电隔离单元电路组成；电源电路27通过“VCC”和“GND”线向模块内的其他电路连接，提供工作电源。

在微处理器MCU21的两个I/O端21P、22P通过串行XT2总线的时钟线XCK线和数据线XDA和与上级主板W1的两个I/O端口连接，即可与串行主控板进行通信，传输数据和命令。

微处理器MCU21的6P(WDI)与看门狗电路22的6P(WDI)连接，看门狗电路22的7P(RESET)与微处理器MCU21的9P(RESET)连接。控制线WDI在程序运行中定期产生脉冲信号，在程序运行中发生中断，看门狗电路22输出复位信号RESET到微处理器MCU21的9P，使得程序重新执行。微处理器MCU21的18P和19P连接一由晶振G11两端分别连接电容C11和C12组成的振荡电路13，振荡电路23通过微处理器MCU21的19P输入一个正弦波信号X1，微处理器MCU21通过18P输出同样的信号X2，该信号可以驱动外围设备。

遥信脉冲模块采集到的外部开关量设备数据通过串行移位寄存器24转换后，输入到微处理器MCU21。微处理器MCU21的28P与串行移位寄存器24的串行输出13P连接，由串行移位寄存器24的13P输出数据DI到微处理器MCU21的28P；串行移位寄存器24的7P与微处理器MCU21的4P连接，由微处理器MCU21向串行移位寄存器24的7P输入控制信号CLK，CLK线是微处理器MCU21读取串行移位寄存器24数据的控制线，每次读取1位串行数据；串行移位寄存器24的15P与微处理器MCU21的27P连接，S/L线是微处理器MCU21的置数/移位选择线，低电平时为置数有效，从微处理器MCU21的并行口读入数据，存于微处理器MCU21中，高电平时为移位有效，允许在每次CLK脉冲有效时读出1位串行数据。

外部开关量设备可能会包含高电压的成份，信号不能直接引入到遥信脉冲模块内的逻辑电路，为了提高系统的可靠性而设计光电隔离电路25。光电隔离电路25由八组相同的光电隔离单元电路251、252、253、254、255、256、257、258组成；该光电隔离单元电路由光电隔离器(采用的型号是TLP181)及在光电隔离器的1P和4P分别连接一电阻构成。八组光电隔离单元电路分别串接在串行移位寄存器24数据输入端与外部开关量设备W2的数据输出端之间，微处理器MCU21通过串行移位寄存器24、光电隔离电路25读取外部开关量设备W2的数据。

串行移位寄存器24的2P与光电隔离单元电路251的光电隔离器D24的4P连接，光电隔离单元电路251的光电隔离器D24的4P向串行移位寄存器24的2P输入开关量信号MC1；串行移位寄存器24的3P与光电隔离单元电路252的光电隔离器D25的4P连接，光电隔离单元电路252的光电隔离器D25的4P向串行移位寄存器24的3P输入开关量信号MC2；串行移位寄存器24的4P与光电隔离单元电路253的光电隔离器D26的4P连接，光电隔离单元电路253光电隔离器D26的4P向串行移位寄存器24的4P输入开关量信号MC3；串行移位寄存器24的5P与光电隔离单元电路254的光电隔离器的D27的4P连接，光电隔离单元电路254的光电隔离器的D27的4P向串行移位寄存器24的5P输入开关量信号MC4。

串行移位寄存器24的10P与光电隔离单元电路255的光电隔离器D28的4P连接，光电隔离单元电路255的光电隔离器D28的4P向串行移位寄存器24的10P输入开关量信号YX1串行移位寄存器24的11P与光电隔离单元电路256的光电隔离器D29的4P连接，光电隔离单元电路256的光电隔离器D29的4P向串行移位寄存器24的11P输入开关量信号YX2串行移位寄存器24的12P与光电隔离单元电路257的光电隔离器D210的4P连接，光电隔离单元电路257的光电隔离器D210的4P向串行移位寄存器24的12P输入开关量信号YX3；串行移位寄存器24的14P与光电隔离单元电路258的光电隔离器D211的4P连接，光电隔离单元电路258的光电隔离器D211的4P向串行移位寄存器24的14P输入开关量信号YX4。

光电隔离单元电路251的光电隔离器D24的P1连接电阻R31的一端、P2连接外部开关量设备的第一路(PI1+，PI1-)，PI1+和PI1-是外部开关量设备输入到光电隔离单元电路251的开关量信号；光电隔离单元电路252的光电隔离器D25的P1连接电阻R33的一端、P2连接外部开关量设备的第二路(PI2+，PI2-)，PI2+和PI2-是外部开关量设备输入到光电隔离单元电路252的开关量信号；光电隔离单元电路253的光电隔离器D26的P1连接电阻R35的一端、P2连接外部开关量设备的第三路(PI3+，PI3-)，PI3+和PI3-是外部开关量设备输入到光电隔离电路253的开关量信号；光电隔离电路254的光电隔离器D27的P1连接电阻R37的一端、P2连接外部开关量设备的第四路(PI4+，PI4-)，PI4+和PI4-是外部开关量设备输入到光电隔离电路254的开关量信号。

光电隔离电路255的光电隔离器D28的P1连接电阻R39的一端、P2连接外部开关量设备的第五路(DI1-，12V-)，DI1-是外部开关量设备输入到光电隔离电路255的开关量信号；光电隔离电路256的光电隔离器D29的P1连接电阻R41的一端、P2连接外部开关量设备的第六路(DI2-，12V-)，DI2-是外部开关量设备输入到光电隔离电路256的开关量信号；光电隔离电路257的光电隔离器D210的P1连接电阻R43的一端、P2连接外部开关量设备的第七路(DI3-，12V-)，DI3-是外部开关量设备输入到光电隔离电路257的开关量信号；光电隔离电路258的光电隔离器D211的P1连接电阻R45的一端、P2连接外部开关量设备的第八路(DI4-，12V-)DI4-是外部开关量设备输入到光电隔离电路258的开关量信号。

光电隔离电路25的电源由两组，在光电隔离电路25输入端的电源，由隔离电源26提供；在光电隔离电路的输出端，电源由模块内部的电源电路27通过“VCC”和“GND”线提供。

本遥信脉冲模块电路的电源由模块内的电源电路通过“VCC”和“GND”线提供。

在本实施例一中，微处理器与终端中的串行主控板串行通信，不需要额外的通信芯片，在微出理器上选两个I/O口作为XCK和XDA端口，通过串行XT2总线，即可与串行主控板进行通信。

请参见图4所示，是本实用新型实施例之二XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的电路框图，本实用新型用实施例之二与实施例之一的区别在于输入输出接口电路A2由三态门电路35、光电隔离电路35及隔离电源36组成；其他电路均与实施例之一的电路相同。

本实施例之二用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的电路30由微处理器MCU31、看门狗电路32、振荡电路33、串行XT2总线34、三态门电路35、光电隔离电路36、隔离电源37及电源电路38组成。

串行XT2总线34由数据线XDA和时钟线XCK组成，数据线XDA和时钟线XCK两端分别与微处理器MCU31两个I/O端口21P、22P和串行主控板W1的两个I/O端口连接，微处理器MCU31通过串行XT2总线数与串行主控板W1双向传输数据和命令；微处理器MCU31通过控制线WDI和复位线RES与看门狗电路32连接；微处理器MCU31通过时钟信号线OSC1和OSC2与振荡电路33连接；微处理器MCU31通过数据总线AD7-0及片选信号线CS1与三态门电路35连接；三态门电路35分别通过MC4-1、YX4-1线与光电隔离电路36连接；光电隔离电路36分别通过PI4-PI1、DI4-DI1线与外部开关量设备W2连接，隔离电源37与光电隔离电路36连接。电源电路38通过POWER线与遥信脉冲模块中各电路连接，为遥信脉冲模块提供直流工作电源。

实施例之二用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的工作原理是：电力负荷监控管理系统终端中设置的遥信脉冲模块30，内部用并行方式通信，微处理器MCU31输入的是8位并行数据，从外部开关量设备W2输入的数据经光电隔离电路36，再由三态门电路35缓冲后输出到微处理器MCU31。

在该遥信脉冲模块中，看门狗电路32是为了防止程序在运行过程中产生意外而增设的，可确保程序正常运行。遥信脉冲模块的振荡电路33提供微处理器MCU31一个时钟信号，微处理器MCU31依据这个时钟的节拍工作。

外部开关量设备的数据通过光电隔离电路36存放到三态门电路35的输入端口MC4-1，微处理器MCU31通过数据总线读取外部开关量设备W2的数据。当微处理器MCU31要读取三态门电路35数据的过程是：微处理器MCU31首先要选中三态门电路35，由微处理器MCU31输出给三态门电路35片选信号CS1给三态门电路35，是微处理器MCU31通过数据总线AD7-0读取三态门电路35输出的外部开关量设备W2的数据。

光电隔离电路36通过PI4-PI1、DI4-DI1线读取外部开关量设备W2数据，通过MC4-1、YX4-1线线输出到三态门电路35从而达到对外部开关量设备W2的数据输入。光电隔离电路36有两组电源：与三态门电路35连接的一端，是由模块内部电源电路38通过“POWER”提供，与外部开关量设备W2连接的那一端，是由隔离电源37提供电源。

隔离电源37是专门为光电隔离电路36提供电源，通过提供不同的相互隔离的电源提高系统的可靠性。

请参见图5所示，本实用新型用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块的流程是，遥信脉冲模块在终端打开电源后，开始“遥信脉冲模块初始化”程序；初始化完成后；遥信脉冲模块读取外部设备开关量数据；检查接收报文标志位，如果已经接收报文，进行接收报文处理，再进入下一步骤，如果没有接收报文，直接进入下一步骤；检测要发送报文标志位，如果需要发送报文，可以直接发送报文，发送报文时进入下一步骤，如果没有报文发送，则返回到“读取外部开关量设备数据”；在发送报文开始后，检查报文发送完成标志位，如果没有发送完成一直等到发送完成，发送完成后返回到“读取外部开关量设备数据”；重新开始一轮新的循环。

综上所述，本实用新型由于采用串行XT2总线与终端的串行主控板连接，可省专门的通信串口，使接口电路简单；由于设有串行移位寄存器，微处理器只需要很少的I/O口，即可实现数据输入的功能；可选用引脚较少的微处理器，可降低成本；同时，通过光电隔离电路，可提高在干扰环境下数据输入的可靠性。

Claims (6)

1.一种用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，设置在电力负荷监控管理系统终端中，该模块包括微处理器、看门狗电路、振荡电路、输入输出接口电路及提供该模块中各电路工作的电源电路；

其特征在于：还包括一串行XT2总线接口；

所述的微处理器通过串行XT2总线接口与终端中的串行主控板连接，微处理器通过串行XT2总线与串行主控板双向传输数据；

所述的微处理器通过控制线和数据线与输入输出接口电路双向连接，微处理器通过输入输出接口电路读取外部开关量设备的数据。

2.根据权利要求1所述的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，其特征在于：所述的输入输出接口电路由串行移位寄存器、光电隔离电路及隔离电源组成；

所述的串行移位寄存器通过控制线和数据线与微处理器连接，串行移位寄存器通过数据线与光电隔离电路连接；

所述的光电隔离电路通过数据线与外部开关量设备连接，输入外部开关量设备的数据；

所述的隔离电源与光电隔离电路连接。

3.根据权利要求1所述的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，其特征在于：所述的输入输出接口由三态门电路、光电隔离电路及隔离电源组成；

所述的三态门电路通过数据总线及片选信号线与微处理器连接；三态门电路的输入端通过数据线与光电隔离电路连接；

所述的光电隔离电路的输入端通过数据线与外部开关量设备连接，隔离电源与光电隔离电路连接。

4.根据权利要求1所述的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，其特征在于：所述的看门狗电路可集成在微处理器中，也可设置在微处理器外，通过控制线和复位线与微处理器连接。

5.根据权利要求1所述的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，其特征在于：所述的振荡电路可集成在微处理器中，也可设置在微处理器外，通过时钟信号线与微处理器连接。

6.根据权利要求1所述的用串行XT2总线进行内部通信的遥信脉冲模块，其特征在于：所述的串行XT2总线接口由数据线XDA和时钟线XCK组成；数据线XDA和时钟线XCK两端分别与微处理器的两个I/O端口与串行主控板的两个I/O端口连接。