专利名称：有线数传模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用闭路电视线外皮线进行数据传输，从而实现对水表、电表、气表的远程自动抄表的模块，称作有线数传模块。
背景技术：
在大中城市以至小城镇，有线电视网已得到普及，闭路电视信号线连接每家每户，利用现成的闭路电视线外皮来传输数据信号具有有线通信的优点，它无需再去架杆、凿墙、拉线；选用台湾联华公司生产的UM3758-108A编译码器芯片，它集编码发送和接收解码于一体，是一个完整的接口电路芯片。UM3758-108A具有10位地址编码，并且每位地址线具有“1”、“0”和“开路”三种状态编码，设定“1”和“0”、“1”和“开路”、“0”和“开路”分别为水表、电表、气表各自的状态编码，这样一个小区的闭路电视线外皮可以同时挂上水表、电表、气表平均每种表的抄表容量为210＝1024只，以选用不同的脉冲模块(传感器)采集水表或电表或气表运行的有效数据，即可实现水表、电表、气表的远程自动抄表。
技术内容有线数传模块的电路原理图如附图1所示，IC1是型号为UM3758-108A编译码器组成数据接收和发送接口电路1，IC2、IC3是型号为CD4068和继电器J1组成的停电送电(或停水送水，或停气送气)操作控制电路2，IC4是型号为CD4068和型号为CD4066的IC11、IC12及继电器J3组成的操作电路接入总线电路3，IC6由型号为8051系列单片机组成的单片机系统电路4(其中IC7是非易失性有贮器)，IC8由型号为CD4066组成的操作辅助电路5，IC9由型号为CD4068组成的抄表应答电路6，IC10由型号为74LS164组成的串入/并出变换电路7，IC5由型号为CD4068组成的抄表信号接收电路8等八部分电路组成。
有线数传模块采用硬件电路进行握手联络通信，上位机(抄表点微机)对挂在闭路电视线外皮上的终端三表(水表、电表、气表)进行广播式呼叫时，与呼叫地址码相同的机号由硬件电路作出应答信号响应上位机的呼叫，紧接着才进入数据通信，由抄表王模块按上位机命令的内容进行具体操作。为减少单片机CPU的工作量，抄表王模块的送电、停电(或送水、停水或送气停气)操作不经CPU而由图1的电路2和3进行操作控制。
有线数传模块工作于四种工作方式记录和存储电量(水量或气量)工作方式；抄表工作方式；停电(停水或停气)操作工作方式；送电(送水或送气)操作工作方式。-108A的①～⑩地址码具有“1”、“0”和“开路”三种状态编码特性。
本发明的实质特点和进步是采用红外光电传感器组成的脉冲模块，使之能够精确地采集三表的运转原始数据并进行计数。
采用有线电视网的闭路电视线外皮进行数据传输，此技术成熟、简单、在通信正常的情况下通信稳定可靠，又UM3758-108A具有不共地的通信特点，所以仅用一根闭路电视外皮即可实现半双工的数据通信。
采用编解码器专用集成电路芯片组成接收和发送数据三表的编码，利用UM3758，这样在同一条闭路电视线外皮线上可以同时挂上。采用“1”和“0”、“1”和“开路”、“0”和“开路”三种组合状态编码，采用编解码器的“0”和“1”、“1”和“开路”、“0”和“开路”三种状态编码分别代表水表、电表、气表的地址状态编码，从而实现在一小区的闭路电视线外皮上可以同时挂上三种不同的表进行集中抄表和控制的功能；用10位地址编码，则有210＝1024种不同号码组合，使之一个抄表回路可以同时挂上3×1024＝3072块只三表总数。
采用图1的继电器J1的常闭触点进行停电控制操作，使有线数传模块在正常停电后的恢复送电时具有免操作功能。
采用IC8(型号为X24C44)的非易失性RAM作为三表重要数据的数据存储器，这样IC7在失去外电源时器件能自动执行存储操作，将重要数据可靠地自动存储；当外电源上电时自动调出，使单片机系统能正常进行计数和存储。
图1是有线数传模块的电路原理图。
具体实施例方式
现以有线数传模块应用于电度表为例说明自动抄表的实施方式(水表、气表的应用相类似)。在图1电路中，机械式电度表选用型号为DD862-4型电度表，电路4的脉冲模块选用型号为MC-2515红外光电传感器，MC-2515具有随着电度表的铝转盘每转动一圈就输出一个脉冲信号的功能，它完成了将转动的电度表铝转盘转动的圈数变为脉冲个数输出给单片机系统进行计数和存储。
当有线数传模块工作在记录和存储电量工作方式时，这时图1的IC6的INT0接口没有输入信号，单片机就在软件的支持下对脉冲模块所输出的脉冲个数进行计数和累加并进行存储。
当有线数传模块工作在抄表工作方式时，首先由上位机(抄表点微机)发出带地址码和抄表数据代码的广播式呼叫帧在闭路电视线外皮线上传输，这时挂在闭路电视线外皮线上的所有抄表王模块均接收到上位机的呼叫，但唯一的只有型号为UM3758-108A的地址码与上位机所呼叫的地址码一致的机号才在UM3758-108A的数据码(11)～(18)端输出数据。设抄表呼叫数据代码“10101001”＝D8D7D6D5D4D3D2D1，其信号传输过程为接在闭路电视线外皮上的有线数传模块，接收到上位机传送来的抄表呼叫信号输送到IC1的(22)端，当IC1的地址码①～⑩端所编的代码与上位机的呼叫帧中的地址码一致时，就在IC1的(11)～(18)端输出上位机呼叫帧中的抄表呼叫数据代码来并送上有线数传模块设置的数据总线。IC9是并接在数据总线上的抄表呼叫应答电路，IC9的前端电路有四个非门电路将0变为1，这样由数据代码“10101001”经变换后变为“11111111”，IC9的输出端就输出一个高电平脉冲输送给IC8的⑤端，IC8是型号为CD4066的双向模拟开关芯片，当IC8的⑤端获得触发电平时，它的③、④端就由断开变为闭合，因为IC8的③、④端并接在继电器J5的合闸回路中，IC8的(3)、(4)触点闭合能使IC1处在编码发送工作状态，IC1的(11)～(18)又是数据锁存输出端，它把上位机呼叫帧的数据代码进行锁存输出，一直保持到新的数据输出信号到来为止。这样当IC1获高电平信号而处在编码发送工作状态时，有线数传模块就将锁存输出的代码为数据码加上自己芯片本身的地址码向上位机进行编码发送，完成上位机呼叫的握手联络通信。
当上位机(抄表点微机)接到应答信号后，说明找到了所要抄表的机号，这时上位机正式对有线数传模块发出抄表命令，设抄表的数据代码为“00000000”八个0加上有线数传模块本身的地址码为抄表命令传输给闭路电视线外皮线后，已作应答的有线数传模块IC1的(11)～(18)端将输出“00000000”数据来，其作用有二一是改变IC1原来的数据锁存输出码；二是对总线进行清0。并接在总线上的抄表信号接收电路8，IC5的前端电路由八个非门组成，它将总线上全为0变为全为1，这样型号为CD4068的八输入与门将获得全为1的输入信号，其输出将是高电平信号，这时单片机的INT0端将获得中断脉冲信号而引起中断，CPU就响应中断，停止当前执行程序转去执行中断服务程序(抄表程序)，此时单片机就从IC7中调出存储的电量值，由单片机的P3.1口串行输出到IC10的(1)、(2)端，然后由IC10将串行数据变换为并行数据输送到8位数据总线上，当IC7调出的电量数据送到总线上后由单片机的P2.1口输出一个脉冲触发IC8的(12)端，这时IC8的(11)～(12)端由断开变为闭合，作用于IC1处于编码发送工作状态，这样由单片机输出到总线上的电量值成了IC1的数据编码，当IC8的(10)～(11)闭合时，以电量值为数据编码的IC1就向闭路电视线外皮线发送给上位机(抄表点微机)，设存储在单片机存储器IC8内的电量数据为16位二进制编码，由于数据总线(或IC1)的数据编码端只有八位，所以要由单片机分两次发送才完成抄表的数据发送。IC10的(9)端为清零端，低电平有效，IC10的(8)端为片选端，高电平有效，这样即完成整个自动抄表过程。
当有线数传模块工作在停电操作工作方式时，有线数传模块选用图1的继电器J的常闭触点为用户供电的控制回路，常闭触点闭合时，用户获正常供电，常闭触点跳开时，用户被停止用电。采用继电器J的常闭触点对用户的供电进行控制的优点在于当供电部门对局部用电区域进行临时停电作业的再恢复送电时，不用通过上位机(抄表点微机)干涉，有线数传模块即可让用户按时用上电，另外对于个别不按时交纳电费而被停电的用户，当上位机发出停电操作命令后，有线数传模块的继电器J1动作，其常开触点J1吸含，给单片机P2.7口输入一个脉冲信号，CPU就将此信号记忆在程序状态字的F中，这样在供电部门对局部用电区域进行临时停电作业的再送电时，欠费户的有线数传模块由程序检测到F中有停电信号，即在单片机的P1.4口输出一个脉冲，作用于继电器J1动作并自保持，从而断开欠费户的电源。
有线数传模块工作在停电操作工作方式时的程序过程首先由上位机(抄表点微机)向闭路电视线外皮线发出带地址码和停电操作数据代码的呼叫帧，设停电操作数据代码为“10101010”，呼叫帧的传输过程与抄表工作状态的呼叫帧传输过程相似，这时被呼叫的有线数传模块IC1的(11)～(18)端将输出“10101010”数据码，经过图1的操作电路接入总线电路3处理后使IC4的输出为高电平，继电器J3获电吸合并自保持。继电器J3动作作用两个方面一是应答上位机呼叫，使上位机知道已接到所需进行停电操作的机号，其过程是继电器J3的常开触点闭合，IC8的6端获一个脉冲信号，使IC8的(8)～(9)端由断开变为闭合，作用于IC1处于编码发送工作状态，完成应答信号的操作；二是继电器J3动作，使IC11、IC12共有8个双向模拟开关K闭合，将停电送电操作电路2接入总线，为下一步的操作做好准备。
当上位机接到应答信号后，说明已找到了所要进行停电操作的机号，这时上位机正式对有线数传模块发出停电操作命令，设停电操作命令的数据代码为“11101010”，加上有线数传模块的地址代码，上位机(抄表点微机)将停电操作命令传输给闭路电视线外皮线后，已作应答的有线数传模块IC1的(11)～(18)端输出“11101010”数据并锁存，这时IC2的输出端输出高电平，驱动继电器J1动作并自保持，继电器J1动作后其常开触点闭合，给IC8的(13)端输送一个脉冲信号，触发IC8的(1)～(2)端由断开变为闭合，这时作用于IC1进行编码发送，告诉上位机停电操作成功；继电器J1动作后，其常闭触点动作，断开继电器J3的自保持回路，使继电器J3跳开，紧接着IC11、IC12跟着跳开，八位双向模拟开关K跟着跳开，将图1的操作电路2脱离总线，另外，继电器J1动作后，闪光二极管D5发亮，提醒用户交纳电费，完成停电的远距离操作过程。
当有线数传模块工作在送电操作方式时，其工作过程与停电工作方式相似，不同的是送电操作的数据代码由停电操作的“11101010”变为送电操作的“10101011”，当有线数传模块接到上位机的送电命令并译出数据码“10101011”后，IC3输出一个高电平，继电器J2动作，其常闭触点断开继电器J1的自保持回路使继电器J1跳开，J1常闭触点由断开变为闭合，接通用户的电源，完成送电的操作。
继电器J2的常开触点直接并接继电器J5的合闸回路中，J5常开触点接IC1的编码发送电路中，常开触点J2的闭合使IC1进行编码发送，告诉上位机送电操作成功；另外，继电器J2的常开触点给单片机的P2.6口送去一个脉冲，由软件完成将原来停电时记存在程序状态中的F的值进行清零，以保证用户的正常供电。
权利要求
1.一种有线数传模块由型号为UM3758-108A及外围电路组成，其特征在于IC1的 脚外接继电器J5的常开触与闭路电视线外皮相连接；IC1的 脚外接继电器J5的常闭触点与闭路电视线外皮相连接，并且有线数传模块与抄表点微机仅用一根闭路电视线外皮连接即可实现数据通信，两者之间不需共地。
2.根据权利要求1所述的有线传数模块，其特征在于控制用户供电电源是继电器J1的常闭触点，继电器J1的常闭触点闭合时，用户正常用电，继电器J1断开时，220V电源停止对该用户供电。D5用作欠费停电报警使用的指示灯。
3.根据权利1、2所述有线数传模块，其特征在于IC1的①-⑩采用“1”和“0”或“1”和“开路”或“0”和“开路”的二状态编码进行二进制地编码，从而有210＝1024种不同地址代码。
4.根据权利1、2、3所述的有线数传模块，其特征在于IC2的①- 脚外接8位编码、译码数据总线，总线上并联挂有IC2回路-停电操作控制回路；并联挂有IC3回路-送电操作回路；并联挂有IC4回路-停送电呼叫操作回路；并联挂有IC5回路-自动抄表命令操作回路；并联挂有IC10回路-自动抄表发送回路；并联有IC9回路-自动抄表呼叫回路。
全文摘要
一种利用电视网的闭路电视线外皮进行数据传输的有线数传模块由型号为UM3758－108A及外围电路组成，UM3758－108A具有10位地址编码，且每位地址码有“1”、“0”和“开路”三种状态编码，采用“1”、“0”和“开路”任意两种组合从而构成有线数传模块的地址编码，这样有线数传模块共有文档编号G08C19/00GK1741087SQ200410083098
公开日2006年3月1日 申请日期2004年8月25日 优先权日2004年8月25日
发明者黄焕珠 申请人:黄焕珠