本实用新型涉及MBUS通信领域，尤其是一种TTL转MBUS通讯终端。
背景技术：
RS485：又名TIA-485-A,ANSI/TIA/EIA-485或TIA/EIA-485。是一个定义多点通讯系统中驱动器、接收器的电气特性标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。
MBUS：是一种专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线，广泛应用于水表、汽表、热量表等测量仪器。
监听：采集MBUS总线上所有通讯数据。
随着国家智能电网大力发展与完善，秉承减少抄表工作量和硬件重复建设。国家电网公司重点推动“四表合一”项目，利用电力系统现有采集平台实现水、电、暖、气等公共事业数据一体化远程抄收，目的在于打造新型用能服务模式、全面支撑智慧城市建设。因水、暖、气等测量仪器广泛采用一主机多从机方式的MBUS总线进行通讯，现有电力采集平台硬件无对应通讯的接口，同时又没有简单、有效工具实时监听MBUS通讯总线上数据，给现场电力采集平台改造、调试、问题排查带来一系列问题；现有的工具无法同时监听总线上的数据，或只能监听主机发送的数据，或只能监听从机发送的数据，为现场MBUS通讯故障排查带来不便。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种TTL转MBUS通讯终端，用于兼容主机电压发送与从机电流接收，实时监听MBUS主从通讯数据。
本实用新型所采用的技术方案是：一种TTL转MBUS通讯终端，所述TTL转MBUS通讯终端包括TTL串口通讯电路、电压发送电路、电流接收电路、MBUS与监听切换电路、MBUS监听电路和MBUS接口；所述TTL串口通讯电路的输出端与电压发送电路的输入端连接，所述电流接收电路的输出端、MBUS监听电路的输出端与TTL串口通讯电路的输入端连接，所述电压发送电路的输出端、电流接收电路的输入端和MBUS与监听切换电路连接；所述MBUS与监听切换电路的输出端与MBUS监听电路的输入端连接；所述MBUS与监听切换电路和MBUS接口连接。
进一步地，所述TTL转MBUS通讯终端还包括电气隔离电路，所述TTL串口通讯电路的输出端通过电气隔离电路与电压发送电路的输入端连接，所述电流接收电路的输出端、MBUS监听电路的输出端通过电气隔离电路与TTL串口通讯电路的输入端连接。
进一步地，所述电气隔离电路为光耦。
进一步地，所述TTL串口通讯电路为RS485通讯电路或RS232通讯电路或USB通讯电路。
进一步地，所述电压发送电路包括第一NPN三极管、第二NPN三极管和第一PNP三极管；所述TTL串口通讯电路的输出端与第一NPN三极管的基极连接，所述第一NPN三极管的发射极与第一PNP三极管的集电极、第二NPN三极管的发射极连接，所述第一NPN三极管的发射极接地；所述第一NPN三极管的集电极与第一PNP三极管的基极连接，所述第一NPN三极管的基极、第一PNP三极管的基极、第一PNP三极管的发射极、第二NPN三极管的集电极与电源连接，所述第二NPN三极管的发射极和MBUS与监听切换电路连接。
进一步地，所述电流接收电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一二极管、第一极性电容和第一比较器，所述MBUS与监听切换电路和第一电阻的一端、第一二极管的正极连接，所述第一电阻的另一端与第一比较器的同相输入端连接，所述第一二极管的负极与第二电阻的一端连接，所述第二电阻的另一端与第一比较器的反相输入端、第三电阻的一端、第一极性电容的正极连接，所述第一比较器的接地端、第一极性电容的负极、第三电阻的另一端接地，所述第一比较器的输出端与TTL串口通讯电路的输入端连接。
进一步地，所述MBUS监听电路包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第二二极管、第二极性电容和第二比较器，所述MBUS与监听切换电路和第四电阻的一端、第二二极管的正极连接，所述第四电阻的另一端与第二比较器的同相输入端连接，所述第二二极管的负极与第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与第二比较器的反相输入端、第二极性电容的正极、第六电阻的一端连接，所述第二比较器的接地端、第二极性电容的负极、第六电阻的另一端接地，所述第二比较器的输出端与TTL串口通讯电路的输入端连接。
进一步地，所述MBUS与监听切换电路包括第三NPN三极管、第四NPN三极管、第三极性电容和双刀双掷继电器，所述TTL串口通讯电路与第三NPN三极管的基极、集电极连接，所述第三NPN三极管的集电极与电源连接，所述第三NPN三极管的集电极与第四NPN三极管的基极、第三极性电容的正极连接，所述第三极性电容的负极与第三NPN三极管的发射极连接，所述第三NPN三极管的发射极与第四NPN三极管的发射极连接，所述第三NPN三极管的发射极接地，所述第四NPN三极管的集电极与双刀双掷继电器的第一线圈连接端连接，所述双刀双掷继电器的第二线圈连接端与电源连接，所述双刀双掷继电器的第一常闭触点、第一常开触点接地，所述双刀双掷继电器的第一动触点与MBUS接口连接；所述双刀双掷继电器的第二常闭触点和MBUS监听电路的输入端连接，所述双刀双掷继电器的第二常开触点与电压发送电路的输出端、电流接收电路的输入端连接，所述双刀双掷继电器的第二动触点与MBUS接口连接。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端，包括TTL串口通讯电路、电压发送电路、电流接收电路、MBUS与监听切换电路、MBUS监听电路和MBUS接口；实现TTL-MBUS通信，并利用电压发送电路、电流接收电路实现兼容主机电压发送与从机电流接收，利用MBUS与监听切换电路、MBUS监听电路实时监听MBUS主从通讯数据。
附图说明
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
图1是本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端的一具体实施例结构框图；
图2是本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端的TTL串口通讯电路、电压发送电路、电流接收电路、MBUS监听电路的一具体实施例电路原理图；
图3是本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端的MBUS与监听切换电路的一具体实施例电路原理图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
一种TTL转MBUS通讯终端，TTL转MBUS通讯终端设置于主机设备与从机设备之间，TTL转MBUS通讯终端包括TTL串口通讯电路、电压发送电路、电流接收电路、MBUS与监听切换电路、MBUS监听电路和MBUS接口；TTL串口通讯电路与主机设备连接；TTL串口通讯电路的输出端与电压发送电路的输入端连接，电流接收电路的输出端、MBUS监听电路的输出端与TTL串口通讯电路的输入端连接，电压发送电路的输出端、电流接收电路的输入端和MBUS与监听切换电路连接；MBUS与监听切换电路的输出端与MBUS监听电路的输入端连接；MBUS与监听切换电路和MBUS接口连接，MBUS接口与从机设备连接。
本实用新型的TTL转MBUS通讯终端实现了主从机设备之间的TTL-MBUS通信，并利用电压发送电路、电流接收电路实现兼容主机电压发送与从机电流接收，利用MBUS与监听切换电路、MBUS监听电路实时监听MBUS主从通讯数据；具体地，监听MBUS总线主从通讯，基于MBUS协议要求，整个通讯线上存在一主机多从机模式，主、从机设备的通讯模式不同，主机采用电压方式发送，从机采用电流方式发送。
作为技术方案的进一步改进，TTL串口通讯电路为RS485通讯电路或RS232通讯电路或USB通讯电路。本实用新型中，TTL串口通讯电路采用RS485通讯电路。参考图1，图1是本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端的一具体实施例结构框图，TTL转MBUS通讯终端还包括电源电路，电源电路从市电(220V/AC)取电，经开关电源输出两路电源。其中，一路为RS485通讯电路提供电源(5VDC)，一路为电压发送电路、电流接收电路、MBUS监听电路、MBUS与监听切换电路提供电源(36VDC)。利用RS485通讯电路，由于现有的电力采集平台硬件都有RS485接口，因此现场改造时，只需将本实用新型的终端与电力采集平台进行RS485接口对接，即可兼容水、暖、气等计量仪器通讯要求，完成“四表合一”硬件平台改造；只需RS485通讯接口，通过本实用新型的终端，即可抄读具有MBUS接口的设备。通讯设备通过RS485接口(如图1所示，实际使用时，RS485接口即RS485通讯电路通过RS485总线与主机设备连接)扩展主机MBUS接口；MBUS接口(如图1所示，实际使用时，MBUS接口通过MBUS总线与从机设备连接)可挂载125个从机设备节点。参考图1和图2，图2是本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端的TTL串口通讯电路、电压发送电路、电流接收电路、MBUS监听电路的一具体实施例电路原理图，TTL串口通讯电路为RS485通讯电路1，具有发送和接收数据的功能，其中，RS485通讯电路1采用专用RS485芯片U2及其外围电路，半双工通讯，芯片U2或通过接收电路获取RS485总线的数据，或通过发送电路将数据传送至RS485总线。
作为技术方案的进一步改进，参考图1，TTL转MBUS通讯终端还包括电气隔离电路，TTL串口通讯电路的输出端通过电气隔离电路与电压发送电路的输入端连接，电流接收电路的输出端、MBUS监听电路的输出端通过电气隔离电路与TTL串口通讯电路的输入端连接。参考图2，电气隔离电路为光耦，具体地，设置两路光耦为RS485通讯电路与电压发送电路、电流接收电路之间做电气隔离，分别为光耦U3和光耦U5。主要隔离RS485通讯电路与电压发送电路、电流接收电路的电气连接，减少两者之间因外联接设备电气差异带来的一系列通讯干扰，提高整个终端抗干扰能力。其中，MBUS_RX为高电平，光耦U5不导通，光耦U5第4脚对地为高阻抗，流过电阻R10的电流极小，光耦U5第4脚电压约等于VCC_485，PNP三极管Q2不能导通，RS485芯片U2的第2脚、第3脚为低电平，RS485芯片U2为接收模式。MBUS_RX为低电平，光耦U5导通，光耦U5第4脚对地为低阻抗，流过电阻R10的电流变大，光耦U5第4脚电压约等于GND_485，PNP三极管Q2开始导通，RS485芯片U2)第2脚、第3脚为高电平，RS485芯片U2为发送模式。
作为技术方案的进一步改进，参考图1和图2，电压发送电路2包括第一NPN三极管N1、第二NPN三极管N2和第一PNP三极管Q1；TTL串口通讯电路1的输出端经过电气隔离电路(即光耦)与第一NPN三极管N1的基极连接，第一NPN三极管N1的发射极与第一PNP三极管Q1的集电极、第二NPN三极管N2的发射极连接，第一NPN三极管N1的发射极接地；第一NPN三极管N1的集电极与第一PNP三极管Q1的基极连接，第一NPN三极管N1的基极、第一PNP三极管Q1的基极、第一PNP三极管Q1的发射极、第二NPN三极管N2的集电极与电源连接，第二NPN三极管N2的发射极和MBUS与监听切换电路连接，参考图3，图3是本实用新型一种TTL转MBUS通讯终端的MBUS与监听切换电路的一具体实施例电路原理图，电压发送电路2通过主MBUS和MBUS与监听切换电路连接。
参考图1和图2，电压发送电路2是将TTL数据信号转换成符合MBUS总线要求的电压。发送信号“1”时，MBUS_TX为高电平，驱动第一NPN三极管N1导通，第一NPN三极管N1的集电极C极电压为低电平，电压VCC_MBUS经电阻R19、R22分压后，拉低第一PNP三极管Q1基极B的电压，此时，第一PNP三极管Q1导通，第一PNP三极管Q1的集电极C的电压约等于电压32V(VCC_MBUS)。第一NPN三极管N1完全导通，发射极E的电压比基极B的电压小0.7V左右，约为31.3V(VCC_MBUS-0.7)；
发送信号“0”时，MBUS_TX为低电平，第一NPN三极管N1截止，第一NPN三极管N1的集电极C的电压为高电平，拉高第一PNP三极管Q1基极B的电压，此时，第一PNP三极管Q1完全截止。电压(VCC_MBUS)经电阻R20、R8分压后，在第一NPN三极管N1基极B产生16V(VCC_MBUS/2)。第一NPN三极管N1完全导通，第一NPN三极管N1发射极E的电压比基极B的电压小0.7V左右，约为15.3V((VCC_MBUS)/2-0.7)。
作为技术方案的进一步改进，参考图1和图2，电流接收电路3包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第一极性电容C1和第一比较器U4A，参考图3，MBUS与监听切换电路和第一电阻R1的一端、第一二极管D1的正极连接(即通过主MBUS连接)，第一电阻R1的另一端与第一比较器U4A的同相输入端连接，第一二极管D1的负极与第二电阻R2的一端连接，第二电阻R2的另一端与第一比较器U4A的反相输入端、第三电阻R3的一端、第一极性电容C1的正极连接，第一比较器U4A的接地端、第一极性电容C1的负极、第三电阻R3的另一端接地，第一比较器U4A的输出端经过电气隔离电路与TTL串口通讯电路1的输入端连接。综上，电流接收电路3采用比较器检波方式实现。正常时，电压V1经第一二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3，在第一比较器U4A第2脚分至(V1-0.1)V。此时，第一比较器U4A的第3脚电压V1，根据比较器原理，第一比较器U4A的同相端(第3脚)比反相端(即第2脚)大，第一比较器U4A的第1脚为高阻态，第一比较器U4A输出高电平。从MBUS设备发送数据时，MBUS总线最大约20mA损耗。经取样电阻R15后，产生约0.2V的电压变化，电压V1变为V1-0.2V。此时，第一比较器U4A的第3脚电压为V1-0.2V，第一比较器U4A的第2脚电压为V1-0.1V，根据比较器原理，第一比较器U4A的同相端(第3脚)比反相端(第2脚)小，第一比较器U4A的第1脚输出低电平。
作为技术方案的进一步改进，参考图1和图2，MBUS监听电路4包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第二二极管D2、第二极性电容C2和第二比较器U7A，MBUS与监听切换电路和第四电阻R4的一端、第二二极管D2的正极连接，参考图3，MBUS与监听切换电路通过监听MBUS和MBUS监听电路连接；第四电阻R4的另一端与第二比较器U7A的同相输入端连接，第二二极管D2的负极与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端与第二比较器U7A的反相输入端、第二极性电容C2的正极、第六电阻R6的一端连接，第二比较器U7A的接地端、第二极性电容C2的负极、第六电阻R6的另一端接地，第二比较器U7A的输出端经过电气隔离电路与TTL串口通讯电路1的输入端连接。MBUS监听电路4用于检测电压、电流数据，并通过电气隔离电路和TTL串口通讯电路1将电压、电流数据上传至主机设备进行处理分析，以完成对电压、电流数据的监控。MBUS监听电路4与电流接收电路3采用类似设计。
参考图1和图2，MBUS总线上主机MBUS发送数据信号“1”或从机MBUS不消耗总线电流时，MBUS总线电压为V2，经第二二极管D2、第五电阻R5、第六电阻R6，在第二比较器U7A的第2脚分至(V2-0.1)V。此时，第二比较器U7A的第3脚电压为V2，根据比较器原理，第二比较器U7A的同相端(第3脚)比反相端(第2脚)大，第二比较器U7A的第1脚为高阻态，第二比较器U7A输出高电平。MBUS总线上主机MBUS发送数据信号“0”时，MBUS总线电压为V2/2，经第四电阻R4在第二比较器U7A的第3脚分至(V2/2)V。此时，因第二二极管D2的原因，第二比较器U7A的第2脚电压为V2，根据比较器原理，第二比较器U7A的同相端(第3脚)比反相端(第2脚)小，第二比较器U7A的第1脚为低阻态，第二比较器U7A输出低电平。MBUS总线上从机MBUS消耗总线20mA电流时，经MBUS总线的取样电阻后，产生约0.2V的电压变化，V2电压变为V2-0.2V。此时，第二比较器U7A的第3脚电压V2-0.2V，第二比较器U7A的第2脚电压V2-0.1V，根据比较器原理，第二比较器U7A的同相端(第3脚)比反相端(第2脚)小，第二比较器U7A的第1脚输出低电平。
作为技术方案的进一步改进，参考图1、图2和图3，MBUS与监听切换电路包括第三NPN三极管N3、第四NPN三极管N4、第三极性电容C3和双刀双掷继电器U1，TTL串口通讯电路1(即RS485_RX)与第三NPN三极管N3的基极、集电极连接，第三NPN三极管N3的集电极与电源连接，第三NPN三极管N3的集电极与第四NPN三极管N4的基极、第三极性电容C3的正极连接，第三极性电容C3的负极与第三NPN三极管N3的发射极连接，第三NPN三极管N3的发射极与第四NPN三极管N4的发射极连接，第三NPN三极管N3的发射极接地，第四NPN三极管N4的集电极与双刀双掷继电器U1的第一线圈连接端连接，双刀双掷继电器U1的第二线圈连接端与电源连接，双刀双掷继电器U1的第一常闭触点、第一常开触点接地，双刀双掷继电器U1的第一动触点(即总线MBUS-)与MBUS接口连接；双刀双掷继电器U1的第二常闭触点(即监听MBUS)和MBUS监听电路4的输入端连接，双刀双掷继电器U1的第二常开触点(即主MBUS)与电压发送电路2的输出端、电流接收电路的输入端连接，双刀双掷继电器U1的第二动触点(即总线MBUS+)与MBUS接口连接。
本实施例中，参考图1至图3，MBUS与监听切换电路是当RS485通讯电路的接收电路信号RS485_RX由高电平变成低电平时触发。RS485_RX为高电平时，经电阻R16，驱动NPN三极管N3导通，NPN三极管N3的集电极C的电压为低电平，此时，NPN三极管N4截止，双刀双掷继电器U1不动作，此时双刀双掷继电器U1的第2脚与第3脚短接，第6脚与第7脚短接，监听总线数据通讯。RS485_RX从高电平变成低电平后，NPN三极管N3完全截止，NPN三极管N3的集电极C的电压为高电平，电压(VCC_485)经电阻R12、二极管D4，对第三极性电容C3充电；此时，NPN三极管N4导通，导致双刀双掷继电器U1动作，双刀双掷继电器U1的第4脚与第3脚短接，第6脚与第5脚短接，进行主MBUS通讯。此时，如果RS485_RX从低电平变成高电平，虽然NPN三极管N3完全截止，但第三极性电容C3已充满电，只能通过电阻R14、NPN三极管N4放电，选取合适的电阻R14、第三极性电容C3，让第三极性电容C3在T(T>10)秒时间内，还能保持在1V左右的电压，即可完全驱动NPN三极管N4导通，让终端一直保持在主MBUS通讯。
参考图1，RS485通讯电路的接收电路未收到数据时，MBUS与监听切换电路处于监听状态，实时监听MBUS总线上主从机通讯数据，通过电气隔离光耦、RS485通讯电路的发送电路将监听到的数据发送至RS485总线。
当RS485通讯电路的接收电路收到数据时，MBUS与监听切换电路处于主MBUS状态，通过电气隔离光耦、电压发送电路，将接收到的数据透传至MBUS总线，并通过电流接收电路，将MBUS从机的返回信号，经电气隔离光耦、RS485通讯电路的发送电路透传至RS485总线。同时，MBUS与监听切换电路保持在主MBUS状态T秒时间，在此时间内，RS485通讯电路的接收电路一旦收到数据，终端将继续维持在此状态，重新计算维护时间，直至维持时间超过T秒，RS485通讯电路的接收电路都未收任何信号，才切换至监听模式。
本实用新型的终端可以做主机MBUS设备，直接通过RS485与从机MBUS设备进行数据通讯。应用于有MBUS通讯要求场合。可通过设备扩展MBUS接口。还可以监听MBUS主从通讯数据。兼容主机电压发送与从机电流发送，实时掌握MBUS总线数据，为现场排查问题、通讯数据收集提供便利。终端结构简单、无需特定通讯协议。仅仅完成RS485与MBUS之间电平的转换，无CPU，不需编程，抗干扰能力强。无CPU主控芯片，数据透明转发，无通讯协议要求，使用简单，简单可靠。
以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。