专利名称：集中器电路模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种集中器电路模块，属于测量器具组成电路领域。
背景技术：
智能水表是一种目前在水计量器具市场上比较流行的一种测量表具，相对于传统的机械表具，智能水表增加了 CPU等能够实现自动化、智能运算的部件从而实现了用水计量管理的智能化，普通的IC卡(又称CPU卡)智能水表仅仅具有简单的逻辑和存储电路，无法实现水表功能的扩展，并且由于电路简单，通常无法有效处理外界的电压波动，容易出现安全故障；为了扩展CPU卡的功能，新型的IC卡不仅使用了 CPU，还增加了专门的ESAM(嵌入式安全控制模块)安全芯片用于实现计量的安全性和准确性。但是已有的使用了 ESAM安全芯片的产品，在电路设计之初都是采用各家厂商自行设计的电路通讯协议实现的电路模块与IC卡的交互，这种设计方式导致市场上的诸多表具无法统一的将表具内的数据信息向外部机器传送，从而无法实现智能、统一、数字化表具数据统计，降低了表具的协同效率，很多情况下只能通过工作人员现场抄表。
发明内容针对现有技术中的具有ESAM安全芯片的表具通用性差、无法向外界传输数据信息的问题，本实用新型提供了一种基于通用的工业标准的模拟MBus (Modbus协议)电路的集中器电路模块，使得各电路模块的数据通讯基于通用的工业协议实现，有效改善了表具的通用性，能够将表具内存储的数据经由集中器的MBus总线传输给上位机的中央管理系统，实现了统一智能远程数据统计，显著改进了使用效率，同时通过改进电压检测和稳压，拓展了表具的适用范围。为实现上述目的，本实用新型是通过下述技术方案实现的:集中器电路模块，结构包括有电源接口电路、唤醒上电电路、信号选通电路、显示电路、模拟MBus电路、按键接口电路、在线编程接口电路、两级电压检测电路、稳压电路、IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路、IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、ESAM模块电路、时钟芯片模块电路，所述电路均电连接到主芯片电路，唤醒上电电路与信号选通电路电连接。其中，所述电源接口电路设有电源输入口与外部电源连接，电源输入接口上设有二极管。通过采用二极管做隔离，能够有效防止电源反接，提高电路的安全性。其中，信号选通电路、唤醒上电电路分别设有三组相对应的信号接口，用于实现唤醒上电电路的激活。两者的关系为信号选通电路在三路信号中至少一个信号来临时，会激活上述唤醒上电电路，从而单片机CPU开始工作，然后单片机通过扫描得出当前是哪个信号来临，再作出相应的处理。当信号处理完成时置低信号选通来断开信号与单片机的链接，保证电源的可靠掉电；所述的唤醒上电电路用于实现下述功能=CPU卡在没有任何信号(例如插卡信号，采样信号，掉电信号等)来临时处于掉电状态，功耗为O ;当有信号来时唤醒上电电路给电容充电使电路导通，使得整个CPU卡单片机上电，同时锁定上电信号。其中，所述显示电路与表具上的液晶显示装置连接，该电路由主芯片电路直接连接以程序控制向表体上的显示装置推送主芯片电路输出的显示内容。其中，所述按键接口电路与表具上的按键连接，通过此电路可以相应表具外壳上不同按键的功能。其中，在线编程接口电路设有多个可以与外界计算机或上位机通讯的电路端子，能够通过在线编程接口电路实现对卡片功能的扩展和更改修订。其中，所述两级电压检测电路设有电压检测芯片检测电压，设有三极管获得两级电压检测。该电路用于实现对外部电压的检测，具体的实现是通过检测芯片MD7024来检测，当电压低于2.4V时，MD7024输出低电平，同时通过控制三极管开关获得两级电压检测。其中，稳压电路用于为主芯片电路提供稳定的电压，为了防止外界电路电压过高导致的不利影响，所述稳压电路还设有稳压电源模块用于稳定主芯片电路的电压。在外部电压高于3V的情况下，稳压电源模块使单片机的工作电压稳定在3.3V。其中，所述IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路与表具上的IC卡卡座电连接，IC卡接口电路用于实现IC卡的接入，IC卡接口电源选择和控制电路用于当检测到卡信号来临时给卡供电，CPU主芯片处理完成时给卡掉电。其中，IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、时钟芯片模块电路为表具上的IC卡卡座上的IC卡、ESAM模块等提供时钟信号。如本领域技术人员所知，IC卡需要经过与IC卡卡座上的接口电路交互以后才能执行特定的功能，其中的时钟芯片模块电路用于利用时钟芯片与单片机之间的通信，使单片机获得标准的实时时钟信息；其中的时钟频率产生电路用于向卡提供时钟信号，时钟信号的实际频率范围在复位应答期间可以为不同的频率，例如通常所用的是I 5MHz的时钟频率，IC卡时钟源选择电路用于具体选择时钟频率产生电路输出的哪路时钟频率。其中，模拟MBus电路，在工业上也称为MBus总线模拟电路，在该总线上能传输电力和信号，能够在长距离电缆上实现传输，并且其工作方式是问答式的，表具终端在接到中央服务器管理系统的指令后才会经由MBus电路通过该模拟电路上的接口将数据通过线缆传输给远程管理系统，此类产品在工业控制和建筑系统上是常见的，本实用新型可以采用现有任何的MBus模拟电路，通用的是德州仪器公司的MBus产品模块。其中，ESAM模块电路为表具增加了加密认证能力，该模块固定安装在卡表内部，存储卡表运行过程中的所有重要参数，通过水表内ESAM模块和用户卡进行相互认证及信息交换，市场上有多家厂商提供了多种规格的此类模块，均可用于本实用新型，例如常见的北京握奇数据的此类产品。其中，主芯片电路，又称单片机、CPU等，用于控制整个电路模块工作，尤其可以直接控制液晶的显示内容。通过上述改进，应用本实用新型的表具在表内数据统计管理时，能够方便的将多个表具内的计数数据以统一的协议方式传输给远程的管理系统，大大提高了工作效率。
图1为本实用新型电路模块的结构示意图；[0020]图2为应用了本实用新型电路模块的表具统一与远程管理系统连接的布线示意图；图3-图18显示了电源接口电路、唤醒上电电路、信号选通电路、显示电路、模拟MBus电路、按键接口电路、在线编程接口电路、两级电压检测电路、稳压电路、IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路、IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、ESAM模块电路、时钟芯片模块电路、主芯片电路的元器件布线图。
具体实施方式
参考图1，为本实用新型的电路模块的结构示意图，其中电源接口电路、唤醒上电电路、信号选通电路、显示电路、模拟MBus电路、按键接口电路、在线编程接口电路、两级电压检测电路、稳压电路、IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路、IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、ESAM模块电路、时钟芯片模块电路均电连接到主芯片电路，唤醒上电电路与信号选通电路电连接。参考图2，显示了多个表具1、2、3通过统一的MBus总线连接到远程管理系统4的结构。参考图3，为电源接口电路，采用电源输入接口 JDY-DY1，接口上设有采用二极管D2(型号IN4007)做隔离，防止电源反接。参考图4，为唤醒上电电路，当有信号来时给电容(CS81、C82、C83)充电使三极管V80导通，主芯片电路上电，同时通过SD锁定上电信号。参考图5，为信号选通电路，当KA、CAI1、CAI2中的一个信号来临时，就会激活上述唤醒上电电路，从而单片机开始工作，然后单片机置高XHK，通过扫描KW、CA1、CA2得出当前是哪个信号来临，再作出相应的处理。当信号处理完成时置低信号选通XHK来断开信号与单片机的链接，保证电源的可靠掉电。参考图6，为显示电路，通过多个屏线针脚与外部的IXD电连接。参考图7，为模拟MBus电路，用于将表具内的数据接通外部的MBus总线，传输给远程管理系统，其中的接口部分J8-C0N4挂载在外部线缆上。参考图8，为两组按键接口电路，电连接到表具按键上，感应和接受按键动作，并将其传输给主芯片电路。参考图9，为在线编程接口电路，可以与上位机通讯连接从而赋予新的功能。参考图10，为两级电压检测电路，通过检测芯片MD7024来检测，当电压低于2.4V时，MD7024输出低电平。BJl通过控制三极管开关可获得两级电压检测。参考图11，为稳压电路，外部电压高于3V时，用稳压电源模块MD7333，使单片机的工作电压稳定在3.3V。参考图12，IC卡接口电路，在J4-K通过多个针脚触点直接和卡座相连，控制信号加上拉电阻R51、R52、R53.[0034]参考图13，为IC卡接口电源选择和控制电路，依靠三极管T68接通断开，当检测到卡信号来临时给卡供电，卡处理完成时给卡掉电。参考图14、15、17，依次为IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、时钟芯片模块电路，其中时钟频率产生电路通过74HC02产生两路时钟频率，而IC卡时钟源选择电路则通过两路电阻选择不同的时钟频率，与主芯片电路的实时数据交互则通过时钟芯片模块电路上的PCF8563完成。参考图16，为ESAM电路模块，用于加密表具内的数据。参考图18，为主芯片电路，采用PIC16F946单片机控制其他电路。
权利要求1.中器电路模块，其特征在于结构包括有电源接口电路、唤醒上电电路、信号选通电路、显示电路、模拟MBus电路、按键接口电路、在线编程接口电路、两级电压检测电路、稳压电路、IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路、IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、ESAM模块电路、时钟芯片模块电路，所述电路均电连接到主芯片电路,唤醒上电电路与信号选通电路电连接。
2.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于所述电源接口电路设有电源输入口与外部电源连接，电源输入接口上设有二极管。
3.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于信号选通电路、唤醒上电电路分别设有三组相对应的信号接口，用于实现唤醒上电电路的激活。
4.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于所述显示电路与表具上的液晶显示装置连接。
5.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于所述按键接口电路与表具上的按键连接。
6.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于所述两级电压检测电路设有电压检测芯片检测电压，设有三极管获得两级电压检测。
7.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于所述稳压电路还设有稳压电源模块。
8.根据权利要求1所述的集中器电路模块，其特征在于所述IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路与表具上的IC卡卡座电连接。
专利摘要本实用新型公开了一种集中器电路模块，是一种基于模拟MBus电路的电路，包括有电源接口电路、唤醒上电电路、信号选通电路、显示电路、模拟MBus电路、按键接口电路、在线编程接口电路、两级电压检测电路、稳压电路、IC卡接口电路、IC卡接口电源选择和控制电路、IC卡时钟源选择电路、时钟频率产生电路、ESAM模块电路、时钟芯片模块电路，所述电路均电连接到主芯片电路，唤醒上电电路与信号选通电路电连接。本实用新型的集中器电路模块具有良好的安全性、广泛的电压检测范围，使用该电路模块的表具具有良好的安全性和使用寿命。
文档编号G07F15/06GK202929748SQ20122057610
公开日2013年5月8日 申请日期2012年11月5日 优先权日2012年11月5日
发明者王文进, 常海利 申请人:北京京源水仪器仪表有限公司