专利名称：一种m-bus主站接收电路及数据接收方法
技术领域：
本发明涉及一种M-BUS主站的接收电路及数据接收方法。
背景技术：
M-BUS作为一种广泛应用的通讯方式，在集抄领域应用广泛，是一种专门用于远程抄表的高可靠性、高速、廉价的总线架构。它具有两总线无极性、布线无拓扑要求、总线自供电、抗干扰能力强、中继级数多、带终端多、简单可靠等一系列优点。是目前自动抄表系统应用的最好的总线标准。现有的M-BUS主站接收电路多利用电容滞后效应作成的反馈电流检测电路。该电路应用范围受限，当通讯协议中出现连续多个0的时候会出现通讯错误，并且波特率范围较窄。无法得到实际应用，在一定程度上限制了 M-BUS在国内的推广。随着市场的发展，M-BUS在集抄领域会有大的发展，市场迫切需要一种稳定可靠， 通讯波特率自适应的M-BUS主站。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种稳定可靠，通讯波特率自适应的M-BUS主站接收电路及数据接收方法。为解决上述问题，本发明的M-BUS主站接收电路采用的技术方案包括电流监测单元、DA电路、比较器、电流/电压转换电路，所述电流监测单元实时监测环路电流，所述DA转换电路产生比较器的参考电压，所述比较器对DA转换电路产生的参考电压和电流/电压转换电路产生的电压进行比较，得出M-BUS电路上的电流变化，得到模块返回数据。所述的M-BUS主站接收电路，其特征在于所述电流监测单元由单片机U2动态检测实时监测环路电流，并利用PWM实现DA电路，所述DA电路由R3和Ell组从RC滤波器，把单片机U2产生的PWM信号变成模拟信号，所述电流/电压转换电路由电阻Rl组成，所述电阻Rl接到比较器UlA的同相端。所述的M-BUS主站接收电路，其特征在于所述Rl上并连有滤波电容Cl、稳压管 DZl。本发明的M-BUS主站接收电路的数据接收方法，其特征在于当M-BUS主站接一个M-BUS从站时，M-BUS主站发送电路发送完数据后，总线电压为传号电压在30V以上，主站在接收状态，从站发送的为逻辑电平“1”，流过通信回路的电流为一个从站的传号电流 1.5mA，即逻辑电平“1”，此时在Rl上的电压降为URl = 1.5ι ΑΧ20Ω = 0. 03V，单片机U2 的19脚作为ADC输入脚，单片机U2使用内部的ADC电路采集BUS-D的电压，当采集到的数据连续2S内没有变化的时候，认为当前线路稳定，并且没有在通信过程中；
单片机U2根据当前采集到的电压计算应该输出给比较器UlA的反相端的电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V ；
M-BUS从站返回数据的空号电流为1广20mA，即逻辑电平“0”，因此选用 IOmAX 20 Ω =0. 2V 作为 UBUS-REF 的上浮电压；当从站返回逻辑电平” 1”时，比较器UlA的反相端电压UBUS-D= URl=O. 03V, 同相端电压UBUS-REF = URl + 0. 2V = 0. 03V+0. 2V = 0. 23V，反相端电压小于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“ 1” ；
当从站返回逻辑电平”0”时，假设从站空号电流为15mA，比较器UlA的反相端电压 UBUS-D= URl=15mAX20Q=0. 3V，同相端电压不变UBUS-REF =0. 23V，反相端电压大于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“0” ；
当M-BUS主站接接64个M-BUS从站时，回路电流增加，Rl上的电压变大，Rl上的电压降为URl = 1.5ι ΑΧ64Χ20Ω = 1. 92V，单片机U2输出给比较器UlA反相端的电压UBUS-REF =URl + 0. 2V = 1. 92V+0. 2V = 2. 12V ；
当某一个从站返回逻辑电平” 1”时，比较器UlA的反相端电压URl = 1.5πιΑΧ64Χ20Ω =1. 92V，同相端电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V = 2. 19V+0. 2V = 2. 12V，反相端电压小于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“1” ；
当从站返回逻辑电平” 0”时，假设从站空号电流为15mA，比较器UlA的反相端电压 UBUS-D= URl= (1. 5mAX63+15mA) Χ20Ω=2· 19V，同相端电压不变 UBUS-REF = URl + 0. 2V =2. 19V+0.2V = 2. 12V，反相端电压大于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“0”。本发明具有以下优点
1.采用单片机动态检测技术实时监测环路电流，在增加和删除从站后可以快速的建立新的参考电平。2.通信稳定可靠，参考电平不受数据影响，适用于各种通信协议和多种通信波特 3.电路简单，测试方便，便于大规模生产和调试。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。图1为本发明的电路结构示意图。图2为本发明的电路图。
具体实施例方式如图1禾口图2所示，M-BUS+和M-BUS-是主站M-BUS的接口，和M-BUS主站发送电路接在一起，是对外的M-BUS主站接口。本发明M-BUS-上设置电M-BUS主站接收电路， 包括流监测单元、DA电路、比较器、电流/电压转换电路，电流监测单元实时监测环路电流， DA转换电路产生比较器的参考电压，比较器对DA转换电路产生的参考电压和电流/电压转换电路产生的电压进行比较，得出M-BUS电路上的电流变化，得到模块返回数据。本发明的电流监测单元由单片机U2动态检测实时监测环路电流，并利用PWM实现 DA电路，DA电路由R3和Ell组成，把单片机U211脚产生的PWM信号变成模拟信号，电流/ 电压转换电路由电阻Rl组成，电阻Rl接到比较器UlA的同相端。本发明的M-BUS主站接收电路，在Rl上并连有滤波电容Cl、稳压管DZl。Cl是滤波电容，滤除通信线上的杂波干扰。DZl是稳压管，防止从站数量过多或短路的时候使BUS-D 电压过高而烧坏后面的元器件。
本发明的M-BUS主站接收电路的数据接收方法，M-BUS标准规定，当M-BUS主站接一个M-BUS从站时，M-BUS主站发送电路发送完数据后，总线电压为传号电压在30V以上， 主站在接收状态，从站发送的为逻辑电平“ 1 ”，流过通信回路的电流为一个从站的传号电流 1.5mA，即逻辑电平“1”，此时在Rl上的电压降为URl = 1.5ι ΑΧ20Ω = 0. 03V，单片机U2 的19脚作为ADC输入脚，单片机U2使用内部的ADC电路采集BUS-D的电压，当采集到的数据连续2S内没有变化的时候，认为当前线路稳定，并且M-BUS从站没有在通信过程中。单片机U2根据当前采集到的电压计算应该输出给比较器UlA的反相端的电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V。M-BUS从站返回数据的空号电流为1广20mA，即逻辑电平“0”，因此选用 IOmAX 20 Ω =0. 2V 作为 UBUS-REF 的上浮电压。当从站返回逻辑电平” 1”时，比较器UlA的反相端电压UBUS-D= URl=O. 03V, 同相端电压UBUS-REF = URl + 0. 2V = 0. 03V+0. 2V = 0. 23V，反相端电压小于同相端
电压，比较器UlA输出逻辑电平“ 1 ”。当从站返回逻辑电平” 0”时，假设从站空号电流为15mA，比较器UlA的反相端电压UBUS-D= URl=15mAX20Q=0. 3V，同相端电压不变UBUS-REF =0. 23V，反相端电压大于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“0”。当M-BUS主站接接64个M-BUS从站时，回路电流增力卩，Rl上的电压变大，Rl上的电压降为URl = 1.5πιΑΧ64Χ20Ω = 1. 92V，单片机U2输出给比较器UlA反相端的电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V = 1. 92V+0. 2V = 2. 12V。当某一个从站返回逻辑电平” 1”时，比较器UlA的反相端电压URl = 1·5ι ΑΧ64Χ20Ω = 1. 92V，同相端电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V = 2. 19V+0. 2V = 2. 12V, 反相端电压小于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“1”。当从站返回逻辑电平”0”时，假设从站空号电流为15mA，比较器UlA的反相端电压 UBUS-D= URl= (1. 5mAX63+15mA) Χ20Ω=2· 19V，同相端电压不变 UBUS-REF = URl + 0. 2V =2. 19V+0.2V = 2. 12V，反相端电压大于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“0”。需要理解到的是上述实施例虽然对本发明作了比较详细的文字描述，但是这些文字描述，只是对本发明的发明思路简单描述，而不是对本发明设计思路的限制，任何不超出本发明的设计思想的组合、省略、或修改，均落入本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种M-BUS主站接收电路，其特征在于该电路包括电流监测单元、DA电路、比较器、 电流/电压转换电路，所述电流监测单元实时监测环路电流，所述DA转换电路产生比较器的参考电压，所述比较器对DA转换电路产生的参考电压和电流/电压转换电路产生的电压进行比较，得出M-BUS电路上的电流变化，得到模块返回数据。
2.根据权利要求1所述的M-BUS主站接收电路，其特征在于所述电流监测单元由单片机U2动态检测实时监测环路电流，并利用PWM实现DA电路，所述DA电路由R3和Ell组成， 把单片机U2产生的PWM信号变成模拟信号，所述电流/电压转换电路由电阻Rl组成，所述电阻Rl接到比较器UlA的同相端。
3.根据权利要求1或2所述的M-BUS主站接收电路，其特征在于所述Rl上并连有滤波电容Cl、稳压管DZl。
4.一种M-BUS主站接收电路的数据接收方法，其特征在于当M-BUS主站接一个M-BUS 从站时，M-BUS主站发送电路发送完数据后，总线电压为传号电压在30V以上，主站在接收状态，从站发送的为逻辑电平“1”，流过通信回路的电流为一个从站的传号电流1.5mA，即逻辑电平“1”，此时在Rl上的电压降为URl = 1.5πιΑΧ20Ω = 0. 03V，单片机U2的19脚作为ADC输入脚，单片机U2使用内部的ADC电路采集BUS-D的电压，当采集到的数据连续2S 内没有变化的时候，认为当前线路稳定，并且没有在通信过程中；单片机U2根据当前采集到的电压计算应该输出给比较器UlA的反相端的电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V ；M-BUS从站返回数据的空号电流为1广20mA，即逻辑电平“0”，因此选用 IOmAX 20 Ω =0. 2V 作为 UBUS-REF 的上浮电压；当从站返回逻辑电平” 1”时，比较器UlA的反相端电压UBUS-D= URl=O. 03V, 同相端电压UBUS-REF = URl + 0. 2V = 0. 03V+0. 2V = 0. 23V，反相端电压小于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“ 1” ；当从站返回逻辑电平”0”时，假设从站空号电流为15mA，比较器UlA的反相端电压 UBUS-D= URl=15mAX20Q=0. 3V，同相端电压不变UBUS-REF =0. 23V，反相端电压大于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“0” ；当M-BUS主站接接64个M-BUS从站时，回路电流增加，Rl上的电压变大，Rl上的电压降为URl = 1.5ι ΑΧ64Χ20Ω = 1. 92V，单片机U2输出给比较器UlA反相端的电压UBUS-REF =URl + 0. 2V = 1. 92V+0. 2V = 2. 12V ；当某一个从站返回逻辑电平” 1”时，比较器UlA的反相端电压URl = 1.5πιΑΧ64Χ20Ω =1. 92V，同相端电压 UBUS-REF = URl + 0. 2V = 2. 19V+0. 2V = 2. 12V，反相端电压小于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“1” ；当从站返回逻辑电平” 0”时，假设从站空号电流为15mA，比较器UlA的反相端电压 UBUS-D= URl= (1. 5mAX63+15mA) Χ20Ω=2· 19V，同相端电压不变 UBUS-REF = URl + 0. 2V =2. 19V+0.2V = 2. 12V，反相端电压大于同相端电压，比较器UlA输出逻辑电平“0”。
全文摘要
本发明公开一种M-BUS主站的接收电路及数据接收方法，要解决的技术问题是提供一种稳定可靠，通讯波特率自适应的M-BUS主站接收电路及数据接收方法。为解决上述问题，本发明的M-BUS主站接收电路采用的技术方案包括电流监测单元、DA电路、比较器、电流/电压转换电路，所述电流监测单元实时监测环路电流，所述DA转换电路产生比较器的参考电压，所述比较器对DA转换电路产生的参考电压和电流/电压转换电路产生的电压进行比较，得出M-BUS电路上的电流变化，得到模块返回数据。
文档编号G08C19/00GK102306444SQ20111012317
公开日2012年1月4日 申请日期2011年5月13日 优先权日2011年5月13日
发明者沈秀强, 肖存通, 黄永忠 申请人:浙江正泰中自控制工程有限公司