一种基于RS485的通信转换器的制作方法

本实用新型属于通信转换器技术领域，具体地说，涉及一种基于RS485的通信转换器。

背景技术：

近年来，信息化社会在逐步改变人们的生活方式与工作习惯的同时,也对一些传统的理念提出了挑战。随着科技的进步、人民生活水平的提高，多表远程抄收系统成为小区“智能化建设”中的一个重要部分。由于水表、电表和煤气表的构造存在差异，因此一般会采用不同的通信手段来进行无线传输，这样不仅增大了投资，维修起来也麻烦得多，并且现代无线通信存在可靠性差、误码率高的问题。因此集成化的转换电路必不可少，但是现代对于电路的保护措施做得却不那么到位，存在信号易受干扰，电流外泄，不防水等问题，尤其对于一些金属材质的保护盒子，在日积月累的过程中还存在生锈的可能。并且现代不同的电路一般不会去考虑其结构的存在差异性，而是直接使用相同的保护盒子去进行保护，这样不仅不能很好的传播信号，电路也极易被损坏。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于RS485的通信转换器，该装置可对水表、电表和煤气表等信号采集设备进行数据的统一转换传输，实现远程传输，无需工作人员到指定地点抄表，实现多个通信模块统一化，避免多种通信方式的存在，节约工作人员数据采集操作步骤，安装盒的设计很好的保护了内部电路，更加利于信号的传输，减少维修次数，节约维修成本，使用电更加安全。

为达到上述目的，本实用新型提供了一种基于RS485的通信转换器，其关键在于：包括安装盒，所述安装盒包括盒体和设置在所述盒体上的盖子，所述安装盒内设置有一电路板，所述电路板上布置有485通信电路，该485通信电路包括电源模块，485通信模块，单片机控制模块，4G模块，SIM模块。

通过上述设计，在通电的情况下，实现不同信号的统一转换，并将信号传输，实现信号无线远程发送至终端，安装盒与电路板的结合不仅利于信号传输，更是保护了电路和用电人的安全。

进一步描述，所述盒体的外壁设置有至少两个安装支撑腿、一个天线罩、进线孔，在设置有所述天线罩的所述盒体盒壁上开有天线孔，所述天线罩罩腔与所述盒体内部相通；

所述盒体与所述盖子经盒体铰接孔、盒盖铰接杆铰接，当盒体与所述盖子密封时，经固定螺孔固定密封；

所述安装盒的顶面和底面都设置有凸条阵列。

通过上述设计，使天线得到很好的连接和保护，使盒体与盖子可以快速的校准，并可通过螺丝加以固定，还增大了安装盒表面摩擦。

再进一步描述，所述安装盒表面刷有疏水涂层，所述盒体和所述盖子都为金属材质；所述天线罩为橡胶材质，其向外凸起呈舌头状。

通过上述设计，使安装盒可适应各种放置环境，防水且不易损坏，信号传递过程中受到的干扰程度小。

再进一步描述，所述电源模块：为所述单片机控制模块供电；

所述485通信模块：作为信号采集设备与所述单片机控制模块之间的信息通信协议，且所述485通信模块的485信号端与所述单片机控制模块的第一信号端连接，所述单片机控制模块的第二信号端与所述4G模块连接，实现信号传递；所述单片机控制模块的第一控制端与所述4G模块的第二控制端连接，所述4G模块与所述SIM模块相连，实现信号无线远程发送。

通过上述设计，在通电的情况下，实现不同信号的统一转换，并将信号传输，实现信号无线远程发送至终端。

再进一步描述，所述电源模块包括交直流转换电路和稳压电路；

其中，所述交直流转换电路设置有交直流转换器U2，所述交直流转换器U2的三个输入端口分别与市电接口P1的火线L、零线N、地线GND连接，其中火线L上设置有保险丝FUSE1，且火线L与零线N间设置有热敏电阻MOV1，所述交直流转换器U2的两个输出端口间并联有第七电容C7、第八电解电容C8和第一单向击穿二极管Z1，所述第一单向击穿二极管Z1的阴极接所述交直流转换器U2的正向电压输出端，该交直流转换器U2的正向电压输出端上连接有5V电压，所述第一单向击穿二极管Z1阳极分别接所述交直流转换器U2的负向电压输出端，该交直流转换器U2的负向电压输出端接地，所述交直流转换器U2的接地端分别经第四电容C4和第五电阻R5与其负向电压输出端连接；

所述稳压电路设置有稳压器U5和第三三极管Q3，所述稳压器U5的电压输入端经第九电阻R9分别与其使能端和所述第三三极管Q3的集电极连接，所述第三三极管Q3的基极经第八电阻R8接地，并且该第三三极管Q3的基极与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端作为所述电源模块的供电端，该电源模块的供电端用于向所述单片机控制模块供电；

所述第三三极管Q3的发射极接地，所述稳压器U5接地端接地，所述稳压器U5的电压输出端分别经第十六电阻R16，第十四电解电容C14，第十五电容C15，第十六电容C16，第十七电容C17接地，并与其电压反馈输入端之间接有第十四电阻R14，该电压反馈输入端经第十五电阻R15接地，所述稳压器U5的电压输出端还接有调制电压。

通过上述设计，使交流市电转化为直流电，不稳定的直流电则通过稳压器达到稳定，再为单片机控制模块提供稳定的直流电。

再进一步描述，所述485通信模块设置有RS485收发器U6和信号接收端口P4，所述信号接收端口P4接收到的信号分别经第十八电阻R18和第十七电阻R17与所述RS485收发器U6的两个输入端口A和B连接，所述端口A与第十八电阻R18的一端连接，所述第十八电阻R18的另一端接第四单向击穿二极管Z4的阴极，所述第四单向击穿二极管Z4的阳极接地，所述端口B与第十七电阻R17的一端连接，所述第十七电阻R17的另一端接第二单向击穿二极管Z2的阴极，所述第二单向击穿二极管Z2的阳极接地，所述第四单向击穿二极管Z4的阳极与所述第二单向击穿二极管Z2的阳极之间接有第三稳压二极管Z3，所述端口A经第二十二电阻R22接正电源，该端口经第二十一电容C21接地，所述端口B分别经第二十电阻R20和第二十电容C20接地，且两端口之间接有第二十一电阻R21，所述RS485收发器U6的接收器使能输出端和驱动器使能输出端连接后接入所述单片机控制模块3a，所述RS485收发器U6接收器电压输出端与所述单片机控制模块连接，所述RS485收发器U6接收器电压输出端还经第二十三电阻R23接正电源，所述RS485收发器U6驱动器电压输入端也与所述单片机控制模块连接，所述RS485收发器U6的电源端接正电源，其接地端接地。

通过上述设计，在信号采集设备与所述单片机控制模块之间创建了信息通信协议，使得采集到的信号可以顺利进入单片机控制模块进行相关处理。

再进一步描述，所述单片机控制模块设置有单片机控制器U7，所述单片机控制器U7包含有24个GPIO口，其中用于连接低频率晶振的第七引脚PB7和第八引脚PB8之间接有晶振Y1，所述第七引脚PB7经第十八电容C18接地，所述第八引脚PB8经第十九电容C19接地，所述单片机控制器U7的复位端并接第十九电阻R19的一端和第二十二电容C22的一端，所述第十九电阻R19的另一端接正电源，所述第二十二电容C22的另一端接地，所述单片机控制器U7的去耦端经第二十三电容C23接地，所述单片机控制器U7的所有电源接口均接正电源，其接地端接地；

所述4G模块还连接有第一三极管Q1和第二三极管Q2，所述第一三极管Q1的集电极与所述4G模块的复位引脚连接，所述第一三极管Q1的基极经第三电阻R3与所述第一三极管Q1的发射极连接，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述单片机控制器U7的复位引脚连接；

所述第二三极管Q2的集电极与所述4G模块的开/关机引脚连接，基极经第四电阻R4与发射极连接，其发射极接地，该基极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述单片机控制器U7的开/关机控制引脚连接；所述4G模块的第7引脚和第8引脚之间并接有第一电容C1和第二电解电容C2，其中所述第7引脚与输出电源VDD_EXT连接，所述4G模块的RF天线接口经天线P2接地，所述4G模块的基带部分电源端与RF部分电源端均与所述电源模块的调制电压连接，其接地端接地。

通过上述设计，进入单片机控制器的信号会得到对应而有效地处理再传输给4G模块，所述4G模块的硬件将射频、基带集成在一块PCB小板上，完成无线接收、发射、基带信号处理功能，软件支持语音拨号、短信收发、拨号联网等功能。

再进一步描述，所述单片机控制模块与4G模块之间设置有电频转换电路，所述电频转换电路设置有第四三极管Q4和第五三极管Q5；

所述第四三极管Q4的集电极与所述单片机控制模块的单片机控制器U7的第6引脚连接，所述第四三极管Q4的发射极与所述4G模块的第67引脚连接，所述第四三极管Q4的基极分别经第十二电阻R12和第十二电容C12与输出电源VDD_EXT连接，其中集电极还经第十电阻R10与正电源连接；

所述第五三极管Q5的发射极与所述单片机控制模块的单片机控制器U7的第5引脚连接，集电极与所述4G模块的第68引脚连接，基极分别经第十一电阻R11和第十一电容C11与输出电源VDD_EXT连接，其中集电极还经第十三电阻R13与输出电源VDD_EXT连接。

通过上述设计，使经过单片机控制器处理后的不同频率信号得到统一转换，传送至4G模块。

再进一步描述，所述SIM模块的数据端接收来自所述4G模块的数据端发送出来的信号，所述SIM模块的电源端与USIM卡供电电源连接，该电源端经第十三电容C13接地，所述SIM模块的接地端接地。

通过上述设计，使4G模块与SIM模块可进行数据交换，使安装有SIM模块的终端能够接收到相关信息。

本实用新型的有益效果：该转换器可对水表、电表和煤气表等信号采集设备进行数据的统一转换传输，并实现信号无线远程发送至终端，安装盒的设计很好的保护了内部电路，更加利于信号的传输，减少维修次数，节约维修成本，使用电更加安全。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的电路连接框图；

图3为本实用新型的电路板电路原理图；

图4为图1的正视图；

图5为图1的侧视图；

图6为图2的电源模块结构原理图；

图7为图2的485通信模块结构原理图；

图8为图2的单片机控制模块结构原理图；

图9为图2的4G模块结构原理图；

图10为图2的电频转换电路结构原理图；

图11为图2的SIM模块结构原理图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型做进一步描述：

从图1和图2可以看出，一种基于RS485的通信转换器，包括安装盒12，所述安装盒12包括盒体1和设置在所述盒体1上的盖子2，所述安装盒12内设置有一电路板3，所述电路板3上布置有485通信电路，该485通信电路包括电源模块1a，485通信模块2a，单片机控制模块3a，4G模块4a，SIM模块5a。

从图1、图4和图5可以看出，所述盒体1的外壁设置有至少两个安装支撑腿4、一个天线罩5、进线孔8，在设置有所述天线罩5的所述盒体1盒壁上开有天线孔，所述天线罩5罩腔与所述盒体1内部相通；

所述盒体1与所述盖子2经盒体铰接孔7、盒盖铰接杆10铰接，当盒1与所述盖子2密封时，经固定螺孔6固定密封；

所述安装盒12的顶面和底面都设置有凸条阵列9。

所述安装盒12表面刷有疏水涂层，所述盒体1和所述盖子2都为金属材质；所述天线罩5为橡胶材质，其向外凸起呈舌头状。

从图2和图3可以看出，所述电源模块1a：为所述单片机控制模块3a供电；

所述485通信模块2a：作为信号采集设备6a与所述单片机控制模块3a之间的信息通信协议，且所述485通信模块2a的485信号端与所述单片机控制模块3a的第一信号端连接，所述单片机控制模块3a的第二信号端与所述4G模块4a连接，实现信号传递；所述单片机控制模块3a的第一控制端与所述4G模块4a的第二控制端连接，所述4G模块4a与所述SIM模块5a相连，实现信号无线远程发送。

从图6可以看出，所述电源模块1a包括交直流转换电路和稳压电路；

其中，所述交直流转换电路设置有交直流转换器U2，在本实施例中，该交直流转换器U2的型号为：LH10-13B05，所述交直流转换器U2的三个输入端口分别与市电接口P1的火线L、零线N、地线GND连接，其中火线L上设置有保险丝FUSE1，且火线L与零线N间设置有热敏电阻MOV1，所述交直流转换器U2的两个输出端口间并联有第七电容C7、第八电解电容C8和第一单向击穿二极管Z1，所述第一单向击穿二极管Z1的阴极接所述交直流转换器U2的正向电压输出端，该交直流转换器U2的正向电压输出端上连接有5V电压，所述第一单向击穿二极管Z1阳极分别接所述交直流转换器U2的负向电压输出端，该交直流转换器U2的负向电压输出端接地，所述交直流转换器U2的接地端分别经第四电容C4和第五电阻R5与其负向电压输出端连接；

所述稳压电路设置有稳压器U5和第三三极管Q3，在本实施例中，该稳压器U5的型号为：MIC29302，所述稳压器U5的电压输入端经第九电阻R9分别与其使能端和所述第三三极管Q3的集电极连接，所述第三三极管Q3的基极经第八电阻R8接地，并且该第三三极管Q3的基极与第七电阻R7的一端连接，第七电阻R7的另一端作为所述电源模块1a的供电端，该电源模块1a的供电端用于向所述单片机控制模块3a供电；

所述第三三极管Q3的发射极接地，所述稳压器U5接地端接地，所述稳压器U5的电压输出端分别经第十六电阻R16，第十四电解电容C14，第十五电容C15，第十六电容C16，第十七电容C17接地，并与其电压反馈输入端之间接有第十四电阻R14，该电压反馈输入端经第十五电阻R15接地，所述稳压器U5的电压输出端还接有调制电压。

从图7和图8可以看出，所述485通信模块2a设置有RS485收发器U6和信号接收端口P4，在本实施例中，该RS485收发器U6的型号为：MAX3471，所述信号接收端口P4接收到的信号分别经第十八电阻R18和第十七电阻R17与所述RS485收发器U6的两个输入端口A和B连接，所述端口A与第十八电阻R18的一端连接，所述第十八电阻R18的另一端接第四单向击穿二极管Z4的阴极，所述第四单向击穿二极管Z4的阳极接地，所述端口B与第十七电阻R17的一端连接，所述第十七电阻R17的另一端接第二单向击穿二极管Z2的阴极，所述第二单向击穿二极管Z2的阳极接地，所述第四单向击穿二极管Z4的阳极与所述第二单向击穿二极管Z2的阳极之间接有第三稳压二极管Z3，所述端口A经第二十二电阻R22接正电源，该端口经第二十一电容C21接地，所述端口B分别经第二十电阻R20和第二十电容C20接地，且两端口之间接有第二十一电阻R21，所述RS485收发器U6的接收器使能输出端和驱动器使能输出端连接后接入所述单片机控制模块3a，所述RS485收发器U6接收器电压输出端与所述单片机控制模块3a连接，所述RS485收发器U6接收器电压输出端还经第二十三电阻R23接正电源，所述RS485收发器U6驱动器电压输入端也与所述单片机控制模块3a连接，所述RS485收发器U6的电源端接正电源，其接地端接地。

从图8和图9可以看出，所述单片机控制模块3a设置有单片机控制器U7，在本实施例中，该单片机控制器U7的型号为：EFM32G210F128，所述单片机控制器U7包含有24个GPIO口，其中用于连接低频率晶振的第七引脚PB7和第八引脚PB8之间接有晶振Y1，所述第七引脚PB7经第十八电容C18接地，所述第八引脚PB8经第十九电容C19接地，所述单片机控制器U7的复位端并接第十九电阻R19的一端和第二十二电容C22的一端，所述第十九电阻R19的另一端接正电源，所述第二十二电容C22的另一端接地，所述单片机控制器U7的去耦端经第二十三电容C23接地，所述单片机控制器U7的所有电源接口均接正电源，其接地端接地；

在本实施例中，该4G模块的型号为：EC20，所述4G模块4a还连接有第一三极管Q1和第二三极管Q2，所述第一三极管Q1的集电极与所述4G模块4a的复位引脚连接，所述第一三极管Q1的基极经第三电阻R3与所述第一三极管Q1的发射极连接，所述第一三极管Q1的发射极接地，所述第一三极管Q1的基极与第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述单片机控制器U7的复位引脚连接；

所述第二三极管Q2的集电极与所述4G模块4a的开/关机引脚连接，基极经第四电阻R4与发射极连接，其发射极接地，该基极与第二电阻R2的一端连接，所述第二电阻R2的另一端与所述单片机控制器U7的开/关机控制引脚连接；所述4G模块4a的第7引脚和第8引脚之间并接有第一电容C1和第二电解电容C2，其中所述第7引脚与输出电源VDD_EXT连接，所述4G模块4a的RF天线接口经天线P2接地，所述4G模块4a的基带部分电源端与RF部分电源端均与所述电源模块1a的调制电压连接，其接地端接地。

从图8至图10可以看出，所述单片机控制模块3a与4G模块4a之间设置有电频转换电路，所述电频转换电路设置有第四三极管Q4和第五三极管Q5；

所述第四三极管Q4的集电极与所述单片机控制模块3a的单片机控制器U7的第6引脚连接，所述第四三极管Q4的发射极与所述4G模块4a的第67引脚连接，所述第四三极管Q4的基极分别经第十二电阻R12和第十二电容C12与输出电源VDD_EXT连接，其中集电极还经第十电阻R10与正电源连接；

所述第五三极管Q5的发射极与所述单片机控制模块3a的单片机控制器U7的第5引脚连接，集电极与所述4G模块4a的第68引脚连接，基极分别经第十一电阻R11和第十一电容C11与输出电源VDD_EXT连接，其中集电极还经第十三电阻R13与输出电源VDD_EXT连接。

从图9和图11可以看出，在本实施例中，该SIM模块的型号为：SIM m2m，所述SIM模块5a的数据端接收来自所述4G模块4a的数据端发送出来的信号，所述SIM模块5a的电源端与USIM卡供电电源连接，该电源端经第十三电容C13接地，所述SIM模块5a的接地端接地。

工作原理：如图1、图2和图4所示，电路板3固定安装于安装盒12内部，在电路板3上进行着以下工作：

信号采集设备6a采集到的数据传送至485通信模块2a，此时485通信模块2a作为一种信息通信协议将信号一并传送给单片机控制模块3a进行处理，处理后的信号会进行调频处理再统一传送给4G模块4a，根据4G模块4a所具有的无线接收、发射、基带信号处理等功能，将4G模块4a接受并处理后的数据发送到SIM模块5a，使得具有SIM模块5a的终端都能接收到电表、水表和煤气表等信号采集设备采集到的相关信息。由于单片机控制模块3a需要特定的电压才能工作，因此这里采用电源模块1a对市电进行了交直流转化和稳压再为单片机控制模块3a等供电；本实用新型实现远程传输，无需工作人员到指定地点抄表，实现多个通信模块统一化，避免多种通信方式的存在，节约工作人员数据采集操作步骤，安装盒的设计很好的保护了内部电路，更加利于信号的传输，减少维修次数，节约维修成本，使用电更加安全。