一種新型接口的智能型電能表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種新型接口的智能型電能表，該接口包括MCU控制單元、通訊單元、總線保護(hù)電路（1）、A線（2）和B線（3)，且MCU控制單元、通選單元和總線保護(hù)電路(1)依次電氣連接，A線(2)和B線(3)分別與總線保護(hù)電路(1)電氣連接。本實(shí)用新型的有益效果是，不限制極性，可任意連接通訊線。
【專利說明】一種新型接口的智能型電能表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能計(jì)量領(lǐng)域中的智能電能表，特別是涉及一種新型接口的智能型電能表。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著智能電表安裝總量的不斷增多，工人連接485通信線時(shí)的故障也呈上升趨勢(shì)。存在弱電接入強(qiáng)電的情況；但更多的是485的A，B線接反的問題尤為突出(有正反之分即有極性)；萬一不甚接錯(cuò)，則會(huì)導(dǎo)致故障！這樣，研制具有無極性的一種新型接口的智能型電能表就顯得尤為必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是為了解決上述問題，設(shè)計(jì)了一種新型接口的智能型電能表。
[0004]實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型的技術(shù)方案為，一種新型接口的智能型電能表，該電能表包括MCU控制單元、通訊單元、總線保護(hù)電路、A線和B線,且MCU控制單元、通訊單元和總線保護(hù)電路依次電氣連接，A線和B線分別與總線保護(hù)電路電氣連接。
[0005]所述MCU控制單元是由單片機(jī)SC51MZ256和單片機(jī)電源電路電氣連接構(gòu)成的，且所述單片機(jī)SC51MZ256與通訊單元電氣連接，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)485芯片的極性判斷。
[0006]所述通訊單元是由光耦隔離電路、有極性485芯片和485芯片電源電路三部分構(gòu)成的，且光耦隔離電路和有極性485芯片電氣連接，485芯片電源電路分別與光耦隔離電路和有極性485芯片電氣連接。
[0007]所述有極性485芯片為SN65HVD3082型485芯片。
[0008]所述單片機(jī)SC51MZ256通過USART接口與光耦隔離電路電氣連接，用以實(shí)現(xiàn)485通訊回路與儀表內(nèi)部回路的光電隔離，保證外部干擾不影響正常通訊，從而保證MCU控制電源的主控回路正常運(yùn)行。
[0009]所述單片機(jī)電源電路和485芯片電源電路都是從智能電能表主板中引出的5V電源。
[0010]利用本實(shí)用新型的技術(shù)方案制作的一種新型接口的智能型電能表，工人安裝可以不用限制極性任意連接通訊線，以解決原有485通信方式的智能電能表受工人安裝施工通信線接反導(dǎo)致故障的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型所述一種新型接口的智能型電能表的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型所述通訊單元的電路圖；
[0013]圖3是常規(guī)的有極性485通訊單元的電路圖；
[0014]圖中，1、總線保護(hù)電路；2、A線；3、B線；4、單片機(jī)SC51MZ256 ;5、單片機(jī)電源電路；
6、光耦隔離電路；7、有極性485芯片；8、485芯片電源電路?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行具體描述，如圖1是本實(shí)用新型所述一種新型接口的智能型電能表的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，一種新型接口的智能型電能表，該電能表包括MCU控制單元、通訊單元、總線保護(hù)電路1、A線2和B線3，且MCU控制單元、通訊單元和總線保護(hù)電路I依次電氣連接，A線2和B線3分別與總線保護(hù)電路I電氣連接。其中，所述MCU控制單元是由單片機(jī)SC51MZ2564和單片機(jī)電源電路5電氣連接構(gòu)成的；所述通訊單元是由光耦隔離電路6、有極性485芯片7和485芯片電源電路8三部分構(gòu)成的，且光耦隔離電路6和有極性485芯片7電氣連接，485芯片電源電路8分別與光耦隔離電路6和有極性485芯片7電氣連接；所述有極性485芯片為SN65HVD3082型485芯片；所述單片機(jī)SC51MZ2564通過USART接口與光耦隔離電路6電氣連接。
[0016]在本技術(shù)方案中，發(fā)明人通過對(duì)常態(tài)485電壓差分線路的A、B線，依據(jù)當(dāng)前的波特率，利用軟件對(duì)A、B同時(shí)采集兩串?dāng)?shù)據(jù)，對(duì)照通信協(xié)議進(jìn)行比對(duì)決定是正向還是反向有數(shù)據(jù)。為提高識(shí)別率及不依賴時(shí)序?qū)崿F(xiàn)極性，發(fā)送的時(shí)候還是要利用串口 UART進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送。由于線路上存在上拉，實(shí)現(xiàn)無時(shí)序。同時(shí)接收也能設(shè)置極性，通過對(duì)A、B的正、逆高速采樣，與規(guī)約進(jìn)行比對(duì)(找頭)，得出正確的極性方向，置對(duì)極性，實(shí)現(xiàn)正常接收。本實(shí)用新型線路板器件布局及繪圖設(shè)計(jì)方面，根據(jù)差分采樣原理，線路板盡量保證差分采樣線的長(zhǎng)度一致、包裹環(huán)路面積最小、串接電阻采用1%精度和5ppm熱穩(wěn)定性。經(jīng)過上述改進(jìn)，實(shí)驗(yàn)證明在目前真正無極性芯片尚不成熟的情況下，以有極性芯片通過電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)無極性的特性是完全可以實(shí)現(xiàn)的。
[0017]圖2為用有極性485電路實(shí)現(xiàn)無極性485接口功能的原理圖。在圖中用美國(guó)TI公司的485芯片SN65HVD3082 (Ul)構(gòu)成RS-485接口電路，使用5V電源。其中01、03為2片817-B數(shù)據(jù)端隔離光耦，02為816-D收發(fā)控制端口隔離光耦，這3個(gè)光耦用于把控制電路部分與對(duì)外通訊網(wǎng)絡(luò)電氣隔離開。Zl和Z2為瞬態(tài)電壓抑制二極管，用來吸收對(duì)網(wǎng)絡(luò)上的高壓噪音干擾，保護(hù)接口芯片SN65HVD3082免予損壞。PCTl和PCT2為正溫度系數(shù)的熱敏電阻，在網(wǎng)絡(luò)高壓過流的情況下與Zl和Z2配合起保護(hù)作用。在網(wǎng)絡(luò)過流時(shí)進(jìn)入高阻限流狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常的情況下，又恢復(fù)到正常低電阻的工作狀態(tài)下。
[0018]此電路與常規(guī)有極性485電路稍有不同，圖3為常規(guī)的有極性485通訊電路，其中路A、B總線間必須加有上拉R2和下拉電阻Rl，人為地使A端電位高于B兩端電位
200mV)，這樣在485總線不發(fā)送期間(總線懸浮時(shí))避免接收端RXD出現(xiàn)不確定的電平。為了實(shí)現(xiàn)無極性接線方式，取消了這個(gè)上拉下拉電阻，使A、B總線電平由常規(guī)的A正B負(fù)改為完全取決于外接總線的正反極性。接收端產(chǎn)生的不確定電平以及收到信號(hào)電平的極性判斷，由單片機(jī)軟件部分來處理。
[0019]軟件部分處理:異步收發(fā)傳輸器的工作原理是將傳輸數(shù)據(jù)的每個(gè)字符一位接一位地傳輸。每個(gè)字符包括起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位、停止位。其中，起始位為一個(gè)邏輯”0”的信號(hào)，表示傳輸字符的開始。
[0020]在實(shí)際的RS485通訊過程中，經(jīng)常出現(xiàn)由于RS485總線接線接反而無法通訊的現(xiàn)象。這是由于通訊過程中，接收本應(yīng)是邏輯”0 ”信號(hào)的起始位，經(jīng)過反轉(zhuǎn)成為了邏輯“ I ”，無法被串口識(shí)別，電表無法接收數(shù)據(jù)。[0021]在設(shè)計(jì)時(shí)，我們選用了具有發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)功能的串口，和具有輸入捕捉及輸出比較功能定時(shí)器的MCU。
[0022]在接收數(shù)據(jù)過程中，首先設(shè)置一路定時(shí)器為輸入捕捉模式，以檢測(cè)反向485通訊中接收數(shù)據(jù)的起始位，即邏輯“I”信號(hào)，此信號(hào)標(biāo)志著接收字節(jié)的開始。一旦檢測(cè)到起始位，立刻調(diào)整定時(shí)器為輸出比較模式，以波特率的周期進(jìn)行采樣，得到D0-D7數(shù)據(jù)位。每接收一位數(shù)據(jù)位，都要進(jìn)行移位和反轉(zhuǎn)，并存儲(chǔ)到相應(yīng)寄存器。接收完數(shù)據(jù)位，則繼續(xù)接收校驗(yàn)位和停止位。此時(shí)，一個(gè)字節(jié)接收完畢，定時(shí)器檢測(cè)接收下一字節(jié)數(shù)據(jù)的起始位。繼續(xù)整個(gè)流程，直至接收到完整的一幀數(shù)據(jù)。
[0023]在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中，啟用串口的發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)功能，使得發(fā)送數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)，完成反向485發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0024]如此設(shè)計(jì)，MCU能同時(shí)監(jiān)測(cè)到正、反向485通訊的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)接收，應(yīng)答的通訊過程。
[0025]上述技術(shù)方案僅體現(xiàn)了本實(shí)用新型技術(shù)方案的優(yōu)選技術(shù)方案，本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員對(duì)其中某些部分所可能做出的一些變動(dòng)均體現(xiàn)了本實(shí)用新型的原理，屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型接口的智能型電能表，其特征在于，該接口包括MCU控制單元、通訊單元、總線保護(hù)電路(I)、A線(2 )和B線(3 )，且MCU控制單元、通選單元和總線保護(hù)電路(I)依次電氣連接，A線(2 )和B線(3 )分別與總線保護(hù)電路(I)電氣連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型接口的智能型電能表，其特征在于，所述MCU控制單元是由單片機(jī)SC51MZ256 (4)和單片機(jī)電源電路(5)電氣連接構(gòu)成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型接口的智能型電能表，其特征在于，所述通訊單元是由光耦隔離電路(6)、有極性485芯片(7)和485芯片電源電路(8)三部分構(gòu)成的，且光耦隔離電路(6)和有極性485芯片(7)電氣連接，485芯片電源電路(8)分別與光耦隔離電路(6)和有極性485芯片(7)電氣連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種新型接口的智能型電能表，其特征在于，所述有極性485芯片為SN65HVD3082型485芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型接口的智能型電能表，其特征在于，所述單片機(jī)SC51MZ256 (4)通過USART接口與光耦隔離電路(6)電氣連接。
【文檔編號(hào)】G01R22/10GK203672969SQ201320889050
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月31日
【發(fā)明者】魏中, 王恩領(lǐng), 孔攻玉 申請(qǐng)人:北京博納電氣股份有限公司