專利名稱：一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)，系統(tǒng)中每個數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器的供電電源均由電網(wǎng)經(jīng)系統(tǒng)公共的整流二級管作半波整流獲得，另半波時間用于它們之間經(jīng)電源線通信，系統(tǒng)采用在公共的電源開關(guān)接通后開始對電網(wǎng)周波的特征值計數(shù)，并用該計數(shù)值作為系統(tǒng)同步的時間基準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
在構(gòu)成一個單片機(jī)測控應(yīng)用系統(tǒng)中，經(jīng)常要采用多機(jī)系統(tǒng)，這就涉及到系統(tǒng)間的信息交換。采用RS485、RS232、I2C總線的主從式多機(jī)通信需用多根總線，但在通信速率要求不高的情況下，我們希望進(jìn)行通信的雙方占用盡可能少的端口連線。單線通信的數(shù)據(jù)交 換僅在I根總線上完成，但它對主機(jī)和從機(jī)必須有嚴(yán)格的時序要求，是借助“時隙”傳輸來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。而基于電力線的載波通信結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，本發(fā)明采用基于電源線的數(shù)據(jù)交換，它具有簡便和節(jié)省硬件資源的特點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的主從通信系統(tǒng)，都是采用多總線最少為單總線結(jié)構(gòu)形式，不但系統(tǒng)硬件成本高，而且布線也困難，如果采用電力線載波通信則成本更高，而且某些應(yīng)用可靠性不夠。同時，由于系統(tǒng)中各主從機(jī)各自獨(dú)立計時，其累積誤差很大還須糾正，因此對于許多通信數(shù)據(jù)量不大的簡單應(yīng)用系統(tǒng)，采用本發(fā)明介紹的方法具有很好的經(jīng)濟(jì)性。本發(fā)明涉及一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)，它是由多個數(shù)據(jù)采集器、多個執(zhí)行器和一個控制器構(gòu)成，它們的供電電源均由電網(wǎng)經(jīng)系統(tǒng)公共的整流二級管作半波整流獲得，另半波時間用于經(jīng)電源線的主從通信，該電源線同時作為信號傳輸線。系統(tǒng)中每個數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器均在公共的電源開關(guān)接通后開始對電網(wǎng)周波的一個特征值計數(shù)，并用該電網(wǎng)周波特征值的計數(shù)值作為系統(tǒng)同步的時間基準(zhǔn)，這里采用對電網(wǎng)周波過零信號的計數(shù)值作為系統(tǒng)的一種時間基準(zhǔn)，常規(guī)計時時間作為系統(tǒng)精細(xì)的時間基準(zhǔn)。所述數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器的電源模塊均接有隔離二級管用以隔離電源模塊的直流高壓對信號傳輸線的影響。每個數(shù)據(jù)采集器中的單片機(jī)I/o 口接于電源線的信號傳輸均有2路，其中一路用于接收控制器發(fā)出的地址信號，它是在控制器控制的時間點(diǎn)開始收發(fā)，每個地址信號及采集的數(shù)據(jù)收發(fā)所占用的時間是用電網(wǎng)周波特征值的計數(shù)值來確定并預(yù)置在每個數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器中，以減少不相關(guān)的數(shù)據(jù)采集器占用CPU時間，所述數(shù)據(jù)采集器是在公共的整流二級管阻斷周波用于通信的半波時間里，通過查詢I/O 口的方法，來接收地址信號，它可以由信號傳輸總線的高電位被控制器拉低一個寬脈沖表不I窄脈沖表示0，信號傳輸總線的釋放，可以是由上拉電阻將信號傳輸總線上拉至高電平來實(shí)現(xiàn)，也可以采用中斷方法接收地址信號，這里數(shù)據(jù)采集器和執(zhí)行器的地址是予先固化在程序中或存儲器中也可以采用撥碼開關(guān)，另一路用于在控制器控制下，將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)電源線向控制器發(fā)送，控制器先向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送地址信號，數(shù)據(jù)采集器接收到地址信號并且比較正確后，即向控制器發(fā)送采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器的2路信號傳輸?shù)耐ǖ郎细鹘佑幸粋€隔離二級管，用于隔離交流電源。所述控制器和每個執(zhí)行器其信號傳輸?shù)耐ǖ郎暇佑幸粋€電子開關(guān)，該電子開關(guān)在電網(wǎng)向系統(tǒng)供電的半波關(guān)斷，另半波時間導(dǎo)通。執(zhí)行器是在電子開關(guān)導(dǎo)通的半波時間接收控制器發(fā)來的控制指令。上述信號收發(fā)都是在公用的整流二級管關(guān)斷交流電源的半波時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)的。本系統(tǒng)由下列模塊構(gòu)成公共的電源開關(guān)單元和整流二級管，用作電源開與關(guān)和電源的半波整流，在電源開關(guān)單元中可以串接一個電子開關(guān)由控制器控制，使之在通信期間關(guān)斷以增強(qiáng)系統(tǒng)的安全。控制器，由單片機(jī)、周波檢測、電子開關(guān)、信號調(diào)理、存儲器、鍵盤顯示器和電源構(gòu)成，用于向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送地址信號并接收采集到的數(shù)據(jù)和向執(zhí)行器發(fā)出的控制指令。 數(shù)據(jù)采集器，由單片機(jī)、周波檢測、隔離二級管、信號調(diào)理、Α/D轉(zhuǎn)換、傳感器和電源構(gòu)成，用于接收地址信號并向控制器發(fā)送采集的數(shù)據(jù)。執(zhí)行器，由電源、單片機(jī)、周波檢測、電子開關(guān)、信號調(diào)理、驅(qū)動電路和執(zhí)行器構(gòu)成，用于在控制器的控制下執(zhí)行控制操作。


圖I是一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖。
具體實(shí)施例方式一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)方框圖如圖I所示，它用于室內(nèi)多點(diǎn)溫度測控，控制器根據(jù)室內(nèi)各點(diǎn)溫度測量結(jié)果，控制相應(yīng)的執(zhí)行器開啟或關(guān)閉。該系統(tǒng)由控制器A、多個數(shù)據(jù)采集器B和若干個執(zhí)行器C構(gòu)成，其中電源開關(guān)單元I包含一個公共的電源開關(guān)和一個公共的電子開關(guān)，電子開關(guān)在控制器A的控制下，使之在半波整流時間導(dǎo)通，另半波時間關(guān)斷，它用于增強(qiáng)系統(tǒng)的安全性。其控制器A由電源3、周波檢測4、存儲器5、單片機(jī)6、電子開關(guān)7、信號調(diào)理8、鍵盤顯示器9構(gòu)成，其中電源3包含一個隔離二級管用于阻斷直流電源高壓向信號傳輸?shù)耐ǖ赖沽?，周波檢測4用于將電網(wǎng)周波過零信號經(jīng)整形后觸發(fā)單片機(jī)6產(chǎn)生中斷并對電網(wǎng)周波過零信號計數(shù)，電子開關(guān)7在單片機(jī)6控制下使之在半波整流時間關(guān)斷，另半波時間導(dǎo)通用于通信。數(shù)據(jù)采集器B由電源13、周波檢測14、隔離二級管12、信號調(diào)理15、單片機(jī)16、隔離二級管17、信號調(diào)理18、Α/D轉(zhuǎn)換19、傳感器10構(gòu)成，其中電源13、周波檢測14的作用與控制器A中相同。信號調(diào)理15接有上拉電阻至直流電源，通信時由控制器A拉低完成地址發(fā)送。各個數(shù)據(jù)采集器B的地址固化在各自程序中，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)隔離二級管17向控制器A發(fā)送。執(zhí)行器C由電源23、周波檢測24、單片機(jī)26、電子開關(guān)27、信號調(diào)理28、驅(qū)動電路29、執(zhí)行器20構(gòu)成，其中電源23、周波檢測24、電子開關(guān)27作用與控制器A中相同，各個執(zhí)行器C的地址也固化在各自程序中。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)，它是由多個數(shù)據(jù)采集器、多個執(zhí)行器和一個控制器構(gòu)成，它們的供電電源均由電網(wǎng)經(jīng)系統(tǒng)公共的整流二級管作半波整流獲得，另半波時間用于經(jīng)電源線的主從通信，該電源線同時作為信號傳輸線，系統(tǒng)中每個數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器均在公共的電源開關(guān)接通后開始對電網(wǎng)周波的一個特征值計數(shù)，并用該電網(wǎng)周波特征值的計數(shù)值作為系統(tǒng)同步的時間基準(zhǔn)，常規(guī)計時時間作為系統(tǒng)精細(xì)的時間基準(zhǔn)，所述數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器的電源模塊均接有隔離二級管用以隔離電源模塊的直流高壓對信號傳輸線的影響，其特征是，每個數(shù)據(jù)采集器中的單片機(jī)I/o 口接于電源線的信號傳輸均有2路，其中一路用于接收控制器發(fā)出的地址信號，它是在控制器控制的時間點(diǎn)開始收發(fā)，每個地址信號及采集的數(shù)據(jù)收發(fā)所占用的時間是用電網(wǎng)周波特征值的計數(shù)值來確定并預(yù)置在每個數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器中，以減少不相關(guān)的數(shù)據(jù)采集器占用CPU時間，所述數(shù)據(jù)采集器是在公共的整流二級管阻斷周波用于通信的半波時間里，通過查詢I/O 口的方法，來接收地址信號，另一路用于在控制器控制下，將采集到的數(shù) 據(jù)經(jīng)電源線向控制器發(fā)送，控制器先向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送地址信號，數(shù)據(jù)采集器接收到地址信號并且比較正確后，即向控制器發(fā)送采集的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集器的2路信號傳輸?shù)耐ǖ郎细鹘佑幸粋€隔離二級管，用于隔離交流電源，所述控制器和每個執(zhí)行器其信號傳輸?shù)耐ǖ郎暇佑幸粋€電子開關(guān)，該電子開關(guān)在電網(wǎng)向系統(tǒng)供電的半波關(guān)斷，另半波時間導(dǎo)通，執(zhí)行器是在電子開關(guān)導(dǎo)通的半波時間接收控制器發(fā)來的控制指令。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)，其特征在于它包括 公共的電源開關(guān)單元和整流二級管，用作電源開與關(guān)和電源的半波整流； 控制器，由單片機(jī)、周波檢測、電子開關(guān)、信號調(diào)理、存儲器、鍵盤顯示器和電源構(gòu)成，用于向數(shù)據(jù)采集器發(fā)送地址信號并接收采集到的數(shù)據(jù)和向執(zhí)行器發(fā)出的控制指令； 數(shù)據(jù)采集器，由單片機(jī)、周波檢測、隔離二級管、信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換、傳感器和電源構(gòu)成，用于接收地址信號并向控制器發(fā)送采集的數(shù)據(jù)； 執(zhí)行器，由電源、單片機(jī)、周波檢測、電子開關(guān)、信號調(diào)理、驅(qū)動電路和執(zhí)行器構(gòu)成，用于在控制器的控制下執(zhí)行控制操作。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于交流電源線的主從通信系統(tǒng)，系統(tǒng)由控制器、多個數(shù)據(jù)采集器和執(zhí)行器構(gòu)成，其中每個數(shù)據(jù)采集器、執(zhí)行器和控制器的供電電源均由電網(wǎng)經(jīng)半波整流獲得，另半波時間用于它們之間經(jīng)電源線通信，系統(tǒng)采用對電網(wǎng)周波的特征值的計數(shù)值作為系統(tǒng)同步的時間基準(zhǔn)。
文檔編號G05B19/042GK102759896SQ20121026964
公開日2012年10月31日 申請日期2012年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月22日
發(fā)明者張金木 申請人:張金木