一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路及其解碼方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，包括單片機、解碼電路、反饋電路和供電電路；所述解碼電路接入智能終端輸出端，并同時與供電電路和單片機連接；所述反饋電路接入智能終端接收端，并和供電電路一起與單片機連接，供電電路向單片機輸出3V電壓。本發(fā)明還提供了該電路的解碼方法。本發(fā)明通過合理的電路結構及解碼流程設計，不僅很好地解決了現(xiàn)有技術存在的由于電流不穩(wěn)定或總線傳輸距離遠而導致控制器主機接收不到有效的反饋信息的問題，而且在解碼時，大幅提高了高低電平信號判斷的準確率。
【專利說明】
一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路及其解碼方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及消防技術領域，具體涉及的是一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路。
【背景技術】
[0002]現(xiàn)有的用于火災報警系統(tǒng)中智能終端的解碼方法，常采用固定電平的比較方式來形成高低電平信號，并要求總線的電壓維持在15-28V之間。當總線上的智能終端數(shù)據(jù)較多時，在經(jīng)過1500m的長線后，末端電壓會低于15V，導致智能終端無法識別，造成所帶負載能力下降。同時，在信號數(shù)據(jù)字化解碼時，目前常通過在規(guī)定時間內(nèi)采集電平的高低，或是在規(guī)定的時間內(nèi)采集是否有上升沿或下降沿的方式進行數(shù)字化處理。由于在實際傳輸中，不可避免形成波形變化，因而在基于第一個波形的同步后，會逐漸形成累計誤差，進而影響判斷。
[0003]因此，現(xiàn)有的用于火災報警系統(tǒng)中智能終端的解碼方法，在信號判斷方面，誤差較大，不能有效判斷信號并進行處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路及其解碼方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0006]—種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，包括單片機、解碼電路、反饋電路以及供電電路；
[0007]所述解碼電路包括二極管V2、三極管VTl、三極管VT2和電容C4，其中，二極管V2正極接入智能終端輸出端，負極接電容C4正極;三極管VTl發(fā)射極接入智能終端輸出端，基極接電容C4負極;三極管VT2發(fā)射極接地，基極連接一對等效電阻R8、R9，集電極接一上拉電阻R7，并且集電極還與單片機連接；電容C4與供電電路連接;所述三極管VTl發(fā)射極與基極之間還連接有一偏置電阻R3，并且該三極管VTl基極還接入一對等效電阻R4、R5;同時，該三極管VTl集電極與電阻R8連接；
[0008]所述反饋電路包括二極管V5、二極管V6和三極管VT3，其中，二極管V5與二極管V6串聯(lián)，二極管V6負極接地;三極管VT3發(fā)射極與一對并聯(lián)的電阻Rl 1、R12連接并接地，基極接二極管V5正極，形成恒壓電壓，并且基極還與單片機I/O 口連接，集電極接入智能終端接收端；
[0009]所述供電電路與單片機連接，向單片機輸出3V電壓。
[0010]進一步地，所述二極管V2與智能終端輸出端之間還連接有一限流電阻R2。
[0011]再進一步地，所述三極管VT3基極與單片機I/O口之間還連接有一限流電阻R10。
[0012]具體地說，所述供電電路包括穩(wěn)壓器D、電容C5以及一對并聯(lián)的電容C2、C3，其中，穩(wěn)壓器輸入端與電容C5連接，輸出端連接并聯(lián)的電容C2、C3并向單片機輸出3V電壓，Vss端接地;電容C5與電容C4連接。
[0013]更進一步地，所述單片機型號為MC96F8204，其引腳I接穩(wěn)壓器D輸出端，引腳5接三極管VT2集電極，引腳11接三極管VT3基極，引腳14接地。
[0014]基于上述電路結構，本發(fā)明還提供了該電路的解碼方法，包括以下步驟:
[0015](I)總線空閑時高低電平的變換信號中的高電平，經(jīng)由智能終端輸出端和二極管V2給電容C4進行充電，形成一個穩(wěn)定的基礎電壓；
[0016](2)基礎電壓通過電阻R4、R5分壓后，形成一個的基準電壓；
[0017](3)通過比較總線高低電平的變換信號與基準電壓大小，形成可獲取的高低電平信號；
[0018](4)單片機根據(jù)高低電平信號的長短進行信號獲取，并確定起始信號；
[0019](5)從起始信號開始，捕獲每個信號的長短，并記錄捕獲值；
[0020](6)將捕獲值換算成數(shù)據(jù)信號，完成解碼；
[0021](7)循環(huán)步驟(I)?(6)。
[0022]作為優(yōu)選，所述電容C4的容量至少為22uF，且所述電阻R4和電阻R5的阻值均至少10K0
[0023]進一步地，所述步驟(I)中，對電容C4進行充電時，總線電壓的高電平維持至少4MS;充電結束后，電容C4的電量至少可以維持解碼的單片機正常運行10MS，且電壓不會降至基礎電壓的3/4以下。
[0024]再進一步地，所述步驟(3)中，總線的電壓值超過基準電壓值+0.7V時，形成可獲取的高電平信號;低于基準電壓值+0.7V時，則形成可獲取的低電平信號。
[0025]具體地說，所述步驟(4)中，確定起始信號的具體過程如下:
[0026](a)邊沿觸發(fā)，使高低電平信號中斷；
[0027](b)確定是否為起始沿，是，則確定其為起始信號，然后執(zhí)行步驟(5);否，執(zhí)行步驟
(C)；
[0028](C)判斷開始位是否有效，是，則翻轉觸發(fā)沿，然后確定其為起始信號，執(zhí)行步驟(5);否，返回執(zhí)行步驟(3)。
[0029]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
[0030](I)現(xiàn)有的電路結構，其總線上的脈沖數(shù)據(jù)信息是通過接收檢波到單片機中的，而檢波后的脈沖數(shù)據(jù)在進行反饋時，由于反饋電路產(chǎn)生的電流不夠穩(wěn)定，導致控制器主機接收不到反饋的載波信息，或者是總線長度大于2000m時，智能模塊也接收不到反饋的載波信息，并且末端電壓低于16V不能正常工作。而本發(fā)明通過合理的電路結構設計，不僅可以讓智能終端在8V-30V的電壓范圍內(nèi)正常工作，而且由于反饋電路中可以產(chǎn)生恒流源，因而即使總線傳輸距離大于2000m(甚至超過3000m)，智能終端也能正確接收到收發(fā)電路的信息，不會影響智能終端將反饋信息傳輸?shù)娇刂破髦鳈C中，因此，本發(fā)明很好地解決了現(xiàn)有技術存在的冋題。
[0031](2)本發(fā)明設計的解碼方法，其在形成基準電壓時，無論電壓高低，始終是基礎信號電壓的一半，因而不僅在任何時候都可以形成可捕獲的高低電平信號，而且可以承受總線的大負載和長線壓降。
[0032](3)本發(fā)明在經(jīng)過較長的總線傳輸(例如1500?2000m)后，即使末端電壓降至單片機工作的3V+1.4V，依然可以正常形成有效的可捕獲的高低電平信號。
[0033](4)本發(fā)明中，高低電平通過起始信號對每個高低電平進行長度捕獲，然后再利用長度大小進行數(shù)字化處理，可以徹底消除信號的累計誤差，進而大幅提高信號判斷的準確率。
[0034](5)本發(fā)明設計巧妙、解碼流程清晰明了、穩(wěn)定可靠、可帶載性強，因此非常適合用于兩總線智能終端上，并實現(xiàn)其智能終端解碼。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的電路原理圖。
[0036]圖2為本發(fā)明的電路使用不意圖。
[0037]圖3為本發(fā)明-實施例中的基準電壓及可獲取的高低電平信號的示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結合【附圖說明】和實施例對本發(fā)明作進一步說明，本發(fā)明的方式包括但不僅限于以下實施例。
[0039]實施例
[0040]如圖1所示，本發(fā)明應用于消防兩總線智能終端，其包括單片機、解碼電路、反饋電路以及供電電路。
[0041 ]所述解碼電路包括二極管V2、三極管VTl、三極管VT2和電容C4，其中，二極管V2正極通過一限流電阻R2接入智能終端輸出端，負極接電容C4正極;三極管VTl發(fā)射極接入智能終端輸出端，基極接電容C4負極;三極管VT2發(fā)射極接地，基極連接一對等效電阻R8、R9，集電極接一上拉電阻R7，并且集電極還與單片機連接。此外，所述三極管VTl發(fā)射極與基極之間還連接有一偏置電阻R3，并且該三極管VTl基極還接入一對等效電阻R4、R5;同時，該三極管VTl集電極與電阻R8連接。本實施例中，所述電容C4的容量至少為22uF，而所述的電阻R4和電阻R5的阻值均至少10K。
[0042]所述反饋電路包括二極管V5、二極管V6和三極管VT3，其中，二極管V5與二極管V6串聯(lián)，二極管V6負極接地;三極管VT3發(fā)射極與一對并聯(lián)的電阻Rl 1、R12連接并接地，集電極接入智能終端接收端。
[0043 ] 所述供電電路包括穩(wěn)壓器D、電容C5以及一對并聯(lián)的電容C2、C3，其中，穩(wěn)壓器輸入端與電容C5連接，輸出端連接并聯(lián)的電容C2、C3并向單片機輸出3V電壓，Vss端接地;電容C5與電容C4連接。
[0044]所述的單片機型號選為MC96F8204，其引腳I接穩(wěn)壓器D輸出端，引腳5接三極管VT2集電極，引腳11(也就是I/o 口)通過一限流電阻RlO同時接三極管VT3基極和二極管V5正極，引腳14則接地。
[0045]本發(fā)明的主要工作過程為:
[0046]將本發(fā)明電路接入智能終端輸出端(如圖2所示，線路中包含有電阻R1、電容C1、二極管Vl和AC二極管)，并將反饋電路接入智能終端接收端(如圖2所示，線路中包含有電阻R6、電容C6、二極管V3和AC二極管)。工作時，供電電路為單片機穩(wěn)定輸出3V電壓，并同時為電容C4充電。當解碼電路接收到智能終端輸出的信號時，電容C4放電，使三極管VTl發(fā)射極與基極間形成電位差，然后處于導通或截止狀態(tài)，并將三極管VT2集電極與上拉電阻R7間產(chǎn)生的高低電平脈沖反向整形后，傳送到單片機中。而依據(jù)自定義的火災報警總線協(xié)議，單片機檢波后的脈沖數(shù)據(jù)，則通過反饋電路將載波數(shù)據(jù)恒定反饋到總線通信中。
[0047]在上述工作過程中，電路的解碼過程如下:
[0048](I)總線空閑時高低電平的變換信號中的高電平，經(jīng)由智能終端輸出端和二極管V2給電容C4進行充電，形成一個穩(wěn)定的基礎電壓；該步驟，對電容C4進行充電時，總線電壓的高電平維持至少4MS;充電結束后，電容C4的電量至少可以維持解碼的單片機正常運行10MS，且電壓不會降至基礎電壓的3/4以下；
[0049](2)基礎電壓通過電阻R4、R5分壓后，形成一個的基準電壓；
[0050](3)通過比較總線高低電平的變換信號與基準電壓大小，形成可獲取的高低電平信號(如圖3所示)；
[0051]步驟(3)中，可獲取的高低電平信號判斷依據(jù)為:當總線的電壓值超過基準電壓值+0.7V時，形成可獲取的高電平信號；低于基準電壓值+0.7V時，則形成可獲取的低電平信號；
[0052](4)單片機根據(jù)高低電平信號的長短進行信號獲取，并確定起始信號；本實施例中，確定起始信號的具體過程如下:
[0053](a)邊沿觸發(fā)，使高低電平信號中斷；
[0054](b)確定是否為起始沿，是，則確定其為起始信號，然后執(zhí)行步驟(5);否，執(zhí)行步驟
(C)；
[0055](C)判斷開始位是否有效，是，則翻轉觸發(fā)沿，然后確定其為起始信號，執(zhí)行步驟
(5);否，返回執(zhí)行步驟(3);
[0056]如果是超時導致高低電平信號中斷，則判斷信號長度是否有效，是，則繼續(xù)確定是否為起始沿，然后進行相關處理，否則返回執(zhí)行步驟(4);
[0057](5)從起始信號開始，捕獲每個信號的長短，并記錄捕獲值；
[0058](6)將捕獲值換算成數(shù)據(jù)信號，完成解碼。
[0059]本發(fā)明通過合理的結構及流程設計，不僅在長線傳輸時，智能終端產(chǎn)生的信息仍然可以正確、有效地傳輸?shù)娇刂破髦鳈C，而且在進行解碼時，利用高低電平信號長度捕獲和數(shù)字化處理的方式，徹底消除了信號的累計誤差，大幅提高了信號判斷的準確度，為控制器主機的有效工作提供了良好的保障。可以說，本發(fā)明將工業(yè)總線終端收發(fā)電路的設計提高到了一個新的高度，實現(xiàn)了有效的創(chuàng)新。因此，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術來說，具有突出的實質性特點和顯著的進步。
[0060]上述實施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施方式之一，不應當用于限制本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的主體設計思想和精神上作出的毫無實質意義的改動或潤色，其所解決的技術問題仍然與本發(fā)明一致的，均應當包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權項】
1.一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，其特征在于，包括單片機、解碼電路、反饋電路以及供電電路； 所述解碼電路包括二極管V2、三極管VTl、三極管VT2和電容C4，其中，二極管V2正極接入智能終端輸出端，負極接電容C4正極;三極管VTl發(fā)射極接入智能終端輸出端，基極接電容C4負極;三極管VT2發(fā)射極接地，基極連接一對等效電阻R8、R9，集電極接一上拉電阻R7，并且集電極還與單片機連接;電容C4與供電電路連接;所述三極管VTl發(fā)射極與基極之間還連接有一偏置電阻R3，并且該三極管VTl基極還接入一對等效電阻R4、R5;同時，該三極管VTl集電極與電阻R8連接； 所述反饋電路包括二極管V5、二極管V6和三極管VT3，其中，二極管V5與二極管V6串聯(lián)，二極管V6負極接地;三極管VT3發(fā)射極與一對并聯(lián)的電阻Rl 1、R12連接并接地，基極接二極管V5正極，形成恒壓電壓，并且基極還與單片機I/O 口連接，集電極接入智能終端接收端； 所述供電電路與單片機連接，向單片機輸出3V電壓。2.根據(jù)權利要求1所述的一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，其特征在于，所述二極管V2與智能終端輸出端之間還連接有一限流電阻R2。3.根據(jù)權利要求1所述的一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，其特征在于，所述三極管VT3基極與單片機I/O 口之間還連接有一限流電阻R10。4.根據(jù)權利要求1?3任一項所述的一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，其特征在于，所述供電電路包括穩(wěn)壓器D、電容C5以及一對并聯(lián)的電容C2、C3，其中，穩(wěn)壓器輸入端與電容C5連接，輸出端連接并聯(lián)的電容C2、C3并向單片機輸出3V電壓，Vss端接地;電容C5與電容C4連接。5.根據(jù)權利要求4所述的一種可供電的工業(yè)總線終端實現(xiàn)電路，其特征在于，所述單片機型號為MC96F8204，其引腳I接穩(wěn)壓器D輸出端，引腳5接三極管VT2集電極，引腳11接三極管VT3基極，引腳14接地。6.權利要求1?5任一項所述的電路的解碼方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)總線空閑時高低電平的變換信號中的高電平，經(jīng)由智能終端輸出端和二極管V2給電容C4進行充電，形成一個穩(wěn)定的基礎電壓； (2)基礎電壓通過電阻R4、R5分壓后，形成一個的基準電壓； (3)通過比較總線高低電平的變換信號與基準電壓大小，形成可獲取的高低電平信號； (4)單片機根據(jù)高低電平信號的長短進行信號獲取，并確定起始信號； (5)從起始信號開始，捕獲每個信號的長短，并記錄捕獲值； (6)將捕獲值換算成數(shù)據(jù)信號，完成解碼； (7)循環(huán)步驟(I)?(6)。7.根據(jù)權利要求6所述的電路的解碼方法，其特征在于，所述電容C4的容量至少為22uF，且所述電阻R4和電阻R5的阻值均至少10K。8.根據(jù)權利要求6或7所述的電路的解碼方法，其特征在于，所述步驟(I)中，對電容C4進行充電時，總線電壓的高電平維持至少4MS;充電結束后，電容C4的電量至少可以維持解碼的單片機正常運行1MS，且電壓不會降至基礎電壓的3/4以下。9.根據(jù)權利要求8所述的電路的解碼方法，其特征在于，所述步驟(3)中，總線的電壓值超過基準電壓值+0.7V時，形成可獲取的高電平信號；低于基準電壓值+0.7V時，則形成可獲取的低電平信號。10.根據(jù)權利要求9所述的電路的解碼方法，其特征在于，所述步驟(4)中，確定起始信號的具體過程如下: (a)邊沿觸發(fā)，使高低電平信號中斷； (b)確定是否為起始沿，是，則確定其為起始信號，然后執(zhí)行步驟(5);否，執(zhí)行步驟(c); (c)判斷開始位是否有效，是，則翻轉觸發(fā)沿，然后確定其為起始信號，執(zhí)行步驟(5);否，返回執(zhí)行步驟(3)。
【文檔編號】H03M7/00GK105871381SQ201610370946
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月27日
【發(fā)明人】陳少強, 劉燕, 周奎, 張金, 李金建
【申請人】四川賽科安全技術有限公司