專利名稱：一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種總線電路，尤其涉及一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路。
背景技術(shù)：
上海郵政科學(xué)研究院研制并生產(chǎn)的信函分揀機(jī)，掛號(hào)信分揀機(jī)等大中型郵政信函自動(dòng)化分揀設(shè)備可實(shí)現(xiàn)郵政信函的自動(dòng)分揀。分揀設(shè)備動(dòng)作的控制系統(tǒng)包含一臺(tái)工控機(jī)作為控制系統(tǒng)的主機(jī)，分揀機(jī)在長(zhǎng)度方向上按功能分成若干模塊，每個(gè)模塊通過模塊電路來控制，各模塊電路受主機(jī)的訪問和控制，模塊電路與主機(jī)的通信方式為全雙工并行差分總線方式。這種全雙工并行差分總線由總線輸入信號(hào)和總線輸出信號(hào)組成，總線輸入信號(hào)包括地址信號(hào)和輸入數(shù)據(jù)信號(hào)，分別用來訪問各模塊電路以及模塊電路的子設(shè)備對(duì)應(yīng)的地址和向模塊電路傳輸數(shù)據(jù)；總線輸出信號(hào)為輸出數(shù)據(jù)信號(hào)，是各模塊電路及其子設(shè)備向主機(jī)輸送的數(shù)據(jù)。如附圖1所示為現(xiàn)在的總線電路示意圖。這種通信方式的優(yōu)點(diǎn)在于抗共模干擾，控制簡(jiǎn)單。但在應(yīng)用過程中，會(huì)出現(xiàn)下面的問題I)所有模塊電路及其子設(shè)備和主機(jī)通過總線共地，對(duì)地線造成干擾。2)若總線誤接，將導(dǎo)致總線上的多個(gè)模塊電路損壞。3)大型機(jī)臺(tái)在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，一條長(zhǎng)總線連接多個(gè)模塊電路，長(zhǎng)線的拆裝比短線工
作量大且可靠程度差。上述問題在實(shí)際應(yīng)用中均有出現(xiàn)，尤其問題2發(fā)生時(shí)，多個(gè)模塊電路發(fā)生損壞的不確定性對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和維護(hù)均產(chǎn)生明顯的不利影響。而對(duì)于大型的郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備，總線接近30-40米長(zhǎng)，模塊或機(jī)架之間的電磁干擾非常嚴(yán)重，因此上述問題顯得更為突出，附圖2所示為現(xiàn)有郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備的電路連接示意圖，模塊和模塊之間、模塊和機(jī)架之間都設(shè)置有很多相關(guān)設(shè)備和器件，電磁干擾嚴(yán)重，線路復(fù)雜，連接和維修都非常麻煩和易出問題。而且由于總線太長(zhǎng)，還會(huì)造成總線的驅(qū)動(dòng)能力到后面會(huì)減弱，影響到距離主機(jī)稍遠(yuǎn)的模塊或裝置的控制信號(hào)和反饋信號(hào)減弱，從而嚴(yán)重影響整個(gè)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，解決現(xiàn)在的總線抗干擾能力差，安裝易出錯(cuò)，而且由于驅(qū)動(dòng)能力的減弱影響設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的缺陷。技術(shù)方案一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，包括控制主機(jī)和與控制主機(jī)相連的多個(gè)功能模塊，所述功能模塊分別設(shè)置在郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備的各處，并包括模塊電路板處理電路，其特征在于所述控制主機(jī)與第一功能模塊之間，第一功能模塊和第二功能模塊之間以及后續(xù)相鄰功能模塊之間以總線相連，每一個(gè)功能模塊上增加總線信號(hào)接口電路，所述總線信號(hào)接口電路包括總線輸入信號(hào)接口電路和總線輸出信號(hào)接口電路，所述總線輸入信號(hào)接口電路包括當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元和下一模塊輸入信號(hào)接口單元，所述總線輸出信號(hào)接口電路包括下一模塊輸出信號(hào)接口單元和總線收發(fā)單元及當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元，所述四個(gè)接口單元均包括差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路，所述總線收發(fā)單元包括信號(hào)選通開關(guān)，分別與模塊電路板處理電路和總線輸出信號(hào)接口電路相連，所述模塊電路板處理電路還與總線輸入信號(hào)接口電路連接。所述當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元和當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元共用一個(gè)隔離電源，所述下一模塊輸入信號(hào)接口單兀和下一模塊輸出信號(hào)接口單兀共用一個(gè)隔離電源。所述當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元和當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元的連接點(diǎn)合用一個(gè)總線入板插座，所述下一模塊輸入信號(hào)接口單元和下一模塊輸出信號(hào)接口單元的連接點(diǎn)合用一個(gè)總線出板插座。所述當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路采用差分信號(hào)電磁隔離芯片IL613，所述下一模塊輸入信號(hào)接口單元的電磁隔離電路采用TTL信號(hào)電磁隔離芯片IS07240CDW，差分驅(qū)動(dòng)電路采用芯片AM26LS31C;所述下一模塊輸出信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路采用差分信號(hào)電磁隔離芯片IL613，所述當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元的電磁隔離電路采用TTL信號(hào)電磁隔離芯片IS07240CDW，差分驅(qū)動(dòng)電路采用芯片AM26LS31C，所述總線收發(fā)電路采用芯片74HC125，并采用兩個(gè)74HC125方向相對(duì)連接，高低頻信號(hào)互斥作為信號(hào)選通開關(guān)。有益效果本發(fā)明的郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路采用分段總線的電路，在每個(gè)功能模塊中安裝總線信號(hào)接口電路，不僅能在強(qiáng)干擾的環(huán)境中保持信號(hào)的抗干擾性，而且還能提高總線的驅(qū)動(dòng)能力，而且在安裝上也比較方便，不易出錯(cuò)。


圖1為本發(fā)明現(xiàn)有總線示意圖。圖2為本發(fā)明現(xiàn)有郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備的電路連接示意圖。圖3為本發(fā)明示意圖。圖4為本發(fā)明中每個(gè)模塊的電路示意圖。圖5為本發(fā)明中總線入板插座示意圖。圖6為本發(fā)明中當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路示意圖。圖7為當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元的的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路示意圖。圖8為下一模塊輸出數(shù)據(jù)的總線收發(fā)電路示意圖。圖9為當(dāng)前模塊電路板處理電路輸出數(shù)據(jù)的總線收發(fā)電路示意圖。圖10為下一模塊輸出信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路示意圖。圖11為下一模塊輸入信號(hào)接口單元的電磁隔離電路示意圖。圖12為下一模塊輸入信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路示意圖。圖13為本發(fā)明中總線出板插座示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。本發(fā)明的方案如附圖3所示，控制主機(jī)與各功能模塊(模塊板1，模塊板2……模塊板K)為隔離串聯(lián)，每塊模塊電路的基準(zhǔn)電位與控制主機(jī)是相互隔離的，各模塊電路間的電位也是相互隔離的，而且接口電路對(duì)當(dāng)前模塊電路提供的保護(hù)電壓高達(dá)千伏以上。因此采用本發(fā)明的技術(shù)方案可以達(dá)到以下效果I)各模塊電路和控制主機(jī)相互之間完全的電氣隔離，避免了對(duì)公用基準(zhǔn)電位的干擾；2)接口電路的保護(hù)使模塊電路的總線耐壓達(dá)到了上千伏，誤接線只可能造成當(dāng)前模塊電路上的隔離芯片損壞，但不會(huì)損壞其他多個(gè)模塊電路；3)此外控制主機(jī)與模塊板和各模塊板之間的連接為短線段連接，現(xiàn)場(chǎng)拆裝線更方便。本發(fā)明中每個(gè)模塊的電路如附圖4所示，本發(fā)明中的四個(gè)接口單元均由電磁隔離器(如圖中電磁隔離1、電磁隔離2、電磁隔離3和電磁隔離4)、隔離電源(隔離電源I和隔離電源2)、差分線路驅(qū)動(dòng)器(如圖中差分驅(qū)動(dòng)1、差分驅(qū)動(dòng)2、差分驅(qū)動(dòng)3和差分驅(qū)動(dòng)4)組成，在總線輸出信號(hào)中還包括總線收發(fā)器，即圖中總線收發(fā)4 (為從下一模塊傳送老的輸出信號(hào))和總線收發(fā)5 (當(dāng)前模塊處理電路后的輸出信號(hào))組成。當(dāng)前模塊總線輸入信號(hào)(包括地址和輸入數(shù)據(jù))進(jìn)入當(dāng)前模塊接口電路后，由差分驅(qū)動(dòng)I將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL信號(hào)，TTL信號(hào)經(jīng)過電磁隔離I后，一部分進(jìn)入當(dāng)前模塊電路處理電路，一部分被電磁隔離2隔離后，經(jīng)過差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為下一模塊總線輸入信號(hào)(包括地址和輸入數(shù)據(jù))，發(fā)送到下一模塊電路。由當(dāng)前電路發(fā)送回上一電路板或主機(jī)的當(dāng)前模塊總線輸出信號(hào)(包括輸出數(shù)據(jù))為下一模塊電路發(fā)送到當(dāng)前模塊電路的總線輸出信號(hào)，或當(dāng)前模塊電路及其子設(shè)備處理得到的總線輸出信號(hào)，其中二者只能有其中之一被發(fā)送到上一電路板或主機(jī)。如圖中所示，下一模塊電路的總線輸出信號(hào)(包括輸出數(shù)據(jù))經(jīng)過差分驅(qū)動(dòng)4和電磁隔離4后進(jìn)入一個(gè)總線收發(fā)器4，當(dāng)前模塊電路及其子設(shè)備處理得到的輸出信號(hào)進(jìn)入另一個(gè)總線收發(fā)器5，其中總線收發(fā)4和總線收發(fā)5互斥選通，可由模塊電路上的某一信號(hào)或某一對(duì)互斥信號(hào)控制其中一個(gè)總線收發(fā)器的輸出有效,此時(shí)不會(huì)造成數(shù)據(jù)的沖突。因此總線收發(fā)4和總線收發(fā)5其中的一路信號(hào)經(jīng)過電磁隔離3和差分驅(qū)動(dòng)3轉(zhuǎn)換成差分的總線輸出信號(hào)I (包括輸出數(shù)據(jù))，發(fā)送到上一模塊電路或主機(jī)。圖5-圖13所示為一實(shí)施例。實(shí)施例中總線輸入信號(hào)包括地址4位，輸入數(shù)據(jù)4位，總線輸出信號(hào)包括輸出數(shù)據(jù)4位。因此總線包含24根差分線，每對(duì)差分線表達(dá)上述數(shù)據(jù)中的一路?？偩€輸入信號(hào)(其中BI_A_P1_A0至BI_B_P1_A3為總線輸入信號(hào)中的地址，BI_A_P1_ID0至BI_B_P1_ID3為總線輸入信號(hào)中輸入數(shù)據(jù))來自控制主機(jī)或靠近控制主機(jī)的上一模塊電路，又經(jīng)過當(dāng)前模塊電路輸出到下一電路板(其中八_ 1_40至8_ 1_43為發(fā)送到下一模塊電路的總線輸入信號(hào)中的地址，A_P1_ID0至B_P1_ID3為發(fā)送到下一模塊電路的總線輸入信號(hào)中輸入數(shù)據(jù))；總線輸出信號(hào)(BI_A_P1_0D0至BI_B_P1_0D3為總線輸出信號(hào)中輸出數(shù)據(jù))由當(dāng)前模塊電路發(fā)送到上一模塊電路或主機(jī)，如果當(dāng)前模塊電路存下一模塊電路，那么下一模塊電路的總線輸出信號(hào)(A_P1_0D0至8_ 1_( 3為下一模塊電路發(fā)送到當(dāng)前模塊電路的總線輸出信號(hào)中輸出數(shù)據(jù))也發(fā)送至當(dāng)前模塊電路。
如圖5所示為當(dāng)前模塊電路的總線入板插座，當(dāng)前模塊電路通過總線入板插座與主機(jī)或前級(jí)模塊電路發(fā)出的總線連接，此插座為37芯，使用了 24芯，其中BI_A_P1_A0至BI_B_P1_A3為總線輸入信號(hào)中的地址，BI_A_P1_ID0至BI_B_P1_ID3為總線輸入信號(hào)中輸入數(shù)據(jù)，BI_A_P1_0D0至BI_B_P1_0D3為總線輸出信號(hào)中輸出數(shù)據(jù)，每一路數(shù)據(jù)占用兩芯，
組成一對(duì)差分信號(hào)。如圖6所示為當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路示意圖，此電路采用差分信號(hào)電磁隔離芯片IL613 (U3-U6所示芯片)，這種芯片同時(shí)實(shí)現(xiàn)了總線輸入信號(hào)(地址和輸入數(shù)據(jù))由差分信號(hào)轉(zhuǎn)化成TTL信號(hào)并電氣隔離，其中U3和U5實(shí)現(xiàn)了地址的差分轉(zhuǎn)換與隔離(BI_A_P1_A0至BI_B_P1_A3轉(zhuǎn)化為TTL_A0至TTL_A3)，U4和U6實(shí)現(xiàn)了輸入數(shù)據(jù)的差分轉(zhuǎn)換與隔離(BI_A_P1_ID0至BI_B_P1_ID3轉(zhuǎn)化為TTL_ID0至TTL_ID3)，U1為SBT01L-05是一種隔離電源，為隔離前后的信號(hào)提供電氣隔離的電壓和電流，隔離前電源正負(fù)極VCC/GND，隔離后電源正負(fù)極VCC_0UT/GND_0UT。如圖7為當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元的的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路示意圖，芯片U7是一種電磁隔離芯片IS07240CDW，將TTL信號(hào)(bTTL_0D0至bTTL_0D3)電磁隔離為信號(hào)(P1_0D0至P1_0D3)，隔離后的供電VCC_0UT/GND_0UT由圖5中的隔離電源Ul提供，U9為AM26LS31C —種差分驅(qū)動(dòng)芯片，將隔離后的TTL信號(hào)(P1_0D0至P1_0D3)轉(zhuǎn)化成差分信號(hào)(BI_A_P1_0D0至BI_B_P1_0D3)，與圖4所示的總線入板插座連接，U9的電源由VCC_0UT/GND_0UT 提供。圖8所示為下一模塊輸出數(shù)據(jù)的總線收發(fā)電路示意圖，來自下一模塊電路的總線輸出信號(hào)經(jīng)過隔離和TTL轉(zhuǎn)換后的信號(hào)(CbTTL_0D0至CbTTL_0D3)輸入到總線收發(fā)器U8上，U8為74HC125,可控制控制輸入信號(hào)的選通,若U8選通,下一模塊電路的輸出數(shù)據(jù)將傳送到當(dāng)前模塊電路的上一模塊電路或者主機(jī)，反之信號(hào)將在此被阻斷，U8的輸出呈現(xiàn)高阻態(tài)。信號(hào)138E3為選通使能信號(hào)(由模塊板的CPLD發(fā)出)。圖9為當(dāng)前模塊電路板處理電路輸出數(shù)據(jù)的總線收發(fā)電路示意圖，將當(dāng)前模塊電路處理得到的數(shù)據(jù)(TTL_0D0至TTL_0D3)輸入到U2上，信號(hào)138E3_N為選通使能信號(hào)(由模塊板的CPLD發(fā)出)，信號(hào)138E3_N與信號(hào)138E3互反，U2與U8互斥選通，因此只有來自當(dāng)前電路處理得到的輸出數(shù)據(jù)或來自下一模塊電路的總線輸出信號(hào)才可返回至主機(jī)。圖10所示為下一模塊輸出信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路示意圖。其中Ull和U13為差分信號(hào)電磁隔離芯片IL613，他們實(shí)現(xiàn)了來自總線輸出信號(hào)(A_P1_ODO至B_P1_0D3)由差分信號(hào)轉(zhuǎn)化成TTL信號(hào)并電氣隔離，隔離后的信號(hào)為CbTTL_0D0至CbTTL_0D3。U14為隔離電源SPU02L-05，為Ull和U12隔離后的信號(hào)提供電源VCC_0UT2/GND_0UT2。圖11所示為下一模塊輸入信號(hào)接口單元的電磁隔離電路示意圖，UlO和U16為TTL信號(hào)電磁隔離芯片IS07240CDW，將U3-U6轉(zhuǎn)化的TTL信號(hào)(地址TTL_A0至TTL_A3，數(shù)據(jù)TTL_ID0至TTL_ID3)隔離，隔離后的信號(hào)為地址oTTL_A0至oTTL_A3，數(shù)據(jù)oTTL_ID0至oTTL_ID3,隔離后的信號(hào)電源為VCC_0UT2/GND_0UT2。圖12所示為下一模塊輸入信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路示意圖，經(jīng)圖9隔離后的總線輸入信號(hào)(地址oTTL_A0至oTTL_A3，數(shù)據(jù)oTTL_ID0至oTTL_ID3)經(jīng)過圖中的差分驅(qū)動(dòng)器U12和U15將TTL信號(hào)轉(zhuǎn)化成差分信號(hào)(地址A_P1_A0至B_P1_A3，數(shù)據(jù)A_P1_ID0至B_P1_ID3)。U12 和 U15 的電源為 VCC_0UT2/GND_0UT2。圖13為總線出板插座，也就是插在上面的總線和下一模塊電路的總線入板插座連接。其中A_P1_A0至8_ 1_八3為發(fā)送到下一模塊電路的總線輸入信號(hào)中的地址，A_P1_ID0至B_P1_ID3為發(fā)送到下一模塊電路的總線輸入信號(hào)中輸入數(shù)據(jù)，A_P1_0D0至B_P1_0D3為下一模塊電路返 回當(dāng)前模塊電路的總線輸出信號(hào)中輸出數(shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，包括控制主機(jī)和與控制主機(jī)相連的多個(gè)功能模塊，所述功能模塊分別設(shè)置在郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備的各處，并包括模塊電路板處理電路，其特征在于所述控制主機(jī)與第一功能模塊之間，第一功能模塊和第二功能模塊之間以及后續(xù)相鄰功能模塊之間以總線相連，每一個(gè)功能模塊上增加總線信號(hào)接口電路，所述總線信號(hào)接口電路包括總線輸入信號(hào)接口電路和總線輸出信號(hào)接口電路，所述總線輸入信號(hào)接口電路包括當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元和下一模塊輸入信號(hào)接口單元，所述總線輸出信號(hào)接口電路包括下一模塊輸出信號(hào)接口單元和總線收發(fā)單元及當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元，所述四個(gè)接口單元均包括差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路，所述總線收發(fā)單元包括信號(hào)選通開關(guān)，分別與模塊電路板處理電路和總線輸出信號(hào)接口電路相連，所述模塊電路板處理電路還與總線輸入信號(hào)接口電路連接。
2.如權(quán)利要求1所述的郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，其特征在于所述當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元和當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元共用一個(gè)隔離電源，所述下一模塊輸入信號(hào)接口單元和下一模塊輸出信號(hào)接口單元共用一個(gè)隔離電源。
3.如權(quán)利要求1或2所述的郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，其特征在于所述當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元和當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元的連接點(diǎn)合用一個(gè)總線入板插座，所述下一模塊輸入信號(hào)接口單元和下一模塊輸出信號(hào)接口單元的連接點(diǎn)合用一個(gè)總線出板插座。
4.如權(quán)利要求1或2所述的郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，其特征在于所述當(dāng)前模塊輸入信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路采用差分信號(hào)電磁隔離芯片IL613，所述下一模塊輸入信號(hào)接口單元的電磁隔離電路采用TTL信號(hào)電磁隔離芯片IS07240CDW，差分驅(qū)動(dòng)電路采用芯片AM26LS31C;所述下一模塊輸出信號(hào)接口單元的差分驅(qū)動(dòng)電路和電磁隔離電路采用差分信號(hào)電磁隔離芯片IL613，所述當(dāng)前模塊輸出信號(hào)接口單元的電磁隔離電路采用TTL信號(hào)電磁隔離芯片IS07240CDW，差分驅(qū)動(dòng)電路采用芯片AM26LS 31C，所述總線收發(fā)電路采用芯片74HC125，并采用兩個(gè)74HC125方向相對(duì)連接，高低頻信號(hào)互斥作為信號(hào)選通開關(guān)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備，屬于郵政物流領(lǐng)域。一種郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備中的總線電路，包括控制主機(jī)和與控制主機(jī)相連的多個(gè)功能模塊，所述功能模塊分別設(shè)置在郵政信函自動(dòng)分揀設(shè)備的各處，并包括模塊電路板處理電路，其特征在于所述控制主機(jī)與第一功能模塊之間，第一功能模塊和第二功能模塊之間以及后續(xù)相鄰功能模塊之間以總線相連，每一個(gè)功能模塊上增加總線信號(hào)接口電路。本發(fā)明的各模塊電路和控制主機(jī)相互之間完全的電氣隔離，避免了對(duì)公用基準(zhǔn)電位的干擾，抗干擾能力強(qiáng)，接口電路的保護(hù)使模塊電路的總線耐壓達(dá)到了上千伏，不會(huì)損壞其他多個(gè)模塊電路，且現(xiàn)場(chǎng)拆裝線更方便。
文檔編號(hào)G05B19/04GK103034136SQ20121048386
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者趙博華, 朱曉建, 蘇寒剛 申請(qǐng)人:上海郵政科學(xué)研究院