專利名稱：一種總線耦合電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于網(wǎng)絡(luò)總線和單片機之間數(shù)據(jù)接收與發(fā)送的總線耦合電路，屬于網(wǎng)絡(luò)通訊控制領(lǐng)域。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案采用如下方式實現(xiàn)一種總線耦合電路，包括電平轉(zhuǎn)換電路、單片機復(fù)位電路、總線空閑偵測電路、數(shù)據(jù)接收處理電路、數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路和單片機意外自鎖時釋放總線電路。其結(jié)構(gòu)特點在于，電平轉(zhuǎn)換電路對從三線制總線接口發(fā)過來的電平進行轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換后的電平被拉低的時間大于2-3秒時，單片機復(fù)位電路發(fā)送復(fù)位信號至單片機的/RST管腳，單片機強行復(fù)位；數(shù)據(jù)接收處理電路的輸入端和輸出端分別連接電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端和單片機的RXD管腳；單片機由其BusyDet管腳通過所述的總線空閑偵測電路檢測總線是否空閑，當總線空閑時，單片機處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過與其TXD或/TXD管腳連接的數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路和單片機意外自鎖時釋放總線電路發(fā)送到三線制總線接口；所述的單片機意外自鎖時釋放總線電路通過數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路檢測單片機的TXD管腳或/TXD管腳的信號拉低時間，若時間大于20-30毫秒，單片機自鎖，將總線釋放。
上述的電平轉(zhuǎn)換電路包括電阻R5、R6和二極管D3，從總線過來的電壓通過電阻R5和R6分壓，二極管D3的5V箝位，加到數(shù)據(jù)接收處理電路的施密特與非門U2A上。
上述的單片機復(fù)位電路包括電容C6、電阻R7、二極管D4和施密特與非門U3A，二極管D4的負極連接施密特與非門U2A的3腳，正極連接電阻R7和施密特與非門U3A的1、2腳，電阻R7的另一端接電容C6的負極，施密特與非門U3A的3腳接單片機的/RST管腳。
上述的數(shù)據(jù)接收處理電路包括施密特與非門U2A和施密特與非門U2B，施密特與非門U2A的3腳接施密特與非門U2B的5、6腳，施密特與非門U2B的4腳接單片機的RXD管腳。
上述的數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路包括施密特與非門U3B，施密特與非門U3B的5、6腳分別接單片機的TXD管腳或/TXD管腳，施密特與非門U3B的4腳接單片機意外自鎖時釋放總線電路。
上述的總線空閑偵測電路包括電阻R10、R11、二極管D5、電容C7及施密特與非門U2C和U2D，二極管D5的正極連接施密特與非門U2A的3腳，負極分別連接施密特與非門U2C和電阻R10，電阻R10的另一端經(jīng)電容C7后接地，電阻R11的一端接施密特與非門U2C的8、9腳，另一端與施密特與非門U2C的7腳共同接地，施密特與非門U2C的10腳接施密特與非門U2D的12腳，施密特與非門U2D的13腳接施密特與非門U2B的4腳，施密特與非門U2D的11腳接單片機的BusyDet管腳。
上述的單片機意外自鎖時釋放總線電路包括施密特與非門U3C、U3D、電阻R12、R13、電容C9、及二極管D6，施密特與非門U3D的12、13腳接施密特與非門U3C的8腳，施密特與非門U3D的11腳接二極管D6的正極，二極管D6的負極經(jīng)電阻R13和并聯(lián)的電容C9、電阻R12接施密特與非門U3C的9腳。
由于本發(fā)明采用了電平轉(zhuǎn)換電路、單片機復(fù)位電路、總線空閑偵測電路、單片機意外自鎖時釋放網(wǎng)絡(luò)總線電路等有利于通訊傳輸?shù)谋O(jiān)控電路，所以在信號傳輸上有著很好的效果。電平轉(zhuǎn)換電路牽制了總線過高的電壓，以保證電路的正常工作。單片機復(fù)位電路當總線的電平被拉低的時間大于2～3秒時，會產(chǎn)生一個復(fù)位信號送至單片機的/RST管腳，從而使單片機強行復(fù)位?？偩€空閑偵測電路可判斷出當前總線的閑忙，避免了幾個節(jié)點通訊模塊同時發(fā)送數(shù)據(jù)，為競爭總線而發(fā)生沖突的局面。單片機意外自鎖時釋放網(wǎng)絡(luò)總線電路可避免因某一個節(jié)點通訊模塊發(fā)生意外導(dǎo)致通訊癱瘓情況，因為若遇到這種情況，此電路將有釋放總線的功能。另外，由于本總線耦合電路與三線制總線相配合，因而其通訊傳輸效果是非常明顯的。而且，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉、操作簡單、便于使用。
下面結(jié)合附圖
和具體的實施例對本發(fā)明作進一步說明。
參看圖2，由電阻R5、R6和型號為BAV99的二極管D3組成的電平轉(zhuǎn)換電路1，將從總線過來的電壓通過電阻R5和R6分壓，二極管D3的5V箝位，目的是保證型號為CD4093B的施密特與非門U2A的正常工作?？偩€電壓通過電阻R5，二極管D3，電阻R6加到施密特與非門U2A上，其典型的高端門坎電壓為2.9V，低端門坎電壓為1.9V。當總線電壓從高電壓向低電壓跳變時，在施密特與非門U2A的1、2端的電壓低于1.9V時，其輸出可檢出高電平，這時總線上的電壓應(yīng)為1.9*(R5+R6)/R6＝1.9*(100+51)/51＝5.6V。而對于高端門坎2.9V，這時的總線電壓應(yīng)為2.9*(R5+R6)/R6＝2.9*(100+51)/51＝8.6V。當三線制總線接口7的20V電源線或地線上的電流較大時，例如1A，這時的線路壓降不可忽略，如線路中的電阻引起的壓降不超過5V，此電路均可正常工作。這就是電阻R6在電路中的作用。如果沒有電阻R6，則總線上有2V的壓降時，將會引起施密特與非門U2A的誤判，而產(chǎn)生數(shù)據(jù)誤碼。經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換電路1轉(zhuǎn)換后，總線平常為高電平，則電容C6將通過電阻R7、二極管D4進行快速充電，當總線的電平為低時，則型號為CD4093B的施密特與非門U3A的3腳為高，此時由于電容C6兩端的壓差，將產(chǎn)生放電現(xiàn)象，如果時間超過2～3秒，將致使施密特與非門U3A的1、2腳為高電平，經(jīng)轉(zhuǎn)換則施密特與非門U3A的3腳為低，從而可導(dǎo)致單片機8的復(fù)位。
節(jié)點模塊中的單片機8與總線的通訊采用單片機8內(nèi)部的SCI串行通訊模塊，其中單片機8的RXD管腳為SCI串行通訊模塊的接收腳，用來完成通訊數(shù)據(jù)的接收。單片機8的TXD管腳為數(shù)據(jù)的發(fā)送端，用來完成數(shù)據(jù)的發(fā)送。當總線電壓為8.6V以上時，由于電阻R5、R6的電平轉(zhuǎn)換作用，在施密特與非門U2A的1、2腳的電壓大于其高端的門坎電壓2.9V，施密特與非門U2A的輸出腳3的電平為低電平，經(jīng)型號為CD4093B的施密特與非門U2B反相后，送到單片機8的RXD管腳，單片機8的RXD管腳為1。反之，當總線電壓為5.6V以下時，由于電阻R5，R6的電平轉(zhuǎn)換作用，在施密特與非門U2A的1、2腳的電壓小于其低端的門坎電壓1.9V，施密特與非門U2A的輸出腳3的電平為高電平，經(jīng)施密特與非門U2B反相后，送到單片機8的RXD管腳，單片機8的RXD管腳為0。單片機8的RXD管腳的狀態(tài)完全可以反映信號總線的狀態(tài)。
用單片機8的TXD管腳發(fā)送數(shù)據(jù)時，先要保證單片機8的/TXD管腳為高電平，單片機8的/TXD、TXD管腳接到型號為CD4093B的施密特與非門U3B的輸入端。由型號為CD4093B的施密特與非門U3C、U3D、電阻R12、R13、電容C9、及二極管D6組成單片機意外自鎖時釋放總線電路。當單片機8的TXD管腳為1時，施密特與非門U3B的4腳輸出為0，則施密特與非門U3D的11腳為高，將對電容C9進行充電，此時施密特與非門U3C的9腳為高，但由于施密特與非門U3C的8腳為低，所以施密特與非門U3C的10腳為高，而導(dǎo)致三極管T2飽和導(dǎo)通，三極管T1則不導(dǎo)通，使得總線維持高電平。當單片機8的TXD管腳為0時，施密特與非門U3B的4腳輸出為1，則施密特與非門U3D的11腳為低，電容C9將放電，此時施密特與非門U3C的9腳將維持一段時間的高電平，所以施密特與非門U3C的10腳為低，而導(dǎo)致三極管T2不導(dǎo)通，三極管T1則飽和導(dǎo)通，使得總線為低電平。如果單片機8的TXD或者/TXD管腳為0時的時間超過了此時電容C9的放電時間20～30毫秒，此現(xiàn)象為意外，則施密特與非門U3C的9腳將始終維持在低電平，所以施密特與非門U3C的10腳就為高，而導(dǎo)致三極管T2導(dǎo)通，三極管T1則不導(dǎo)通，使得總線被釋放為高電平。總線在電源管理模塊的上拉電阻下被拉向20V，具體的數(shù)值與節(jié)點通訊模塊的數(shù)量有關(guān)，估算的方法參考前面的介紹。單片機8的/TXD管腳的設(shè)置是為了快速有效的搶占總線。
網(wǎng)絡(luò)總線空閑偵測電路3主要由電阻R10、R11、型號為IN4148的二極管D5、電容C7及施密特與非門U2C和U2D等組成。單片機8的/TXD管腳用來判斷總線是否空閑。當總線為低電平時，總線的電壓經(jīng)電阻R5、R6分壓，施密特與非門U2A反相后，施密特與非門U2A的3腳為高電平，此高電平經(jīng)二極管D5對電容C5快速充電，使施密特與非門U2C的8、9腳的電壓迅速為高，施密特與非門U2C的輸出10腳為低電平，由于二極管D5及其電路的影響，對總線的信號偵測會有幾微秒的延時，為去掉此現(xiàn)象，故把施密特與非門U2D的13腳接在施密特與非門U2B的4腳(此時為低電平)上，再經(jīng)施密特與非門U2D反相后，施密特與非門U2D的11腳輸出為高電平，以示總線處于忙狀態(tài)。當總線上有節(jié)點發(fā)送信息時，必然會有停止位為高或數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位中的某些位為高，信號總線電平為高電平，此時施密特與非門U2A的輸出3腳為低電平。二極管D5截止，電容C5在電阻R11的作用下放電，使施密特與非門U2C的8、9腳迅速為低，則10腳為高，表示總線忙。當某一個節(jié)點通訊模塊需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，只要判斷單片機8的BusyDet腳為低電平時就可以馬上發(fā)送數(shù)據(jù)以搶占總線，發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位引發(fā)網(wǎng)上其它節(jié)點通訊模塊中的相同電路處理輸出“忙”信息以提示其它節(jié)點通訊模塊，此時總線處于“忙”狀態(tài)，其它節(jié)點通訊模塊根據(jù)通訊協(xié)議此時不再發(fā)送數(shù)據(jù)，因而避免了總線沖突。既使兩個或更多的節(jié)點通訊模塊(在廣播通訊時，應(yīng)答信息傳輸時尤其可能)在同一時刻搶占總線而發(fā)生沖突，這些節(jié)點通訊模塊的沖突延時即使完全相同，由于施密特與非門U2C的施密特門坎的細微變化和電阻R11，電容C5每次充放電的起始值不可能完全一樣以及各節(jié)點通訊模塊的電阻R11，電容C5的參數(shù)的不一致性，再次搶占總線發(fā)生沖突的概率也變得相當?shù)?，再加上通訊協(xié)議上的各種校驗措施及防總線沖突的方法，由此解決了總線沖突問題。此電路的優(yōu)點是防止單片機內(nèi)部對處理總線沖突時的軟件協(xié)議復(fù)雜化。
本發(fā)明在實施過程中，必須仔細選取上述實施例中電阻R11，電容C5的參數(shù)，選大了則因為延時時間長而影響了總線的傳輸效率，選小了則有可能造成總線沖突判斷失誤。在通訊速率為9600BPS時，每位的時間約為1MS，一般防總線沖突的延時取2-3MS左右。
權(quán)利要求
1.一種總線耦合電路，包括數(shù)據(jù)接收處理電路(4)和數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路(5)，其特征在于，還包括電平轉(zhuǎn)換電路(1)、單片機復(fù)位電路(2)、總線空閑偵測電路(3)和單片機意外自鎖時釋放總線電路(6)，所述電平轉(zhuǎn)換電路(1)對從三線制總線接口(7)發(fā)過來的電平進行轉(zhuǎn)換，當轉(zhuǎn)換后的電平被拉低的時間大于2-3秒時，所述的單片機復(fù)位電路(2)發(fā)送復(fù)位信號至單片機(8)的/RST管腳，單片機(8)強行復(fù)位；所述的數(shù)據(jù)接收處理電路(4)的輸入端和輸出端分別連接電平轉(zhuǎn)換電路(1)的輸出端和單片機(8)的RXD管腳；單片機(8)由其BusyDet管腳通過所述的總線空閑偵測電路(3)檢測總線是否空閑，當總線空閑時，單片機(8)處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過與其TXD或/TXD管腳連接的數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路(5)和單片機意外自鎖時釋放總線電路(6)發(fā)送到三線制總線接口(7)；所述的單片機意外自鎖時釋放總線電路(6)通過數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路(5)檢測單片機(8)的TXD管腳或/TXD管腳的信號拉低時間，若時間大于20-30毫秒，單片機(8)自鎖，將總線釋放。
2.如權(quán)利要求1所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的電平轉(zhuǎn)換電路(1)包括電阻R5、R6和二極管D3；從總線過來的電壓通過電阻R5和R6分壓，二極管D3的5V箝位，連接到數(shù)據(jù)接收處理電路(4)的施密特與非門U2A上。
3.如權(quán)利要求1所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的單片機復(fù)位電路(2)包括電容C6、電阻R7、二極管D4和施密特與非門U3A，二極管D4的負極連接施密特與非門U2A的3腳，正極連接電阻R7和施密特與非門U3A的1、2腳，電阻R7的另一端接電容C6的負極，施密特與非門U3A的3腳接單片機(8)的/RST管腳。
4.如權(quán)利要求1所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)接收處理電路(4)包括施密特與非門U2A和施密特與非門U2B，施密特與非門U2A的3腳接施密特與非門U2B的5、6腳，施密特與非門U2B的4腳接單片機(8)的RXD管腳。
5.如權(quán)利要求1所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路(5)包括施密特與非門U3B，施密特與非門U3B的5、6腳分別接單片機(8)的TXD管腳或/TXD管腳，施密特與非門U3B的4腳接單片機意外自鎖時釋放總線電路(6)。
6.如權(quán)利要求1所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的總線空閑偵測電路(3)包括電阻R10、R11、二極管D5、電容C7及施密特與非門U2C和U2D，二極管D5的正極連接施密特與非門U2A的3腳，負極分別連接施密特與非門U2C和電阻R10，電阻R10的另一端經(jīng)電容C7后接地，電阻R11的一端接施密特與非門U2C的8、9腳，另一端與施密特與非門U2C的7腳共同接地，施密特與非門U2C的10腳接施密特與非門U2D的12腳，施密特與非門U2D的13腳接施密特與非門U2B的4腳，施密特與非門U2D的11腳接單片機(8)的BusyDet管腳。
7.如權(quán)利要求1所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的單片機意外自鎖時釋放總線電路(6)包括施密特與非門U3C、U3D、電阻R12、R13、電容C9、及二極管D6，施密特與非門U3D的12、13腳接施密特與非門U3C的8腳，施密特與非門U3D的11腳接二極管D6的正極，二極管D6的負極經(jīng)電阻R13和并聯(lián)的電容C9、電阻R12接施密特與非門U3C的9腳。
8.如權(quán)利要求2-7中任一項所述的總線耦合電路，其特征在于，所述的施密特與非門的型號均為CD4093B。
全文摘要
一種總線耦合電路，屬于網(wǎng)絡(luò)通訊控制領(lǐng)域。本發(fā)明解決了家庭網(wǎng)絡(luò)總線和各總線耦合單元的單片機之間進行數(shù)據(jù)交換的問題。本發(fā)明電平轉(zhuǎn)換電路對從三線制總線接口發(fā)過來的電平進行轉(zhuǎn)換，當電平被拉低的時間大于2－3秒時，單片機復(fù)位電路令單片機強行復(fù)位；數(shù)據(jù)接收處理電路的輸入端和輸出端分別連接電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端和單片機的RXD管腳；單片機由其BusyDet管腳通過總線空閑偵測電路檢測總線是否空閑，當總線空閑時，單片機處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)發(fā)送處理電路和單片機意外自鎖時釋放總線電路發(fā)送到三線制總線接口；單片機意外自鎖時釋放總線電路檢測單片機的TXD管腳或/TXD管腳的信號拉低時間，若時間大于20－30毫秒，單片機自鎖，將總線釋放。
文檔編號G06F13/00GK1462951SQ02121019
公開日2003年12月24日 申請日期2002年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月30日
發(fā)明者汪仕文 申請人:清華同方股份有限公司