集中抄表系統(tǒng)的主控電路的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種集中抄表系統(tǒng)的主控電路，該主控電路包括主芯片、電源模塊、SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、人機(jī)操作界面、SD卡、LCD液晶顯示屏、GPRS無(wú)線通訊模塊、MBUS通道選擇模塊、MBUS通訊模塊、485通訊模塊和RS232轉(zhuǎn)換器，其中電源模塊提供電壓；本發(fā)明的通訊方式采用無(wú)線和有線可選，GPRS遠(yuǎn)程通訊功能可為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和操作提供可靠的運(yùn)作和高效率的操作，同時(shí)采用485和MBUS兩種方式連接集中器和儀表，施工簡(jiǎn)單方便并與市面上熱表的兼容形好，且MBUS通訊模塊與MBUS通道選擇模塊進(jìn)行配合，通過(guò)通道選擇實(shí)現(xiàn)多路通道同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)片區(qū)組網(wǎng)，從而以最大化滿足市場(chǎng)的需求，整個(gè)電路數(shù)據(jù)采集效果好、實(shí)時(shí)行和準(zhǔn)確度高，并通過(guò)人機(jī)操作界面能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)可靠操作。
【專(zhuān)利說(shuō)明】集中抄表系統(tǒng)的主控電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種集中抄表系統(tǒng)的主控電路，屬于熱力供熱控制和熱力抄表技術(shù)領(lǐng) 域。

【背景技術(shù)】
[0002] 在目如的供熱系統(tǒng)中，集中抄表技術(shù)的出現(xiàn)引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。集中抄 表技術(shù)是集計(jì)算機(jī)技術(shù)、智能控制技術(shù)、通信技術(shù)和嵌入式技術(shù)于一身，多領(lǐng)域多學(xué)科交叉 滲透的結(jié)果。它可以實(shí)現(xiàn)水表、熱量表和電表數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程集抄和對(duì)三表終端的遠(yuǎn)程操作，實(shí) 現(xiàn)了數(shù)據(jù)的集中管理，解決了傳統(tǒng)人工抄表不及時(shí)、錯(cuò)抄和漏抄的弊端，為有關(guān)部門(mén)的信息 化發(fā)展打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
[0003] 對(duì)于一個(gè)集中抄表系統(tǒng)來(lái)講，總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就是終端用戶所消費(fèi)的水、電、氣 等重要數(shù)據(jù)，因此對(duì)總線的抗外部干擾性要求非常高，要能抵抗各種容性、感性的耦合干 擾，所有從設(shè)備及從設(shè)備和主設(shè)備之間都相互隔離。同時(shí)又要求組網(wǎng)成本相對(duì)較低，傳輸線 無(wú)須使用屏蔽電纜，而且為節(jié)約成本，要采用遠(yuǎn)程供電的方式給從設(shè)備提供電源，以盡可能 減少元器件的使用。
[0004] 目前集中抄表系統(tǒng)所采用的主控電路存在如下問(wèn)題：無(wú)法實(shí)現(xiàn)片區(qū)組網(wǎng)；對(duì)熱量 表的兼容性差；數(shù)據(jù)采集效果、實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確度都較差；成形電路板后，一致性比較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種集中抄表系統(tǒng)的主控電路。
[0006] -種集中抄表系統(tǒng)的主控電路，該主控電路包括主芯片、電源模塊、SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 模塊、時(shí)鐘模塊、人機(jī)操作界面、SD卡、IXD液晶顯示屏、GPRS無(wú)線通訊模塊、MBUS通道選擇 模塊、MBUS通訊模塊、485通訊模塊和RS232轉(zhuǎn)換器，其中主芯片的型號(hào)為STM32F103ZE，電 源模塊提供電壓；
[0007] SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊掛載在主芯片的靜態(tài)存儲(chǔ)控制器的數(shù)據(jù)總線和地址總線上，程 序運(yùn)行時(shí)通過(guò)總線使能控制存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)；
[0008] 時(shí)鐘模塊用于提供時(shí)鐘信息，其連接主芯片的管腳136U37 ;
[0009] MBUS通訊模塊、485通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)集中器和儀表的有線連接，其中MBUS通訊 模塊通過(guò)MBUS通道選擇模塊與主芯片連接，MBUS通道選擇模塊連接主芯片的管腳40? 45 ；
[0010] GPRS無(wú)線通信模塊用于實(shí)現(xiàn)集中器和儀表的遠(yuǎn)程無(wú)線通信，其連接主芯片的管腳 69和管腳70 ;
[0011] 主芯片通過(guò)GPRS無(wú)線通信模塊和485通訊模塊下發(fā)數(shù)據(jù)給儀表，還接收儀表上傳 的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理后輸出給SD卡和SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)也將數(shù)據(jù)顯示 在IXD液晶顯示屏上；主芯片控制時(shí)鐘模塊提供時(shí)鐘信息；主芯片通過(guò)MBUS通道選擇模塊 選擇MBUS通道，根據(jù)選擇后的MBUS通道再通過(guò)MBUS通訊模塊與儀表通信；
[0012] 主芯片的管腳8連接電容C45后接地，管腳9連接電容C46后接地，晶振Y1的兩端 分別連接主芯片的管腳8和管腳9,主芯片的管腳23連接電容C47后接地，管腳24連接電容 C48后接地，晶振Y2的兩端分別連接主芯片的管腳23和管腳24 ;主芯片的管腳16、30、31、 38、51、61、71、83、94、107、120、130 均接地，管腳 17、32、33、39、52、62、72、84、95、108、121、 131均連接3. 3V電源；
[0013] 主芯片的管腳96、97、98、99、103、104連接人機(jī)操作界面，用于實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置和操 作；主芯片的管腳73?76連接SD卡用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，管腳92、93連接IXD液晶顯示屏，用于 將數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上；主芯片的管腳36、37、101、102連接RS232轉(zhuǎn)換器用于將上位 機(jī)的指令信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
[0014] 所述電源模塊包括直流18V轉(zhuǎn)5V電路和直流5V轉(zhuǎn)3. 3V電路；
[0015] 直流18V轉(zhuǎn)5V電路包括穩(wěn)壓芯片U1、電容C3、濾波鉭電容C6、濾波鉭電容C7、濾 波電容C9、濾波電容C12、穩(wěn)壓鉭電容C1、濾波電容C2、電感L1、發(fā)光二極管D1、保護(hù)二極管 D2、保護(hù)二極管D3、發(fā)光二級(jí)管D8、電阻R3、端子P0,穩(wěn)壓芯片U1的型號(hào)為L(zhǎng)M267-5 ;電容 C3和電感L1組成反饋振蕩調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)；發(fā)光二極管D1和電阻R3組成輸出電源指示網(wǎng)絡(luò)；
[0016] 穩(wěn)壓芯片U1輸入直流18V，濾波鉭電容C6的正極、濾波鉭電容C7的正極、濾波電 容C9和濾波電容C12的一端接穩(wěn)壓芯片U1的管腳2后連接18V電源輸入，濾波鉭電容C6 的負(fù)極、濾波鉭電容C7的負(fù)極、濾波電容C9和濾波電容C12的另一端接地，穩(wěn)壓芯片U1的 管腳4接地，電容C3、電感L1的一端和二極管D3的負(fù)極連接到一起，并且與穩(wěn)壓芯片U1的 管腳1連接，電容C3的另一端連接穩(wěn)壓芯片U1的管腳3,電感L1的另一端和穩(wěn)壓芯片U1 的管腳6均連接電源，二極管D3的正極接地，鉭電容C1的正極和濾波電容C2的一端也連 接電源，鉭電容C1的負(fù)極和濾波電容C2的另一端接地，發(fā)光二級(jí)管D1的正極連接電源，此 端口輸出5V電壓，發(fā)光二級(jí)管D8的負(fù)極連接電阻R3后接地，端子P0的管腳1連接穩(wěn)壓芯 片U13的管腳2,管腳2接地；
[0017] 直流5V轉(zhuǎn)3. 3V電路包括穩(wěn)壓芯片U2、超級(jí)法拉鉭電容CFL1、電感L1、穩(wěn)壓鉭電 容C4、濾波鉭電容C75、濾波電容C13、濾波電容C14、穩(wěn)壓鉭電容C8、濾波電容C10、濾波電 容C11 ;超級(jí)法拉鉭電容CFL1、電感L1組成掉電保護(hù)，并延長(zhǎng)超級(jí)法拉鉭電容CFL1的放電 時(shí)間；
[0018] 穩(wěn)壓芯片U2的管腳3連接直流5V輸入電源，電感L1的一端連接穩(wěn)壓芯片U2的 管腳3,另一端連接超級(jí)法拉鉭電容CFL1的正極，超級(jí)法拉鉭電容CFL1的負(fù)極接地，濾波鉭 電容C75的正極、濾波電容C13和濾波電容C14的一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳3,濾波鉭 電容C75的負(fù)極、濾波電容C13和濾波電容C14的另一端接地，穩(wěn)壓芯片U2的管腳1接地， 穩(wěn)壓芯片U2的管腳2連接直流3. 3V輸出電源，穩(wěn)壓鉭電容C4的正極、穩(wěn)壓鉭電容C8的正 極、濾波電容C10和濾波電容C11 一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳2,穩(wěn)壓鉭電容C4的負(fù)極、穩(wěn) 壓鉭電容C8的負(fù)極、濾波電容C10和濾波電容C11另一端接地。
[0019] 所述SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片U15型號(hào)為IS61LV25616,芯片U15的 管腳6連接電阻R31后接3. 3V電源，管腳11和管腳33連接3. 3V電源，管腳12和管腳34 接地，管腳1?5連接主芯片的管腳10?14,管腳18?27連接主芯片的管腳15、50、53? 57、87 ?90、80、81，管腳7?10、13?16連接主芯片的管腳85、86、114、115、58?60、63， 管腳29?32、35?38連接主芯片的管腳64?68、77?79,管腳17連接主芯片的管腳 119，，管腳41連接主芯片的管腳118,管腳39、40連接主芯片的管腳141、142。
[0020] 所述485通訊模塊包括SP485R芯片、光耦U3、光耦U8、光耦U10、上拉電阻R4、限 流電阻R6、限流電阻R12、限流電阻R24、下拉電阻R16、上拉電阻R20、上拉電阻R8、下拉電 阻R21、阻抗匹配電阻R13、阻抗匹配電阻R10、阻抗匹配電阻18、保護(hù)雙向二級(jí)管D4、雙向二 級(jí)管D6、光耦隔離芯片B0505S_1W，
[0021] 光耦U3的管腳4、光耦U8的管腳1、光耦U10的管腳2分別連接主芯片的管腳113、 117、111，光耦U3的管腳4和光耦U10的管腳2還分別連接上拉電阻R4和限流電阻R24后 與3. 3V直流電源連接，光耦U3的管腳3接地，光耦U3的管腳1連接限流電阻R6后連接光 耦隔離芯片B0505S_1W，光耦U3的管腳2連接SP485R芯片的管腳1，光耦U8的管腳2連 接限流電阻R12后接地，光耦U8的管腳4也連接光耦隔離芯片B0505S_1W，光耦U8的管腳 3引出后分成兩路，一路連接下拉電阻R16后接地，另一路連接SP485R芯片的管腳3,光耦 U10的管腳4引出后分成兩路，一路連接上拉電阻R20連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一 路連接SP485R芯片的管腳4,光耦U10的管腳3接地，SP485R芯片的管腳2和3相連；
[0022] SP485R芯片的管腳8也連接光耦隔離芯片B0505S_1W，管腳5接地，管腳6引出后 分成兩路，一路連接上拉電阻R8連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路再分成兩個(gè)支路，一 個(gè)支路連接雙向二級(jí)管D6后接地，另一個(gè)支路連接阻抗匹配電阻18后連接端子RS1的管 腳2,管腳7引出后分成兩路，一路連接下拉電阻R21連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路 再分成兩個(gè)支路，一個(gè)支路連接雙向二級(jí)管D4后接地，另一個(gè)支路連接阻抗匹配電阻10后 連接端子RS1的管腳1，阻抗匹配電阻R13的兩端連接SP485R芯片的管腳8和7,端子RS1 連接儀表。
[0023] 所述MBUS通道選擇模塊包括光耦U3?U8、限壓電阻R21?26、端子J3和端子 J4,其中光耦U3?U8的型號(hào)為G3VM-61，
[0024] 光耦U3?U8的管腳1分別連接限壓電阻R21?26的一端，限壓電阻R21?26 的另一端分別連接主芯片的管腳40?45,光耦U3?U8的管腳2均接地，光耦U3?U8的 管腳3分別連接端子J4的管腳1、3、5、7、9、11，端子J4的管腳2、4、6、8、10連接端子J3的 管腳2,端子J3的管腳1接地，光耦U3?U8的管腳4分別連接MBUS通訊模塊。
[0025] 所述MBUS通訊模塊包括電源子模塊、發(fā)送模塊、接收與電流補(bǔ)償模塊、負(fù)載過(guò)載 保護(hù)模塊、短路保護(hù)模塊和RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，儀表總線電路通過(guò)數(shù)據(jù)線連接集中器與儀 表，其中電源子模塊提供電源；發(fā)送模塊將經(jīng)過(guò)RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器調(diào)制轉(zhuǎn)換后的集中器數(shù) 據(jù)發(fā)送給儀表；接收與電流補(bǔ)償模塊接收儀表的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行電流補(bǔ)償，并將補(bǔ)償后的數(shù) 據(jù)輸出給RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊和短路保護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行負(fù)載過(guò)載保 護(hù)和短路保護(hù)；
[0026] 所述發(fā)送模塊包括隔離光耦芯片U9、比較器U10、上拉電阻R12、下拉電阻R8、偏置 電阻R5、限流電阻R33、三極管T1、比例電阻R35、比例電阻R34和補(bǔ)償電容C10,隔離光耦芯 片U9和比較器U10的型號(hào)分別為6N139、TLE2301 ;
[0027] 比較器U10的管腳1連接補(bǔ)償電容CIO后連接管腳16,管腳2和管腳7連接電源， 管腳4、5、8、9、10、11、12、13、15接地，管腳3和管腳6連接數(shù)據(jù)線，管腳11連接比例電阻 R35后連接數(shù)據(jù)線，電阻R34的一端連接管腳11，另一端接地；比較器U10的管腳14引出后 分成兩路，一路連接限流電阻R33后連接電源，另一路連接三極管T1的集電極，三極管T1 的發(fā)射極接地，偏置電阻R5的一端連接三極管T1的基極，三極管T1的基極還連接隔離光 耦U9的管腳6,上拉電阻R12的一端與隔離光耦U9的管腳8連接+5V電源，另一端連接隔 尚光稱芯片U9的管腳6,隔尚光稱芯片U9的管腳5接地，隔尚光稱芯片U9的管腳3連接下 拉電阻R8后接地，隔離光耦芯片U9的管腳2連接RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；
[0028] 所述的接收與電流補(bǔ)償模塊包括比較器U11、比較器U12、二極管D3、二極管D4、 二極管D7、三極管Τ2、補(bǔ)償電容C11、穩(wěn)壓電容C15、分壓電阻R14、分壓電阻R15、分壓電阻 R27、分壓電阻R28、分壓電阻R29、分壓電阻R30、分壓電阻R31、分壓電阻R32、電阻R36、分 壓電阻R38、分壓電阻R39、電阻R40、分壓電阻R41、鉭電容C4、鉭電容C13、鉭電容C14 ;比 較器U11和比較器U12的型號(hào)分別為T(mén)LE202ULM393 ;
[0029] 二極管D3的正極連接數(shù)據(jù)線+Β0點(diǎn)，負(fù)極依次連接分壓電阻R31、分壓電阻R38后 接在比較器U11的管腳2,鉭電容C4的正極接在分壓電阻R31和分壓R38之間，負(fù)極接地， 電阻R29與鉭電容C4并聯(lián)；
[0030] 電阻R36的一端連接數(shù)據(jù)線+Β0點(diǎn)，另一端依次連接電阻R40、穩(wěn)壓電容C15后接 地，二極管D4的正極接在電阻R36和電阻R40之間并連接數(shù)據(jù)線+Β1點(diǎn)，二極管D4的負(fù)極 連接分壓電阻R32后連接比較器U11的管腳3,鉭電容C13的正極連接比較器U11的管腳 3,負(fù)極接地；分壓電阻R30與鉭電容C13并聯(lián)，管腳2接地；
[0031] 三極管Τ2的集電極也接在電阻R36和電阻R40之間并連接數(shù)據(jù)線+Β1點(diǎn)，發(fā)射極 連接分壓電阻R39后連接電源，鉭電容C14的正極連接電源，負(fù)極連接三極管Τ2的基極；三 極管Τ2的基極還連接分壓電阻R28后連接電源，分壓電阻R27的一端也連接三極管Τ2的 基極，另一端連接補(bǔ)償電容C11后接在比較器U11的管腳2上，管腳7連接電源，管腳6接 在電阻R27和電容C11之間，比較器U11的管腳5也連接電源正極；
[0032] 肖特基二極管D6的正極接在電阻R40和電容C15之間，二極管D6的正極還連接 數(shù)據(jù)線的+Β2點(diǎn)和儀表，肖特基二極管D6的負(fù)極連接電阻R14后接在比較器U12的管腳2， 電阻R15的一端連接比較器U12的管腳3,電阻R15的另一端連接肖特基二極管D6的正極， 電容C16的一端連接比較器U12的管腳3,電容C16的另一端連接二極管D7的負(fù)極，二極管 D7的正極連接電阻R9后連接+5V電源，比較器U12的管腳1接在電容C16和二極管D7的 負(fù)極之間后與RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接，分壓電阻R41的一端連接比較器U12的管腳2,另一 端連接電源，鉭電容C5的正極連接比較器U12的管腳2,另一端連接+5V電源，比較器U12 的管腳8連接+5V電源，管腳5?7連接負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行負(fù)載過(guò)載保護(hù)。
[0033] 所述負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊發(fā)光二極管D2、上拉電阻R6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分 壓電阻R4、分壓電阻R10、鉭電容C77、鉭電容C78和電容C79 ;
[0034] 連接關(guān)系：發(fā)光二極管D2的正極連接+5V電源，負(fù)極連接上拉電阻R6后連接芯 片U12的管腳7,電容C79的一端接在芯片U12的管腳7上，另一端分成兩路，一路連接芯片 U12的管腳6,另一路連接上拉電阻R3、上拉電阻R10后連接數(shù)據(jù)線+Β2點(diǎn)，鉭電容C78的 正極接在上拉電阻R3和上拉電阻R10之間，負(fù)極接地，上拉電阻R4的一端接在數(shù)據(jù)線+Β1 點(diǎn)，另一端連接芯片U12的管腳5,鉭電容C77的正極接在芯片U12的管腳5上，負(fù)極接地， 上拉電阻R2與鉭電容C77并聯(lián)。
[0035] 所述短路保護(hù)模塊包括保險(xiǎn)絲F1、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37和瞬變二極管D5,保險(xiǎn)絲F1 的一端連接二極管D6的正極后連接數(shù)據(jù)線+Β2點(diǎn)，另一端連接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37的一端， 自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37的另一端分成兩路，一路連接瞬變二極管D5后接地，另一端連接MBUS通 道選擇模塊中光耦U3或光耦U4?U8的管腳4。
[0036] 有益效果：
[0037] 本發(fā)明的通訊方式采用無(wú)線和有線可選，GPRS遠(yuǎn)程通訊功能可為遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和操作 提供可靠的運(yùn)作和高效率的操作，同時(shí)采用485和MBUS兩種方式連接集中器和儀表，施工 簡(jiǎn)單方便并與市面上熱表的兼容形好，且MBUS通訊模塊與MBUS通道選擇模塊進(jìn)行配合， 通過(guò)通道選擇實(shí)現(xiàn)多路通道同時(shí)工作，實(shí)現(xiàn)片區(qū)組網(wǎng)，從而以最大化滿足市場(chǎng)的需求，整個(gè) 電路數(shù)據(jù)采集效果好、實(shí)時(shí)行和準(zhǔn)確度高，并通過(guò)人機(jī)操作界面能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)可靠操作，此 夕卜，主芯片采用STM32F103ZE，其集成度高、干擾少且穩(wěn)定性強(qiáng)。
[0038] 本發(fā)明MBUS通訊模塊通過(guò)短路保護(hù)模塊和負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊起到短路保護(hù)和負(fù) 載過(guò)載保護(hù)的作用，發(fā)送模塊采用集成芯片TLE2301和芯片6N139,接收模塊采用集成芯片 LM393,其集成度高、干擾少且穩(wěn)定性強(qiáng)；在接收模塊上設(shè)置電流補(bǔ)償模塊，電流補(bǔ)償模塊通 過(guò)集成芯片TLE2021和三極管實(shí)現(xiàn)可靠補(bǔ)償，減少接收模塊的接收誤差，保證數(shù)據(jù)采集可 靠有效，整個(gè)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、低功耗且功能可靠；此外利用MBUS儀表總線電路提高 總線的負(fù)載能力，并可大大簡(jiǎn)化住宅小區(qū)、辦公場(chǎng)所等能耗智能化管理系統(tǒng)的布線和連接， 施工方便可行。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0039] 圖1為本發(fā)明主控電路的組成示意圖。
[0040] 圖2為本發(fā)明主控電路中主芯片的原理圖。
[0041] 圖3a為本發(fā)明主控電路中電源模塊18V轉(zhuǎn)5V電路的原理圖。
[0042] 圖3b為本發(fā)明主控電路中電源模塊5V轉(zhuǎn)3. 3V電路的原理圖。
[0043] 圖4為本發(fā)明主控電路中SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊的原理圖。
[0044] 圖5為本發(fā)明主控電路中485總線電路的原理圖。
[0045] 圖6為本發(fā)明主控電路中時(shí)鐘模塊的原理圖。
[0046] 圖7為本發(fā)明主控電路中MBUS通道選擇模塊的原理圖。
[0047] 圖8為本發(fā)明主控電路中MBUS通訊模塊的組成示意圖。
[0048] 圖9為本發(fā)明MBUS通訊模塊中發(fā)送模塊的原理圖。
[0049] 圖10為本發(fā)明MBUS通訊模塊中接收與電流補(bǔ)償模塊的原理圖。
[0050] 圖11為本發(fā)明MBUS通訊模塊中短路保護(hù)模塊的原理圖。
[0051] 圖12為本發(fā)明MBUS通訊模塊中負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊的原理圖。
[0052] 圖13為本發(fā)明MBUS通訊模塊中RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的原理圖。
[0053] 圖14為本發(fā)明MBUS通訊模塊中隔離光耦芯片的原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0054] 下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0055] 如附圖1所示，本發(fā)明提供了一種集中抄表系統(tǒng)的主控電路，該主控電路包括主 芯片、電源模塊、SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、人機(jī)操作界面、SD卡、LCD液晶顯示屏、GPRS 無(wú)線通訊模塊、MBUS通訊模塊、485通訊模塊、RS232轉(zhuǎn)換器；
[0056] 主芯片的型號(hào)為STM32F103ZE ;主芯片的管腳69和管腳70連接GPRS無(wú)線通訊模 塊實(shí)現(xiàn)集中器和儀表的遠(yuǎn)程無(wú)線通訊；主芯片的管腳96、97、98、99、103、104連接人機(jī)操作 界面，人機(jī)操作界面用于實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置和操作；主芯片的管腳8連接電容C45后接地，管腳 9連接電容C46后接地，晶振Y1的兩端分別連接主芯片的管腳8和管腳9,主芯片的管腳23 連接電容C47后接地，管腳24連接電容C48后接地，晶振Y2的兩端分別連接主芯片的管腳 23 和管腳 24 ;主芯片的管腳 16、30、31、38、51、61、71、83、94、107、120、130 均接地，管腳 17、 32、33、39、52、62、72、84、95、108、121、131 均連接 3. 3V 電源；管腳 73 ?76 連接 SD 卡用于 存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，管腳36、37、101、102連接RS232轉(zhuǎn)換器，管腳40?45連接MBUS通道選擇模塊 的P1-P6端口，管腳92、93連接IXD液晶顯示屏。
[0057] 主芯片通過(guò)GPRS無(wú)線通信模塊和485通訊模塊下發(fā)數(shù)據(jù)給儀表，還接收儀表上傳 的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理后輸出給SD卡和SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)也將數(shù)據(jù)顯示 在IXD液晶顯示屏上；主芯片控制時(shí)鐘模塊提供時(shí)鐘信息；主芯片通過(guò)MBUS通道選擇模塊 選擇MBUS通道，根據(jù)選擇后的MBUS通道再通過(guò)MBUS通訊模塊下發(fā)數(shù)據(jù)給儀表，還接收儀 表上傳的數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理后輸出給SD卡和SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)也將數(shù) 據(jù)顯示在IXD液晶顯示屏上。
[0058] 所述電源模塊提供電壓，供給直流18V、直流5V和直流3. 3V，在主板中，時(shí)鐘模塊、 液晶電路、RS485電路和外圍設(shè)備需要5V的工作電壓，主芯片、RS232轉(zhuǎn)換模塊和SD卡需要 3. 3V的工作電壓，因此在設(shè)計(jì)電路的時(shí)候需要提供兩種電壓。
[0059] 如附圖3a所示，直流18V轉(zhuǎn)5V電路包括穩(wěn)壓芯片U1、電容C3、濾波鉭電容C6、濾 波鉭電容C7、濾波電容C9、濾波電容C12、穩(wěn)壓鉭電容C1、濾波電容C2、電感L1、發(fā)光二極管 D1、保護(hù)二極管D2、保護(hù)二極管D3 (保護(hù)輸出）、發(fā)光二級(jí)管D8、電阻R3、端子P0,穩(wěn)壓芯片 U1的型號(hào)為L(zhǎng)M267-5。電容C3和電感L1組成反饋振蕩調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)；發(fā)光二極管D1和電阻R3 組成輸出電源指示網(wǎng)絡(luò)。
[0060] 穩(wěn)壓芯片U1輸入直流18V，濾波鉭電容C6的正極、濾波鉭電容C7的正極、濾波電 容C9和濾波電容C12的一端接穩(wěn)壓芯片U1的管腳2后連接18V電源輸入，濾波鉭電容C6 的負(fù)極、濾波鉭電容C7的負(fù)極、濾波電容C9和濾波電容C12的另一端接地，穩(wěn)壓芯片U1的 管腳4接地，其主要作用是對(duì)輸入電源的濾波。電容C3、電感L1的一端和二極管D3的負(fù)極 連接到一起，并且與威壓芯片U1的管腳1連接，電容C3的另一端連接穩(wěn)壓芯片U1的管腳 3,電感L1的另一端和穩(wěn)壓芯片U1的管腳6均連接電源，二極管D3的正極接地，鉭電容C1 的正極和濾波電容C2的一端也連接電源，鉭電容C1的負(fù)極和濾波電容C2的另一端接地， 發(fā)光二級(jí)管D1的正極連接電源，此端口輸出5V電壓，發(fā)光二級(jí)管D8的負(fù)極連接電阻R3后 接地，端子P0的管腳1連接穩(wěn)壓芯片U13的管腳2,管腳2接地。當(dāng)穩(wěn)壓芯片U1輸出電源 的時(shí)候，發(fā)光二級(jí)管D1點(diǎn)亮，代表芯片正常工作，則輸出5V正常。
[0061] 如附圖3b所示，直流5V轉(zhuǎn)3. 3V電路包括穩(wěn)壓芯片U2、超級(jí)法拉鉭電容CFL1、電 感L1、穩(wěn)壓鉭電容C4、濾波鉭電容C75、濾波電容C13、濾波電容C14、穩(wěn)壓鉭電容C8、濾波電 容C10、濾波電容C11 ;超級(jí)法拉鉭電容CFL1、電感L1組成掉電保護(hù)，并延長(zhǎng)超級(jí)法拉鉭電 容CFL1的放電時(shí)間。
[0062] 穩(wěn)壓芯片U2的管腳3連接直流5V輸入電源，電感L1的一端連接穩(wěn)壓芯片U2的 管腳3,另一端連接超級(jí)法拉鉭電容CFL1的正極，超級(jí)法拉鉭電容CFL1的負(fù)極接地，濾波鉭 電容C75的正極、濾波電容C13和濾波電容C14的一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳3,濾波鉭 電容C75的負(fù)極、濾波電容C13和濾波電容C14的另一端接地，穩(wěn)壓芯片U2的管腳1接地， 穩(wěn)壓芯片U2的管腳2連接直流3. 3V輸出電源，穩(wěn)壓鉭電容C4的正極、穩(wěn)壓鉭電容C8的正 極、濾波電容CIO和濾波電容C11 一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳2,穩(wěn)壓鉭電容C4的負(fù)極、穩(wěn) 壓鉭電容C8的負(fù)極、濾波電容C10和濾波電容C11另一端接地。
[0063] 如附圖4所示，SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊采用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片U15,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片U15的型 號(hào)為IS61LV25616, SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊是外擴(kuò)展靜態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)交互存 儲(chǔ)單元，該模塊掛載在主芯片的FSMC的數(shù)據(jù)總線和地址總線上，程序運(yùn)行時(shí)通過(guò)總線使能 控制存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)。
[0064] 芯片U15的管腳6連接電阻R31后接3. 3V電源，管腳11和管腳33連接3. 3V電 源，管腳12和管腳34接地，管腳1?5連接主芯片的管腳10?14,管腳18?27連接主 芯片的管腳15、50、53?57、87?90、80、81，管腳7?10、13?16連接主芯片的管腳85、 86、114、115、58?60、63,管腳29?32、35?38連接主芯片的管腳64?68、77?79,管腳 17連接主芯片的管腳119，，管腳41連接主芯片的管腳118,管腳39、40連接主芯片的管腳 141、142。
[0065] 如附圖5所示，485通訊模塊連接集中器與儀表能夠起到電源隔離作用，并用于消 除集中器與儀表之間的干擾。
[0066] 其包括SP485R芯片、光耦U3、光耦U8、光耦U10、上拉電阻R4、限流電阻R6、限流電 阻R12、限流電阻R24、下拉電阻R16、上拉電阻R20、上拉電阻R8、下拉電阻R21、阻抗匹配電 阻R13、阻抗匹配電阻R10、阻抗匹配電阻18、保護(hù)雙向二級(jí)管D4、雙向二級(jí)管D6 (起到保護(hù) 電壓的作用）、光耦隔離芯片B0505S_1W，
[0067] 光耦U3的管腳4、光耦U8的管腳1、光耦U10的管腳2分別連接主芯片的管腳113、 117、111，光耦U3的管腳4和光耦U10的管腳2還分別連接上拉電阻R4和限流電阻R24后 與3. 3V直流電源連接，光耦U3的管腳3接地，光耦U3的管腳1連接限流電阻R6后連接光 耦隔離芯片B0505S_1W，光耦U3的管腳2連接SP485R芯片的管腳1，光耦U8的管腳2連 接限流電阻R12后接地，光耦U8的管腳4也連接光耦隔離芯片B0505S_1W，光耦U8的管腳 3引出后分成兩路，一路連接下拉電阻R16后接地，另一路連接SP485R芯片的管腳3,光耦 U10的管腳4引出后分成兩路，一路連接上拉電阻R20連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一 路連接SP485R芯片的管腳4,光耦U10的管腳3接地，SP485R芯片的管腳2和3相連；
[0068] SP485R芯片的管腳8也連接光耦隔離芯片B0505S_1W，管腳5接地，管腳6引出后 分成兩路，一路連接上拉電阻R8連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路再分成兩個(gè)支路，一 個(gè)支路連接雙向二級(jí)管D6后接地，另一個(gè)支路連接阻抗匹配電阻18后連接端子RS1的管 腳2,管腳7引出后分成兩路，一路連接下拉電阻R21連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路 再分成兩個(gè)支路，一個(gè)支路連接雙向二級(jí)管D4后接地，另一個(gè)支路連接阻抗匹配電阻10后 連接端子RS1的管腳1，阻抗匹配電阻R13的兩端連接SP485R芯片的管腳8和7,端子RS1 連接儀表。
[0069] 工作原理：將集中器的數(shù)據(jù)下發(fā)給儀表，主芯片的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)串口發(fā)送給485總線， 經(jīng)過(guò)光耦U10的管腳2傳輸給SP485R芯片的管腳4, SP485R芯片在管腳6和管腳7之間形 成電壓差，并將電壓差輸出給儀表，即儀表接收到485數(shù)據(jù)；
[0070] 集中器接收儀表上傳的數(shù)據(jù)，通過(guò)SP485R芯片的管腳6和管腳7,其電壓差為被動(dòng) 電壓差，并通過(guò)SP485R芯片的管腳1傳輸給光稱U3的管腳2,信號(hào)從光稱U3的管腳4輸 出，由于SP485R芯片為單功能芯片，當(dāng)SP485R芯片的管腳2為接收使能端，管腳3為發(fā)送 使能端，兩者相連即同時(shí)作為發(fā)送端或接收端，光耦U8用于對(duì)發(fā)送和接收信號(hào)進(jìn)行控制。
[0071] 如附圖6所示，時(shí)鐘模塊提供時(shí)鐘信息，包括時(shí)鐘芯片U18、上拉電阻R45、上拉電 阻R46、二極管D12、二極管D13、濾波鉭電容C47、濾波電容C48和電池組BT1，時(shí)鐘芯片U18 的型號(hào)為RX-8025 ;
[0072] 時(shí)鐘芯片U18的管腳2引出后分成兩路，一路連接上拉電阻R46后連接5V電源， 另一路連接主芯片的管腳137,時(shí)鐘芯片U18的管腳13引出后分成兩路，一路連接上拉電阻 R45后連接5V電源，另一路連接主芯片的管腳136,時(shí)鐘芯片U18的管腳6引出后分成三路， 一路連接二極管D12后連接5V電源，另一路依次連接二極管D13、電池組BT1后接地，剩余 那路連接濾波鉭電容C47的正極，濾波鉭電容C47的負(fù)極接地，濾波電容C48與濾波鉭電容 C47并聯(lián)。
[0073] 如附圖7所示，MBUS通道選擇模塊包括光耦U3?U8、限壓電阻R21?26、端子J3 和端子J4,其中光耦U3?U8的型號(hào)為G3VM-61，
[0074] 光耦U3?U8的管腳1分別連接限壓電阻R21?26的一端，限壓電阻R21?26 的另一端分別連接主芯片的管腳40?45 (即P1-P6端口），光耦U3?U8的管腳2均接地， 光耦U3?U8的管腳3分別連接端子J4的管腳1、3、5、7、9、11，端子】4的管腳2、4、6、8、10 連接端子J3的管腳2,端子J3的管腳1接地，光耦U3?U8的管腳4分別連接MBUS通訊模 塊。
[0075] P1-P6分別連接主芯片的6個(gè)端口，當(dāng)端口的輸出高電平的時(shí)候，光耦U3?U8連 通，提供給MBUS通道36v的電壓；端口輸出低電平的時(shí)候，光耦斷開(kāi)，此時(shí)MBUS無(wú)電壓，采 用6個(gè)通道，以最大化的滿足市場(chǎng)的實(shí)際需求。
[0076] 如附圖8所示，所述MBUS通訊模塊包括電源模塊、發(fā)送模塊、接收與電流補(bǔ)償模 塊、短路保護(hù)模塊、負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊和RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，MBUS通訊模塊通過(guò)數(shù)據(jù)線連接 集中器與儀表，儀表包括熱量表或水表；其中電源模塊提供電源；發(fā)送模塊將經(jīng)過(guò)RS232數(shù) 據(jù)轉(zhuǎn)換器調(diào)制轉(zhuǎn)換后的集中器數(shù)據(jù)發(fā)送給儀表；接收與電流補(bǔ)償模塊接收儀表的數(shù)據(jù)，對(duì) 其進(jìn)行電流補(bǔ)償，并將補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)輸出給RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊和短路 保護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行負(fù)載過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)。
[0077] 如附圖9所示，發(fā)送模塊包括隔離光耦芯片U9、比較器U10、上拉電阻R12、下拉電 阻R8、偏置電阻R5、限流電阻R33、三極管T1、比例電阻R35、比例電阻R34和補(bǔ)償電容C10， 隔離光耦芯片U9和比較器U10的型號(hào)分別為6N139、TLE2301 ;
[0078] 連接關(guān)系：比較器U10的管腳1連接補(bǔ)償電容CIO后連接管腳16,管腳2和管腳7 連接電源，管腳4、5、8、9、10、11、12、13、15接地，管腳3和管腳6連接數(shù)據(jù)線，管腳11連接比 例電阻R35后連接數(shù)據(jù)線，電阻R34的一端連接管腳11，另一端接地；比較器U10的管腳14 引出后分成兩路，一路連接限流電阻R33后連接電源，另一路連接三極管T1的集電極，三極 管T1的發(fā)射極接地，偏置電阻R5的一端連接三極管T1的基極，三極管T1的基極還連接隔 離光耦芯片U9的管腳6,上拉電阻R12的一端與隔離光耦芯片U9的管腳8連接+5V電源， 另一端連接隔離光耦芯片U9的管腳6,隔離光耦芯片U9的管腳5接地，隔離光耦芯片U9的 管腳3連接下拉電阻R8后接地，隔離光耦芯片U9的管腳2連接RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器。
[0079] 原理：從集中器到儀表方向的信息是通過(guò)總線電壓調(diào)制傳輸?shù)?，集中器發(fā)送的信 號(hào)經(jīng)RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器調(diào)制轉(zhuǎn)換后，并經(jīng)過(guò)隔離光耦芯片U9進(jìn)行光耦隔離后，輸出給三極 管T1，并經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器U10進(jìn)行放大，運(yùn)放按脈沖信號(hào)輸出輻值為12. 5V的脈沖調(diào)制信 號(hào)，信號(hào)幅值由兩個(gè)比例電阻R35、R34設(shè)定，并通過(guò)管腳3和管腳6輸出給數(shù)據(jù)線+B0點(diǎn)。
[0080] 如附圖10和附圖14所示，接收與電流補(bǔ)償模塊包括比較器U11、比較器U12、二極 管D3、二極管D4、二極管D7、三極管T2、補(bǔ)償電容C11、穩(wěn)壓電容C15、分壓電阻R14、分壓電 阻R15、分壓電阻R27、分壓電阻R28、分壓電阻R29、分壓電阻R30、分壓電阻R31、分壓電阻 R32、電阻R36、分壓電阻R38、分壓電阻R39、電阻R40、分壓電阻R41、鉭電容C4、鉭電容C13、 鉭電容C14 ;比較器U11和比較器U12的型號(hào)分別為T(mén)LE202ULM393 ;
[0081] 連接關(guān)系：二極管D3的正極連接總線+B0點(diǎn)，負(fù)極依次連接分壓電阻R31、分壓電 阻R38后接在比較器U11的管腳2,鉭電容C4的正極接在分壓電阻R31和分壓R38之間，負(fù) 極接地，電阻R29與鉭電容C4并聯(lián)，鉭電容C4起到穩(wěn)定保持電壓的作用。
[0082] 電阻R36的一端連接總線+B0點(diǎn)，另一端依次連接電阻R40、穩(wěn)壓電容C15后接地， 二極管D4的正極接在電阻R36和電阻R40之間并連接總線+B1點(diǎn)，二極管D4的負(fù)極連接 分壓電阻R32后連接比較器U11的管腳3,鉭電容C13的正極連接比較器U11的管腳3,負(fù) 極接地，鉭電容C13起到穩(wěn)定保持電壓的作用，分壓電阻R30與鉭電容C13并聯(lián)，管腳2接 地。
[0083] 三極管T2的集電極也接在電阻R36和電阻R40之間并連接總線+B1點(diǎn)，發(fā)射極連 接分壓電阻R39后連接電源，鉭電容C14的正極連接電源，負(fù)極連接三極管T2的基極，鉭電 容C14起到穩(wěn)定保持電壓的作用，三極管T2的基極還連接分壓電阻R28后連接電源，分壓 電阻R27的一端也連接三極管T2的基極，另一端連接補(bǔ)償電容C11后接在比較器U11的管 腳2上，管腳7連接電源，管腳6接在電阻R27和電容Cl 1之間，比較器Ul 1的管腳5也連 接電源正極。
[0084] 肖特基二極管D6的正極接在電阻R40和電容C15之間，二極管D6的正極還連接 總線的+B2點(diǎn)，肖特基二極管D6的負(fù)極連接電阻R14后接在比較器U12的管腳2,電阻R15 的一端連接比較器U12的管腳3,電阻R15的另一端連接肖特基二極管D6的正極，電容C16 的一端連接比較器U12的管腳3,電容C16的另一端連接二極管D7的負(fù)極，二極管D7的正 極連接電阻R9后連接+5V電源，比較器U12的管腳1接在電容C16和二極管D7的負(fù)極之 間后與電阻R2連接后與隔離光耦芯片6N136的管腳3連接，兩者之間還連接電阻R7,隔離 光耦芯片的管腳6引出后分成兩路，一路與RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接，另一路連接電阻R11后 連接電源，分壓電阻R41的一端連接比較器U12的管腳2,另一端連接電源，鉭電容C5的正 極連接比較器U12的管腳2,另一端連接電源，比較器U12的管腳8連接電源，管腳5?7連 接負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行負(fù)載過(guò)載保護(hù)，隔離光耦芯片6N136的管腳5接地，管腳 2連接數(shù)據(jù)線上的+B0點(diǎn)。
[0085] 原理：儀表上傳數(shù)據(jù)給集中器時(shí)，通過(guò)經(jīng)過(guò)電阻R40電流的變化，檢測(cè)到總線+B2 點(diǎn)電流的變化，電流變化經(jīng)過(guò)肖特基二極管D6、分壓電阻R14輸出給比較器U12,比較器 LM393辨別出來(lái)從儀表上傳的電流信號(hào)，并將其輸出給隔離耦合比較器進(jìn)行隔離耦合后，輸 出給RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器調(diào)制轉(zhuǎn)換后，輸出給集中器；肖特基二極管D6、分壓電阻R14和分壓 電阻R41 -起設(shè)定開(kāi)關(guān)門(mén)檻它使得電容C5中存儲(chǔ)的電壓長(zhǎng)時(shí)間保持恒定，當(dāng)比較器LM393 檢測(cè)到電壓變化時(shí)，它就能辨別出來(lái)從儀表上傳的電流信號(hào)；二極管D7和電阻R9起到反向 上拉的作用。
[0086] 儀表向集中器傳輸數(shù)據(jù)時(shí)提供數(shù)據(jù)線電流并為遠(yuǎn)程供電，集中器根據(jù)電流變化表 示數(shù)據(jù)，檢測(cè)僅當(dāng)數(shù)據(jù)線電壓保持恒定時(shí)才是可能的，電流變化引起的數(shù)據(jù)線上的電壓變 化，數(shù)據(jù)線上+B0點(diǎn)的電壓通過(guò)二極管D3、分壓電阻R31和分壓電阻R38后通過(guò)管腳2輸出 給比較器U11，當(dāng)電阻R36兩端的電壓發(fā)生變化，即檢測(cè)數(shù)據(jù)線+B1點(diǎn)的電壓變化時(shí)，電壓變 化經(jīng)過(guò)二極管D4、分壓電阻R32并通過(guò)管腳3輸出給比較器U11，比較器U11對(duì)管腳2和管 腳3的電壓進(jìn)行比較檢測(cè)，由管腳6通過(guò)分壓電阻R27輸出給三極管T2,通過(guò)三極管T2進(jìn) 行電流補(bǔ)償補(bǔ)償，直到鉭電容C14上的電壓穩(wěn)定，從而起到電流補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br> [0087] 如附圖11所示，短路保護(hù)模塊包括保險(xiǎn)絲F1、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37和瞬變二極管 D5,保險(xiǎn)絲F1的一端連接二極管D6的正極后連接數(shù)據(jù)線+B2點(diǎn)，另一端連接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 R37的一端，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37的另一端分成兩路，一路連接瞬變二極管D5后接地，另一端 連接MBUS通道選擇模塊中光耦U3或U4?U8的管腳4 ;
[0088] 數(shù)據(jù)線+B0點(diǎn)的電壓經(jīng)過(guò)電阻R36、R40后到+B2,并經(jīng)過(guò)保險(xiǎn)絲F1、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲 R37和瞬變二極管D5后輸出給MBUS通道選擇模塊，采用瞬態(tài)電流抑制、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲和快 速熔斷保險(xiǎn)絲的簡(jiǎn)單方式，快速截?cái)嗔丝偩€上的故障延伸，從設(shè)備故障而不會(huì)影響到主設(shè) 備，從而保護(hù)了主板及MBUS總線，并且排除故障簡(jiǎn)單方便，從設(shè)備故障而不會(huì)影響到主設(shè) 備。
[0089] 如附圖12所示，負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊包括發(fā)光二極管D2、上拉電阻R6、分壓電阻R2、 分壓電阻R3、分壓電阻R4、分壓電阻R10、鉭電容C77、鉭電容C78、電容C79 ;
[0090] 連接關(guān)系：發(fā)光二極管D2的正極連接+5V電源，負(fù)極連接上拉電阻R6后連接比較 器U12的管腳7,電容C79的一端接在比較器U12的管腳7上，另一端分成兩路，一路連接 比較器U12的管腳6,另一路連接上拉電阻R3、上拉電阻R10后連接數(shù)據(jù)線+B2點(diǎn)，鉭電容 C78的正極接在上拉電阻R3和上拉電阻R10之間，負(fù)極接地，上拉電阻R4的一端接在數(shù)據(jù) 線+B1點(diǎn)，另一端連接比較器U12的管腳5,鉭電容C77的正極接在比較器U12的管腳5上， 負(fù)極接地，上拉電阻R2與鉭電容C77并聯(lián)。
[0091] 原理：負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊能夠指示總線過(guò)載即總線上從設(shè)備過(guò)多，當(dāng)比較器U12 檢測(cè)到數(shù)據(jù)線上電阻R40的電壓降大于電阻R14上的電壓降，則比較器U12將其輸出給載 過(guò)載保護(hù)模塊，則發(fā)光二極管D2亮，發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
[0092] 如附圖13所示，RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器包括比較器U1、鉭電容C1、鉭電容C2、鉭電容 C3、鉭電容C56、電阻R20、電阻R13,比較器U1的型號(hào)為MAX232 ;
[0093] 連接關(guān)系：比較器U1的管腳1連接鉭電容C1的正極，鉭電容C1的負(fù)極連接管腳 3,管腳2連接穩(wěn)壓鉭電容C2的正極，穩(wěn)壓鉭電容C2的負(fù)極連接+5V電源，管腳4連接鉭電 容C6的正極，鉭電容C6的負(fù)極連接管腳5,鉭電容C56的正極連接+5V電源，鉭電容C56 的負(fù)極接地，管腳16連接+5V電源，管腳6連接鉭電容C3的負(fù)極，鉭電容C3的正極接地， 管腳10引出后分成兩路，一路接地，另一路串聯(lián)電阻R20、電阻R13后連接隔離光耦比較器 6N136的管腳6,管腳9連接發(fā)送模塊中比較器U9的管腳2,管腳8和管腳14分別連接串口 T和R端連接上位機(jī)，管腳15接地。鉭電容C1、鉭電容C6產(chǎn)生電壓。
[0094] RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器通過(guò)接口 T和R端接收集中器的RS232數(shù)據(jù)，并將其轉(zhuǎn)換為T(mén)TL 數(shù)據(jù)傳給發(fā)送模塊，同時(shí)還接收來(lái)自接收模塊傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，并輸出給集中器。
[0095] 綜上所述，以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的 保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種集中抄表系統(tǒng)的主控電路，其特征在于，該主控電路包括主芯片、電源模塊、 SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、時(shí)鐘模塊、人機(jī)操作界面、SD卡、IXD液晶顯示屏、GPRS無(wú)線通訊模塊、 MBUS通道選擇模塊、MBUS通訊模塊、485通訊模塊和RS232轉(zhuǎn)換器，其中主芯片的型號(hào)為 STM32F103ZE，電源模塊提供電壓； SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊掛載在主芯片的靜態(tài)存儲(chǔ)控制器的數(shù)據(jù)總線和地址總線上，程序運(yùn) 行時(shí)通過(guò)總線使能控制存儲(chǔ)和讀取數(shù)據(jù)； 時(shí)鐘模塊用于提供時(shí)鐘信息，其連接主芯片的管腳136U37 ; MBUS通訊模塊、485通訊模塊用于實(shí)現(xiàn)集中器和儀表的有線連接，其中MBUS通訊模塊 通過(guò)MBUS通道選擇模塊與主芯片連接，MBUS通道選擇模塊連接主芯片的管腳40?45 ; GPRS無(wú)線通信模塊用于實(shí)現(xiàn)集中器和儀表的遠(yuǎn)程無(wú)線通信，其連接主芯片的管腳69 和管腳70 ; 主芯片通過(guò)GPRS無(wú)線通信模塊和485通訊模塊下發(fā)數(shù)據(jù)給儀表，還接收儀表上傳的 數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行處理后輸出給SD卡和SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)也將數(shù)據(jù)顯示在 IXD液晶顯示屏上；主芯片控制時(shí)鐘模塊提供時(shí)鐘信息；主芯片通過(guò)MBUS通道選擇模塊選 擇MBUS通道，根據(jù)選擇后的MBUS通道再通過(guò)MBUS通訊模塊與儀表通信； 主芯片的管腳8連接電容C45后接地，管腳9連接電容C46后接地，晶振Y1的兩端分 別連接主芯片的管腳8和管腳9,主芯片的管腳23連接電容C47后接地，管腳24連接電容 C48后接地，晶振Y2的兩端分別連接主芯片的管腳23和管腳24 ;主芯片的管腳16、30、31、 38、51、61、71、83、94、107、120、130 均接地，管腳 17、32、33、39、52、62、72、84、95、108、121、 131均連接3. 3V電源； 主芯片的管腳96、97、98、99、103、104連接人機(jī)操作界面，用于實(shí)現(xiàn)用戶設(shè)置和操作； 主芯片的管腳73?76連接SD卡用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，管腳92、93連接IXD液晶顯示屏，用于將 數(shù)據(jù)顯示在液晶顯示屏上；主芯片的管腳36、37、101、102連接RS232轉(zhuǎn)換器用于將上位機(jī) 的指令信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
2. 如權(quán)利要求1所述的集中抄表系統(tǒng)的主控電路，其特征在于，所述電源模塊包括直 流18V轉(zhuǎn)5V電路和直流5V轉(zhuǎn)3. 3V電路； 直流18V轉(zhuǎn)5V電路包括穩(wěn)壓芯片U1、電容C3、濾波鉭電容C6、濾波鉭電容C7、濾波電 容C9、濾波電容C12、穩(wěn)壓鉭電容C1、濾波電容C2、電感L1、發(fā)光二極管D1、保護(hù)二極管D2、 保護(hù)二極管D3、發(fā)光二級(jí)管D8、電阻R3、端子PO,穩(wěn)壓芯片U1的型號(hào)為L(zhǎng)M267-5 ;電容C3和 電感L1組成反饋振蕩調(diào)頻網(wǎng)絡(luò)；發(fā)光二極管D1和電阻R3組成輸出電源指示網(wǎng)絡(luò)； 穩(wěn)壓芯片U1輸入直流18V，濾波鉭電容C6的正極、濾波鉭電容C7的正極、濾波電容C9 和濾波電容C12的一端接穩(wěn)壓芯片U1的管腳2后連接18V電源輸入，濾波鉭電容C6的負(fù) 極、濾波鉭電容C7的負(fù)極、濾波電容C9和濾波電容C12的另一端接地，穩(wěn)壓芯片U1的管腳 4接地，電容C3、電感L1的一端和二極管D3的負(fù)極連接到一起，并且與穩(wěn)壓芯片U1的管腳 1連接，電容C3的另一端連接穩(wěn)壓芯片U1的管腳3,電感L1的另一端和穩(wěn)壓芯片U1的管腳 6均連接電源，二極管D3的正極接地，鉭電容C1的正極和濾波電容C2的一端也連接電源， 鉭電容C1的負(fù)極和濾波電容C2的另一端接地，發(fā)光二級(jí)管D1的正極連接電源，此端口輸 出5V電壓，發(fā)光二級(jí)管D8的負(fù)極連接電阻R3后接地，端子PO的管腳1連接穩(wěn)壓芯片U13 的管腳2,管腳2接地； 直流5V轉(zhuǎn)3. 3V電路包括穩(wěn)壓芯片U2、超級(jí)法拉鉭電容CFL1、電感L1、穩(wěn)壓鉭電容C4、 濾波鉭電容C75、濾波電容C13、濾波電容C14、穩(wěn)壓鉭電容C8、濾波電容CIO、濾波電容Cl 1 ; 超級(jí)法拉鉭電容CFL1、電感L1組成掉電保護(hù)，并延長(zhǎng)超級(jí)法拉鉭電容CFL1的放電時(shí)間； 穩(wěn)壓芯片U2的管腳3連接直流5V輸入電源，電感L1的一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳 3,另一端連接超級(jí)法拉鉭電容CFL1的正極，超級(jí)法拉鉭電容CFL1的負(fù)極接地，濾波鉭電容 C75的正極、濾波電容C13和濾波電容C14的一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳3,濾波鉭電容 C75的負(fù)極、濾波電容C13和濾波電容C14的另一端接地，穩(wěn)壓芯片U2的管腳1接地，穩(wěn)壓 芯片U2的管腳2連接直流3. 3V輸出電源，穩(wěn)壓鉭電容C4的正極、穩(wěn)壓鉭電容C8的正極、 濾波電容C10和濾波電容C11 一端連接穩(wěn)壓芯片U2的管腳2,穩(wěn)壓鉭電容C4的負(fù)極、穩(wěn)壓 鉭電容C8的負(fù)極、濾波電容C10和濾波電容C11另一端接地。
3. 如權(quán)利要求1所述的集中抄表系統(tǒng)的主控電路，其特征在于，所述SRAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模 塊采用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)芯片U15型號(hào)為IS61LV25616,芯片U15的管腳6連接電阻R31后接3. 3V 電源，管腳11和管腳33連接3. 3V電源，管腳12和管腳34接地，管腳1?5連接主芯片的 管腳10?14,管腳18?27連接主芯片的管腳15、50、53?57、87?90、80、81，管腳7? 10、13?16連接主芯片的管腳85、86、114、115、58?60、63,管腳29?32、35?38連接主 芯片的管腳64?68、77?79,管腳17連接主芯片的管腳119,，管腳41連接主芯片的管腳 118,管腳39、40連接主芯片的管腳141、142。
4. 如權(quán)利要求1所述的集中抄表系統(tǒng)的主控電路，其特征在于，所述485通訊模塊包括 SP485R芯片、光耦U3、光耦U8、光耦U10、上拉電阻R4、限流電阻R6、限流電阻R12、限流電阻 R24、下拉電阻R16、上拉電阻R20、上拉電阻R8、下拉電阻R21、阻抗匹配電阻R13、阻抗匹配 電阻R10、阻抗匹配電阻18、保護(hù)雙向二級(jí)管D4、雙向二級(jí)管D6、光耦隔離芯片B0505S_1W， 光耦U3的管腳4、光耦U8的管腳1、光耦U10的管腳2分別連接主芯片的管腳113、117、 111，光耦U3的管腳4和光耦U10的管腳2還分別連接上拉電阻R4和限流電阻R24后與 3. 3V直流電源連接，光耦U3的管腳3接地，光耦U3的管腳1連接限流電阻R6后連接光耦 隔離芯片B0505S_1W，光耦U3的管腳2連接SP485R芯片的管腳1，光耦U8的管腳2連接限 流電阻R12后接地，光耦U8的管腳4也連接光耦隔離芯片B0505S_1W，光耦U8的管腳3引 出后分成兩路，一路連接下拉電阻R16后接地，另一路連接SP485R芯片的管腳3,光耦U10 的管腳4引出后分成兩路，一路連接上拉電阻R20連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路連 接SP485R芯片的管腳4,光耦U10的管腳3接地，SP485R芯片的管腳2和3相連； SP485R芯片的管腳8也連接光耦隔離芯片B0505S_1W，管腳5接地，管腳6引出后分成 兩路，一路連接上拉電阻R8連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路再分成兩個(gè)支路，一個(gè)支 路連接雙向二級(jí)管D6后接地，另一個(gè)支路連接阻抗匹配電阻18后連接端子RS1的管腳2， 管腳7引出后分成兩路，一路連接下拉電阻R21連接光耦隔離芯片B0505S_1W，另一路再分 成兩個(gè)支路，一個(gè)支路連接雙向二級(jí)管D4后接地，另一個(gè)支路連接阻抗匹配電阻10后連接 端子RS1的管腳1，阻抗匹配電阻R13的兩端連接SP485R芯片的管腳8和7,端子RS1連接 儀表。
5. 如權(quán)利要求1所述的集中抄表系統(tǒng)的主控電路，其特征在于，所述MBUS通道選擇模 塊包括光耦U3?U8、限壓電阻R21?26、端子J3和端子J4,其中光耦U3?U8的型號(hào)為 G3VM-61, 光耦U3?U8的管腳1分別連接限壓電阻R21?26的一端，限壓電阻R21?26的另 一端分別連接主芯片的管腳40?45,光耦U3?U8的管腳2均接地，光耦U3?U8的管腳 3分別連接端子J4的管腳1、3、5、7、9、11，端子J4的管腳2、4、6、8、10連接端子J3的管腳 2,端子J3的管腳1接地，光耦U3?U8的管腳4分別連接MBUS通訊模塊。
6.如權(quán)利要求1所述的集中抄表系統(tǒng)的主控電路，其特征在于，所述MBUS通訊模塊包 括電源子模塊、發(fā)送模塊、接收與電流補(bǔ)償模塊、負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊、短路保護(hù)模塊和RS232 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，儀表總線電路通過(guò)數(shù)據(jù)線連接集中器與儀表，其中電源子模塊提供電源；發(fā)送 模塊將經(jīng)過(guò)RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器調(diào)制轉(zhuǎn)換后的集中器數(shù)據(jù)發(fā)送給儀表；接收與電流補(bǔ)償模塊 接收儀表的數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行電流補(bǔ)償，并將補(bǔ)償后的數(shù)據(jù)輸出給RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器；負(fù)載過(guò) 載保護(hù)模塊和短路保護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行負(fù)載過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)； 所述發(fā)送模塊包括隔離光耦芯片U9、比較器U10、上拉電阻R12、下拉電阻R8、偏置電阻 R5、限流電阻R33、三極管T1、比例電阻R35、比例電阻R34和補(bǔ)償電容C10,隔離光耦芯片U9 和比較器U10的型號(hào)分別為6N139、TLE2301 ; 比較器U10的管腳1連接補(bǔ)償電容CIO后連接管腳16,管腳2和管腳7連接電源，管 腳4、5、8、9、10、11、12、13、15接地，管腳3和管腳6連接數(shù)據(jù)線，管腳11連接比例電阻R35 后連接數(shù)據(jù)線，電阻R34的一端連接管腳11，另一端接地；比較器U10的管腳14引出后分 成兩路，一路連接限流電阻R33后連接電源，另一路連接三極管T1的集電極，三極管T1的 發(fā)射極接地，偏置電阻R5的一端連接三極管T1的基極，三極管T1的基極還連接隔離光耦 U9的管腳6,上拉電阻R12的一端與隔離光耦U9的管腳8連接+5V電源，另一端連接隔離 光耦芯片U9的管腳6,隔離光耦芯片U9的管腳5接地，隔離光耦芯片U9的管腳3連接下拉 電阻R8后接地，隔離光耦芯片U9的管腳2連接RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器； 所述的接收與電流補(bǔ)償模塊包括比較器U11、比較器U12、二極管D3、二極管D4、二極管 D7、三極管T2、補(bǔ)償電容Cl 1、穩(wěn)壓電容C15、分壓電阻R14、分壓電阻R15、分壓電阻R27、分 壓電阻R28、分壓電阻R29、分壓電阻R30、分壓電阻R31、分壓電阻R32、電阻R36、分壓電阻 R38、分壓電阻R39、電阻R40、分壓電阻R41、鉭電容C4、鉭電容C13、鉭電容C14 ;比較器U11 和比較器U12的型號(hào)分別為T(mén)LE202ULM393 ; 二極管D3的正極連接數(shù)據(jù)線+B0點(diǎn)，負(fù)極依次連接分壓電阻R31、分壓電阻R38后接在 比較器U11的管腳2,鉭電容C4的正極接在分壓電阻R31和分壓R38之間，負(fù)極接地，電阻 R29與鉭電容C4并聯(lián)； 電阻R36的一端連接數(shù)據(jù)線+B0點(diǎn)，另一端依次連接電阻R40、穩(wěn)壓電容C15后接地，二 極管D4的正極接在電阻R36和電阻R40之間并連接數(shù)據(jù)線+B1點(diǎn)，二極管D4的負(fù)極連接 分壓電阻R32后連接比較器U11的管腳3,鉭電容C13的正極連接比較器U11的管腳3,負(fù) 極接地；分壓電阻R30與鉭電容C13并聯(lián)，管腳2接地； 三極管T2的集電極也接在電阻R36和電阻R40之間并連接數(shù)據(jù)線+B1點(diǎn)，發(fā)射極連接 分壓電阻R39后連接電源，鉭電容C14的正極連接電源，負(fù)極連接三極管T2的基極；三極管 T2的基極還連接分壓電阻R28后連接電源，分壓電阻R27的一端也連接三極管T2的基極， 另一端連接補(bǔ)償電容C11后接在比較器U11的管腳2上，管腳7連接電源，管腳6接在電阻 R27和電容C11之間，比較器U11的管腳5也連接電源正極； 肖特基二極管D6的正極接在電阻R40和電容C15之間，二極管D6的正極還連接數(shù)據(jù) 線的+B2點(diǎn)和儀表，肖特基二極管D6的負(fù)極連接電阻R14后接在比較器U12的管腳2,電阻 R15的一端連接比較器U12的管腳3,電阻R15的另一端連接肖特基二極管D6的正極，電容 C16的一端連接比較器U12的管腳3,電容C16的另一端連接二極管D7的負(fù)極，二極管D7 的正極連接電阻R9后連接+5V電源，比較器U12的管腳1接在電容C16和二極管D7的負(fù) 極之間后與RS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器連接，分壓電阻R41的一端連接比較器U12的管腳2,另一端 連接電源，鉭電容C5的正極連接比較器U12的管腳2,另一端連接+5V電源，比較器U12的 管腳8連接+5V電源，管腳5?7連接負(fù)載過(guò)載保護(hù)模塊對(duì)數(shù)據(jù)線進(jìn)行負(fù)載過(guò)載保護(hù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的集中抄表系統(tǒng)的儀表總線電路，其特征在于，所述負(fù)載過(guò)載保 護(hù)模塊發(fā)光二極管D2、上拉電阻R6、分壓電阻R2、分壓電阻R3、分壓電阻R4、分壓電阻R10、 鉭電容C77、鉭電容C78和電容C79 ; 連接關(guān)系：發(fā)光二極管D2的正極連接+5V電源，負(fù)極連接上拉電阻R6后連接芯片U12 的管腳7,電容C79的一端接在芯片U12的管腳7上，另一端分成兩路，一路連接芯片U12的 管腳6,另一路連接上拉電阻R3、上拉電阻R10后連接數(shù)據(jù)線+B2點(diǎn)，鉭電容C78的正極接 在上拉電阻R3和上拉電阻R10之間，負(fù)極接地，上拉電阻R4的一端接在數(shù)據(jù)線+B1點(diǎn)，另 一端連接芯片U12的管腳5,鉭電容C77的正極接在芯片U12的管腳5上，負(fù)極接地，上拉電 阻R2與鉭電容C77并聯(lián)。
8. 權(quán)利要求6所述的集中抄表系統(tǒng)的儀表總線電路，其特征在于，所述短路保護(hù)模塊 包括保險(xiǎn)絲F1、自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37和瞬變二極管D5,保險(xiǎn)絲F1的一端連接二極管D6的正 極后連接數(shù)據(jù)線+B2點(diǎn)，另一端連接自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37的一端，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲R37的另一端 分成兩路，一路連接瞬變二極管D5后接地，另一端連接MBUS通道選擇模塊中光耦U3或光 耦U4?U8的管腳4。
【文檔編號(hào)】H02H3/08GK104062916SQ201410245962
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月5日
【發(fā)明者】王世程, 董偉, 勾江濤, 劉磊, 熊繼華 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一三研究所, 山東省德魯計(jì)量科技有限公司