基于STC15F2K61單片機的MBUSRS232轉換器設計

　　隨目前，我國城市居民的水表和熱量表數(shù)據(jù)基本上都是人工抄收，然后月底結算。這種方式不僅要消耗大量的人力物力，而且抄收時間長，精度低，不利于管理部門實時掌握用戶的用水或用熱情況。集中器在抄表系統(tǒng)中占有非常重要的地位，現(xiàn)有市場上的集中器大部分帶負載能力差，每個通信線路負載帶有60個，一個集中器有2路MBUS最多帶120個表。隨著高層建筑越來越多，每戶使用的表計數(shù)量不斷增加，集中器帶負載能力差的缺點越來越突出，這大大增加了抄表系統(tǒng)的設備成本，因此設計一種帶負載能力強的集中器非常有必要。

　　二、結構說明

　　本系統(tǒng)主要完成mbus信號與rs232信號的相互轉換，該模塊自適應能力強，能夠根據(jù)mbus總線負載大小動態(tài)調整比較電壓，從而增加轉換器的使適應能力。

　　三、功能與使用說明

　　該模塊完成對mbus信號與rs232信號的轉換，模塊12伏直流供電，一端接mbus總線，一端接計算機rs232接口。完成信號的透明傳輸。

　　四、作品特色

　　本設計應用單片機實現(xiàn)了mbus總線和rs232總線的轉換，由于采用單片機根據(jù)從站無數(shù)據(jù)返回時總線電流實時調整比較器電壓，大大增加了轉換器的可靠性和適應性。同時根據(jù)確定的通信協(xié)議可以控制干擾信號，當rs232沒有發(fā)數(shù)據(jù)到mbus總線時，單片機控制轉換器不主動向rs232接口發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　平臺選型說明(略)

　　設計說明

　　該轉換器主要實現(xiàn)mus信號與rs232信號的相互裝換，由于采用了單片機控制，因此該轉換器有很強的適應性以及大的驅動能力，如果每個從站靜態(tài)電流為1.5mA，該轉換器可以帶100個從站可靠通信。

　　一、 MBUS總線

　　由于水表或者熱量表都是電池供電，為了延長電池使用壽命，表內主電路使用光電隔離器和通信電路隔離。通信電路由總線供電。水表或熱表抄表系統(tǒng)通信大部分采用MBUS總線，它是一種二線制無序總線，既給表計提供電源又用來傳輸信號，大大節(jié)省了布線成本。圖2是MBUS總線連接圖，通信系統(tǒng)分為從站和主站，從站并接到總線上。

　　圖2 MBUS總線連接圖

　　MBUS總線協(xié)議規(guī)定了通信協(xié)議的物理層，對其他通信層沒有涉及。它是一種半雙工通信總線;通訊時采用主從方式，MBUS 總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位定義如下: (1) 由主站向從站傳輸?shù)男盘柌捎秒妷褐档淖兓瘉肀硎? 即主站向從站發(fā)送的數(shù)據(jù)碼流是一種電壓脈沖序列, 用+36 V 表示邏輯1，用+ 24 V 表示邏輯 0。在穩(wěn)態(tài)時,線路將保持邏輯1狀態(tài),圖3 (a)部分是由主站向終端從站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)碼流圖。(2) 從站向主站傳輸?shù)男盘柌捎秒娏髦档淖兓瘉肀硎? 即由從站向主站發(fā)送的數(shù)據(jù)碼流是一種電流脈沖序列, 通常用1.5mA的電流值表示邏輯1,當傳輸0時,由從站控制使電流值增加11-20mA。圖3(b)部分所示是由從站向主站傳輸數(shù)據(jù)的碼流圖。

　　圖3 MBUS物理層信號

　　二、 主站信號收發(fā)電路

　　由于總線需要給從站節(jié)點供電，因此電源需要有足夠的驅動能力。如果每個節(jié)點消耗2-3mA，當100個節(jié)點時需要的電流在0.2-0.3A。

　　系統(tǒng)采用12伏直流供電，通過LM7805降壓到5伏直流;將12伏直流升壓到36伏，通過78M24得到24伏。升壓電路采用電壓芯片F(xiàn)P5138，配合幾個元器件就可以升壓到36伏。該芯片輸入電壓1.8-15伏。提供高精度的電壓輸出，輸出誤差在2%之內。工作頻率在50kHz到1MHz,并且有短路保護功能。

　　如圖4所示，Out 引腳為PWM波形輸出，直接驅動MOS管;FB引腳為電壓反饋輸入;CTL 引腳為輸出電流大小控制，電阻越大，輸出電流越小，當斷開時，芯片不工作，可以用該電阻控制芯片處于正常工作模式或待機模式;SCP引腳外接電容電阻來決定內部振蕩頻率;COMP引腳用來對內部比較器補償;COSC引腳連接電容，用于電源的軟啟動，系統(tǒng)上電后開始給電容C2充電，當充電電壓到達0.8伏時，引腳OUT開始輸出。圖4中輸出電壓為

　　VOUT=(1+R4/R3)*0.5=(1+69)*0.5=35伏

　　圖4升壓電路