CN102147783B - 主从设备通信电路 - Google Patents

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Abstract

一种主从设备通信电路，包括主设备、从设备及总线，主设备包括微控制器、电源模组及地址设定模组，从设备包括微控制器及电源模组，主设备的电源模组通过地址设定模组与从设备的电源模组相连，地址设定模组用于侦测主设备输出的总电流，并根据总电流输出一与总电流成比例常数的ID地址设定信号给新接入的从设备及主设备，新接入的从设备根据所述ID地址设定信号对应设定一ID地址，主设备根据所述ID地址设定信号记录所述ID地址为新接入的从设备的ID地址。所述主从设备通信电路可自动对从设备进行ID地址的设定。

Description

主从设备通信电路
技术领域
本发明涉及一种主从设备通信电路。
背景技术
总线控制***一般包括一主控设备即主设备及多个被控设备即从设备，其中主设备的信息可以发送到各个从设备或指定的从设备，从设备发送的信息只能被主设备所接收，各从设备之间不能直接通信。为了实现主设备与多个从设备的通信，首先必须为每一从设备设定一个识别地址，即ID地址，因此，在控制***中，每一从设备均拥有唯一的ID地址，若在同一控制***中，多个从设备拥有相同的ID地址，则会出现通信冲突问题。
一般的总线控制***的定址方式为采用硬件比如两旋转式定址开关来定址，所述两旋转式定址开关以十进制形式设定总线控制***中的从设备的ID地址。若用户需将某一从设备的ID地址设定为26时，只需将对应十位的旋转开关旋转到2，再将对应个位的旋转开关旋转到6即可。但是，如果总线控制***中包含有几百或几千个从设备时，采用硬件为每一从设备定址不仅浪费时间，还有可能会造成定址错误。
发明内容
鉴于上述内容，有必要提供一种可自动对从设备进行ID地址设定的主从设备通信电路。
一种主从设备通信电路，包括一主设备、若干从设备及用于传输主设备与从设备之间数据的总线，所述主设备包括一微控制器、一电源模组及一地址设定模组，每一从设备包括一微控制器及一电源模组，所述主设备的电源模组通过所述地址设定模组与每一从设备的电源模组相连，所述地址设定模组用于侦测所述主设备的电源模组输出的总电流，并根据所述总电流输出一与所述总电流成一比例常数的ID地址设定信号给新接入的从设备的微控制器及所述主设备的微控制器，所述新接入的从设备的微控制器根据所述ID地址设定信号对应设定一ID地址，所述主设备的微控制器根据所述ID地址设定信号记录所述ID地址为所述新接入的从设备的ID地址。
相较现有技术，所述主从设备通信电路通过所述地址设定模组侦测所述主设备的电源模组输出的总电流，并根据所述总电流对新接入的从设备进行ID地址的设定，从而使所有接入的从设备的ID地址不发生冲突，保证了信号传输的流畅。
附图说明
下面参照附图结合较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
图1为本发明主从设备通信电路较佳实施方式的框图。
图2为图1中地址设定模组的电路图。
主要元件符号说明
    主设备     10
    微控制器     12、  22
    电源模组     14、  24
    地址设定模组     16
    开关控制单元     162
    电流侦测单元     164
    从设备     20
    总线     30
    电源接收端     VCC
    场效应管     Q1、Q2
    电源连接器     J
    分流电阻     R
    放大器     U
    电阻     R1-R3
    ID地址设定信号输出端     ID Set
    电源控制端     Power Enable
具体实施方式
请参考图1，本发明主从设备通信电路的较佳实施方式包括一主设备10(如一中央处理器)、若干从设备20及一用于传输主设备10与从设备20之间数据的总线30，如I2C总线、RS-485总线、RS-422总线。
所述主设备10包括一微控制器12、一电源模组14及一地址设定模组16。每一从设备20均包括一微控制器22及一电源模组24。所述主设备10的微控制器12通过所述总线30与每一从设备20的微控制器22相连，以实现主设备10与从设备20之间的通信。
所述主设备10的电源模组14通过所述地址设定模组16与每一从设备20的电源模组24相连，所述地址设定模组16侦测电源模组14输出的总电流，并根据所述总电流输出一ID地址设定信号给新接入的从设备20的微控制器22及所述主设备10的微控制器12，所述新接入的从设备20的微控制器22根据所述ID地址设定信号对应设定一ID地址，所述主设备10的微控制器12根据所述ID地址设定信号记录所述ID地址为所述新接入的从设备20的ID地址。所述主设备10的微控制器12还用于当侦测到的ID地址设定信号大于一预设值时(即电源模组14输出的总电流大于一预设值时)，输出一停止信号给所述地址设定模组16以停止给所有从设备20进行供电，以防止电流过大而损坏器件。
请参考图2，本实施方式中，所述地址设定模组16包括一电源接收端VCC、一开关控制单元162、一与每一从设备20的电源模组24相连的电源连接器J、一电流侦测单元164。所述开关控制单元162包括一第一电子开关如一场效应管Q1、一第二电子开关如一场效应管Q2、一电源控制端Power_Enable，所述电流侦测单元164包括一分流电阻R、一放大器U、三个电阻R1-R3、一ID地址设定信号输出端ID_Set。
所述电源接收端VCC用于接收所述电源模组14输出的电压，并连接至所述场效应管Q1的源极，还通过电阻R3连接至所述场效应管Q2的漏极及所述场效应管Q1的栅极。所述场效应管Q2的源极接地，栅极连接所述电源控制端Power_Enable。所述场效应管Q1的漏极连接至所述电源连接器J的一端，所述电源连接器J的另一端连接至所述放大器U的同相输入端及通过所述分流电阻R接地。所述放大器U的反相输入端通过所述电阻R2接地，还通过所述电阻R1连接所述放大器U的输出端及ID地址设定信号输出端ID_Set。所述电源控制端Power_Enable与所述主设备10的微控制器12相连，用于接收所述微控制器12传输的停止信号。所述ID地址设定信号输出端ID_Set用于输出所述ID地址设定信号给所述主设备10的微控制器12及所述从设备20的微控制器22。其他实施方式中，也可根据需要省略所述放大器U及其附加电阻R1及R2，将所述电源连接器J与所述分流电阻R之间的节点连接至所述ID地址设定信号输出端ID_Set即可，以进一步降低成本。
具体工作原理如下：初始状态下，所述主设备10的微控制器12输出一低电平信号给所述电源控制端Power_Enable，以使所述场效应管Q2截止，进而所述场效应管Q1导通。当第一个从设备20与所述主设备10连接上时，所述第一个从设备20将通过所述电源连接器J接收电压而工作，同时，所述分流电阻R侦测流经电源连接器J的总电流I1，所述分流电阻R两端的电压通过所述放大器U放大后(放大倍数通过调整电阻R1及R2的电阻值进行设定)输出一与所述总电流I1成一比例常数的模拟电压信号U1(即ID地址设定信号)，所述模拟电压信号U1通过所述ID地址设定信号输出端ID_Set被传输给所述主设备10的微控制器12及第一个从设备20的微控制器22，所述主设备10的微控制器12及第一个从设备20的微控制器22将所述模拟电压信号U1转换成一数字信号D1，并将所述数字信号D1定义为所述第一个从设备20的ID地址，以实现所述主设备10与所述第一个从设备20之间的通信顺畅，并且所述第一个从设备20的ID地址在其没有被拔出之前固定不变，即使其他的从设备20被连接上也不会影响第一个从设备20的ID地址。
当第二个从设备20与所述主设备10连接上时，所述第一个及第二个从设备20都将通过所述电源连接器J接收电压而工作，同时，所述分流电阻R侦测流经电源连接器J的总电流I2(因为新增了一个从设备20，故I2大于I1)，所述分流电阻R两端的电压通过所述放大器U放大后输出一与所述总电流I2成所述比例常数的模拟电压信号U2，所述模拟电压信号U2通过所述ID地址设定信号输出端ID_Set被传输给所述主设备10的微控制器12及第二个从设备20的微控制器22，所述主设备10的微控制器12及第二个从设备20的微控制器22将所述模拟电压信号U2转换成一数字信号D2，并将所述数字信号D2定为所述第二个从设备20的ID地址，以实现所述主设备10与所述第二个从设备20之间的通信顺畅。由于所述数字信号D2一定不等于所述数字信号D1，故所述第一个从设备20与所述第二个从设备20的ID地址不会发生冲突。
同理，后续连接的所有从设备20都会对应一个与其他从设备20不相同的数字信号，即ID地址。因此，通过所述地址设定模组16的设定，可使与所述主设备10相连的所有从设备20的ID地址自动被设定上，且不存在冲突的现象，十分方便。
另外，本发明主从设备通信电路还具有过电流自动断电的功能，具体来说，当所述模拟电压信号U2大于一预设值时(即所述总电流大于一预设值时，该预设值为电路允许的额定电流值)，所述主设备10的微控制器12输出一高电平信号(即停止信号)给所述电源控制端Power_Enable，以使所述场效应管Q2导通，进而所述场效应管Q1截止，从而停止给所有的从设备20供电，以防止过电流损坏器件。为了节省成本或根据其他考量因素，可以省略此项功能，删除所述场效应管Q1及Q2、电阻R3及电源控制端Power_Enable，直接将所述电源接收端VCC连接至所述电源连接器J的一端即可。
其他实施方式中，所述开关控制单元162也可以设计成其他形式，只要实现在微控制器12判断出所述总电流大于额定电流值时，断开电源模组14与电源模组24之间的线路即可，不局限于本实施方式给出的例子。所述电流侦测单元164也可以设计成其他形式，只要满足可发送一与所述总电流成正比例常数的ID地址设定信号即可，不局限于本实施方式给出的例子。

Claims (7)

1.一种主从设备通信电路，包括一主设备、若干从设备及用于传输主设备与从设备之间数据的总线，其特征在于：所述主设备包括一微控制器、一电源模组及一地址设定模组，每一从设备包括一微控制器及一电源模组，所述主设备的电源模组通过所述地址设定模组与每一从设备的电源模组相连，所述地址设定模组用于侦测所述主设备的电源模组输出的总电流，并根据所述总电流输出一与所述总电流成一比例常数的ID地址设定信号给新接入的从设备的微控制器及所述主设备的微控制器，所述新接入的从设备的微控制器根据所述ID地址设定信号对应设定一ID地址，所述主设备的微控制器根据所述ID地址设定信号记录所述ID地址为所述新接入的从设备的ID地址。
2.如权利要求1所述的主从设备通信电路，其特征在于：所述地址设定模组包括一用于接收所述主设备的电源模组输出电压的电源接收端、一与所述从设备的电源模组相连的电源连接器、一电流侦测单元，所述电源接收端通过所述电源连接器与所述电流侦测单元相连，所述电流侦测单元用于侦测流经所述电源连接器的总电流并根据所述总电流对应输出所述ID地址设定信号。
3.如权利要求2所述的主从设备通信电路，其特征在于：所述电流侦测单元包括一分流电阻及一ID地址设定信号输出端，所述电源接收端与所述电源连接器的一端相连，所述电源连接器的另一端通过所述分流电阻接地，所述电源连接器与所述分流电阻之间的节点用于输出所述ID地址设定信号。
4.如权利要求2所述的主从设备通信电路，其特征在于：所述电流侦测单元包括一分流电阻、一放大器、第一及第二电阻及一ID地址设定信号输出端，所述电源接收端与所述电源连接器的一端相连，所述电源连接器的另一端通过所述分流电阻接地，所述电源连接器与所述分流电阻之间的节点连接至所述放大器的同相输入端，所述放大器的反相输入端通过所述第一电阻接地，所述放大器的反相输入端还通过所述第二电阻连接所述放大器的输出端并用于输出所述ID地址设定信号。
5.如权利要求2所述的主从设备通信电路，其特征在于：所述地址设定模组还包括一开关控制单元，所述开关控制单元包括一电源控制端、第一及第二电子开关，所述第一电子开关连接在所述电源接收端与所述电源连接器之间，所述第二电子开关连接在所述第一电子开关及所述电源控制端之间，所述电源控制端接收所述主设备的微控制器的控制，并在所述总电流大于额定电流值时，断开所述电源接收端与所述电源连接器之间的线路。
6.如权利要求5所述的主从设备通信电路，其特征在于：所述第一及第二电子开关均为一场效应管，所述第一电子开关的源极连接至所述电源接收端，所述第一电子开关的漏极连接所述电源连接器，所述第一电子开关的栅极连接所述第二电子开关的漏极，所述第二电子开关的漏极还通过一电阻连接所述电源接收端，所述第二电子开关的源极接地，所述第二电子开关的栅极连接所述电源控制端。
7.如权利要求1所述的主从设备通信电路，其特征在于：所述地址设定模组还包括一开关控制单元，所述开关控制单元用于在所述主设备的微控制器判断出所述总电流大于额定电流值时，断开所述主设备的电源模组与从设备的电源模组之间的线路。
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