CN109460376B - 数字串行码传输与rs485转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数字串行码传输与RS485转换器，包括：微控制器模块、微控制器基本外部电路模块、数字串码接口模块、RS485模块、储存模块、本安电源模块，所述微控制器基本外部电路模块、数字串码接口模块、RS485模块、储存模块分别与微控制器模块相连，所述本安电源模块分别与微控制器模块、微控制器基本外部电路模块、数字串码接口模块、RS485模块、储存模块相连为其供电。本发明的数字串行码传输与RS485转换器抗电磁干扰度达到3级以上要求，数字串行码信号与RS485信号之间可以相互转换。该转换器优点是性能稳定可靠、抗干扰能力强、操作维护简单、信号接收转换能力强，便于在煤矿井下安装，帮助设备之间的联网通信。
Description
技术领域
本发明涉及一种数字串行码传输与RS485转换器，属于通信设备技术领域。
背景技术
数字串行码是一种恒流型电流脉冲信号标准，采用的是单向数据通信方式，具有良好的抗干扰能力，但是不具备联网功能，在当前大力发展物联网时代，已经不能满足智能通信的要求了。
RS485是一个定义平衡数字多点***中的驱动器和接收器的电气特性的标准，采用半双工异步数据通信方式，使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下能有效传输信号。它可以实现点对点的通信，并能实现联网功能。它多应用在集中控制枢纽和分散控制单元之间。
现有的煤矿模拟量传感器发送的是数字串行码数据，而煤矿监控分站使用RS485标准进行通信联网，为了使煤矿传感器能与煤矿监控分站实现联网通信，必须研制一种适用于煤矿下电磁辐射干扰环境的数字串行码传输与RS485转换器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种数字串行码传输与RS485转换器，用于对煤矿用监控分站与各种模拟量传感器通信方式的相互转换。通过接收传感器发送过来的数字串行码数据，利用微控制处理器转换，变换成RS485标准的信号制式再传送给监控分站。同时，在RS485接口端还需要加入抗电磁辐射干扰的电路，以保证传感器能不受电磁辐射的干扰。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现：
一种数字串行码传输与RS485转换器，包括：微控制器模块1、微控制器基本外部电路模块2、数字串码接口模块3、RS485模块4、储存模块5、本安电源模块6，所述微控制器基本外部电路模块2、数字串码接口模块3、RS485模块4、储存模块5分别与微控制器模块1相连，所述本安电源模块6分别与微控制器模块1、微控制器基本外部电路模块2、数字串码接口模块3、RS485模块4、储存模块5相连为其供电。
本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：
前述数字串行码传输与RS485转换器，其中本安电源模块6包括稳压模块1805、可控硅Q1、二极管D1、二极管D2、防浪涌二极管D4、稳压二极管D5、电容C1、电阻R3，所述防浪涌二极管D4的阳极接地、阴极接18V电源，所述二极管D1的阳极接18V电源、阴极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与稳压模块1805的2脚相连，所述稳压模块1805的3脚接地，所述稳压模块1805的1脚输出5V电源，所述电容C1、电阻R3组成并联电路，并联电路的一端接地，另一端接稳压二极管D5的阳极，稳压二极管D5的阴极接稳压模块1805的1脚，所述可控硅Q1的阳极与稳压模块1805的1脚相连，阴极接地，触发极接稳压二极管D5的阳极。
前述数字串行码传输与RS485转换器，其中数字串码接口模块3包括LM321信号放大器、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D11、隔离电阻R508，所述电阻R11的一端接数字串行码信号，电阻R11的另一端串联电阻R12后接LM321信号放大器的-IN端，所述二极管D11的阳极接地，二极管D11的阴极接于电阻R11、电阻R12之间，所述电阻R13并联于二极管D11的两端，所述电容C11的一端接LM321信号放大器的-IN端，电容C11的另一端接地，所述电阻R14的一端接5V电源正极，电阻R14的另一端经电阻R15接地，所述LM321信号放大器的+IN端接于电阻R14、电阻R15之间，所述LM321信号放大器的V-端接地，所述LM321信号放大器的V+端接5V电源正极，所述电容C10接于5V电源正极和地之间，所述电容C12接于LM321信号放大器的OUT端和地之间，所述LM321信号放大器的输出信号经隔离电阻R508之后传入微控制器模块1。
前述数字串行码传输与RS485转换器，其中RS485模块4包括RS485收发器U4、上拉电阻R43、下拉电阻R44，RS485收发器U4为带隔离的增强型RS485收发器，型号为ADM2483，所述RS485收发器U4的第3脚接收来自微控制器模块1发送过来的信号，经过RS485收发器U4的内部隔离器和收发器，从第12脚经上拉电阻R43发送出去；接收的信号经过下拉电阻R44，从RS485收发器U4的第13脚通过内部收发器和隔离器，从RS485收发器U4的第6脚回传给微控制器模块1。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的数字串行码传输与RS485转换器抗电磁干扰度达到3级以上要求，数字串行码信号与RS485信号之间可以相互转换。该转换器优点是性能稳定可靠、抗干扰能力强、操作维护简单、信号接收转换能力强，便于在煤矿井下安装，帮助设备之间的联网通信。
附图说明
图1是本发明的***结构图；
图2是本发明的本安电源模块电路原理图；
图3是本发明的数字串码接口模块电路原理图；
图4是本发明的RS485模块电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明的数字串行码传输与RS485转换器，包括：微控制器模块1、微控制器基本外部电路模块2、数字串码接口模块3、RS485模块4、储存模块5、本安电源模块6，所述微控制器基本外部电路模块2、数字串码接口模块3、RS485模块4、储存模块5分别与微控制器模块1相连，所述本安电源模块6分别与微控制器模块1、微控制器基本外部电路模块2、数字串码接口模块3、RS485模块4、储存模块5相连为其供电。所述微控制器基本外部电路模块2提供晶振、复位功能配合微控制器模块1工作，储存模块5可使用EEPROM存储器用于保存数据，数字串行信号经数字串码接口模块3放大、隔离输送至微控制器模块1转换成RS485信号，RS485信号输送至RS485模块4进行隔离后向煤矿监控分站进行信号发送，由煤矿监控分站返回的信号经RS485模块4隔离后，回传给微控制器模块1。
为了保证传感器能不受电磁辐射的干扰，在本安电源模块6中需要加入抗电磁辐射干扰的电路，如图2所示，本安电源模块6包括稳压模块1805、可控硅Q1、二极管D1、二极管D2、防浪涌二极管D4、稳压二极管D5、电容C1、电阻R3，所述防浪涌二极管D4的阳极接地、阴极接18V电源，所述二极管D1的阳极接18V电源、阴极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与稳压模块1805的2脚相连，所述稳压模块1805的3脚接地，所述稳压模块1805的1脚输出5V电源，所述电容C1、电阻R3组成并联电路，并联电路的一端接地，另一端接稳压二极管D5的阳极，稳压二极管D5的阴极接稳压模块1805的1脚，所述可控硅Q1的阳极与稳压模块1805的1脚相连，阴极接地，触发极接稳压二极管D5的阳极。
当有较大的雷击浪涌干扰源或者电瞬变脉冲群干扰源进入到18V本安电源输入端时，防浪涌二极管D4可以瞬间吸收掉这些干扰源信号的能量。二极管D1、二极管D2作为双重限流保护措施，阻止后级电路出现故障产生较大电流反向回流到本安电路输出端，起到本安保护作用。如果稳压模块1805出现故障失效后，导致18V直流电直接串入到后级电路时，5V的稳压二极管D5反向截止，可控硅Q1打开，18V本安直流电输入端直接进入短路保护状态，再次起到本安保护作用。
如图3所示，数字串码接口模块3包括LM321信号放大器、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D11、隔离电阻R508，所述电阻R11的一端接数字串行码信号，电阻R11的另一端串联电阻R12后接LM321信号放大器的-IN端，所述二极管D11的阳极接地，二极管D11的阴极接于电阻R11、电阻R12之间，所述电阻R13并联于二极管D11的两端，所述电容C11的一端接LM321信号放大器的-IN端，电容C11的另一端接地，所述电阻R14的一端接5V电源正极，电阻R14的另一端经电阻R15接地，所述LM321信号放大器的+IN端接于电阻R14、电阻R15之间，所述LM321信号放大器的V-端接地，所述LM321信号放大器的V+端接5V电源正极，所述电容C10接于5V电源正极和地之间，所述电容C12接于LM321信号放大器的OUT端和地之间，所述LM321信号放大器的输出信号经隔离电阻R508之后传入微控制器模块1。
图3中，数字串行码信号由P1接口处进入，经过U10的LM321信号放大器放大和R508隔离电阻之后传入主控制器U501STC11F04E单片机的第2脚，经过微控制器处理之后由第8脚发送出去。
如图4所示，RS485模块4包括RS485收发器U4、上拉电阻R43、下拉电阻R44，RS485收发器U4为带隔离的增强型RS485收发器，型号为ADM2483，所述RS485收发器U4的第3脚接收来自微控制器模块1发送过来的信号，经过RS485收发器U4的内部隔离器和收发器，从第12脚经上拉电阻R43发送出去；接收的信号经过下拉电阻R44，从RS485收发器U4的第13脚通过内部收发器和隔离器，从RS485收发器U4的第6脚回传给微控制器模块1。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。
Claims (1)
1.一种数字串行码传输与RS485转换器，其特征在于，包括：微控制器模块、微控制器基本外部电路模块、数字串码接口模块、RS485模块、储存模块、本安电源模块，所述微控制器基本外部电路模块、数字串码接口模块、RS485模块、储存模块分别与微控制器模块相连，所述本安电源模块分别与微控制器模块、微控制器基本外部电路模块、数字串码接口模块、RS485模块、储存模块相连为其供电；
所述本安电源模块包括稳压模块1805、可控硅Q1、二极管D1、二极管D2、防浪涌二极管D4、稳压二极管D5、电容C1、电阻R3，所述防浪涌二极管D4的阳极接地、阴极接18V电源，所述二极管D1的阳极接18V电源、阴极与二极管D2的阳极相连，二极管D2的阴极与稳压模块1805的2脚相连，所述稳压模块1805的3脚接地，所述稳压模块1805的1脚输出5V电源，所述电容C1、电阻R3组成并联电路，并联电路的一端接地，另一端接稳压二极管D5的阳极，稳压二极管D5的阴极接稳压模块1805的1脚，所述可控硅Q1的阳极与稳压模块1805的1脚相连，阴极接地，触发极接稳压二极管D5的阳极；
所述数字串码接口模块包括LM321信号放大器、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电容C10、电容C11、电容C12、二极管D11、隔离电阻R508，所述电阻R11的一端接数字串行码信号，电阻R11的另一端串联电阻R12后接LM321信号放大器的-IN端，所述二极管D11的阳极接地，二极管D11的阴极接于电阻R11、电阻R12之间，所述电阻R13并联于二极管D11的两端，所述电容C11的一端接LM321信号放大器的-IN端，电容C11的另一端接地，所述电阻R14的一端接5V电源正极，电阻R14的另一端经电阻R15接地，所述LM321信号放大器的+IN端接于电阻R14、电阻R15之间，所述LM321信号放大器的V-端接地，所述LM321信号放大器的V+端接5V电源正极，所述电容C10接于5V电源正极和地之间，所述电容C12接于LM321信号放大器的OUT端和地之间，所述LM321信号放大器的输出信号经隔离电阻R508之后传入微控制器模块；
所述RS485模块包括RS485收发器U4、上拉电阻R43、下拉电阻R44，RS485收发器U4为带隔离的增强型RS485收发器，型号为ADM2483，所述RS485收发器U4的第3脚接收来自微控制器模块发送过来的信号，经过RS485收发器U4的内部隔离器和收发器，从第12脚经上拉电阻R43发送出去；接收的信号经过下拉电阻R44，从RS485收发器U4的第13脚通过内部收发器和隔离器，从RS485收发器U4的第6脚回传给微控制器模块。
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