CN115291556B - 一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路及方法，涉及电力电子技术领域。包括：信号接收单元、信号发送单元与控制单元；信号接收单元用于接收主站发来的信号；信号发送单元包括单片机和通讯芯片，通讯芯片用于将信号转换为单片机接受的信号，控制单元通过实时检测通讯芯片是否发出了信号并与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常，若异常，则进行封锁电路处理。本发明针对某个总线上当一个通讯芯片出现不受控异常时的问题，设计相应的封锁电路将该芯片隔离开，保证整个总线能够正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
目前消防应急照明和疏散指示***行业大多使用供电及通讯复用的两总线模式的***（以下简称两总线***），与过去的四线***（供电和通讯分别使用两根线）相比，两总线具有成本低、施工简便的突出优势。两总线的芯片有芯片厂家生产的专用芯片或者***厂家自制的类似功能的芯片。由于两总线的突出优势，这种芯片的使用正在逐渐扩大到更多的领域，例如LED照明***、泵阀控制***、消防设备监控***等等。
两总线***中，主站下发命令是高低电平信号，从站通过电阻分压检测电压信号判断主站发来的高低电平并进行解析。从站发送信息时，主站工作在恒流源模式，从站打开控制器件（一般是三极管）与主站形成恒流电路通路，然后通过开关控制回传信息，主站将电流信号并转换为高低电平并进行解析。
在消防疏散***中，灯具（从站）数量很多。若某个灯具出现故障，特别是通讯芯片若出现故障，会导致通讯芯片异常，不断的控制开关器件发信号，导致通讯总线被占用，***无法正常工作。为了保证通讯线路的正常工作，需要在设备运行过程中对通讯芯片进行故障检测，并在发现故障时对故障进行处理。
然而发明人发现，现有技术中针对电力电子器件的故障检测，只是在常规驱动基础上增加一个或门并增加故障信号输入，当有故障信号时，关闭驱动信号。这种方法的弊端在于，仅针对电力电子器件某些可以预见的异常，例如输出短路导致器件过流时的保护，而对于不可预见的异常信号，如一些不受控信号，则会无法关闭驱动型号，同样造成通讯总线被占用的现象，因此，现有的电力电子器件的故障检测方法不能解决消防疏散***中通讯芯片异常导致通讯总线被占用，***无法在正常工作的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路及方法，针对某个总线上当一个通讯芯片出现不受控异常时，通过通讯芯片的收发功能和辅助电路，将该芯片隔离开，保证整个总线能够正常工作。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
本公开第一方面提供了一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路，包括：信号接收单元、信号发送单元与控制单元；信号接收单元用于接收主站发来的信号；信号发送单元包括单片机和通讯芯片，通讯芯片用于将信号转换为单片机接受的信号，控制单元通过实时检测通讯芯片是否发出了信号并与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常，若异常，则进行封锁电路处理。
进一步的，信号接收单元包括串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端连接通讯线1，电阻R2的另一端连接通讯线2，电阻R1和电阻R2的一端均与通讯芯片相连。
进一步的，信号发送单元还包括电阻R3、三极管Q1和电阻R4，电阻R3一端与通讯芯片相连，另一端与三极管Q1基极相连，三极管Q1的集电极连接通讯线1，发射极连接电阻R4，电阻R4的另一端连接通讯线2。
更进一步的，电阻R3、三极管Q1和电阻R4组成从站信号发送电路，与主站电路配合，形成恒流源电路。
进一步的，控制单元包括二极管D1、电阻R5、电阻R6、电阻R7和三极管Q2；电阻R5与电阻R6串联，电阻R5的另一端连接通讯芯片，电阻R6的另一端连接通讯线2，二极管的正极连接三极管Q1的基极，二极管的负极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接通讯线2，三极管Q2的基极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接单片机。
更进一步的，电阻R5、电阻R6用于检测通讯芯片的输出，二极管和三极管Q2用于对通讯芯片的输出进行控制。
本公开第二方面提供了一种用于通讯芯片故障的自动封锁方法，包括以下步骤：
检测通讯芯片是否发送信号；
将检测结果与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常；
若异常，则进行封锁电路处理。
进一步的，将检测结果与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常的具体步骤为：单片机没有信号发送时，检测到通讯芯片有信号发送，则输出异常结果；
若需要发送信号时，单片机的P07输出低电平，打开通讯芯片的输出，同时检测通讯芯片的发送信号并与单片机发送的信号进行对比，若不一致，证明芯片通讯芯片已经损坏，输出异常结果。
进一步的，进行封锁电路处理的具体步骤为：输入异常结果后，控制单片机的P07输出高电平，封锁通讯芯片的输出，并给出故障信号。
更进一步的，封锁通讯芯片的输出的具体方法为，通过三极管Q2和二极管D1将通讯芯片的输出钳位，则总线上不会再有误发的信号，总线释放，总线上的其他从站可以正常回传给主站信息。
上述本发明的实施例的有益效果如下：
本发明公开了一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路及方法，控制芯片（单片机）可以实时检测通讯芯片是否发出了信号，若控制芯片没有发送信息检测到信息，则证明通信芯片异常并占用了总线。此时，控制芯片可以通过新增的三极管Q2和二极管将通讯芯片的输出钳位，则总线上不会再有误发的信号，总线释放，总线上的其他从站可以正常回传给主站信息。本发明针对某个总线上当一个通讯芯片出现不受控异常时的问题，设计相应的封锁电路将该芯片隔离开，保证整个总线能够正常工作。
本发明针对目前常用的两线制通讯，通讯芯片的收发通过芯片和辅助电路完成，因此不受协议的约束。本发明通过一对电阻来判断输出信号与单片机自身所发信号进行对比，若两者不一致，可以通过直接封锁芯片输出管脚的方式关闭芯片，不需要考虑通讯芯片是否受控，均可以关闭芯片的输出，从而保证总线不被占用。
本发明以疏散***为介入点，无论是两总线或者四总线，只要通讯具备从站受控于某个单片机并且从站发信号时有***的辅助可控器件的条件，就能解决从站故障占用总线的问题。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为现有消防疏散***中常规的通讯电路图；
图2为本实施例一用于通讯芯片故障的自动封锁电路图；
图3为本实施例二用于通讯芯片故障的自动封锁方法的流程图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；
灯具是疏散***中的一部分，其上有监控主机，所有灯具与主机之间通过通讯总线连接。
从通讯角度讲，监控主机内配置的通讯芯片为主站，灯具配置的通讯芯片为从站。如图1所示，常规的电路中，设备由单片机U1、外购的通讯芯片U2及电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4和三极管Q1组成。其中通讯芯片U2用于将某种协议的通信信号转换为单片机可以接受的信号。R1和R2用于检测通讯线路中主站发来的电压信号。电阻R3、三极管Q1和电阻R4是从站的信号发送电路，与主站电路配合，形成恒流源电路。主站中有电流/电压转换电路可以检测电流信号并将其转换为相应的通讯信号进行识别。
在实际的使用过程中，若通讯芯片U2故障，会产生无规则的发送信号，占用总线，导致整个***无法工作。现有的技术只能解决通讯芯片可以预见的异常信号，但是当通讯芯片出现不受控异常时，则无法实现故障排除。针对现有技术这种缺点，本发明提出了一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路及方法，能够解决某个总线上当一个通讯芯片出现不受控异常时的故障检测和排除，具体内容如下：
实施例一：
本公开实施例一提供了一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路，包括：信号接收单元、信号发送单元与控制单元；信号接收单元用于接收主站发来的信号；信号发送单元包括电阻R3、三极管Q1、电阻R4、单片机和通讯芯片，通讯芯片的URX接口（接收端）与单片机的TX接口（发送端）相连，通讯芯片的UTX接口（发送端）与单片机的RX接口（接收端）相连，用于将信号转换为单片机接受的信号，控制单元通过实时检测通讯芯片是否发出了信号并与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常，若异常，则进行封锁电路处理。
作为进一步的技术方案，信号接收单元包括串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端连接通讯线1，电阻R2的另一端连接通讯线2，电阻R1和电阻R2的一端均与通讯芯片相连，具体的，连接至通讯芯片的PI接口（芯片自定义的接收口）。
信号发送单元中的电阻R3、三极管Q1和电阻R4组成从站信号发送电路，与主站电路配合，形成恒流源电路。其中，电阻R3一端与通讯芯片相连，具体的，连接至通讯芯片的PO接口（芯片自定义的发送口），另一端与三极管Q1基极相连，三极管Q1的集电极连接通讯线1，发射极连接R4，电阻R4的另一端连接通讯线2。
控制单元包括二极管D1、电阻R5、电阻R6、电阻R7和三极管Q2；电阻R5、电阻R6用于检测通讯芯片的输出，二极管和三极管Q2用于对通讯芯片的输出进行控制。其中，电阻R5与电阻R6串联，电阻R5的另一端连接通讯芯片的PO接口，电阻R6的另一端连接通讯线2，二极管的正极连接三极管Q1的基极，二极管的负极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接通讯线2，三极管Q2的基极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接单片机的P07接口，具体连接方式如图2所示。
本发明基于消防疏散***的通讯芯片为外购，无法在其内部做处理的实际情况，设计了一个通讯芯片故障检测及封锁电路，如图2所示，在常规的电路中增加两个电阻R5、R6用于检测通讯芯片U2的输出，增加一个肖特基二极管D1和一个三极管Q2用于对U2输出进行控制。解决了消防疏散***且其在发生不受控异常时无法进行故障排除的技术问题。具体工作原理为：
控制芯片首先知道自己是否发出命令，若单片机U1没有信号发送时检测到通讯芯片U2发送了信号，则单片机U1的P07输出高电平，封锁通讯芯片U2的输出。保证总线的可用。
当单片机U1信号发送时，单片机U1的P07输出低电平，打开通讯芯片U2的输出，同时通过电阻R5和电阻R6组成的电路检测通讯芯片U2的发送信号并与单片机U1发送的信号进行对比，若不一致，证明通讯芯片U2已经损坏，此时可控制单片机U1的P07输出高电平，封锁U2的输出，并给出故障信号则可以避免发送错误信号。
需要特别说明的是，本发明的封锁电路也可用于通讯芯片的设计中，用于自诊断自隔离。检测和控制的电路原理一致，执行检测和控制的电路可以是其他控制电路（例如模拟电路）。
实施例二：
本公开实施例二提供了一种用于通讯芯片故障的自动封锁方法，如图3所示，在检测到通讯芯片发送信号的时候进行异常信号判断，首先检测是否有发送指令，若没有，则P07输出高电平，封锁通讯芯片U2的输出电路，若有，则P07输出低电平，打开通讯芯片U2的输出电路，单片机U1发送信号并与通讯芯片U2的输出信号进行对比，若相同则P07继续输出低电平，否则输出高电平封锁通讯芯片U2的输出电路，直至单片机U1的信号发送完毕。具体包括以下步骤：
检测通讯芯片是否发送信号；将检测结果与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常。
具体的，单片机没有信号发送时，检测到通讯芯片有信号发送，则输出异常结果；若需要发送信号时，单片机的P07输出低电平，打开通讯芯片的输出，同时检测通讯芯片的发送信号并与单片机发送的信号进行对比，若不一致，证明芯片通讯芯片已经损坏，输出异常结果。
若异常，则进行封锁电路处理。具体步骤为：输入异常结果后，控制单片机的P07输出高电平，封锁通讯芯片的输出，并给出故障信号。
作为进一步的技术方案，封锁通讯芯片的输出的具体方法为，通过三极管Q2和二极管D1将通讯芯片的输出钳位，则总线上不会再有误发的信号，总线释放，总线上的其他从站可以正常回传给主站信息。
由于控制芯片会控制通讯芯片的收发，收的时候通讯芯片检测总线高低电平信号然后转换为控制芯片需要的信号。发的时候控制芯片将需要发送的信息发给通讯芯片。通讯芯片通过控制三极管Q1与主站配合完成电流环的信息回传。
若通讯芯片异常，就可能在控制芯片没有让其发送信息的时候发送，导致占用总线。
因此，本发明设计了一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路的封锁方法，控制芯片可以通过增加的电阻R5和电阻R6实时检测通讯芯片是否发出了信号，若控制芯片没有发送信息而通过电阻R5和电阻R6检测到信息，则证明通信芯片异常并占用了总线。此时，控制芯片可以通过新增的三极管Q2和二极管D1将通讯芯片的输出钳位，即实现故障通讯芯片的隔离，使总线上不会再有误发的信号，总线释放，总线上的其他从站可以正常回传给主站信息。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种用于通讯芯片故障的自动封锁电路，其特征在于，包括：信号接收单元、信号发送单元与控制单元；信号接收单元用于接收主站发来的信号；信号发送单元包括单片机和通讯芯片，通讯芯片用于将信号转换为单片机接受的信号，控制单元通过实时检测通讯芯片是否发出了信号并与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常，若异常，则进行封锁电路处理；
信号接收单元包括串联的电阻R1和电阻R2，电阻R1的另一端连接通讯线1，电阻R2的另一端连接通讯线2，电阻R1和电阻R2的一端均与通讯芯片相连；
信号发送单元还包括电阻R3、三极管Q1和电阻R4，电阻R3一端与通讯芯片相连，另一端与三极管Q1基极相连，三极管Q1的集电极连接通讯线1，发射极连接电阻R4，电阻R4的另一端连接通讯线2；
电阻R3、三极管Q1和电阻R4组成从站信号发送电路，与主站电路配合，形成恒流源电路；
控制单元包括二极管D1、电阻R5、电阻R6、电阻R7和三极管Q2；电阻R5与电阻R6串联，电阻R5的另一端连接通讯芯片，电阻R6的另一端连接通讯线2，二极管的正极连接三极管Q1的基极，二极管的负极连接三极管Q2的集电极，三极管Q2的发射极连接通讯线2，三极管Q2的基极连接电阻R7的一端，电阻R7的另一端连接单片机。
2.如权利要求1所述的用于通讯芯片故障的自动封锁电路，其特征在于，电阻R5、电阻R6用于检测通讯芯片的输出，二极管和三极管Q2用于对通讯芯片的输出进行控制。
3.一种基于权利要求1-2任一项所述的用于通讯芯片故障的自动封锁电路的自动封锁方法，其特征在于，包括以下步骤：
检测通讯芯片是否发送信号；
将检测结果与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常；
若异常，则进行封锁电路处理。
4.如权利要求3所述的自动封锁方法，其特征在于，将检测结果与检测单片机是否发出信号的结果进行对比，判断通讯芯片是否异常的具体步骤为：单片机没有信号发送时，检测到通讯芯片有信号发送，则输出异常结果；
若需要发送信号时，单片机的P07输出低电平，打开通讯芯片的输出，同时检测通讯芯片的发送信号并与单片机发送的信号进行对比，若不一致，证明芯片通讯芯片已经损坏，输出异常结果。
5.如权利要求3所述的自动封锁方法，其特征在于，进行封锁电路处理的具体步骤为：输入异常结果后，控制单片机的P07输出高电平，封锁通讯芯片的输出，并给出故障信号。
6.如权利要求5所述的自动封锁方法，其特征在于，封锁通讯芯片的输出的具体方法为，通过三极管Q2和二极管D1将通讯芯片的输出钳位，则总线上不会再有误发的信号，总线释放，总线上的其他从站可以正常回传给主站信息。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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