基于STC15F2K61單片機(jī)的MBUSRS232轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì)

　　集中器的主要功能是通過(guò)MBUS總線連接智能表計(jì)，采集儀表內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，因此能否正確與表計(jì)通信是整個(gè)系統(tǒng)的核心。發(fā)送電路如圖5所示：

　　圖5 MBUS主站信號(hào)發(fā)送電路

　　如圖所示，Vout為12伏直流升壓后得到的35伏直流，然后通過(guò)78M24轉(zhuǎn)換為24伏。TXD為單片機(jī)串行口發(fā)送引腳，當(dāng)TXD為高電平時(shí)，三極管Q102導(dǎo)通，場(chǎng)效應(yīng)管Q105導(dǎo)通，總線上輸出35伏直流，為邏輯高電平。當(dāng)TXD為低電平時(shí)，Q102不導(dǎo)通而Q105截止，24伏直流經(jīng)過(guò)D102連接總線，總線為邏輯低電平。MBUS采用兩線制，MBUS發(fā)送電路接一根線，另外一根線連接MBUS接收電路。

　　三、 MBUS接收部分電路

　　MBUS從站到主站發(fā)送的數(shù)據(jù)碼流是一種電流脈沖序列。邏輯1對(duì)應(yīng)的最大電流可達(dá)到1.5mA的穩(wěn)態(tài)電流，邏輯0對(duì)應(yīng)的電流是在邏輯1對(duì)應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電流基礎(chǔ)上額外增加11-20mA。如何識(shí)別電流脈沖序列是成功接收從機(jī)回傳數(shù)據(jù)的關(guān)鍵。

　　接收電路如下圖所示：

　　圖6 MBUS主站信號(hào)接收電路

　　接收電路中MBUS總線經(jīng)過(guò)R5、R6電阻分壓之后連接到單片機(jī)的AD1引腳，單片機(jī)通過(guò)測(cè)量分壓點(diǎn)的電壓得到穩(wěn)態(tài)時(shí)比較器反相端2引腳的電壓。比較器的同相端3引腳連接電容然后通過(guò)R1連接單片機(jī)的PWM引腳，并通過(guò)電阻R2,R3分壓后接單片機(jī)的AD2引腳，用于測(cè)量比較器同相端3引腳的電壓。

　　系統(tǒng)上電后，總線給從機(jī)通信電路供電，由于負(fù)載的個(gè)數(shù)以及負(fù)載的特性等原因，在R7上的壓降會(huì)不同，這也是很多MBUS接收電路當(dāng)負(fù)載特性或個(gè)數(shù)有變化的時(shí)候不能正確抄收數(shù)據(jù)的原因。該電路上電后，先測(cè)量R4與R7之間的電壓，計(jì)算出比較器2引腳的電壓。然后控制PWM輸出給電容C1充電，并不斷采集AD2點(diǎn)的電壓，使比較器3引腳電壓大于比較器2引腳電壓，而略小于當(dāng)總線中傳輸數(shù)字0時(shí)比較器2引腳的電壓。該電壓作為比較器的基準(zhǔn)電壓。基準(zhǔn)電壓根據(jù)AD1點(diǎn)的電壓不同而不同，建立一個(gè)表格存儲(chǔ)到單片機(jī)存儲(chǔ)器中，以備查詢。當(dāng)從站返回電流脈沖序列時(shí)，改變了比較器2引腳的電壓，通過(guò)與基準(zhǔn)電壓相比較，OUT1引腳輸出電壓脈沖序列。經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換為0-5伏信號(hào)后，接單片機(jī)的串口接收引腳。由于軟件根據(jù)AD1點(diǎn)的電壓實(shí)時(shí)調(diào)整比較器3引腳的基準(zhǔn)電壓，使該接收電路適應(yīng)能力大大增強(qiáng)。在通信過(guò)程中，因?yàn)锳D1點(diǎn)電壓值不斷改變，因此當(dāng)集中器通過(guò)總線向表計(jì)發(fā)送數(shù)據(jù)前，停止AD1點(diǎn)的電壓采樣。當(dāng)接收到從站數(shù)據(jù)返回之后，重新啟動(dòng)對(duì)AD1點(diǎn)的電壓采樣。每隔一秒根據(jù)AD1點(diǎn)不同的電壓，更新一次基準(zhǔn)電壓。由于系統(tǒng)根據(jù)MBUS穩(wěn)態(tài)電壓動(dòng)態(tài)地調(diào)整比較器基準(zhǔn)電壓，從而避免了由于負(fù)載個(gè)數(shù)或負(fù)載特性導(dǎo)致的MBUS負(fù)端壓降變化的弊端，使接收電路的適應(yīng)性大大增強(qiáng)。本設(shè)計(jì)已經(jīng)在抄表系統(tǒng)中應(yīng)用，運(yùn)行表明該設(shè)計(jì)穩(wěn)定性好，可靠性高，收到了良好的效果。

　　四、上位機(jī)測(cè)試軟件

　　為了測(cè)試轉(zhuǎn)換器，編寫(xiě)計(jì)算機(jī)程序如下，分別用于讀取表計(jì)表號(hào)和數(shù)據(jù)。