專利名稱：無(wú)調(diào)制解調(diào)ttl電平dc電源線上的通信結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代エ業(yè)、樓宇監(jiān)控、智能交通等領(lǐng)域的現(xiàn)場(chǎng)控制過(guò)程往往受到環(huán)境、場(chǎng)合等限制，需要多條線纜、長(zhǎng)距離與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，造成大量的原材料浪費(fèi)。以中央空調(diào)系統(tǒng)溫控器的安裝為例，常規(guī)的溫控器是中央空調(diào)控制系統(tǒng)的末端控 制器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的集成，一般利用其改變風(fēng)機(jī)盤管高、中、低三速來(lái)調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度，溫控器結(jié)構(gòu)上由控制部分(屬“智能控制器”概念)與執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分兩部分構(gòu)成，控制部分安裝的位置一般沒(méi)有電源，需要執(zhí)行機(jī)構(gòu)部分要為控制部分提供電源。若要節(jié)省大量銅線材，最佳方案采用雙MCU主、從方式、使用最普通的雙絞或平行線，主機(jī)既能給從機(jī)供電，主從機(jī)又能在該DC電源線上高速雙向通信，以滿足控制器的各種技術(shù)指標(biāo)和功能。以下技術(shù)方案的討論都以中央空調(diào)溫控器為例展開(kāi)。當(dāng)前主要應(yīng)用的智能控制器與執(zhí)行器間配合方案有以下幾種I)配合方案A，原理如圖I所示，其中左側(cè)部分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)(含變壓器、繼電器)，右側(cè)為智能控制器。該工作方案的執(zhí)行機(jī)構(gòu)含變壓器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)AC 220V到DC 12V、DC 5V的電源整流轉(zhuǎn)換，同時(shí)為智能控制器提供DC 5V工作電源?？刂破飨驁?zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出高速、中速、低速、閥開(kāi)、閥關(guān)等開(kāi)關(guān)量命令，通過(guò)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的繼電器來(lái)進(jìn)行風(fēng)速的切換與閥門的開(kāi)關(guān)。需要聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的場(chǎng)合，還會(huì)有額外的通信線，如上圖所用的RS485網(wǎng)絡(luò)兩線信號(hào)。溫控器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)之間包括VCC、GND,風(fēng)機(jī)高速、中速、低速，閥開(kāi)、閥關(guān)等TTL電平的I/o線控制線。執(zhí)行機(jī)構(gòu)不需要額外單片機(jī)控制。2)配合方案B，原理如圖2所示，其中左側(cè)部分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)(含變壓器、繼電器、單片機(jī))，右側(cè)為智能控制器。該通信方案為執(zhí)行機(jī)構(gòu)含變壓器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)AC 220V到DC 12V、DC 5V的電源整流轉(zhuǎn)換，同時(shí)為智能控制器提供DC 5V工作電源。智能控制器通過(guò)串行通信方式(例UART、RS232C、RS485、I2C等)同執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)解析后控制對(duì)應(yīng)繼電器來(lái)進(jìn)行風(fēng)速的切換與閥門的開(kāi)關(guān)。3)配合方案C，原理如圖3所示，其中左側(cè)部分為執(zhí)行機(jī)構(gòu)(含變壓器、繼電器、單片機(jī)、調(diào)制解調(diào)器)，右側(cè)為智能調(diào)節(jié)器(含單片機(jī)、穩(wěn)壓器、調(diào)制解調(diào)器)。該通信方案為執(zhí)行機(jī)構(gòu)含變壓器，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)AC 220V到DC 12V的轉(zhuǎn)換，同時(shí)為智能調(diào)節(jié)器提供DC 12V工作電源，智能控制器通過(guò)穩(wěn)壓器整流電路得到DC 5V電壓。智能調(diào)節(jié)器通過(guò)載波的方式與執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的控制器通過(guò)調(diào)制解調(diào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析后控制對(duì)應(yīng)繼電器來(lái)進(jìn)行風(fēng)速的切換與閥門的開(kāi)關(guān)。上述方案各有其優(yōu)缺點(diǎn)工作方案A :優(yōu)點(diǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器為一體、制作方便、生產(chǎn)成本低。[0012]缺點(diǎn)智能控制器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接方式復(fù)雜，造成大量動(dòng)カ線浪費(fèi)。智能控制器體積較大，若使用地點(diǎn)空間小，無(wú)法安裝。工作方案B:優(yōu)點(diǎn)一般采用四根線即可完成執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器的數(shù)據(jù)交互，兩端都含控制器，通信信號(hào)為DC 5V，通信方式較理想。缺點(diǎn)實(shí)際應(yīng)用中多采用較特殊的四芯電纜，通信方式不是最簡(jiǎn)，成本較高，安裝施工麻煩。工作方案C :優(yōu)點(diǎn)利用兩根線，采用調(diào)制解調(diào)的方式實(shí)現(xiàn)“供電+數(shù)據(jù)傳輸”，節(jié)省電纜。缺點(diǎn)調(diào)制解調(diào)模塊、從機(jī)穩(wěn)壓和儲(chǔ)能元器件増加了成本。需要控制切換調(diào)制解調(diào) 模式，通信速率降低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了解決常規(guī)通信方法在使用過(guò)程中或使用線纜過(guò)多或增加額外模塊開(kāi)支的不足和缺陷，提供一種無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，它既節(jié)省材料又能方便簡(jiǎn)單，在用兩根最普通、最廉價(jià)的通信線、采用ー個(gè)防瞬間泄壓ニ極管，在主、從機(jī)沒(méi)有調(diào)制解調(diào)器、不需要在高于TTL電平的DC電源線上進(jìn)行通信，更沒(méi)有必要在從機(jī)上増加穩(wěn)壓、儲(chǔ)能元件，使主、從機(jī)實(shí)現(xiàn)高速雙向通信及控制功能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，它包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能控制器，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)其MCU的三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后經(jīng)防瞬間泄壓ニ極管與智能控制器MCU的直流電壓端連接，同時(shí)所述三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后還與智能控制器MCU的ー個(gè)I/O端ロ連接，從而以無(wú)調(diào)制的TTL電平作為DC電源為智能控制器供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)MCU和智能控制器的MCU端的地線直接連接。所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)端MCU的Pl. O、Pl. 2、Pl. 3三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后通過(guò)傳輸線與防瞬間泄壓ニ極管陽(yáng)極連接，防瞬間泄壓ニ極管的陰極與智能控制器MCU的直流電壓端連接；所述傳輸線還直接與智能控制器MCU的Pl. 31/0端ロ連接。在供電模式時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)端MCU的端ロ Pl. 3設(shè)置為推挽輸出模式,強(qiáng)上拉輸出，Pl. 2端ロ設(shè)置為準(zhǔn)雙向模式工作；在通信模式時(shí)，所述MCU的I/O端ロ Pl. 2/P1. 3均設(shè)置為準(zhǔn)雙向模式工作，Pl- O端ロ設(shè)置為AD采樣，通信端ロ設(shè)置為Pl. 3。通過(guò)PL 0_AD采樣端ロ動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)智能控制器MCU工作電壓，若工作電壓接近掉電保護(hù)，立即啟動(dòng)Pl. 2端ロ為推挽輸出模式，給智能控制器及時(shí)補(bǔ)償工作電壓。在供電模式時(shí)，主機(jī)MCU的Pl. 3端ロ為推挽輸出模式，強(qiáng)上拉輸出，Pl. O端ロ為動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)從機(jī)MCU工作電壓，若接近4. 5V,啟動(dòng)Pl. 2端ロ為推挽輸出模式，補(bǔ)償從機(jī)工作電壓。在通信模式時(shí)，所述MCU輸出管腳為準(zhǔn)雙向模式工作。本實(shí)用新型采用兩線制無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的通信方法，能最大限度的利用現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)，避免了大規(guī)模的工程改造，同時(shí)可節(jié)省大量的電纜銅線材和費(fèi)用。主從機(jī)通過(guò)軟件配合，最終實(shí)現(xiàn)從機(jī)受電工作，并利用防瞬間泄壓ニ極管作為TTL電平DC電源線上的唯一硬件，克服常規(guī)主從機(jī)必須具備調(diào)制解調(diào)模塊所帯來(lái)的通信速率慢、増加額外成本的不足，最終達(dá)到雙向高速通信。本實(shí)用新型的有益效果是采用兩線制無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的通信方法，能最大限度的利用現(xiàn)有的建筑結(jié)構(gòu)，避免大規(guī)模的工程改造，解決了用戶對(duì)電纜消耗、降低成本、便捷通信的需求。本通信方法具有科學(xué)、制作簡(jiǎn)易，造價(jià)低、效益回收快等優(yōu)勢(shì)。因此將會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖I為現(xiàn)有方案I的結(jié)構(gòu)圖；圖2為現(xiàn)有方案2的結(jié)構(gòu)圖；圖3為現(xiàn)有方案3的結(jié)構(gòu)圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)際連接圖； 圖5為圖4中的具體主從及端ロ連接圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)ー步說(shuō)明。圖4、5中，一種無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，它包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能控制器，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)端MCU的Pl. O、Pl. 2、Pl. 3三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后通過(guò)傳輸線與防瞬間泄壓ニ極管陽(yáng)極連接，防瞬間泄壓ニ極管的陰極與智能控制器MCU的直流電壓端連接；所述傳輸線還直接與智能控制器MCU的Pl. 31/0端ロ連接，從而以無(wú)調(diào)制的TTL電平作為DC電源為智能控制器供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)MCU和智能控制器的MCU端的地線直接連接。在工作時(shí)，MCU首先初始化為供電模式I)初始化設(shè)置Pl. 3端ロ為供電模式，Pl. 2為準(zhǔn)雙向模式；MOV P1M1, #00HMOV P1M0, #08H;設(shè)置MCU的Pl. 3端ロ為推挽輸出模式，強(qiáng)上拉輸出2)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器通信時(shí)設(shè)置MCU的Pl. 2/3端ロ為準(zhǔn)雙向模式MOV P1M1, #00HMOV P1M0, #00H;設(shè)置MCU的管腳Pl. 2/3為準(zhǔn)雙向模式3)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與控制器通信通信完后恢復(fù)設(shè)置Pl. 3為供電模式，Pl. 2為準(zhǔn)雙向模式；MOV P1M1, #00HMOV P1M0, #08H;設(shè)置MCU的管腳Pl. 3推挽輸出模式，強(qiáng)上拉輸出。4)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)控制器MCU工作電壓，控制器電壓不足時(shí)及時(shí)補(bǔ)償MOV ADC_C0NTR，#11100000B;選擇 Pl. O 作為 A/D 轉(zhuǎn)換通道MOV P1ASF, #00000001B ;A/D_0ORL ADC_C0NTR，#01101000B;啟動(dòng)溫度 A/D_0 轉(zhuǎn)換MOV A, ADC_RES ;讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果SUBB A, #0E1HJNC ADff[0052]MOV P1M1, #00HMOV P1M0, #OCH ;設(shè)置PI. 2/3推挽輸出模式，強(qiáng)上拉輸出ADW: RET。·
權(quán)利要求1.一種無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，它包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能控制器，其特征是，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)其MCU的三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后經(jīng)防瞬間泄壓ニ極管與智能控制器MCU的直流電壓端連接，同時(shí)所述三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后還與智能控制器MCU的ー個(gè)I/O端ロ連接，從而以無(wú)調(diào)制的TTL電平作為DC電源為智能控制器供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)MCU和智能控制器的MCU端的地線直接連接。
2.如權(quán)利要求I所述的無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，其特征是，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)端MCU的Pl. O、Pl. 2、Pl. 3三個(gè)普通I/O端ロ并聯(lián)后通過(guò)傳輸線與防瞬間泄壓ニ極管陽(yáng)極連接，防瞬間泄壓ニ極管的陰極與智能控制器MCU的直流電壓端連接；所述傳輸線還直接與智能控制器MCU的Pl. 31/0端ロ連接。
3.如權(quán)利要求2所述的無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，其特征是，在供電模式時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)端MCU的端ロ Pl. 3設(shè)置為推挽輸出模式，強(qiáng)上拉輸出，Pl. 2端ロ設(shè)置為準(zhǔn)雙向模式工作；在通信模式時(shí)，所述MCU的I/O端ロ Pl. 2/P1. 3設(shè)置為準(zhǔn)雙向模式工作，Pl. O端ロ設(shè)置為AD采樣。
4.如權(quán)利要求3所述的無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，其特征是，通過(guò)PL 0_AD采樣端ロ動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)智能控制器MCU工作電壓，若工作電壓接近掉電保護(hù)，立即啟動(dòng)Pl. 2端ロ為推挽輸出模式，給智能控制器及時(shí)補(bǔ)償工作電壓。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種無(wú)調(diào)制解調(diào)TTL電平DC電源線上的通信結(jié)構(gòu)，它既節(jié)省材料又能方便簡(jiǎn)單、在用兩根最普通、最廉價(jià)的通信線、硬件僅采用一個(gè)防瞬間泄壓二極管元件，經(jīng)過(guò)上述特殊連接方式并與軟件慎密配合，最終實(shí)現(xiàn)通信及控制功能。它包括執(zhí)行機(jī)構(gòu)和智能控制器，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過(guò)其MCU的三個(gè)普通I/O端口并聯(lián)后經(jīng)防瞬間泄壓二極管與智能控制器MCU的直流電壓端連接，同時(shí)所述三個(gè)普通I/O端口并聯(lián)后還與智能控制器MCU的一個(gè)I/O端口連接，從而以無(wú)調(diào)制的TTL電平作為DC電源為智能控制器供電并進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)MCU和智能控制器的MCU端的地線直接連接。
文檔編號(hào)G05B19/04GK202600404SQ20122027451
公開(kāi)日2012年12月12日 申請(qǐng)日期2012年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者張春華, 張佰力, 劉玉建 申請(qǐng)人:山東大學(xué)