一種單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括級(jí)聯(lián)的若干個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置包括串行接口單元、光電隔離單元、控制單元、上行光單元、下行光單元和狀態(tài)指示單元，光電隔離單元設(shè)置在串行接口單元與控制單元之間、用于隔離并進(jìn)行TTL電平與LVTTL電平的轉(zhuǎn)換，狀態(tài)指示單元與控制單元連接、用于進(jìn)行不同狀態(tài)指示，所述串行接口單元包括一個(gè)或多個(gè)串行接口子單元，每個(gè)串行接口子單元包括RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片，所述光電隔離單元包括一個(gè)或多個(gè)光電隔離子單元。實(shí)施本實(shí)用新型的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具有以下有益效果：成本較低、具備光電隔離功能、傳輸?shù)目煽啃暂^高。
【專利說明】
一種單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，特別涉及一種單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]RS232/RS422/RS485接口廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，如設(shè)備控制、數(shù)據(jù)采集等。RS232接口一般只可以傳輸15米，RS422/RS485接口在低速時(shí)可以傳輸幾公里?？紤]到電磁干擾、防雷等因素，在實(shí)際使用中，RS232/RS422/RS485接口線纜不易過長(zhǎng)，一般在5米以內(nèi)，RS232/RS422/RS485接口的延伸有迫切的需要。目前主要有支持RS232/RS422/RS485接口的多業(yè)務(wù)光端機(jī)和RS232/RS422/RS485光貓來實(shí)現(xiàn)RS232/RS422/RS485信號(hào)的遠(yuǎn)傳，這兩種設(shè)備都是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸設(shè)備，較節(jié)點(diǎn)式傳輸方案而言，光纖使用數(shù)量大的多，其成本較高，不利于成本的控制。其不具備溫度調(diào)節(jié)功能，在惡劣的環(huán)境下無法正常使用，不具備光電隔離功能，RS232/RS422/RS485接口引入的浪涌容易損壞整個(gè)系統(tǒng)，導(dǎo)致所有業(yè)務(wù)的中斷，傳輸?shù)目煽啃圆桓摺?br>【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述成本較高、不具備光電隔離功能、傳輸?shù)目煽啃圆桓叩娜毕荩峁┮环N成本較低、具備光電隔離功能、傳輸?shù)目煽啃暂^高的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:構(gòu)造一種單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括級(jí)聯(lián)的若干個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置包括串行接口單元、光電隔離單元、控制單元、上行光單元、下行光單元和狀態(tài)指示單元，所述串行接口單元進(jìn)行EIA電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，所述光電隔離單元設(shè)置在所述串行接口單元與所述控制單元之間、用于進(jìn)行隔離并進(jìn)行所述TTL電平與LVTTL電平的轉(zhuǎn)換，當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的下行光單元接收到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中上行光單元輸出的數(shù)據(jù)，將其傳送到所述控制單元進(jìn)行解復(fù)接，所述控制單元將所述解復(fù)接得到的數(shù)據(jù)與所述光電隔離單元傳送過來的數(shù)據(jù)再次復(fù)接后，將所述再次復(fù)接后的數(shù)據(jù)通過當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中上行光單元上傳到所述級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的下行光單元，當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的上行光單元接收級(jí)聯(lián)的上一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置下行光單元傳送的數(shù)據(jù)并送到所述控制單元，所述控制單元將其分成兩路，一路解復(fù)接并從解復(fù)接后的數(shù)據(jù)中取出當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將取出的數(shù)據(jù)經(jīng)所述光電隔離單元傳送到所述串行接口單元輸出，另一路直接通過當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中下行光單元下傳到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的上行光單元，所述狀態(tài)指示單元與所述控制單元連接、用于進(jìn)行不同狀態(tài)的指示，所述串行接口單元包括一個(gè)或多個(gè)串行接口子單元，每個(gè)所述串行接口子單元包括RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片，所述光電隔離單元包括一個(gè)或多個(gè)光電隔離子單元。
[0005]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括電源單元，所述電源單元包括為所述串行接口單元提供第一電壓并對(duì)其供電的電源模塊，以及與所述電源模塊連接、為所述控制單元提供第二電壓并對(duì)其供電的穩(wěn)壓電路。
[0006]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括與所述電源模塊連接的溫控加熱單元，所述溫控加熱單元包括溫度控制器和加熱器，所述溫度控制器檢測(cè)到設(shè)備的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)控制所述加熱器進(jìn)行加熱。
[0007]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述串行接口單元包括第一串行接口子單元和第二串行接口子單元，所述光電隔離單元包括第一光電隔離子單元和第二光電隔離子單元，所述第一串行接口子單元通過所述第一光電隔離子單元與所述控制單元連接，所述第二串行接口子單元通過所述第二光電隔離子單元與所述控制單元連接。
[0008]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述第一串行接口子單元還包括第一過壓過流保護(hù)電路，所述第一過壓過流保護(hù)電路包括第三工業(yè)接線端子、第一自恢復(fù)熔絲、第三自恢復(fù)熔絲、第十放電管、第十二放電管和第十四放電管，所述第三工業(yè)接線端子的第一引腳與所述第一自恢復(fù)熔絲的一端連接，所述第一自恢復(fù)熔絲的另一端分別與所述第十放電管的陰極和第十二放電管的陰極連接，所述第三工業(yè)接線端子的第二引腳與所述第三自恢復(fù)熔絲的一端連接，所述第三自恢復(fù)熔絲的另一端分別與所述第十二放電管的陽極和第十四放電管的陰極連接，所述第一自恢復(fù)熔絲的另一端和第三自恢復(fù)熔絲的另一端還與所述RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片連接。
[0009]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述狀態(tài)指示單元包括分別與所述控制單元連接、用于指示所述電源模塊是否正常的第二指示燈、用于指示上行光是否正常的第三指示燈、用于指示下行光是否收到光信號(hào)的第四指示燈、用于指示是否有誤碼的第五指示燈、用于指示是否有數(shù)據(jù)輸入的第六指示燈以及用于指示是否有數(shù)據(jù)輸出的第七指示燈。
[0010]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述控制單元包括CPLD、晶體振蕩器和JTAG接口，所述晶體振蕩器的第三引腳與所述CPLD的第三十二引腳連接，所述JTAG接口的第三引腳與所述CPLD的第五^^一引腳連接，所述JTAG接口的第四引腳與所述CPLD的第三十九引腳連接，所述JTAG接口的第五引腳與所述CPLD的第四十二引腳連接，所述JTAG接口的第六引腳與所述CPLD的第四十七引腳連接。
[0011]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述狀態(tài)指示單元還包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十三電阻、第十四電阻和第十五電阻，所述第二指示燈的陽極通過所述第九電阻與所述JTAG接口的第一引腳連接，所述第三指示燈的陽極通過所述第十電阻與所述CPLD的第八十一引腳連接，所述第四指示燈通過所述第十一電阻與所述CPLD的九十一引腳連接，所述第五指示燈通過所述第十三電阻與所述CPLD的九十六引腳連接，所述第六指示燈通過所述第十四電阻與所述CPLD的八十六引腳連接，所述第七指示燈的陽極通過所述第十五電阻與所述CPLD的第一百零一引腳連接。
[0012]在本實(shí)用新型所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中，所述第一光電隔離子單元包括第一光電親合器、第三光電親合器、第一電阻、第二電阻、第五電阻和第六電阻，所述第一光電親合器中發(fā)光二極管的陽極與所述第一電阻連接，所述第一光電耦合器中發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一光電耦合器中三極管的集電極接所述第二電壓，所述第一光電耦合器中三極管的發(fā)射極通過所述第二電阻接地，所述第三光電耦合器中發(fā)光二極管的陽極與所述第五電阻連接，所述第三光電耦合器中發(fā)光二極管的陰極接地，所述第三光電耦合器中三極管的集電極接所述第一電壓，所述第三光電耦合器中三極管的發(fā)射極通過所述第六電阻接地。
[0013]實(shí)施本實(shí)用新型的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，具有以下有益效果:由于使用串行接口單元、光電隔離單元、控制單元、上行光單元和下行光單元，光電隔離單元設(shè)置在串行接口單元與控制單元之間、用于進(jìn)行隔離，串行接口單元包括一個(gè)或多個(gè)串行接口子單元，每個(gè)串行接口子單元包括RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片，光電隔離單元包括一個(gè)或多個(gè)光電隔離子單元，在單纖上通過單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)RS232/RS422/RS485數(shù)據(jù)的上傳，較點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模式大大減少了光纖數(shù)量，在動(dòng)環(huán)監(jiān)控、電子圍欄等數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中有很大的成本優(yōu)勢(shì)，在RS232/RS422/RS485接口與控制單元之間做了隔離，當(dāng)一個(gè)接口有問題時(shí)，不會(huì)影響其他接口和主系統(tǒng)，大大提高了傳輸?shù)目煽啃?，所以其成本較低、具備光電隔離功能、傳輸?shù)目煽啃暂^高。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實(shí)用新型單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)一個(gè)實(shí)施例中單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為所述實(shí)施例中第一串行接口子單元的電路原理圖；
[0017]圖3為所述實(shí)施例中第二串行接口子單元的電路原理圖；
[0018]圖4為所述實(shí)施例中光電隔離單元的電路原理圖；
[0019]圖5為所述實(shí)施例中控制單元的電路原理圖；
[0020]圖6為所述實(shí)施例中上行光單元的電路原理圖；
[0021]圖7為所述實(shí)施例中下行光單元的電路原理圖；
[0022]圖8為所述實(shí)施例中狀態(tài)指示單元的電路原理圖；
[0023]圖9為所述實(shí)施例中電源單元的電路原理圖；
[0024]圖10為所述實(shí)施例中溫控加熱單元的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0026]在本實(shí)用新型單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實(shí)施例中，該單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括級(jí)聯(lián)的若干個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，其單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。圖1中，該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置包括串行接口單元1、光電隔離單元2、控制單元3、上行光單元4、下行光單元5和狀態(tài)指示單元6，其中，串行接口單元I進(jìn)行EIA電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，光電隔離單元2設(shè)置在串行接口單元I與控制單元3之間、用于進(jìn)行隔離并進(jìn)行TTL電平與LVTTL電平的轉(zhuǎn)換，也就是光電隔離單元2的功能是將串行接口單元I與控制單元3進(jìn)行隔離，保護(hù)控制單元3和其他部分?？刂茊卧?的功能主要是時(shí)鐘恢復(fù)、數(shù)據(jù)復(fù)接解復(fù)接以及指示燈的控制;上行光單元4和下行光單元5的功能是實(shí)現(xiàn)光電/電光轉(zhuǎn)化。具體的，當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的下行光單元5接收到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中上行光單元輸出的數(shù)據(jù)，將其傳送到控制單元3進(jìn)行解復(fù)接，控制單元3將解復(fù)接得到的數(shù)據(jù)與光電隔離單元2傳送過來的數(shù)據(jù)再次復(fù)接后，將再次復(fù)接后的數(shù)據(jù)通過當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中上行光單元4上傳到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的下行光單元，當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的上行光單元4接收級(jí)聯(lián)的上一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置下行光單元傳送的數(shù)據(jù)并送到控制單元3，控制單元3將其分成兩路，一路解復(fù)接并從解復(fù)接后的數(shù)據(jù)中取出當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將取出的數(shù)據(jù)經(jīng)光電隔離單元2傳送到串行接口單元I輸出，另一路直接通過當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中下行光單元5下傳到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的上行光單元。狀態(tài)指示單元6與控制單元3連接、用于進(jìn)行不同狀態(tài)的指示，例如:提供電源、無光、誤碼及數(shù)據(jù)收發(fā)的指示。
[0027]本實(shí)施例中，串行接口單元I包括一個(gè)或多個(gè)串行接口子單元，光電隔離單元2包括一個(gè)或多個(gè)光電隔離子單元。圖1中，畫出了兩個(gè)串行接口子單元和兩個(gè)光電隔離子單元，為了方便描述，分別將其稱為第一串行接口子單元11、第二串行接口子單元12、第一光電隔離子單元21和第二光電隔離子單元22，第一串行接口子單元11通過第一光電隔離子單元21與控制單元3連接，第二串行接口子單元12通過第二光電隔離子單元22與控制單元3連接。每個(gè)串行接口子單元包括RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片(t圖1中未示出，后續(xù)會(huì)進(jìn)行描述)，其中，RS232接口芯片實(shí)現(xiàn)RS232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換，同時(shí)具備15KV的ESD保護(hù)，RS422/RS485接口芯片實(shí)現(xiàn)RS422/RS485電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換。三種接口根據(jù)實(shí)際需要，焊接不同器件，實(shí)現(xiàn)不同的配置，兩路RS232接口芯片或者兩路RS485接口芯片或者一路RS422接口芯片。本實(shí)施例在單纖上通過單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)RS232/RS422/RS485數(shù)據(jù)的上傳，較點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸模式大大減少了光纖數(shù)量，在動(dòng)環(huán)監(jiān)控、電子圍欄等數(shù)據(jù)采集應(yīng)用中有很大的成本優(yōu)勢(shì)，在RS232/RS422/RS485接口與控制單元3之間做了隔離，當(dāng)一個(gè)接口有問題時(shí)，不會(huì)影響其他接口和主系統(tǒng)，大大提高了傳輸?shù)目煽啃?，所以其成本較低、具備光電隔離功能、傳輸?shù)目煽啃暂^高。同時(shí)，通過一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)不同數(shù)據(jù)的采集或設(shè)備控制，為工控領(lǐng)域組網(wǎng)提供了極大的便利，同時(shí)具備很強(qiáng)的自我保護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性，大大降低了斷點(diǎn)的故障率。
[0028]本實(shí)施例中，該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括電源單元7，電源單元7的功能是為該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置提供穩(wěn)定的電源，該電源單元7包括電源模塊71和穩(wěn)壓電路72，其中，電源模塊71用于為串行接口單元I提供第一電壓并對(duì)其供電，穩(wěn)壓電路72與電源模塊連接，用于為控制單元3提供第二電壓并對(duì)其供電的穩(wěn)壓電路。本實(shí)施例中，第一電壓為+5V，第二電壓為+3.3V。當(dāng)然，在本實(shí)施例的一些情況下，第一電壓和第二電壓的大小可根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。
[0029]本實(shí)施例中，該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括溫控加熱單元8，該溫控加熱單元8與電源模塊71連接，該溫控加熱單元8包括溫度控制器WKQl和加熱器JRQl，溫度控制器WKQl檢測(cè)到設(shè)備(該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置)的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)控制加熱器JRQl進(jìn)行加熱，保證單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置在低溫下正常運(yùn)行。本實(shí)施例中，設(shè)定溫度為5°C，也就是溫度控制器WKQl的閾值為5 °C，當(dāng)溫度低于5 0C時(shí)，溫度控制器WKQl控制開始給加熱器JRQl供電。加熱器JRQl采用5V/1A低壓陶瓷電熱片，因該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的結(jié)構(gòu)不大，5W的加熱功率可以保證機(jī)殼內(nèi)的溫度與機(jī)殼外溫度有15 °C以上的溫差。電源模塊71米用+5V/2A電源輸入，一路給加熱器JRQl供電，一路經(jīng)過穩(wěn)壓電路72后給整個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置統(tǒng)供電。當(dāng)然，在本實(shí)施例的一些情況下，設(shè)定溫度的大小可根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。溫控加熱單元8的電路原理圖請(qǐng)參見圖10。
[0030]圖2為本實(shí)施例中第一串行接口子單元的電路原理圖。圖2中，U3為RS232接口芯片，U5為RS485接口芯片，第一串行接口子單元11還包括第一過壓過流保護(hù)電路，第一過壓過流保護(hù)電路包括第三工業(yè)接線端子XS3、第一自恢復(fù)熔絲FUl、第三自恢復(fù)熔絲FU3、第十放電管V10、第十二放電管V12和第十四放電管V14，其中，第三工業(yè)接線端子XS3的第一引腳與第一自恢復(fù)熔絲FUl的一端連接，第一自恢復(fù)熔絲FUl的另一端分別與第十放電管VlO的陰極和第十二放電管Vl 2的陰極連接，第三工業(yè)接線端子XS3的第二引腳與第三自恢復(fù)熔絲FU3的一端連接，第三自恢復(fù)熔絲FU3的另一端分別與第十二放電管V12的陽極和第十四放電管V14的陰極連接，第一自恢復(fù)熔絲FUl的另一端和第三自恢復(fù)熔絲FU3的另一端還均與RS232接口芯片U3和RS485接口芯片U5連接。當(dāng)然，在本實(shí)施例的一些情況下，也可以增加RS422接口芯片，第一自恢復(fù)熔絲FUl的另一端和第三自恢復(fù)熔絲FU3的另一端均與RS422接口芯片連接。
[0031 ]圖3為本實(shí)施例中第二串行接口子單元的電路原理圖，第二串行接口子單元12的電路結(jié)構(gòu)與第一串行接口子單元的電路結(jié)構(gòu)是一樣的，只是對(duì)應(yīng)位置元器件的標(biāo)號(hào)不一樣。
[0032]圖4為本實(shí)施例中光電隔離單元的電路原理圖；其中，第一光電隔離子單元21包括第一光電親合器Dl、第三光電親合器D3、第一電阻Rl、第二電阻R2、第五電阻R5和第六電阻R6，第一光電親合器Dl中發(fā)光二極管的陽極與第一電阻Rl連接，第一光電親合器DI中發(fā)光二極管的陰極接地，第一光電親合器Dl中三極管的集電極接第二電壓，第一光電親合器Dl中三極管的發(fā)射極通過第二電阻R2接地，第三光電耦合器D3中發(fā)光二極管的陽極與第五電阻R5連接，第三光電耦合器D3中發(fā)光二極管的陰極接地，第三光電耦合器D3中三極管的集電極接第一電壓，第三光電耦合器D3中三極管的發(fā)射極通過第六電阻R6接地。第二光電隔離子單元22的電路結(jié)構(gòu)與第一光電隔離子單元21的電路結(jié)構(gòu)是一樣的，只是對(duì)應(yīng)位置的各元器件的標(biāo)號(hào)不同。光電隔離單元2采用第一光電耦合器Dl和第三光電耦合器D3，實(shí)現(xiàn)隔離功能的同時(shí)，還起到了 TTL電平與LVTTL電平的轉(zhuǎn)換作用。
[0033]圖5為本實(shí)施例中控制單元的電路原理圖；圖5中，該控制單元包括CPLD、晶體振蕩器D5和JTAG接口 XS2，晶體振蕩器D5的第三引腳與CPLD的第三十二引腳連接，JTAG接口 XS2的第三引腳與CPLD的第五^^一引腳連接，JTAG接口 XS2的第四引腳與CPLD的第三十九引腳連接，JTAG接口 XS2的第五引腳與CPLD的第四十二引腳連接，JTAG接口 XS2的第六引腳與CPLD的第四十七引腳連接。CPLD需要+3.3V供電，需要接入LVTTL電平。CPLD對(duì)上下行信號(hào)進(jìn)行時(shí)鐘恢復(fù)、復(fù)接及解復(fù)接、擾碼及解擾碼，實(shí)現(xiàn)整個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的碼流同步傳輸，同時(shí)控制狀態(tài)指示單元6實(shí)現(xiàn)不同狀態(tài)的指示，方便使用者判斷設(shè)備所處狀態(tài)。
[0034]圖6為本實(shí)施例中上行光單元的電路原理圖；圖6中，U8為上行光模塊。圖7為本實(shí)施例中下行光單元的電路原理圖；圖7中，U7為下行光模塊。上行光模塊U8和下行光模塊U7均采用單纖、+3.3￥、131011!11/155011111波長(zhǎng)、8411^丨/8、LVTTL電平光模塊，實(shí)現(xiàn)電信號(hào)與光信號(hào)的轉(zhuǎn)換，上行光模塊U8和下行光模塊U7的傳輸距離根據(jù)實(shí)際傳輸距離來確定。
[0035]圖8為本實(shí)施例中狀態(tài)指示單元的電路原理圖；圖8中，該狀態(tài)指示單元包括第二指示燈V2、第三指示燈V3、第四指示燈V4、第五指示燈V5、第六指示燈V6和第七指示燈V7，第二指示燈V2、第三指示燈V3、第四指示燈V4、第五指示燈V5、第六指示燈V6和第七指示燈V7均與控制單元3連接。其中，第二指示燈V2用于指示電源模塊71是否正常;第三指示燈V3用于指示上行光是否正常，燈亮為正常，不亮為不正常;第四指示燈V4用于指示下行光是否正常;第五指示燈V5用于指示是否有誤碼，燈亮或閃爍為有誤碼，不亮為無誤碼;第六指示燈V6用于指示是否有數(shù)據(jù)輸入，燈閃爍為有數(shù)據(jù)輸入，不亮為無無數(shù)據(jù)輸入;第七指示燈V7用于指示是否有數(shù)據(jù)輸出，燈閃爍為有數(shù)據(jù)輸出，不亮為無數(shù)據(jù)輸出。
[0036]本實(shí)施例中，該狀態(tài)指示單元6還包括第九電阻R9、第十電阻RlO、第^^一電阻Rll、第十三電阻R13、第十四電阻R14和第十五電阻R15，第二指示燈V2的陽極通過第九電阻R9與JTAG接口 XS2的第一引腳，第三指示燈V3的陽極通過第十電阻RlO與CPLD的第八^^一引腳連接，第四指示燈V4通過第^^一電阻Rl I與CPLD的九^^一引腳連接，第五指示燈V5通過第十三電阻R13與CPLD的九十六引腳連接，第六指示燈V6通過第十四電阻R14與八十六引腳連接，第七指示燈V7的陽極通過第十五電阻R15與CPLD的第一百零一引腳連接。
[0037]總之，在本實(shí)施例中，兩路RS232/RS422/RS485輸入的數(shù)據(jù)(也就是第一串行接口子單元11和第二串行接口子單元12輸入的數(shù)據(jù))經(jīng)光電隔離單元2后送到控制單元3，下行光模塊U7收到的數(shù)據(jù)解復(fù)接，而后與當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的數(shù)據(jù)復(fù)接送到上行光模塊U8向上傳輸，于此同時(shí)上行光模塊U8收到的數(shù)據(jù)分成兩路，一路解復(fù)接，將該當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)取出，經(jīng)光電隔離單元2后送到兩路RS232/RS422/RS485輸出，另一路直接送到下行光模塊U7向下傳輸。不同節(jié)點(diǎn)的上下行光口對(duì)接，最多可以連接128個(gè)節(jié)點(diǎn)，大大節(jié)省了光纖資源，降低了工程量，有效的控制了工程成本，RS232/RS422/RS485數(shù)據(jù)在CPLD內(nèi)經(jīng)過一系列數(shù)字處理后抽取、分發(fā)，通過一根光纖實(shí)現(xiàn)多個(gè)點(diǎn)不同數(shù)據(jù)的采集或設(shè)備控制，為工控領(lǐng)域組網(wǎng)提供了極大的便利。同時(shí)，通過溫控加熱單元8保證了該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置能在極冷環(huán)境下正常工作，光電隔離單元2使得RS232/RS422/RS485接口不會(huì)影響該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置的穩(wěn)定工作。該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置同時(shí)具備很強(qiáng)的自我保護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性，大大降低了斷點(diǎn)的故障率，為該單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置投入實(shí)際使用提供了保障。
[0038]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，包括級(jí)聯(lián)的若干個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置，所述單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置包括串行接口單元、光電隔離單元、控制單元、上行光單元、下行光單元和狀態(tài)指示單元，所述串行接口單元進(jìn)行EIA電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換，所述光電隔離單元設(shè)置在所述串行接口單元與所述控制單元之間、用于進(jìn)行隔離并進(jìn)行所述TTL電平與LVTTL電平的轉(zhuǎn)換，當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的下行光單元接收到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中上行光單元輸出的數(shù)據(jù)，將其傳送到所述控制單元進(jìn)行解復(fù)接，所述控制單元將所述解復(fù)接得到的數(shù)據(jù)與所述光電隔離單元傳送過來的數(shù)據(jù)再次復(fù)接后，將所述再次復(fù)接后的數(shù)據(jù)通過當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中上行光單元上傳到所述級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的下行光單元，當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的上行光單元接收級(jí)聯(lián)的上一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置下行光單元傳送的數(shù)據(jù)并送到所述控制單元，所述控制單元將其分成兩路，一路解復(fù)接并從解復(fù)接后的數(shù)據(jù)中取出當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將取出的數(shù)據(jù)經(jīng)所述光電隔離單元傳送到所述串行接口單元輸出，另一路直接通過當(dāng)前單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中下行光單元下傳到級(jí)聯(lián)的下一個(gè)單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置中的上行光單元，所述狀態(tài)指示單元與所述控制單元連接、用于進(jìn)行不同狀態(tài)的指示，所述串行接口單元包括一個(gè)或多個(gè)串行接口子單元，每個(gè)所述串行接口子單元包括RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片，所述光電隔離單元包括一個(gè)或多個(gè)光電隔離子單J L ο2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括電源單元，所述電源單元包括為所述串行接口單元提供第一電壓并對(duì)其供電的電源模塊，以及與所述電源模塊連接、為所述控制單元提供第二電壓并對(duì)其供電的穩(wěn)壓電路。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述單光纖數(shù)據(jù)傳輸裝置還包括與所述電源模塊連接的溫控加熱單元，所述溫控加熱單元包括溫度控制器和加熱器，所述溫度控制器檢測(cè)到設(shè)備的溫度低于設(shè)定溫度時(shí)控制所述加熱器進(jìn)行加熱。4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述串行接口單元包括第一串行接口子單元和第二串行接口子單元，所述光電隔離單元包括第一光電隔離子單元和第二光電隔離子單元，所述第一串行接口子單元通過所述第一光電隔離子單元與所述控制單元連接，所述第二串行接口子單元通過所述第二光電隔離子單元與所述控制單元連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述第一串行接口子單元還包括第一過壓過流保護(hù)電路，所述第一過壓過流保護(hù)電路包括第三工業(yè)接線端子、第一自恢復(fù)熔絲、第三自恢復(fù)熔絲、第十放電管、第十二放電管和第十四放電管，所述第三工業(yè)接線端子的第一引腳與所述第一自恢復(fù)熔絲的一端連接，所述第一自恢復(fù)熔絲的另一端分別與所述第十放電管的陰極和第十二放電管的陰極連接，所述第三工業(yè)接線端子的第二引腳與所述第三自恢復(fù)熔絲的一端連接，所述第三自恢復(fù)熔絲的另一端分別與所述第十二放電管的陽極和第十四放電管的陰極連接，所述第一自恢復(fù)熔絲的另一端和第三自恢復(fù)熔絲的另一端還與所述RS232接口芯片或/和RS422接口芯片或/和RS485接口芯片連接。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)指示單元包括分別與所述控制單元連接、用于指示所述電源模塊是否正常的第二指示燈、用于指示上行光是否正常的第三指示燈、用于指示下行光是否收到光信號(hào)的第四指示燈、用于指示是否有誤碼的第五指示燈、用于指示是否有數(shù)據(jù)輸入的第六指示燈以及用于指示是否有數(shù)據(jù)輸出的第七指示燈。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元包括CPLD、晶體振蕩器和JTAG接口，所述晶體振蕩器的第三引腳與所述CPLD的第三十二引腳連接，所述JTAG接口的第三引腳與所述CPLD的第五^^一引腳連接，所述JTAG接口的第四引腳與所述CPLD的第三十九引腳連接，所述JTAG接口的第五引腳與所述CPLD的第四十二引腳連接，所述JTAG接口的第六引腳與所述CPLD的第四十七引腳連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述狀態(tài)指示單元還包括第九電阻、第十電阻、第十一電阻、第十三電阻、第十四電阻和第十五電阻，所述第二指示燈的陽極通過所述第九電阻與所述JTAG接口的第一引腳連接，所述第三指示燈的陽極通過所述第十電阻與所述CPLD的第八十一引腳連接，所述第四指示燈通過所述第十一電阻與所述CPLD的九十一引腳連接，所述第五指示燈通過所述第十三電阻與所述CPLD的九十六引腳連接，所述第六指示燈通過所述第十四電阻與所述CPLD的八十六引腳連接，所述第七指示燈的陽極通過所述第十五電阻與所述CPLD的第一百零一引腳連接。9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的單光纖數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，其特征在于，所述第一光電隔離子單元包括第一光電親合器、第三光電親合器、第一電阻、第二電阻、第五電阻和第六電阻，所述第一光電親合器中發(fā)光二極管的陽極與所述第一電阻連接，所述第一光電親合器中發(fā)光二極管的陰極接地，所述第一光電耦合器中三極管的集電極接所述第二電壓，所述第一光電耦合器中三極管的發(fā)射極通過所述第二電阻接地，所述第三光電耦合器中發(fā)光二極管的陽極與所述第五電阻連接，所述第三光電耦合器中發(fā)光二極管的陰極接地，所述第三光電耦合器中三極管的集電極接所述第一電壓，所述第三光電耦合器中三極管的發(fā)射極通過所述第六電阻接地。
【文檔編號(hào)】G08C23/06GK205486778SQ201521065042
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日
【發(fā)明人】王文明, 崔鯤, 潘龍, 黃瑋
【申請(qǐng)人】廣州航天海特系統(tǒng)工程有限公司