專利名稱：一種多功能表的通信模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電能信息監(jiān)測(cè)裝置，特別涉及一種電能信息監(jiān)測(cè)裝置 的通信模塊。
技術(shù)背景在飛速發(fā)展的信息時(shí)代，傳統(tǒng)的電能表人工抄表，已不能適應(yīng)電力工業(yè)發(fā) 展的需要。近年來，各電能表廠家相繼開發(fā)出各種不同抄表系統(tǒng)。隨著三相多 功能電能表的開發(fā)和生產(chǎn),采用計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的三相多功能電能表具 有多功能、數(shù)據(jù)量大，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程電能控制、抄表、管理、分析、收費(fèi)網(wǎng)絡(luò)化和 自動(dòng)化遠(yuǎn)動(dòng)等特性。不同的用戶抄表的要求和方式不同，接線繁瑣，維護(hù)不太 方便。多功能表需要一種適應(yīng)各種通信方式的通信模塊，可以根據(jù)不同用戶的 要求，配備相應(yīng)的硬件來完成對(duì)應(yīng)的抄表功能。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，適應(yīng)當(dāng)前抄表方式多元化的 需求，提供了一種多功能表的通信模塊。本實(shí)用新型是通過如下方案予以實(shí)現(xiàn)的一種多功能表的通信模塊，它包括數(shù)據(jù)接口電路、供電電源和通信電路， 所述通信電路包括至少一種通信電路，并且各個(gè)通信電路之間是兼容的。其中所述的通信電路是雙繞線RS485通信電路、低壓電力線載波通信電路、 近距離無線局域網(wǎng)Zigbee通信電路、GPRS無線通信電路和TCP/IP以太網(wǎng)通信 電路。485通信電路由485總線驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和光電隔離電路組成，應(yīng)用 485通信電路的是485通信模塊。低壓電力線載波通信電路由低壓電力線載波耦 合電路、低壓電力線調(diào)制解調(diào)電路和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成，應(yīng)用低壓電力 線載波通信電路的是低壓電力線通信模塊。近距離無線局域網(wǎng)Zigbee的通信電 路由CC2430電路、發(fā)射電路和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成，應(yīng)用近距離無線局域 網(wǎng)Zigbee的通信電路的是近距離無線局域網(wǎng)Zigbee的通信模塊。GPRS無線通 信電路由GPRS模塊和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成，應(yīng)用GPRS無線通信電路的是 GPRS無線通信模塊。以太網(wǎng)通信電路由微處理器MCS51、以太網(wǎng)控制器 RTL8019AS和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成，應(yīng)用以太網(wǎng)通信電路的是以太網(wǎng)通信模 塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是根據(jù)通信方式的不同，多功能 表選用相應(yīng)通信模塊來完成多功能表的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)一種 裝置同時(shí)兼容多種通信方式，靈活方便并且實(shí)時(shí)快捷。


圖l是本實(shí)用新型的通信模塊原理框圖；圖2是485總線分布圖；圖3是 低壓電力線載波通信框圖；圖4是低壓電力線耦合電路圖；圖5是Zigbee原理 框圖；圖6是Zigbee模塊電源和接口圖；圖7是Zigbee模塊電路原理圖；圖8 是GPRS原理框圖；圖9是GPRS通信模塊電路原理圖；圖10是TCP/IP Ethernet 原理框圖；圖11是TCP/IP嵌入式協(xié)議轉(zhuǎn)換原理圖。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施方式
一如圖1和圖2所示，本具體實(shí)施方式
所述一種多功能表 的通信模塊包括數(shù)據(jù)接口電路、供電電源和通信電路，所述的數(shù)據(jù)接口電路是 RS232標(biāo)準(zhǔn)串口，它的9腳分別是DCD接收線信號(hào)檢出、TXD發(fā)送數(shù)據(jù)、RXD接 受數(shù)據(jù)、DTR數(shù)據(jù)終端就緒、GND地、DSR數(shù)據(jù)裝置就緒、CTS清除發(fā)送、RTS 請(qǐng)求發(fā)送和RI振鈴指示。所述的通信電路是485通信電路，RS485通訊選用雙 絞線連接，在電子線路上選用具有瞬變電壓抑制的收發(fā)器MAXIM1487E，并外加 箝位電路，能承受峰值為400V過壓瞬變，抗土15Kv的靜電放電沖擊，抑制共模 干擾，最多可掛接128個(gè)站，信號(hào)發(fā)送頻率達(dá)IOMHZ，傳輸信號(hào)距離達(dá)1200米 以上。并在1487E的輸出A、 B端外加上拉和下拉電阻R，以提供接收器輸入開 路和總線浮空的保護(hù)功能。RS485通訊技術(shù)成熟、通訊可靠、應(yīng)用廣泛。
具體實(shí)施方式
二如圖3和圖4所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一 的不同點(diǎn)是所述通信電路是低壓電力線載波通信電路，通過低壓電力線載波 耦合電路來完成低壓電力線直接傳輸數(shù)據(jù)。多功能表接成串口通信方式，再加 低壓電力線載波模塊，低壓電力線載波模塊電路兩邊各接一個(gè)收發(fā)模塊，兩模 塊間進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，通過低壓電力線通信。多功能表標(biāo)準(zhǔn)串口輸出接到電力 線載波模塊串口輸入，經(jīng)過RS232電平轉(zhuǎn)換電路，串口發(fā)送信號(hào)接到芯片MCU PLC3201，該芯片采用QPSK直序擴(kuò)頻，數(shù)據(jù)速率可達(dá)1KBPS，支持CDMA多地址 保密通信(Golg/Kasami)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力，通信可靠，PLC3201直接控 制信號(hào)經(jīng)過耦合電路耦合到低壓電力線上，通過低壓電力線通信，數(shù)據(jù)接口電 路DB9，經(jīng)過MAX202將RS232電平轉(zhuǎn)換為TTL電平給MCU (P34腳TXD， P35腳RXD)串口通信，PCL320 ll腳PSKCPU調(diào)制信號(hào)端，將信號(hào)通過耦合電路發(fā)送 到低壓電力線上，耦合電路還有接收電路，接收低壓電力線上的信號(hào)，完成低 壓電力線的通信。電源部分是交流12V輸入，經(jīng)過2A橋塊，加上濾波和隔直電 容，再經(jīng)過三端穩(wěn)壓塊最后輸出5V電源，供模塊正常工作。
具體實(shí)施方式
三如圖5至圖7所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一 的不同點(diǎn)是所述通信電路是近距離無線局域網(wǎng)Zigbee通信電路。Zigbee是一 種新興的近距離、低復(fù)雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)， 它是一種介于無線標(biāo)記技術(shù)和藍(lán)牙之間的技術(shù)提案。主要用于近距離無線連接。 在數(shù)千個(gè)微小的傳感器之間相互協(xié)調(diào)實(shí)現(xiàn)通信。這些傳感器只需要很少的能量， 以接力的方式通過無線電波將數(shù)據(jù)從一個(gè)傳感器傳到另一個(gè)傳感器，所以它們 的通信效率非常高。Zigbee聯(lián)盟對(duì)其網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議和A P I進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。完全 協(xié)議用于一次可直接連接到一個(gè)設(shè)備的基本節(jié)點(diǎn)的4 K字節(jié)或者作為H u b或 路由器的協(xié)調(diào)器的3 2 K字節(jié)。每個(gè)協(xié)調(diào)器可連接多達(dá)2 5 5個(gè)節(jié)點(diǎn)，而幾個(gè) 協(xié)調(diào)器則可形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)路由傳輸?shù)臄?shù)目則沒有限制。Zigbee聯(lián)盟還開發(fā) 了安全層，以保證這種便攜設(shè)備不會(huì)意外泄漏其標(biāo)識(shí)，而且這種利用網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn) 距離傳輸不會(huì)被其它節(jié)點(diǎn)獲得。完整的Zigbee協(xié)議套件由高層應(yīng)用規(guī)范、應(yīng)用 會(huì)聚層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層和物理層組成。Zigbee芯片采用CC2430，該芯片 是單片、多頻段、低功耗、超高頻射頻芯片，能夠工作于2.4MHz頻段，芯片內(nèi) 嵌高性能的8051微控制器、32KB的Flash程序存儲(chǔ)器2176字節(jié)的SRAM， 8KBRAM， 內(nèi)部看門狗， 一個(gè)16位計(jì)數(shù)器，2個(gè)八位計(jì)數(shù)器。CC2430接收靈敏，外圍電路 簡(jiǎn)單，芯片低電壓(2.0 3.6V)供電，功耗非常低(接收數(shù)據(jù)時(shí)工作電流只有 27mA，發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)工作電流為27mA)，高靈敏度。DB9是數(shù)據(jù)接口電路，經(jīng)過電 平轉(zhuǎn)換芯片SP3238ECA將收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)為3. 3V電平的信號(hào)，之后接到Zigbee模 塊，模塊選用CC2430芯片，通信用I/O 口摸擬串口，工作電源需要3.3V， 2A 的電源，選用五端可調(diào)穩(wěn)壓塊IMC29302BT。
具體實(shí)施方式
四如圖8、圖9所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的 不同點(diǎn)是所述通信電路是GPRS無線通信屯路，它基于移動(dòng)運(yùn)營商現(xiàn)有的通信 網(wǎng)絡(luò)。其主要被川來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，傳輸對(duì)象可以是GPRS設(shè)備之間，或者是GPRS 設(shè)備與互聯(lián)網(wǎng)上的設(shè)備之間。通過這種方式，可以讓分布在全國各地?zé)o論遠(yuǎn)近 的設(shè)備，非常方便的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程、無線、網(wǎng)絡(luò)化的通信。無線通信GPRS選用無線 M0DEM，利用公共信道GPRS網(wǎng)或CDMA網(wǎng)通信，與手機(jī)的GPRS上網(wǎng)相同，多功 能表接成標(biāo)準(zhǔn)串口 ，通信模塊選用嵌入式GPRS模塊，遵守AT指令和串口通信熟，通信可靠，能實(shí)時(shí)在線，可以用GPRS MODEM撥號(hào)上網(wǎng)， 也可以以短信的形式發(fā)送數(shù)據(jù)。我們選用SIM100-E無線MODEM, SIM100-E是 GSM/GPRS雙頻模塊，主要為語音傳輸、短消息和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)提供無線接口。 DB9 是數(shù)據(jù)接口電路，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換芯片SP3238ECA將收發(fā)信號(hào)轉(zhuǎn)為3. 3V電平的信 號(hào)，之后接到GPRS嵌入式插座，與GPRS模塊通信，就可以連到GPRS網(wǎng)絡(luò)上， 實(shí)時(shí)在線進(jìn)行無線通信，SIM卡選用24C02，用來存儲(chǔ)通信信息，工作電源需要 3.3V、 2A的電源，選用五端可調(diào)穩(wěn)壓塊IMC29302BT。
具體實(shí)施方式
五如圖IO、圖11所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述通信電路是以太網(wǎng)通信電路，網(wǎng)絡(luò)傳輸足ii經(jīng)濟(jì)有效的數(shù)據(jù)傳輸方式。利用微處理器來控制網(wǎng)卡芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，加載TCP/IP協(xié)議連接 到互聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信成了眾多設(shè)計(jì)者的H標(biāo)。我們?cè)谠O(shè)計(jì)方案'l'舍棄丫耗 費(fèi)資源的高級(jí)協(xié)議，采用發(fā)送小數(shù)據(jù)包的方式以避免分段，來簡(jiǎn)化TCP l辦議和 UDP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)7〖:聯(lián)接入，做成以太網(wǎng)TCP/IP Ethernet通信模塊。利用微處理 器MCS51驅(qū)動(dòng)以太網(wǎng)控制器RTL8019AS，實(shí)現(xiàn)儀器儀表經(jīng)由嵌入式網(wǎng)關(guān)接入 internet的方式，可以方便、低廉地將儀器儀表的各種數(shù)據(jù)送往遠(yuǎn)程PC進(jìn)行監(jiān) 控。這種低成本、高性能的方案，具有可靠靈活的特點(diǎn)，適用于通信速率不大， 通信數(shù)據(jù)量不大的場(chǎng)合，并且使多功能表具有網(wǎng)絡(luò)功能。
權(quán)利要求1、一種多功能表的通信模塊，包括數(shù)據(jù)接口電路、供電電源和通信電路，其特征是所述通信電路包括至少一種通信電路，并且各個(gè)通信電路之間是兼容的。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能表的通信模塊，其特征在于，所述的 通信電路是485通信電路，由485總線驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路和光電隔離芯片組 成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能表的通信模塊，其特征在于，所述通 信電路是低壓電力線載波通信電路，由低壓電力線載波耦合電路、低壓電力線 調(diào)制解調(diào)電路和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能表的通信模塊，其特征在于，所述通 信電路是近距離無線局域網(wǎng)Zigbee的通信電路，由CC2430芯片、發(fā)射電路和 RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能表的通信模塊，其特征在于，所述的 通信電路是GPRS無線通信電路，由GPRS模塊和RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多功能表的通信模塊，其特征在于，所述的 通信電路是以太網(wǎng)通信電路，由微處理器MCS51、以太網(wǎng)控制器RTL8019AS和 RS232電平轉(zhuǎn)換電路組成。
專利摘要一種多功能表的通信模塊，它涉及一種電能信息監(jiān)測(cè)裝置的通信模塊，它克服了現(xiàn)有技術(shù)抄表方式單一性的缺陷、適應(yīng)當(dāng)前抄表方式多元化的需求。它包括數(shù)據(jù)接口電路、供電電源和通信電路，所述通信電路包括至少一種通信電路，并且各個(gè)通信電路之間是兼容的。其中所述的通信電路是485通信電路、低壓電力線載波通信電路、近距離無線局域網(wǎng)Zigbee的通信電路、GPRS無線通信電路和以太網(wǎng)通信電路。根據(jù)通信方式的不同，選用相應(yīng)通信電路就能完成多功能表的通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸，能夠?qū)崿F(xiàn)一種裝置同時(shí)具有多種通信方式，它具有實(shí)時(shí)快捷而且方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H04M11/00GK201111714SQ20072011729
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)日期2007年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月29日
發(fā)明者張曉萍 申請(qǐng)人:哈爾濱電工儀表研究所