论文部分内容阅读
摘 要：随着科学技术的飞速发展，智能表走进了千家万户。针对智能表的数据采集，本文设计了一种基于AVR的MBUS总线集中器，它能对MBUS总线上的智能表进行数据的抄收，并通过RS485总线传输到监控计算机。本文详细的介绍了MBUS总线协议、集中器的发送、接收电路。主控芯片采用AVR芯片，通过DA不断调整比较器的电压，从而提高发送接收电路的可靠性。
关键词：MBUS；RS485；集中器；DA；AVR
引言
随着科学技术的发展，越来越多的智能设备走进了现代楼宇，如智能表等。目前智能表的组网通过MBUS总线完成。监控计算机通过MBUS总线智能集中器远程抄读测量数据并进行数据处理。随着MBUS总线技术的发展，其应用将逐渐扩展到更广阔的领域。
1 MBUS总线
MBUS是一种专门为消耗量计量仪表数据传输设计的主从式半双工传输总线。
主要特点如下：
1两线制总线，不分正负极性，施工简单；
2采用独特的电平特征传输数字信号，抗干扰能力强；
3总线供电，降低维护成本；
4总线型拓扑结构，扩展方便，组网成本低；
2 RS485总线
采用差分信号负逻辑，逻辑“1”以两线间的电压差为+（2～6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2～6）V表示。RS485接口组成的半双工网络，一般为两线制，多采用屏蔽双绞线传输，方便组网。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。RS-485组网时非常简单方便，将一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来即可。
3 硬件电路设计
3.1升压电路
XL6009是一个升压型开关稳压控制器，只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。本文采用XL6009提供整个通信电路的电源。输入为12V输出为36V。
3.2发送电路
发送电路主要由78M24和MOS管AOD409组成，有性能稳定，结构简单，发送速度快等特点。电源输入12V经过升压电路得到的Vout为36V，经过线性稳压模块78M24转换成为24V，此两电压之间用一个MOS管隔离开，使用AVR单片机控制mos管开断。实现MBUS总线的24V/36V切换，从而实现数据发送功能。
3.3接收电路
MBUS从机发送数据为一系列的电流脉冲序列，逻辑“1”对应的最大稳态电流可达1.5mA，逻辑“0”则是在逻辑“1”稳态电流的基础上增加11-20mA。本接收电路的作用就是把这一系列电流脉冲序列，转换成可供单片机读取的逻辑信号。电路原理图，如图1：
图1
MBUS为静态时，电流Imbus通过MBUS引脚流入，经过R303后转换为电压V1=R1×Imbus，此电压经过单片机AD输入引脚AD0送入单片机，采集后得到V1的电压值，此时单片机通过控制DA芯片AD5621输出比V1略高的电压并保存此电压。当MBUS电流为1.5mA左右时，RXD引脚状态为高电平（RXD连接到单片机串口模块的输入端）。当MBUS总线上有信号传输时，电流发生变化，V1变大，由于DA输出没有改变，所以RXD引脚状态变为低电平。
每当总线空闲时，则控制单片机读取AD0的电压，以改变AD5621的输出电压，保证其输出电压总是略高于总线空闲时的电压，提高了电路的稳定性。
3.4 RS485总线电路
RS485电路设计时采用了SN75LBC184芯片。此芯片最多可在总线上连接64个收发设备。在SN75LBC184与AVR芯片之间增加了光耦电路，从而提高SN75LBC184的可靠性。通过程序控制DE端的电平来控制RS485是接收数据还是发送数据。
4 软件设计
程序流程图如下：
图2
5 结论
本文介绍了基于MBUS协议的集中器的设计原理，介绍了MBUS协议、RS485协议、系统硬件设计以及系统软件设计，通过AVR单片机以及AD调整比较器的阈值电平，从而提高了集中器的稳定性和可靠性。
参考文献
[1] 张恺. 李祥珍. 张晶. 自动抄表系统应用模式的探讨[ J]； 电网技术， 2008， 25f5： 42- 33.
[2] 杨景民. 宋延民. 裴君. 等. 基于M-BUS接口电路的研究[J]； 天津职业技术师范大学学报， 2011， 3（21）： 24- 27.
[3] 谭立志. 吴桂清. 宋爱国. 等. 基于M-Bus的数据集中器的设计[ J]； 低压电器， 2012（14）： 43 - 46.
作者简介：
王晓庆，女，1980年生，学士，工程师，主要研究方向：单片机、嵌入式系统设计。
李寅辉，男，1983年生，学士，工程师，主要研究方向：单片机、嵌入式系统设计。
关键词：MBUS；RS485；集中器；DA；AVR
引言
随着科学技术的发展，越来越多的智能设备走进了现代楼宇，如智能表等。目前智能表的组网通过MBUS总线完成。监控计算机通过MBUS总线智能集中器远程抄读测量数据并进行数据处理。随着MBUS总线技术的发展，其应用将逐渐扩展到更广阔的领域。
1 MBUS总线
MBUS是一种专门为消耗量计量仪表数据传输设计的主从式半双工传输总线。
主要特点如下：
1两线制总线，不分正负极性，施工简单；
2采用独特的电平特征传输数字信号，抗干扰能力强；
3总线供电，降低维护成本；
4总线型拓扑结构，扩展方便，组网成本低；
2 RS485总线
采用差分信号负逻辑，逻辑“1”以两线间的电压差为+（2～6）V表示；逻辑“0”以两线间的电压差为-（2～6）V表示。RS485接口组成的半双工网络，一般为两线制，多采用屏蔽双绞线传输，方便组网。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。RS-485组网时非常简单方便，将一对双绞线将各个接口的“A”、“B”端连接起来即可。
3 硬件电路设计
3.1升压电路
XL6009是一个升压型开关稳压控制器，只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。本文采用XL6009提供整个通信电路的电源。输入为12V输出为36V。
3.2发送电路
发送电路主要由78M24和MOS管AOD409组成，有性能稳定，结构简单，发送速度快等特点。电源输入12V经过升压电路得到的Vout为36V，经过线性稳压模块78M24转换成为24V，此两电压之间用一个MOS管隔离开，使用AVR单片机控制mos管开断。实现MBUS总线的24V/36V切换，从而实现数据发送功能。
3.3接收电路
MBUS从机发送数据为一系列的电流脉冲序列，逻辑“1”对应的最大稳态电流可达1.5mA，逻辑“0”则是在逻辑“1”稳态电流的基础上增加11-20mA。本接收电路的作用就是把这一系列电流脉冲序列，转换成可供单片机读取的逻辑信号。电路原理图，如图1：
图1
MBUS为静态时，电流Imbus通过MBUS引脚流入，经过R303后转换为电压V1=R1×Imbus，此电压经过单片机AD输入引脚AD0送入单片机，采集后得到V1的电压值，此时单片机通过控制DA芯片AD5621输出比V1略高的电压并保存此电压。当MBUS电流为1.5mA左右时，RXD引脚状态为高电平（RXD连接到单片机串口模块的输入端）。当MBUS总线上有信号传输时，电流发生变化，V1变大，由于DA输出没有改变，所以RXD引脚状态变为低电平。
每当总线空闲时，则控制单片机读取AD0的电压，以改变AD5621的输出电压，保证其输出电压总是略高于总线空闲时的电压，提高了电路的稳定性。
3.4 RS485总线电路
RS485电路设计时采用了SN75LBC184芯片。此芯片最多可在总线上连接64个收发设备。在SN75LBC184与AVR芯片之间增加了光耦电路，从而提高SN75LBC184的可靠性。通过程序控制DE端的电平来控制RS485是接收数据还是发送数据。
4 软件设计
程序流程图如下：
图2
5 结论
本文介绍了基于MBUS协议的集中器的设计原理，介绍了MBUS协议、RS485协议、系统硬件设计以及系统软件设计，通过AVR单片机以及AD调整比较器的阈值电平，从而提高了集中器的稳定性和可靠性。
参考文献
[1] 张恺. 李祥珍. 张晶. 自动抄表系统应用模式的探讨[ J]； 电网技术， 2008， 25f5： 42- 33.
[2] 杨景民. 宋延民. 裴君. 等. 基于M-BUS接口电路的研究[J]； 天津职业技术师范大学学报， 2011， 3（21）： 24- 27.
[3] 谭立志. 吴桂清. 宋爱国. 等. 基于M-Bus的数据集中器的设计[ J]； 低压电器， 2012（14）： 43 - 46.
作者简介：
王晓庆，女，1980年生，学士，工程师，主要研究方向：单片机、嵌入式系统设计。
李寅辉，男，1983年生，学士，工程师，主要研究方向：单片机、嵌入式系统设计。