CN101226672A - 一种通讯控制报警装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通讯控制报警装置，包括：电源单元，用于为串行通信接口单元、微控制单元和报警单元供电；所述串行通信接口单元，用于接收通讯设备发送的控制信号，并将所述控制信号发送到所述微控制单元；所述微控制单元，用于将所述串行通信接口单元发送的控制信号进行解码，并将解码后得到的电子开关状态控制信号输出到所述报警单元；所述报警单元，包括互相连接的电子开关和报警装置，用于根据所述微控制单元发送的电子开关状态控制信号控制电子开关的状态，当所述电子开关为关闭状态时，所述报警装置进行报警。利用本发明的报警装置实现报警功能的扩展，可匹配通讯速度设置不同通讯地址，实现多模块扩展且电路结构简单。

Description

一种通讯控制报警装置

技术领域

本发明涉及工业控制仪表领域，具体涉及一种通讯控制报警装置。

背景技术

目前，用于报警状态指示的仪表类产品一般采用纯硬件电路实现，由纯硬件实现的仪表电路复杂，需要较多元件。也有产品采用单片机等智能控制器，取接点开关或电压信号做输入，采用蜂鸣器、面板指示闪烁、无源触点等方式做状态及输出指示。但这类仪表类产品的功能主要在于已有状态的指示，不具备报警状态的拓展功能，并且需要较多的外部输入接线。

发明内容

本发明的目的是提供一种通讯控制报警装置，利用报警装置实现报警功能的扩展，可匹配通讯速度设置不同通讯地址，实现多模块扩展且电路结构简单。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种通讯控制报警装置，包括：

电源单元，用于为串行通信接口单元、微控制单元和报警单元供电；

所述串行通信接口单元，用于接收通讯设备发送的控制信号，并将所述控制信号发送到所述微控制单元；

所述微控制单元，用于将所述串行通信接口单元发送的控制信号进行解码，并将解码后得到的电子开关状态控制信号输出到所述报警单元；

所述报警单元，包括串联连接的电子开关和报警装置，用于根据所述微控制单元发送的电子开关状态控制信号控制电子开关的状态，当所述电子开关为闭合状态时，所述报警装置进行报警。

其中，所述电子开关为三极管。

其中，所述电源单元包括依次连接的交流电源、交流/直流转换器和三端稳压器。

其中，所述串行通信接口单元的串口为RS-485串行接口。

其中，所述微控制单元为单片机，所述单片机解码后得到的电子开关状态控制信号通过I/O口输出到报警单元。

其中，所述单片机的p0口与拨码开关连接，用于设置接收的控制信号的通信地址和传输波特率，所述单片机的p1口和p2口与报警单元连接，为电子开关状态控制信号输出端口。

其中，所述报警单元还包括与电子开关连接的继电器，所述报警装置为与继电器串联的发光二极管，所述电子开关状态控制信号通过控制所述电子开关闭合来控制继电器的导通，所述继电器导通后有电流通过使所述发光二极管发光进行报警。

其中，所述微控制单元与报警单元之间连接有后端输出隔离电路。

其中，所述串行通信接口单元与微控制单元单元之间连接有前端输入隔离电路。

其中，所述前端输入隔离或后端输出隔离电路为光电耦合器。

利用本发明的通讯控制智能报警装置具有以下优点：

1.本发明可以接收外界通讯信号，由控制单元解码产生控制继电器动作的信号，进而点亮输出指示灯，代替了现有技术中智能控制器只取接点开关或电压做输入，而是通过接收通讯输入的控制信号，经单片机进行解码输出控制继电器信号，保证了输出信号的可靠性；

2.本发明的可扩展性好，由于单片机或其它微控制器的输出端口较多，因此可以接入多个继电器输出单元，通过软件设置可以选通需要的继电器输出电路，进而实现不同信号的智能报警。

3.本发明的通讯控制报警装置采用全隔离措施，即电源隔离、前端输入隔离和后端输出两级隔离，使由外界通讯输入的信号抗干扰性强，避免了电气连接，因而该报警装置的稳定性好；

附图说明

图1为本发明通讯控制报警装置内部单元示意图；

图2为本发明通讯控制报警装置交流/直流转换器示意图；

图3为本发明通讯控制报警装置串行接口单元的电路图；

图4为本发明通讯控制报警装置微控制单元的电路图；

图5为本发明通讯控制报警装置报警单元的电路图。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示的本发明通讯控制报警装置内部单元示意图，本发明的通讯控制报警装置包括：电源单元，用于为串行通信接口单元、微控制单元和报警单元供电；所述串行通信接口单元，用于接收通讯设备发送的控制信号，并将所述控制信号发送到所述微控制单元；所述微控制单元，用于将所述串行通信接口单元发送的控制信号进行解码，并将解码后得到的电子开关状态控制信号输出到所述报警单元；所述报警单元，包括串联连接的电子开关和报警装置，用于根据所述微控制单元发送的电子开关状态控制信号控制电子开关的状态，当所述电子开关为闭合状态时，所述报警装置进行报警。其中，电源单元包括依次连接的交流电源、交流/直流转换器和三端稳压器，所述串行通信接口单元与微控制单元之间连接有前端输入隔离电路，所述微控制单元与报警单元之间连接有后端输出隔离电路。

本实施例中所述电子开关为三极管，本发明也不限于只使用三极管，可以是其它有电子开关功能的器件。

如图2所示为本发明电源单元中的交流/直流转换器示意图，本实施例中电源单元由220V交流电源、交流/直流转换器和三端稳压器构成，所述220V交流电源产生的220V交流电压输入到交流/直流转换器，被转换为两路独立的直流电源，分别为+15V/G15V电源和VCC/GND电源，+15V/G15V表示提供15V电压的直流电源，其中，G15V表示地端。

如图3所示的本发明串行通信接口单元示意图，交流/直流转换器产生的+15V/G15V直流电源接入三端稳压器，本实施例中三端稳压器采用TI公司的型号为78L05的三端稳压器，在三端稳压器的输入、输出端分别连接电容Cv1、Cv2，在输出端Vout输出串行通信接口单元所需的5V直流电压。

本实施例中串行通信接口单元采用TI公司(请补充)的型号为SN75LBC184的接口芯片，该芯片的接口为RS-485串行接口，现有技术中典型的串行通讯标准是RS-232和RS-485。

区别于RS-232，RS-485通信标准的接口芯片的特性包括：

1.RS-485的电气特性：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。接口信号电平比RS-232降低了，这样不易损坏接口电路的芯片，且该电平与TTL(晶体管-晶体管逻辑电平)电平兼容，可方便与TTL电路连接；

2.RS-485的数据最高传输速率为10Mbps；

3.RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好；

4.RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺，实际上可达3000米，另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器，即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力，这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。

本实施例选用RS-485接口芯片，具有良好的抗噪声干扰性，长的传输距离和多站能力等优点。因为RS-485接口组成的半双工网络，一般只需二根连线，所以RS-485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS-485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与智能终端RS-485接口采用DB-9(孔)，与键盘连接的键盘接口RS-485采用DB-9(针)。RS485编程串口协议只是定义了传输的电压等，编程方式和普通的串口编程一样。

图3所示的本实施例中的接口芯片RS-485的第6脚、第7脚分别为通讯的A线、B线，通过A线和B线连接外部输入，接收到的外部通讯信号由第1脚输出，该输出信号接入前端输入隔离电路，本实施例中前端输入隔离电路由依次连接的电阻R1、光偶RX和电阻R2组成，由接口芯片RS-485输出的信号经电阻R1、光偶RX、电阻R2产生的信号与外部输入信号隔离，光偶RX与微控制单元(MicroController Unit，MCU)共地GND，本实施例中微控制单元采用8051系列单片机，经光偶RX后的接收信号RXD进入单片机11脚。

本实施例中采用的光偶(optical coupler，OC)亦称光电耦合器，简称光偶。光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。光电耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(LED)，使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光电耦合器输入输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光电耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，它在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

如图4所示为本发明智能报警装置中的微控制单元的电路图，本实施例中的微控制单元为8051系列单片机，所述单片机通过管脚11接收到由外部输入的数据时，若该数据为完整、正确的通讯输入数据，所述单片机解析出通讯输入设置的各三极管状态，并由单片机p1、p2口每一个管脚输出到相应的报警单元，低电平时三极管被导通，与三极管串联的继电器有电流通过。单片机的16、17脚作为所有三极管状态的指示输出也连接到对应的报警单元。单片机的p0口连接拨码开关，用于设置仪表通讯地址和波特率，图中RP0为p0口的上拉电阻排，提供上拉电平进行驱动。

如图5所示为本发明通讯报警装置报警单元的电路图，对于任一个与单片机输出端口连接的报警单元，采用相同电路，本实施例中的每一路由单片机输出端口发送的三极管状态控制信号进入该电路后采用两级隔离，信号ALxx(AL1～AL18中的一路)由单片机管脚输出经电阻RINxx、光偶UGxx控制三极管Txx达到控制继电器Kxx被导通或被断开，其中光偶UGxx实现单片机控制电平与继电器控制电平隔离，继电器Kxx本身具有控制线圈与触电隔离作用，因此该部分电路具有两级隔离的作用。

下面结合附图说明本实施例通讯控制智能报警装置的工作过程：首先，该装置通过串行通信接口单元与外部通讯设备连接，通过A线和B线接收要发出报警信息的控制信号，接收到该信号后微控制单元经解析得到各个输出端口应输出的代表报警信息的三极管状态控制信号，该信号ALxx(AL1～AL18中的一路)为低电平时，光偶UGxx输入管脚1和输入管脚2两端的压差将其内部的发光二极管导通，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出电流，即光偶UGxx被导通，光偶UGxx被导通在输出管脚3产生的电压，这样在三级管Txx的B极上产生压差使三极管Txx的C极和E极被导通，因此有电流流过串联连接的电阻RIxx、继电器Kxx和发光二极管DLxx，发光二极管有电流流过，发光二极管DLxx被点亮，发出报警信息提示报警。用户可以根据各个输出端口发光二极管被点亮的状态判断发出报警信息的类型。其中RIxx、RTxx为限流电阻，Dxx为保护二极管，继电器Kxx工作的原理为，继电器Kxx中的线圈中有电流通过，控制继电器Kxx发生动作，使继电器Kxx的状态发生变化，继电器Kxx动作时，图中继电器中的COMxx为公共端，NOxx为常开状态端，NCxx为常闭状态端，公共端与常开状态连接，继电器被导通有电流通过，公共端与常闭状态连，继电器被断口没有电流通过。

本实施例中在报警单元接入继电器的好处为，继电器本身具有隔离作用，接入继电器使电路的信号更稳定，另外，由于继电器有接入触点，用户可以根据需要接入被继电器信号控制的电路到该报警单元，使单元在发出报警信息的同时还可以控制其它电路相应的状态。当然，在不需要该功能时也可以不接入继电器。

采用本发明的通讯控制报警装置，采用的全隔离措施，即电源隔离、前端输入隔离和后端输出两级隔离，使由外界通讯输入的信号抗干扰性强，避免了电气连接，因而该装置的稳定性好；另外，本发明可以接收外界通讯信号，由控制单元解码产生控制继电器动作的信号，进而输出指示灯闪烁，本发明不限于继电器输出单元只与发光二极管连接指示状态，也可以连接其它蜂鸣器等报警装置，本发明代替了现有技术中智能控制器只取接点开关或电压做输入，而是通过接收通讯输入的控制信号，经单片机进行解码输出控制继电器信号，保证了输出信号的可靠性；本发明的可扩展性好，由于单片机或其他微控制的输出端口较多，因此可以接入多个继电器输出单元，通过软件设置可以选通需要的继电器输出电路，进而实现不同信号的智能报警。

本实施例中的微控制单元不限于8051系列的单片机，也可以是其它有相同控制功能的器件，本实施例中微控制单元采用8051系列的单片机时，与报警单元连接的三极管状态控制输出端口不限于p1口和p2口，其它的具有通信功能的端口也可以与报警单元连接，本实施例的可扩展性好，另外本实施例中通过程序控制拨码开关的状态，实现匹配不同的传输速率。

虽然本发明是具体结合一个优选实施例示出和说明的，但熟悉该技术领域的人员可以理解，其中无论在形式上还是在细节上都可以作出各种改变，这并不背离本发明的精神实质和专利保护范围。

Claims (10)

1.一种通讯控制报警装置，其特征在于，包括：

电源单元，用于为串行通信接口单元、微控制单元和报警单元供电；

所述串行通信接口单元，用于接收通讯设备发送的控制信号，并将所述控制信号发送到所述微控制单元；

所述微控制单元，用于将所述串行通信接口单元发送的控制信号进行解码，并将解码后得到的电子开关状态控制信号输出到所述报警单元；

所述报警单元，包括串联连接的电子开关和报警装置，用于根据所述微控制单元发送的电子开关状态控制信号控制电子开关的状态，当所述电子开关为闭合状态时，所述报警装置进行报警。

2.如权利要求1所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述电子开关为三极管。

3.如权利要求1或2所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述电源单元包括依次连接的交流电源、交流/直流转换器和三端稳压器。

4.如权利要求1或2所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述串行通信接口单元为RS-485串行接口。

5.如权利要求1或2所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述微控制单元为单片机，所述单片机解码后得到的电子开关状态控制信号通过I/O口输出到报警单元。

6.如权利要求5所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述单片机的p0口与拨码开关连接，用于设置接收的控制信号的通信地址和传输波特率，所述单片机的p1口和p2口与报警单元连接，为电子开关状态控制信号输出端口。

7.如权利要求1或2所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述报警单元还包括与电子开关连接的继电器，所述报警装置为与继电器串联的发光二极管，所述电子开关状态控制信号通过控制所述电子开关闭合来控制继电器的导通，所述继电器导通后有电流通过使所述发光二极管发光进行报警。

8.如权利要求1或2所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述微控制单元与报警单元之间连接有后端输出隔离电路。

9.如权利要求1或2所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述串行通信接口单元与微控制单元单元之间连接有前端输入隔离电路。

10.如权利要求8或9所述的通讯控制报警装置，其特征在于，所述前端输入隔离或后端输出隔离电路为光电耦合器。

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