CN201314678Y

CN201314678Y - 一种485总线电路及具有所述电路的线控器

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Publication number: CN201314678Y
Application number: CNU200820226569XU
Authority: CN
Inventors: 陈建兵
Original assignee: Hisense Shandong Air Conditioning Co Ltd
Current assignee: Hisense Shandong Air Conditioning Co Ltd
Priority date: 2008-12-12
Filing date: 2008-12-12
Publication date: 2009-09-23
Anticipated expiration: 2018-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种485总线电路及具有所述电路的线控器，包括控制器和485总线芯片，所述485总线芯片包括两个，在每个485总线芯片中均包含有1对差分信号端，两个485总线芯片的两路差分信号端按照极性交叉连接后，与总线接口相连接；此外，所述两个485总线芯片的工作状态控制端分别接收所述控制器发出的指令信号，进而根据外部总线的插接情况控制其中一个485总线芯片工作。本实用新型的485总线电路以简单的结构形式实现了485总线的无极性化设计。将其应用于线控器中，特别是中央空调系统用线控器中，可以提高中央空调系统的安装和维护效率，增强线控器的可靠性和通用型，减少产品的开发种类。

Description

一种485总线电路及具有所述电路的线控器

技术领域

本实用新型属于总线电路技术领域，具体地说，是涉及一种无极性限制的485总线电路以及基于所述无极性485总线电路的线控器。

背景技术

现有的空调用线控器大多采用485总线进行数据传输。但是，由于通过485总线传输的数据均采用差分数据形式，因此导致485总线具有极性。在线控器应用数量较多的场合，比如中央空调系统，在安装和维修过程中很容易因为通信线接线时极性错误而导致整个系统发生异常。如果能够将485总线设计为无极性，将极大地方便中央空调系统的安装和维护。

同时，目前的线控器普遍都采用上位机供电，由于上位机与线控器距离较远，因此，供电质量较差，容易受到周围电磁环境的干扰。如果能够在现有线控器上增加小型化开关电源，使线控器可以直接从市电取电，这样不仅能够提高线控器的电源质量，而且还可以根据实际需要让线控器直接驱动一些执行机构，以减轻上位机的负担。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有485总线电路因为具有极性而容易发生因接线错误导致系统异常的问题，提供了一种新型的无极性485总线电路，方便了接线操作，提高了系统的安装和维护效率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种485总线电路，包括控制器和485总线芯片，所述485总线芯片包括两个，在每个485总线芯片中均包含有1对差分信号端，两个485总线芯片的两路差分信号端按照极性交叉连接后(即第一个485总线芯片的正极性端连接第二个485总线芯片的负极性端；第一个485总线芯片的负极性端连接第二个485总线芯片的正极性端)，与总线接口相连接。此外，所述两个485总线芯片的工作状态控制端分别接收所述控制器发出的指令信号，进而根据外部总线的插接情况控制其中一个485总线芯片工作，以匹配外部485总线的极性。

进一步的，所述两个485总线芯片的数据发送端通过一路驱动电路和光耦隔离电路连接所述控制器的数据发送管脚；所述控制器的数据接收管脚通过另外一路驱动电路和光耦隔离电路与两个485总线芯片的数据接收端对应连接。

又进一步的，为了节约控制器的管脚资源，所述控制器通过其两路I/O口输出两路指令信号，经一逻辑电路生成4路控制信号输出；在每一个485总线芯片中，其工作状态控制端均包含有两路：一路接收使能端，一路发送使能端；所述两个485总线芯片的4路工作状态控制端对应接收所述逻辑电路输出的4路控制信号。

再进一步的，所述的两路指令信号各自通过一路驱动电路连接光耦隔离电路，进行光电隔离后输出至所述的逻辑电路，进而生成4路控制信号输出至两个485总线芯片，进而控制一个485总线芯片进入高阻状态，另一个485总线芯片进入发送状态或者接收状态。

基于上述485总线电路结构，本实用新型又提供了一种具有所述485总线电路的线控器，通过在线控器中设置两个485总线芯片，并将其差分信号端交叉连接，进而在控制器的控制下选择其中一个485总线芯片工作，以匹配外部485总线的接线极性。这样一来，外部总线在连接所述线控器时，无需考虑接线极性，只需插接到总线接口上即可，线控器内部会根据所插接的总线的接线极性自动完成匹配过程，从而极大方便了接线操作，提高了系统的安装和维护效率。

进一步的，为了提高供电质量，在所述线控器中还包含有独立的电源电路，通过交流电源插口接收外部交流供电，对其进行整流、滤波、降压处理后，生成多路低压直流电源为线控器中需要低压直流供电的模块电路供电。

再进一步的，在所述线控器中还包含有多路继电器，其线圈的一端连接低压直流电源，另一端通过开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收控制器输出的控制信号，以控制继电器的通断状态；所述继电器的常开触点连接在线控器的交流电源插口的其中一个端子与线控器上设置的火线接口之间，在继电器受控闭合时，向外部设备提供交流火线。这样一来，可以使线控器具备驱动某些执行机构的功能，以减轻外部系统的负担。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的485总线电路以简单的结构形式实现了485总线的无极性化设计。将其应用于线控器中，特别是中央空调系统用线控器中，可以提高中央空调系统的安装和维护效率，增强线控器的可靠性和通用型，减少产品的开发种类。

结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型所提出的线控器中控制器的一种实施例的电路原理图；

图2是键盘扫描电路的一种实施例的电路原理图；

图3是遥控接收电路的一种实施例的电路原理图；

图4是上电复位电路及陶振电路的一种实施例的电路原理图；

图5是存储电路及UART通信电路的一种实施例的电路原理图；

图6是显示屏驱动电路的一种实施例的电路原理图；

图7是继电器驱动电路的一种实施例的电路原理图；

图8是无极性485总线电路的一种实施例的电路原理图；

图9是线控器中强电部分的一种实施例的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述。

本实用新型所提出的485总线电路的设计思路是：采用两个485总线芯片设计一个485总线数据的收发信道；其中，在每一个485总线芯片中均包含有1对差分信号端，将两个485总线芯片的两路差分信号端按照极性交叉连接，共用1对差分信号通信线，即将第一个485总线芯片的正极性端与第二个485总线芯片的负极性端相连接；将第一个485总线芯片的负极性端与第二个485总线芯片的正极性端相连接，进而通过共同的通信线连接总线接口。除此之外，通过两个485总线芯片的工作状态控制端接收控制器发出的指令信号，进而根据外部总线的插接情况控制其中一个485总线芯片工作，另一个485总线芯片处于高阻状态，以此来实现与外部485总线接线极性的匹配，达到485总线电路插接无极性要求的设计目的。

下面以中央空调用线控器为例来详细阐述所述485总线电路的具体组成结构及工作过程。

实施例一，参见图1所示，在本实施例中，线控器中所选用的控制器IC6可以具体采用一颗8位高性能微处理器MCU实现，不仅管脚资源丰富，而且成本较低，能够满足多种小型控制器的需要。

控制器IC6作为线控器中的核心部件，担负着对弱电部分中各功能模块电路的集中管理和控制作用，分别连接线控器中的键盘扫描电路、遥控接收电路、显示屏驱动电路、存储电路、UART通信电路和485总线电路等，以实现各模块电路之间的协同工作要求。

图2为所述键盘扫描电路的一种实施例的电路原理图，包括多个代表不同操作功能的按键开关S1～S13。所述按键开关S1～S13以矩阵形式连接，一端通过上拉电阻R42～R45连接低压直流电源，比如图2所示的+5V直流电源，并通过电阻R46～R49连接所述控制器IC6的4路I/O口：P4.3～P4.6；另一端与所述控制器IC6的另外4路I/O口：P3.4、P3.5、P4.1、P4.2对应连接。控制器IC6采用动态键盘扫描技术，实时地对所述按键电路进行扫描，以接收用户通过触发按键输入的控制指令。

图3为遥控接收电路的一种实施例的电路原理图，包括红外遥控接收头IC3，对用户通过遥控器发出的红外信号进行解码后，通过其输出端OUT传送至所述控制器IC6进行处理，以响应用户操作。为了提高数据传输的可靠性，在所述红外遥控接收头IC3的输出端OUT上还连接有由电阻R52和+5V直流电源组成的电压上拉支路。

图4是上电复位电路及陶振电路的一种实施例的电路原理图。其中，在所述复位电路中包含有一复位芯片IC4，通过监控控制器IC6的电源电压，比如图1中为控制器IC6供电的+5V直流电压，来生成开机复位信号，以确保控制器IC6能够正常工作。另外，所述控制器IC6的Xin、Xout管脚连接陶振芯片X1，用于向控制器IC6提供准确的基准时钟。

图5是存储电路及UART通信电路的一种实施例的电路原理图。其中，在所述存储电路中包含有一EEPROM芯片IC7，通过I²C总线连接控制器IC6，对线控器所需的相关参数进行存储。IC8为线控器上预留的UART通信接口，其1脚接地，4脚通过滤波电容C12连接+5V直流电源，2脚、3脚作为数据端和时钟端分别通过电阻R40、R41、滤波电容C10、C11连接所述控制器IC6的P3.6、P3.7管脚，以实现数据信号和时钟信号的实时传输。所述控制器IC6通过该通信电路可以与其他芯片或者控制器进行通信，进而实现对线控器功能的有效扩展。

图6是显示屏驱动电路的一种实施例的电路原理图，包括一液晶驱动芯片IC5。所述液晶驱动芯片IC5可以采用一点阵式液晶驱动器实现，其数据接收端DATA通过电阻R36、滤波电容C18连接控制器IC6的P3.2管脚，在控制器IC6输出的片选信号1621BCS和读写信号1621BWR的控制作用下，接收控制器IC6输出的数据信号，并驱动液晶显示屏LCD1完成信息显示。

下面详细介绍一下无极性485总线电路的具体组成结构和工作原理。

参见图8所示，在所述无极性485总线电路中包括两个485总线芯片IC1、IC2。其中，在每一个485总线芯片IC1或IC2中均包含有1对差分信号端A、B，将两个485总线芯片IC1、IC2的差分信号端A、B按照其极性交叉连接，即将485总线芯片IC1的A端连接485总线芯片IC2的B端，将485总线芯片IC1的B端连接485总线芯片IC2的A端，进而分别通过稳压二极管ZD1、ZD2与总线接口A1、B1对应连接。所述两个485总线芯片IC1、IC2的数据接收端RO通过由三极管Q6及其外围电路组成的驱动电路连接光电耦合器PC3，经所述光电耦合器PC3进行信号的光电隔离处理后，输出串行接收信号UART-2-RX连接控制器IC6的数据接收管脚RxD。同理，通过控制器IC6的数据发送管脚TxD输出的串行发送信号UART-2-TX，通过由三极管Q7及其外围电路组成的驱动电路连接光电耦合器PC4，进而经所述光电耦合器PC4进行信号的光电隔离处理后，传输至两个485总线芯片IC1、IC2的数据发送端DI。

所述两个485总线芯片IC1、IC2的工作状态受控于其接收使能端RE和发送使能端DE所接收到的控制信号的高低电平状态。当接收使能端RE接收到的信号为高电平，且发送使能端DE接收到的信号为低电平时，485总线芯片进入高阻状态；当接收使能端RE接收到的信号为低电平，且发送使能端DE接收到的信号为高电平时，485总线芯片进入发送状态；而当接收使能端RE和发送使能端DE同时接收到低电平控制信号时，则485总线芯片进入接收状态。根据485总线芯片IC1、IC2的工作特性，可以通过控制器IC6的4路I/O口直接输出4路控制信号来控制两个485总线芯片IC1、IC2进入相应的工作状态，以匹配外部总线的接线极性。但是，这种设计方式会造成控制器IC6管脚资源的极大浪费，不利于电路的整体设计。基于此，本实施例在控制器IC6和485总线芯片IC1、IC2之间又设计了一个逻辑电路，这样一来，只需占用控制器IC6的2路I/O口即可输出4路控制信号，以完成对两个485总线芯片IC1、IC2的控制。

如图8所示，所述控制器IC6通过其2路I/O口P2.4、P2.5输出两路指令信号SI_SELECTA、SI_SELECTB，分别经由三极管Q2及其外围电路组成的驱动电路和由三极管Q4及其外围电路组成的驱动电路与两路光电耦合器PCI、PC2对应连接，进而通过光电耦合器PC1、PC2的受光端输出两路经光电隔离处理后指令信号至所述的逻辑电路，经所述逻辑电路扩展为4路控制信号后输出至所述的485总线芯片IC1、IC2的接收使能端RE和发送使能端DE，以实现对485总线芯片IC1、IC2工作状态的控制。

在本实施例中，所述光电耦合器PC1、PC、PC3、PC4用于实现控制器IC6与485总线通信电路之间的电气隔离。

为了提高电路的抗干扰能力，在本实施例中，专门为485总线通信电路配置了一路+5V直流电源，如图8所示的+5V_SI，分别作用于光电耦合器PC1、PC2、PC4的受光端、三极管Q6的发射极、逻辑电路和两个485总线芯片IC1、IC2的电源端VCC，为其提供工作电压。

在所述逻辑电路中，主要包括一路NPN型三极管Q5、六路二极管D1～D6和与+5V直流电源+5V_SI相连接的上拉电阻R2～R6，其具体连接结构参见图8所示。通过控制器IC6输出的两路指令信号SI_SELECTA、SI_SELECTB的电平状态与经逻辑电路扩展后输出至两个485总线芯片IC1、IC2的接收使能端RE和发送使能端DE的四路控制信号的电平状态之间的对应关系参见下表所示。

线控器上电后，控制器IC6默认选择其中一个485总线芯片进行数据通信，并将另一个芯片置于高阻状态。比如：默认选择485总线芯片IC1进行数据通信，将485总线芯片IC2置于高阻状态。当外部485总线与线控器的总线接口A1、B1插接好后，控制器IC6首先发出11指令信号，即输出的两路指令信号SI_SELECTA、SI_SELECTB均为高电平，进而控制485总线芯片IC1接收数据。如果接收数据有误，比如：接收到的数据信号的头码与通信协议所规定的头码不符，或者校验核对不正确，亦或者在规定的时间内呼叫对方无响应等，则启用另外一个485总线芯片IC2进行数据收发，并控制第一个485总线芯片IC1进入高阻状态，比如输出00或者01指令信号。这样一来，外部485总线在插接时无需考虑接线极性，线控器内部的控制器IC6会根据接线极性自动控制相应的485总线芯片进入工作状态，以实现接线极性的匹配。

与此同时，在线控器与外部设备通过485总线进行数据通信的过程中，控制器IC6通过其I/O口P4.0输出低电平信号或者一系列脉冲信号至发光二极管LED1的阴极，所述发光二极管LED1的阳极经电阻R51连接+5V直流电源，如图1所示，进而控制发光二极管LED1发光或者闪烁，以起到指示作用。

在本实施例中，为了提高线控器的供电质量，采用在线控制器内部设置专门电源电路的形式来为线控器内部各功能模块电路提供工作电源。所述电源电路的具体结构参见图9所示，设置在专门的强电板上，而上述的各功能模块电路则设置在专门的弱电板上，并通过接口CN1相插接，以实现低压直流电源与控制信号的板间传输。

在所述强电板上设置有交流电源插口CN2，接收外部交流市电，经共模电感L01滤除掉共模干扰后，连接至全桥整流电路D01～D04进行交流到直流的整流变换，进而经由变压器T01和电源芯片IC03组成的开关电源电路进行降压处理后，通过滤波电路输出两路12V直流电源。其中，主输出12V由三端可调稳压基准源IC07进行调节，以实现精确控压，供继电器RY01、RY02控制使用，进而经线性稳压器IC05稳压后，提供+5V直流电压通过接口CN1的8脚输出至弱电板，给控制器IC6控制使用；另外一路12V输出电压会随着负载的变化而变化，经线性稳压器IC06稳压后，获得+5V直流电压+M5V(即+5V_SI)通过接口CN1的4脚输出至弱电板，供485总线通信使用。

此外，在本实施例的线控器中还包含有多路继电器，比如图9所示的两路风阀继电器RY01、RY02。其线圈的一端连接+12V直流电源，另一端通过接口CN1的5、6脚连接设置在弱电板上的开关电路，并经所述开关电路的开关通路接地。在本实施例中，所述开关电路由两路NPN型三极管Q1、Q3配合简单的外围电路连接而成，如图7所示，其基极分别通过电阻R8、R14连接控制器IC6两路I/O口P2.2、P2.3，接收控制器IC6输出的控制信号，以控制风阀继电器RY01、RY02的通断状态。所述风阀继电器RY01、RY02的常开触点连接在线控器的交流电源插口CN2的其中一个端子(在本实施例中连接在共模电感L01的其中一端，如图9所示)与线控器上设置的火线接口CN3之间，在风阀继电器RY01、RY02受控闭合时，即控制器IC6通过其P2.2、P2.3口输出两路高电平控制信号时，通过火线接口CN3输出两路火线，以向空调器风机提供两路交流火线。此时，空调器风机只需通过配电网连接零线，即可实现对两个风机的驱动。采用这种设计方式可以使线控器具备驱动某些执行机构的能力，从而达到减轻上位机负担的设计目的。

除此之外，还可以在线控器上设置一路通信线接口CN4，通过接口CN1的1、2脚连接弱电板上的485通信线，以实现线控器与其他外部设备之间的连接通信。

本实用新型的线控器通过采用硬件和软件相结合的设计方式来自适应接线极性，从而极大方便了中央空调系统的安装和维修。

当然，以上所述仅是本实用新型的一种优选实施方式而已，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1、一种485总线电路，包括控制器和485总线芯片，其特征在于：所述485总线芯片包括两个，在每个485总线芯片中均包含有1对差分信号端，两个485总线芯片的两路差分信号端按照极性交叉连接后，与总线接口相连接；此外，所述两个485总线芯片的工作状态控制端分别接收所述控制器发出的指令信号，进而根据外部总线的插接情况控制其中一个485总线芯片工作。

2、根据权利要求1所述的485总线电路，其特征在于：所述两个485总线芯片的数据发送端通过一路驱动电路和光耦隔离电路连接所述控制器的数据发送管脚；所述控制器的数据接收管脚通过另外一路驱动电路和光耦隔离电路与两个485总线芯片的数据接收端对应连接。

3、根据权利要求1或2所述的485总线电路，其特征在于：所述控制器输出两路指令信号经一逻辑电路生成4路控制信号输出；在每一个485总线芯片中，其工作状态控制端均包含有两路：一路接收使能端，一路发送使能端；所述两个485总线芯片的4路工作状态控制端对应接收所述逻辑电路输出的4路控制信号。

4、根据权利要求3所述的485总线电路，其特征在于：所述控制器通过其两路I/O口输出所述的两路指令信号，各自经一路驱动电路连接光耦隔离电路，进行光电隔离后输出至所述的逻辑电路，进而生成4路控制信号输出至两个485总线芯片，进而控制一个485总线芯片进入高阻状态，另一个485总线芯片进入发送状态或者接收状态。

5、一种线控器，包括控制器和485总线电路，其特征在于：在所述485总线电路中包含有两个485总线芯片，在每个485总线芯片中均包含有1对差分信号端，两个485总线芯片的两路差分信号端按照极性交叉连接后，与总线接口相连接；此外，所述两个485总线芯片的工作状态控制端分别接收所述控制器发出的指令信号，进而根据外部总线的插接情况控制其中一个485总线芯片工作。

6、根据权利要求5所述的线控器，其特征在于：所述两个485总线芯片的数据接收端和数据发送端各自通过一路驱动电路和光耦隔离电路与所述控制器的相应数据管脚对应连接。

7、根据权利要求5或6所述的线控器，其特征在于：所述控制器输出两路指令信号经一逻辑电路生成4路控制信号输出；在每一个485总线芯片中，其工作状态控制端均包含有两路：一路接收使能端，一路发送使能端；所述两个485总线芯片的4路工作状态控制端对应接收所述逻辑电路输出的4路控制信号。

8、根据权利要求7所述的线控器，其特征在于：所述控制器通过其两路I/O口输出所述的两路指令信号，各自经一路驱动电路连接光耦隔离电路，进行光电隔离后输出至所述的逻辑电路，进而生成4路控制信号输出至两个485总线芯片，进而控制一个485总线芯片进入高阻状态，另一个485总线芯片进入发送状态或者接收状态。

9、根据权利要求7所述的线控器，其特征在于：在所述线控器中还包含有电源电路，通过交流电源插口接收外部交流供电，对其进行整流、滤波、降压处理后，生成多路低压直流电源为线控器中需要低压直流供电的模块电路供电。

10、根据权利要求9所述的线控器，其特征在于：在所述线控器中还包含有多路继电器，其线圈的一端连接低压直流电源，另一端通过开关电路的开关通路接地，所述开关电路的控制端接收控制器输出的控制信号，以控制继电器的通断状态；所述继电器的常开触点连接在线控器的交流电源插口的其中一个端子与线控器上设置的火线接口之间，在继电器受控闭合时，向外部设备提供交流火线。