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1、电工1001张睿09900100418移动通信作业TTL—M-BUS电平转换电路M-BUS是由Dr.HorstZiegler教授和德州仪器公司共同开发的,它是建立ISO-OSI考模型基础之上,以便充分利用现有大多数的网络协议,使之成为一个开放的系统。M-BUS不是一个完整的网络,它的4-6OSI层是空的并且不处理网络中大多数的任务,如传输层、会话层,因此只提供物理层、数据链路层、网络层和应用层的功能,图-1是M-BUS的OSI模型。因为ISO-OSI模型中的高级层不能修改地址、波特率等参数,所以在7个OSI层的旁边和上面又定义了一个管理层,地址25
2、4或255被保留用于管理物理层,地址253用于网络层。基于这个新的管理层,可以直接管理每个OSI层去执行指定功能而不必严格遵循OSI模型。图-1M-BUS的OSI模型M-BUS系统是一个带有通讯控制主机的多级系统,它是由主机和一定数量的从机(终端设备)通过两根电缆连接而成,所有的从机都并联连接在总线上,并可通过总线获得所需电源。为了实现数据和能量的共同传输,M-BUS总线上的bit流传输采用两种调制方式:电压调制和电流调制。TTL—M-BUS的转换电路如图-2所示，主要包括发送器和接收器两个部分。图-2TTL—M-BUS电平转换总体电路1、发送器M
3、-BUS发送端：由集中器向终端仪表终端传输的信号采用电压值的变化来表示，即集中器向终端仪表终端发送的数据码流是一种电压脉冲序列，用+36V表示逻辑“1”，用+24V表示逻辑“0”。在稳态时电平保持“1”状态。如图-3所示为集中器向终端发送的数据码流图。图-3集中器向终端发送的数据码流图图-3所示的集中器向终端发送的数据码流图的发送波形在图-4中可以得到结果。图-4中当“TXD”发送数据时由Q2为前端驱动级，可以得到Q2集电极产生一个与TXD波形相反且幅度为0-36V的波。U4,U5为光电耦合器，两管交替工作。当TXD输入为“1”时Q2导通，此时Q2
4、集电极为低电平使得U4工作，此时Q1的集电极与发射极处于导通状态，并且U5端由于Q2集电极为低电平处于断开状态，对于Q1的发射级输出端无影响。此时Q1发射极端将有+36V的电位使得M+输出+36V为逻辑“1”。相反，当TXD为“0”时，U5工作并且Q1集电极与发射极处于导通状态处于断开状态使得D13的正端为低电平，所以输出将保持输入+12V电源电位即为逻辑“0”。图-4集中器发送部分原理图2、接收器从终端仪表向集中器传输的信号采用的是电流值的变化来表示，即由仪表终端向集中器发送的数据流是一种电流脉冲序列，通常用1.5mA的电流值表示逻辑“1”，当传
5、输“0”时，由终端仪表控制电流值增加到11-20mA。在稳态时，线路上的值为持续“1”状态。当终端仪表接收信号时，其电流应处于稳态“1”，在接收信号时，其电流处于稳态“1”；在接收信号时，其电压值的变化所导致的电流变化不应该超过0.2%/V。图-5部分所示是由终端仪表向集中器传输数据的码流图。图-5终端发送的电流信号数据码流图-5所示的集中器向终端发送的数据码流图的发送波形在图-8原理图中可以得到结果。图-8中输入信号接在M+,M-m两端由于M+在发送部分当中此时电位为+36V且由两对立的二极管连接防止了电流的流通。在终端仪表向集中器产生电流调制的
6、时候，电流信号I将全部流向M-端，经R5与地组成回路，因此在R5上将有U=R5*I的压降。由于输入电流I的变化会引起电压U的变化，逻辑“1”为：U“1”=10*1.5mA逻辑“0”为：U“0”=10*15mA这就产生了一个15mV-150mV的方波信号Sin。由U2LM358一级运放构成电压跟随器使输入信号与后期处理信号隔离再进行放大此处放大考虑到运放的单电源供电所以使用同向放大，放大倍数为1+R4/R5=11倍，此处放大时为后期给电压做比较准备。从图-5可知，在稳态时终端给集中器提供的电流信号为1.5mA，由于终端的数量较多，而每个终端都会提供一
7、个稳态时的电流并且全部加载在R5上就会使得低电平的电位整体上移。现以10块终端仪表为例，当终端为10个的时候，且某一终端正在给集中器传输数据所在M-端产生的电压信号波形为如图-6：图-6M-端产生的电压信号波形由图-6可得当经放大10倍之后将会产生一个与地电位差更高的电压，并且会随着终端仪表的增多而增加，这样就造成整体电位的上移而使得RXD端接收数据越来越困难。为使得信号逻辑“0”与地保持在同一水平线必须将信号波向下移1500mV的电压。现在设计了图-7的U1部分电路，U1构成为电压比较器，输入3脚为信号直接输入，2脚为电阻、电容滤波处理过的信号两
8、信号波形如图-7所示：图-7比较器两端的输入及输出信号波形如图-7可得到输出信号与地在同一电势水平线上。再经D1为5.1V
