矿用抗干扰通信模块及通信控制方法技术

本发明专利技术公开了一种矿用抗干扰通信模块及通信控制方法，矿用抗干扰通信模块包括主控单片机单元、RS485通信单元、防雷抗浪涌电路，主控单片机单元与RS485通信单元通信连接，防雷抗浪涌电路包括瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3、电阻R18、电阻R19、电容CF1、电容CF2；矿用抗干扰通信模块的通信控制方法信息传递采用同步时钟，实现高抗干扰，防误码功能。对所传输的数据包采用CRC‑16校验，提高数据校验能力，防止错误数据被采纳，避免导致通信过程误判断。本发明专利技术符合矿井实际环境，抗干扰能力强、数据误码率低，保证监控系统总线数据传输安全。

Mine anti-interference communication module and communication control method

【技术实现步骤摘要】
矿用抗干扰通信模块及通信控制方法
本专利技术涉及一种矿用抗干扰通信模块及通信控制方法，属于通信控制

技术介绍
矿井安全监控系统是随着目前矿井安全生产需要和自动化技术成熟后的一门新兴技术，安全监控系统的合理使用，可以为矿井安全生产带来巨大帮助。借助矿井安全监控系统，工作人员不必在井下巡检，就可以通过监控系统的各个位置传感器检测数据，掌握整个矿井的各位置环境参数。当有环境参数超限的情形，系统可以自动下发报警及控制指令，提示工作人员注意，控制危险地区的设备断电。目前国家规范已强制要求矿井必须安装矿井安全监控系统，作为矿井是否符合生产条件的一个关键指标。矿用监控通信分站作为矿井安全监控系统的一个重要部分，但由于矿井使用大量大功率动力设备以及变频设备，这些设备的运行给监控系统总线数据传输带来干扰，影响监控系统总线数据传输的安全稳定，因此，研发一款抗干扰、数据误码率低、符合矿井实际环境的通信模块对保证监控系统总线数据传输安全具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种矿用抗干扰通信模块及通信控制方法，符合矿井实际环境，抗干扰能力强、数据误码率低，保证监控系统总线数据传输安全。本专利技术的目的通过以下技术方案予以实现：一种矿用抗干扰通信模块，包括主控单片机单元、RS485通信单元、防雷抗浪涌电路，主控单片机单元与RS485通信单元通信连接，RS485通信单元使用隔离型RS485收发器芯片U502，型号为ADM2483，主控单片机单元的RXD信号线、TXD信号线分别与隔离型RS485收发器芯片U502的RXD引脚、TXD引脚相连，主控单片机单元的接收/发送控制信号线485-T/R同时与隔离型RS485收发器芯片U502的DE引脚、/RE引脚相连，防雷抗浪涌电路包括瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3、电阻R18、电阻R19、电容CF1、电容CF2，外部信号采集线B端经电阻R19接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚，外部信号采集线A端经电阻R18接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，所述电容CF1与电容CF2串联，串联电路两端分别接外部信号采集线A端、B端，电容CF1与电容CF2之间引线接地，所述瞬态二极管V1、瞬态二极管V2的阳极接地，所述瞬态二极管V1的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，瞬态二极管V2的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚，瞬态二极管V3的阳极接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，瞬态二极管V3的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚。一种矿用抗干扰通信模块的通信控制方法包括以下步骤：1)对外部数据监听，采集外部数据；2)进行CRC校验对数据进行信息转换：对需要通信的数据包进行CRC校验，并把CRC值放在源数据包末尾；下一步在加了CRC的数据包中添加帧头、帧尾处理，在二次数据包前加一个帧头字节,作为数据包的帧头；在原数据包末尾加一个帧尾字节作为帧尾；3)与宿主机通信转发外部接口数据包，在通信发送时，单片机设置位发送速率，从数据包依次发送每一数据位，同时判断通信中的8位数据，不能与帧头、帧位字节相同，在条件符合的位置插入一位0，只至数据全部发送完毕；4)接收宿主机回答数据包，进行数据编码转换：在通信接收时，单片机设置与发送模式相同的速率，通过中断来检索接收到的数据，当检索到帧头字节，调整自身系统的时钟，以实现与对方设备的时钟同步；以保证后续接收的数据完整性，在接收数据位过程中，程序判断通信中的当前9位数据，如发现与帧头、帧尾处理后的数据一致的，恢复原来数据的尾排列，即去掉一位，还原本来数据值，当接收到帧尾数据，即可以判断数据接收完成；5)RS485数据发送完毕后返回监听。本专利技术的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现：前述矿用抗干扰通信模块，主控单片机单元的单片机型号为STC11L04E，瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3的型号为P6KE6.8CA，电容CF1与电容CF2的型号为90CSMD。前述矿用抗干扰通信模块，还包括共模电感H501，型号为DW501，共模电感H501设于隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚、B引脚与防雷抗浪涌电路之间。前述矿用抗干扰通信模块的通信控制方法，对所传输的数据包采用CRC-16校验，在此运用的国际标准的CRC16-CCITT格式，多项式为x16+x12+x5+1；CRC-16校验提高数据校验能力，防止错误数据被采纳，导致通信过程误判断，CRC校验字节是附加在原来数据包后，帧尾字节前，且低字节在先，高字节在后的排列。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：矿用抗干扰通信模块精简实用，功耗低，采用国产51内核单片机宏晶STC11L04E，性能稳定，运算速度快。485通信芯片采用ADM2483磁隔离RS485驱动芯片，有效隔离通信总线和内部电源，简洁高效，所有外围通信接口通过隔离模块，达到3000KV静电防护等级。防雷抗浪涌电路模块实现对线路的电气干扰保护，整体电路符合煤矿用的本安特性。适合于矿井强电磁干扰环境下的设备间数据通信硬件链路，可应用于如矿井安全监控系统、矿井人员定位系统、矿井自动控制系统等。矿用抗干扰通信模块的通信控制方法信息传递采用同步时钟，实现高抗干扰，防误码功能。对所传输的数据包采用CRC-16校验，提高数据校验能力，防止错误数据被采纳，避免导致通信过程误判断。附图说明图1是本专利技术的矿用抗干扰通信模块电路图；图2是本专利技术矿用抗干扰通信模块的通信控制方法流程图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的矿用抗干扰通信模块，包括主控单片机单元1、RS485通信单元2、防雷抗浪涌电路3，主控单片机单元的单片机型号为STC11L04E，主控单片机单元1与RS485通信单元2通信连接，RS485通信单元2使用隔离型RS485收发器芯片U502，型号为ADM2483，ADM2483差分总线收发器是一款集成式电流隔离器件，适用于多点总线传输线路的双向数据通信。它针对平衡传输线路而设计，符合ANSITIA/EIARS-485-A和ISO8482:1987(E)标准。该器件采用ADI公司的iCoupler技术，将3通道隔离器、三态差分线路驱动器和差分输入接收器集成于单封装中。主控单片机单元1的RXD信号线、TXD信号线分别与隔离型RS485收发器芯片U502的RXD引脚、TXD引脚相连，主控单片机单元1的接收/发送控制信号线485-T/R同时与隔离型RS485收发器芯片U502的DE引脚、/RE引脚相连，防雷抗浪涌电路3包括瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3、电阻R18、电阻R19、电容CF1、电容CF2，瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3的型号为P6KE6.8CA，瞬态二极管(TransientVoltageSuppressor)简称TVS，广泛应用于半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿用抗干扰通信模块，包括主控单片机单元、RS485通信单元、防雷抗浪涌电路，主控单片机单元与RS485通信单元通信连接，其特征在于,RS485通信单元使用隔离型RS485收发器芯片U502，型号为ADM2483，主控单片机单元的RXD信号线、TXD信号线分别与隔离型RS485收发器芯片U502的RXD引脚、TXD引脚相连，主控单片机单元的接收/发送控制信号线485-T/R同时与隔离型RS485收发器芯片U502的DE引脚、/RE引脚相连，防雷抗浪涌电路包括瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3、电阻R18、电阻R19、电容CF1、电容CF2，外部信号采集线B端经电阻R19接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚，外部信号采集线A端经电阻R18接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，所述电容CF1与电容CF2串联，串联电路两端分别接外部信号采集线A端、B端，电容CF1与电容CF2之间引线接地，所述瞬态二极管V1、瞬态二极管V2的阳极接地，所述瞬态二极管V1的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，瞬态二极管V2的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚，瞬态二极管V3的阳极接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，瞬态二极管V3的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚。/n...

【技术特征摘要】
1.一种矿用抗干扰通信模块，包括主控单片机单元、RS485通信单元、防雷抗浪涌电路，主控单片机单元与RS485通信单元通信连接，其特征在于,RS485通信单元使用隔离型RS485收发器芯片U502，型号为ADM2483，主控单片机单元的RXD信号线、TXD信号线分别与隔离型RS485收发器芯片U502的RXD引脚、TXD引脚相连，主控单片机单元的接收/发送控制信号线485-T/R同时与隔离型RS485收发器芯片U502的DE引脚、/RE引脚相连，防雷抗浪涌电路包括瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3、电阻R18、电阻R19、电容CF1、电容CF2，外部信号采集线B端经电阻R19接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚，外部信号采集线A端经电阻R18接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，所述电容CF1与电容CF2串联，串联电路两端分别接外部信号采集线A端、B端，电容CF1与电容CF2之间引线接地，所述瞬态二极管V1、瞬态二极管V2的阳极接地，所述瞬态二极管V1的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，瞬态二极管V2的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚，瞬态二极管V3的阳极接隔离型RS485收发器芯片U502的A引脚，瞬态二极管V3的阴极接隔离型RS485收发器芯片U502的B引脚。


2.如权利要求1所述的矿用抗干扰通信模块，其特征在于，所述主控单片机单元的单片机型号为STC11L04E，瞬态二极管V1、瞬态二极管V2、瞬态二极管V3的型号为P6KE6.8CA，电容CF1与电容CF2的型号为90CSMD。


3.如权利要求1所述的矿用抗干扰通信模块，其特征在于，还包括共模电感H501，型号为DW501，共...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡峰平，贾柏青，孙成生，
申请(专利权)人：镇江中煤电子有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32