电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统技术方案

提供一种电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，串口转换电路采用USB‑Mini接口USB1与上位机连接，且电源电路通过USB‑Mini接口USB1与上位机连接供电，电源电路与单片机最小系统电路、串口转换电路、数据存储电路和RS485收发电路电性连接并为其提供所需电源；RS485收发电路一端与下游设备连接且RS485收发电路另一端与单片机最小系统电路连接，用于下游设备与单片机最小系统电路间的数据双向通讯；串口转换电路与单片机最小系统连接，数据存储电路与单片机最小系统连接用于数据信号的存储。本技术将RS485通讯数据报文解码后转化为TTL信号以特定字符串的形式发送给上位机，提供保证了电控柜环境监测系统的设计要求，降低开发难度，减少研发成本。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于卷烟机包装设备质量检测，具体涉及一种电控柜环境监测系统用rs485电平转换系统。

技术介绍

1、根据车间需求，需要一款电控柜环境监测系统用于检测每个电控柜环境，为减少电控柜环境监测系统的开发难度，需将rs485通讯数据报文解码后转化为ttl信号以特定字符串的形式发送给上位机，通过小组查阅相关资料与产品，市场上仅有rs485转usb模块，不能将rs485通讯数据进行报文解码，而plc通讯模块成本较高不符合要求。因此，针对上述问题，有必要进行改进。

技术实现思路

1、本技术解决的技术问题：提供一种电控柜环境监测系统用rs485电平转换系统，通过在pcb电路板上设计单片机最小系统电路、串口转换电路、具有二级防护功能的rs485收发电路、电源电路和数据存储电路，将rs485通讯数据报文解码后转化为ttl信号以特定字符串的形式发送给上位机，提供保证了电控柜环境监测系统的设计要求，降低开发难度，减少研发成本。

2、本技术采用的技术方案：电控柜环境监测系统用rs485电平转换系统，包括集成于pcb电路板上的单片机最小系统电路、串口转换电路、具有二级防护功能的rs485收发电路、电源电路和数据存储电路；所述串口转换电路采用usb-mini接口usb1与上位机连接，且电源电路通过usb-mini接口usb1与上位机连接，所述电源电路与单片机最小系统电路、串口转换电路、数据存储电路和rs485收发电路电性连接并为其提供所需电源；所述rs485收发电路一端与下游设备连接且rs485收发电路另一端与单片机最小系统电路连接，用于下游设备与单片机最小系统电路间的数据双向通讯；所述串口转换电路与单片机最小系统连接，用以单片机最小系统与上位机间的数据双向通讯，所述数据存储电路与单片机最小系统连接用于数据信号的存储。

3、其中，所述rs485收发电路采用与单片机最小系统电路连接的sp3485en芯片u6作为通讯芯片，所述sp3485en芯片u6的a、b端并联电阻r6作为终端电阻，所述sp3485en芯片u6的a端接上拉电阻r7，且sp3485en芯片u6的b端接下拉电阻r10；所述sp3485en芯片u6的a、b端分别接tvs管d4和tvs管d5到gnd，且sp3485en芯片u6的a、b端并联tvs管d7；所述sp3485en芯片u6的a、b端分别连接共模滤波器l2的1号、2号引脚和共模滤波器l2的3号、4号引脚并联至气体放电管gdt1，所述气体放电管gdt1与sp3485en芯片u6的a、b端连接两端分别串联自恢复保险丝f2和f3至接线端子u7，且与气体放电管gdt1连接的pgnd与接线端子u8连接，所述pgnd与tvs管d5之间串接有相互并联的电阻r12和电容c17，所述接线端子u7与下游设备连接。

4、进一步地，所述电源电路采用ams1117-3.3作为电源芯片u4，所述电源芯片u4通过usb-mini接口usb1连接上位机，并由上位机为电源芯片u4供电，所述电源芯片u4与usb-mini接口usb1之间串联有用于电源保护的电源开关sw1、自恢复保险丝f4、防反接二极管d2，且相互并联的tvs管d1电容c1、电容c3和电解电容c11与防反接二极管d2连接；所述电源芯片u4的输出电源包括将输入电源稳压后输出的5v电源和将5v电源转化后输出的3.3v电源，串联的电阻r4与led4组成了3.3v电源指示灯。

5、进一步地，所述串口转换电路的控制芯片采用ch340g usb芯片u2，并采用usb-mini接口usb1连接上位机；所述ch340gusb芯片u2与单片机最小系统电路相连接，且ch340gusb芯片u2与usb-mini接口usb1中的d1+和d1-差分信号线中各并联一组6.5v的tvs管d11和tvs管d10到gnd，用于防止静电对述串口转换电路的损坏。

6、进一步地，所述单片机最小系统电路采用stm32f103c8t6作为控制芯片u1。

7、进一步地，所述数据存储电路采用w25q128 jvsiqtr nor flash芯片u5，存储空间为128mb。

8、进一步地，所述pcb电路板上设有用于连接扩充芯片的fpc0.5mm-10p排线接口，所述pcb电路板的设计尺寸为80mm×60mm。

9、本技术与现有技术相比的优点：

10、1、本技术方案作为卷烟包装设备上电控柜环境监测系统用rs485电平转换模块的pcb电路板，提供基础所需的单片机最小系统、flash存储功能、rs485收发功能、ttl电平转换功能以外，还设计了rs485两级防护、rs485信号共模干扰滤波、电源保护、静电防护等功能，提高rs485电平转换模块的使用安全；

11、2、本技术方案rs485收发电路设计为具有二级防护功能的结构，实现实现雷击浪涌与电力线串扰保护的同时，实现残留电压对电路的干扰；

12、3、本技术方案电源电路由usb-mini接口usb1通过上位机为其供电，设计恢复保险丝、防反接二极管串联用于电源保护，限制输出电流与防止电压反串上位机，保护上位机接口安全；

13、4、本技术方案pcb电路板上设有fpc0.5mm-10p排线接口，连接至stm32f103c8t6芯片io上，可扩展功能。

本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：包括集成于PCB电路板上的单片机最小系统电路、串口转换电路、具有二级防护功能的RS485收发电路、电源电路和数据存储电路；所述串口转换电路采用USB-Mini接口USB1与上位机连接，且电源电路通过USB-Mini接口USB1与上位机连接，所述电源电路与单片机最小系统电路、串口转换电路、数据存储电路和RS485收发电路电性连接并为其提供所需电源；所述RS485收发电路一端与下游设备连接且RS485收发电路另一端与单片机最小系统电路连接，用于下游设备与单片机最小系统电路间的数据双向通讯；所述串口转换电路与单片机最小系统连接，用以单片机最小系统与上位机间的数据双向通讯，所述数据存储电路与单片机最小系统连接用于数据信号的存储。

2.根据权利要求1所述的电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：所述RS485收发电路采用与单片机最小系统电路连接的SP3485EN芯片U6作为通讯芯片，所述SP3485EN芯片U6的A、B端并联电阻R6作为终端电阻，所述SP3485EN芯片U6的A端接上拉电阻R7，且SP3485EN芯片U6的B端接下拉电阻R10；所述SP3485EN芯片U6的A、B端分别接TVS管D4和TVS管D5到GND，且SP3485EN芯片U6的A、B端并联TVS管D7；所述SP3485EN芯片U6的A、B端分别连接共模滤波器L2的1号、2号引脚和共模滤波器L2的3号、4号引脚并联至气体放电管GDT1，所述气体放电管GDT1与SP3485EN芯片U6的A、B端连接两端分别串联自恢复保险丝F2和F3至接线端子U7，且与气体放电管GDT1连接的PGND与接线端子U8连接，所述PGND与TVS管D5之间串接有相互并联的电阻R12和电容C17，所述接线端子U7与下游设备连接。

3.根据权利要求1所述的电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：所述电源电路采用AMS1117-3.3作为电源芯片U4，所述电源芯片U4通过USB-Mini接口USB1连接上位机，并由上位机为电源芯片U4供电，所述电源芯片U4与USB-Mini接口USB1之间串联有用于电源保护的电源开关SW1、自恢复保险丝F4、防反接二极管D2，且相互并联的TVS管D1电容C1、电容C3和电解电容C11与防反接二极管D2连接；所述电源芯片U4的输出电源包括将输入电源稳压后输出的5V电源和将5V电源转化后输出的3.3V电源。

4.根据权利要求1所述的电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：所述串口转换电路的控制芯片采用CH340G USB芯片U2，并采用USB-Mini接口USB1连接上位机；所述CH340GUSB芯片U2与单片机最小系统电路相连接，且CH340GUSB芯片U2与USB-Mini接口USB1中的D1+和D1-差分信号线中各并联一组6.5V的TVS管D11和TVS管D10到GND，用于防止静电对述串口转换电路的损坏。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：所述单片机最小系统电路采用STM32F103C8T6作为控制芯片U1。

6.根据权利要求5所述的电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：所述数据存储电路采用W25Q128 JVSIQTR Nor Flash芯片U5，存储空间为128Mb。

7.根据权利要求6所述的电控柜环境监测系统用RS485电平转换系统，其特征在于：所述PCB电路板上设有用于连接扩充芯片的FPC0.5mm-10P排线接口，所述PCB电路板的设计尺寸为80mm×60mm。

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【技术特征摘要】

1.电控柜环境监测系统用rs485电平转换系统，其特征在于：包括集成于pcb电路板上的单片机最小系统电路、串口转换电路、具有二级防护功能的rs485收发电路、电源电路和数据存储电路；所述串口转换电路采用usb-mini接口usb1与上位机连接，且电源电路通过usb-mini接口usb1与上位机连接，所述电源电路与单片机最小系统电路、串口转换电路、数据存储电路和rs485收发电路电性连接并为其提供所需电源；所述rs485收发电路一端与下游设备连接且rs485收发电路另一端与单片机最小系统电路连接，用于下游设备与单片机最小系统电路间的数据双向通讯；所述串口转换电路与单片机最小系统连接，用以单片机最小系统与上位机间的数据双向通讯，所述数据存储电路与单片机最小系统连接用于数据信号的存储。

2.根据权利要求1所述的电控柜环境监测系统用rs485电平转换系统，其特征在于：所述rs485收发电路采用与单片机最小系统电路连接的sp3485en芯片u6作为通讯芯片，所述sp3485en芯片u6的a、b端并联电阻r6作为终端电阻，所述sp3485en芯片u6的a端接上拉电阻r7，且sp3485en芯片u6的b端接下拉电阻r10；所述sp3485en芯片u6的a、b端分别接tvs管d4和tvs管d5到gnd，且sp3485en芯片u6的a、b端并联tvs管d7；所述sp3485en芯片u6的a、b端分别连接共模滤波器l2的1号、2号引脚和共模滤波器l2的3号、4号引脚并联至气体放电管gdt1，所述气体放电管gdt1与sp3485en芯片u6的a、b端连接两端分别串联自恢复保险丝f2和f3至接线端子u7，且与气体放电管gdt1连接的pgnd与接线端子u8连接，所述pgnd与tvs管d5之间串接有相互并联的电阻r12和电容c17，所述接线端子u7与下游设备连接。...

【专利技术属性】
技术研发人员：付浩，高洁，鲁飞，潘晓华，高晓，龚元，马猛，路博，吕倩雯，张山，黄洪军，叶林，樊韶鹏，刘哲，王亮，
申请(专利权)人：陕西中烟工业有限责任公司，
类型：新型
国别省市：