M-BUS集中器的設計

【摘要】本文設計的M-BUS集中器實現了M-BUS電平與RS232、RS485電平的轉換，PC機或其他設備，可以通過串口直接訪問M-BUS終端。同時，實現了過載檢測功能及中繼功能。本文的設計已成功應用于M-BUS熱表的抄表系統中，實用性、可靠性都相當不錯。

【關鍵詞】M-BUS總線集中器遠程抄表

M-BUS簡稱儀表總線，是一項由歐洲引進的專為自動抄表系統設計的總線標準，目前已被國家建設部納入行業標準。它具有兩總線無極性，布線無拓撲要求，總線自供電，抗干擾能力強、中繼級數多、帶終端級數多，簡單、可靠等一系列優點，是目前自動抄表系統應用的最好的總線標準。

一、M-BUS總線介紹

M-Bus是一個層次化的系統，由一個主設備、若干從設備和一對連接線纜組成，所有從設備并行連接在總線上，由主設備控制總線上的所有串行通信進程。如圖1所示。

為了實現對從設備的遠程供電，總線上的碼流表示如下：通過電平的偏移實現主設備到從設備的碼流傳遞，在總線驅動器（主設備的一部分）上：邏輯“1”（MARK）對應36V的電壓，在傳送邏輯“0”（SPACE）時，總線驅動器將總線上的電壓從36V減少到24V。從設備到主設備的碼流傳遞則通過調制從設備消耗的電流來實現。邏輯“1”用1.5mA的恒定電流表示，邏輯“0”則需在1.5mA的基礎上再加上11-20mA的電流。MARK值時的電流可以用來給接口電路甚至是儀表或傳感器電路供電。

二、硬件電路設計

2.1電源部分設計

電源部分設計采用雙輸出變壓器經過全波整流，再分別由LM7818、LM7918產生+18V、-18V電壓，作為 M-BUS總線電壓，從而省略了昂貴的DC-DC模塊。LM7805產生的5V電壓給運放、RS232、RS485等電路供電，以完成由M-BUS電平至TTL電平的轉換。

2.2發送部分設計

發送部分TXD為TTL電平，當TXD為高時，Q2截至，從而Q3截至，而Q1導通，BUS+上有+18V電，BUS-直接接的-18V，從而總線上有了36V壓降，作為M-BUS電平的邏輯1。當TXD為低時，Q2導通，從而Q3導通、Q1截至，BUS+上失去+18V電壓，從而總線上壓降為18V，符合M-BUS總線邏輯0電平低于24V的要求。R2為電流取樣電阻。

2.3接收部分設計

接收部分原理由于電阻R1、R2以及總線導線電阻的作用，當M-BUS終端發送數據0時，所增加的電流會引起BUS+上電壓的降低。利用這一原理，接收部分巧妙地應用了運放LM393作為一個電壓比較器來檢測該變化。當M-BUS終端不發送數據0時，由于二極管D9及電阻R19的存在，運放反相輸入端電壓比同相輸入端電壓低，從而運放輸出邏輯1。當M-BUS終端發送數據0時，由于電容C19的存在，BUS+電壓降低后，運放反相輸入端電壓來不及響應，故在一瞬間運放同相輸入端電壓低于反相輸入端，此時運放輸出邏輯0。

2.4過載檢測部分設計

過載檢測部分原理同接收部分，此處不再累述。

2.5中繼部分設計

中繼部分原理部分采用的TI的TSS721，為官方推薦電路。此處采用了光耦進行隔離。

三、結束語

M-Bus儀表總線是一種低成本的戶用電子系統，使用M-Bus儀表總線可以方便地實現戶用電表、水表、熱量表等公共事業儀表的聯網和遠程抄表功能，在消耗量計量儀表的遠程抄表方面必將會得到廣泛地應用。

參考文獻

[1] The M-BUS ： A DOCUMENTATION VERSION 4.8 NOVEMBER 11，1997

[2] TSS 721A METER-BUS TRANSCEIVER， Texas Instruments Incorporated， April， 1997

[3] M_BUS_en， Texas Instruments Incorporated， November， 1995