專利名稱：基帶傳輸調制解調器電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種調制解調器電路，特別是指一種為適用于工業過程自動化遠程控制系統而開發的基帶傳輸調制解調器電路，支持BELL202通訊協議標準。適用于石化、給排水、電力、冶金等領域的工業過程自動化遠程控制系統中，可將RS-232電平信號轉變為可在電臺、兩線制網絡、四線制多點網絡、四線制點對點網絡間傳輸的語音信號，實現遠程數據采集和控制功能。
背景技術：
目前，在我國應用于工業過程自動化領域遠程控制系統中的調制解調器電路由串行接口電路、顯示、復位控制電路、并串轉換電路、參數設置、開關電路、信號調制解調電路和電臺、電話網絡接口驅動電路構成，其中的信號調制解調電路、電臺、電話網絡接口驅動電路，由于電路設計簡單，電路沒有采取隔離設計，而采集現場又存在信號干擾大的特點，所以，不足之處是造成電路性能不穩定、誤碼率高、易掉線，給整個系統實現遠程數據采集和控制功能造成極大影響，而且普通調制解調器在設計過程中對外圍阻容器件具有高精度要求，實用性低。

發明內容
本實用新型的目的在于避免上述現有技術中的不足之處而提供一種基帶傳輸調制解調器，該調制解調器可將RS-232電平信號轉變為可在電臺、兩線制網絡、四線制多點網絡、四線制點對點網絡間傳輸的語音信號。該電路通過變壓器與通訊系統相隔離，可用于瞬態高壓、靜電或常態高壓下；電臺的通訊過程由電臺發送器鍵控輸出端與電臺頻率載波偵測輸入端完成；若有電臺信號被偵測到，輸入端便停止發送；用戶選擇的倒計時定時器可防止多點電話線與無線電臺無意中連續發送數據，此特性防止連續鍵控的調制解調器覆蓋通訊系統；通過配置開關調節載波偵測與丟失延時、倒計時周期、載波關斷音頻、RTS/CTS握手周期與全/半雙工選擇。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到一種基帶傳輸調制解調器電路，主控芯片接有通過數據總線傳來的信號對指示燈進行使能顯示和處理芯片工作狀態設置的顯示、復位控制電路；具有進行調制解調器的通訊參數與運行模式設置的參數設置開關電路及串行信號轉換為并行信號的并串轉換電路；主控芯片還接有具有進行信號調制、解調的信號調制、解調電路和將調制、解調信號輸出的電臺、電話網絡接口驅動電路；其信號調制、解調電路和電臺、電話網絡接口驅動電路元器件連接構成如下電臺、電話網絡接口驅動電路8針端子P4用于連接電臺、專線，P4有8位接線端口，端口1與端口2為四線制的發送端或兩線制的發送/接收端，端口3與端口4為四線制的接收端，端口5與端口6為電臺鍵控輸出，端口7與端口8為電臺載波偵測輸入。RJ45端子P3用于電話線的連接。端口4與端口5為四線制的發送端或兩線制的發送/接收端，端口3與端口6為四線制的接收端，端口1、2未使用，端口7為電臺載波偵測輸入，端口8為電臺鍵控輸出。P3的3、4、5、6、7、8端與P4的3、1、2、4、7、5端相連，P3的3、4、5、7端通過壓敏電阻接信號地，P4的1、2端接入隔離變壓器T1的原邊，T1的副邊并聯雙向抑制二極管CR1和電容C19接入四運放芯片U6的管腿7，同時接入單排插座J3的-15端，U6的管腿1通過電位器R19、電阻R6和電容C2接入U1的管腿16，U6的管腿1、2間接入一個電容C8和電阻R7，P4的3、4端接入隔離變壓器T2的原邊，其副邊通過并聯的電容C21、電阻R1一邊接入四運放芯片U6的管腿14，另一邊接入四線制參數設置開關4W，Vcc5為四運放芯片U6提供電源， U6的管腿15、16接入電容C7，同時通過電阻R4和電容C1接入U1的管腿22，通過電位器R18、電阻R3接入二線制參數設置開關2W和4W，P4的5、6端間并入一個二極管CR5后分別接入光耦U4的管腿5、4，U4的管腿2接入主控芯片U7的管腿1，同時接入指示燈顯示電路，U4管腿的1通過限流電阻R8接入Vcc5，P4的7端通過CR2、R17接入光耦U9管腿1，P4的8端接入U9管腿2，U9的管腿5同U7的管腿18相連，隔離變壓器T1負邊的另一端接開關2W和分別通過電阻R5、R13接入單排插座J3的db、0端，U9的管腿1、6并聯電阻R12，U9的管腿6、7并聯電阻R11；信號調制、解調電路Vcc5通過并聯的一組濾波電容接地，同時通過RCπ形濾波電路接U1的管腿24；由一個晶體Y1與兩個電容C5、C6組成的晶體振蕩電路接入U1的管腿2、3，U1的管腿26、28之間接入電容C23后接地，U1的管腿1、5、6、11、13、14與U7管腿16、7、8、13、10、11相接，U1的管腿12、15一并通過電容C18接地，Vcc5接入U7管腿3和管腿14，Vcc5通過電阻R27.9接入U7的管腿4和U8B的輸入端3，管腿5接地，管腿11、12分別接入并串轉換電路，管腿17接入并串轉換電路，數據總線AN3GATE9端通過電阻R9接入由2個非門組成的復位電路，電源Vcc5.0通過電容C10接入非門U8A的輸入端1，其輸出端2通過CR4接入U8B的輸入端3，其輸出端4接入U1的管腿25。
本實用新型與現有技術相比具有如下優點該電路通過變壓器與通訊系統相隔離，因此它可用于瞬態高壓、靜電或常態高壓下；幾乎與所有類型的電臺兼容；若有電臺信號被偵測到，輸入端便停止發送；可配置的載波偵測延時、載波丟失延時和RTS/CTS延時提供了高質量的傳輸；可防止多點電話線與無線電臺無意中連續發送數據；自測與調節模式便于現場維修。由于本實用新型采用的都是工業級元器件，為工業級調制解調器，抗干擾能力強、性能穩定、誤碼率低、不易掉線。VCC5V供電，通過兩線制網絡和四線制網絡即可實現遠程數據采集和控制功能。可適應的溫度范圍為-40℃～70℃，環境相對濕度5％～95％，能夠在較惡劣的環境下工作，而且克服了普通調制解調器設計過程中對外圍阻容器件的高精度要求的限制，具有較大的實用價值。


圖1.基帶傳輸調制解調器電路原理框圖；圖2.電臺、電話網絡接口驅動電路原理圖；圖3.信號調制、解調電路原理圖。
具體實施方式
該電路由單片機PIC、RS-232接口驅動芯片、調制解調器集成芯片、串行信號/并行信號轉換器、振蕩電路、光耦、隔離變壓器、四運放芯片、非門邏輯電路、RS232串口和一組微動開關、發光二極管等構成。按其功能實現的不同可分為RS-232串行接口電路、顯示、復位控制電路、并串轉換電路、參數設置開關電路、信號調制、解調電路、電臺、電話網絡接口驅動電路。
請參考圖1.基帶傳輸調制解調器電路原理框圖。
顯示和復位控制電路通過數據總線傳來的信號對指示燈進行使能顯示和處理芯片復位的設置。通過參數設置開關電路可進行調制解調器的通訊參數與運行模式的設置，開關可以帶電改變狀態，所有改變立即生效。通過并串轉換電路和CPU處理芯片將串行接口輸入的串行信號轉換為并行信號后經過調制解調集成芯片進行信號調制、解調后通過電臺、電話網絡接口驅動電路將調制解調信號輸出，反之亦然。本基帶傳輸調制解調器電路提出改進的調制、解調電路、電臺、電話網絡接口驅動電路。現著重敘述如下請參考圖2.電臺、電話網絡接口驅動電路原理圖。
在電路中，有兩個端子用于電臺、電話網絡接線，端子RJ45 P3用于連接電話線，8針端子P4用于連接電臺、專線，P4有8位接線端口，端口1與端口2為四線制的發送端或兩線制的發送/接收端，端口3與端口4為四線制的接收端，端口5與端口6為電臺鍵控輸出，端口7與端口8為電臺載波偵測輸入；RJ45端子P3用于電話線的連接，端口4與端口5為四線制的發送端或兩線制的發送/接收端，端口3與端口6為四線制的接收端，端口1、2未使用，端口7為電臺載波偵測輸入，端口8為電臺鍵控輸出。P3的3、4、5、6、7、8端與P4的3、1、2、4、7、5端相連，P3的3、4、5、7端通過壓敏電阻接信號地，P4的1、2端接入隔離變壓器T1的原邊，T1的副邊并聯雙向抑制二極管CR1和電容C19接入四運放芯片U6的管腿7，同時接入單排插座J3的-15端，進行發送數據信號(TX)增益的粗調，U6的管腿1通過電位器R19、電阻R6和電容C2接入U1的管腿TXA，R19負責對發送數據信號(TX)進行增益微調，需要調節R19電位器降低調制解調器的輸出，發送器的輸出可以被降低到多數電臺接收的電平，若需要額外的衰減，可使用外部分壓電阻。U6的管腿1、2間接入一個電容C8和電阻R7。P4的3、4端接入隔離變壓器T2的原邊，其副邊通過并聯的電容C21、電阻R1一邊接入四運放芯片U6的管腿14，另一邊接入四線制參數設置開關4W，Vcc5為四運放芯片U6提供電源， U6的管腿15、16接入電容C7，同時通過電阻R4和電容C1接入U1的管腿RXA，通過電位器R18、電阻R3接入二線制參數設置開關2W，R18負責對接收的數據信號(RX)進行增益調節。P4的5、6端間并入一個二極管CR5后分別接入光耦U4的管腿5、4，U4的管腿2接入主控芯片U7的管腿RA2，同時接入指示燈顯示電路，高電位時表示調制解調器已準備好發送數據。U4的管腿1通過限流電阻R8接入Vcc5，P4的7端通過CR2、R17接入光耦U9的管腿1，P4的8端接入U9管腿2，U9的管腿5同U7的管腿18相連。
請參考圖3.信號調制、解調電路原理圖。
Vcc5通過并聯的一組濾波電容接地，同時通過RCπ形濾波電路接U1的管腿24；由一個晶體Y1與兩個電容C5、C6組成的晶體振蕩電路接入U1的管腿2、3，為U1提供工作頻率；U1的26、28管腿之間接入電容C23后接地，U1的管腿1、5、6、11、13、14與U7管腿16、7、8、13、10、11相接，U1的管腿12、15一并通過電容C18接地，Vcc5接入U7管腿3，管腿5接地，管腿11、12分別接入并串轉換電路，管腿14接Vcc5，管腿17接入并串轉換電路，數據總線端通過兩個非門電路U8接入U1的管腿25，實現復位功能。數據總線AN3GATE9端通過電阻R9接入由2個非門組成的復位電路，電源Vcc5.0通過電容C10接入非門U8A的輸入端1，其輸出端2通過CR4接入U8B的輸入端3，其輸出端4接入U1的管腿25。
該用于自動化控制終端通訊的基帶傳輸調制解調器電路，已制成模塊，本廠編號和名稱為E204基帶傳輸調制解調器模塊，E204基帶傳輸調制解調器模塊外形尺寸為(長)118mm×(寬)108mm×(高)44mm。采用ECHO B型模塊封裝殼體。基帶傳輸調制解調器可將RS-232電平信號轉變為可在電臺、兩線制網絡、四線制多點網絡、四線制點對點網絡間傳輸的語音信號。在與專線的連接中E204調制解調器可運行于四線制的全雙工與兩線制的半雙工網絡中。使用租賃電話線或私用線。四線制模式使用了一對發送數據線與一對接收數據線。發送數據線與+TX和-TX連接。接收數據線與+RX和-RX連接。兩線制模式使用一對發送數據線與接收數據線連接到TX/RX和-TX/RX端子。在與電臺相連接中有四路信號①調制解調器發送器輸出調制解調器發送器輸出連接到電臺發送器語音輸入，調制解調器的發送器輸出出廠時被校準到0DB，此電平對于多數電臺太高，因此，需要調節TX GAIN電位器降低調制解調器的輸出，發送器的輸出可以被降低到多數電臺接收的電平，若需要額外的衰減，可使用外部分壓電阻。②調制解調器接收器輸入調制解調器接收器輸入與電臺接收數據輸出端連接，調制解調器的接收器輸入出廠設定為-30DB，所有電臺可很好地提供此輸出電平，因此無需調節RX增益電位器。③鍵控輸出鍵控輸出是一個光耦隔離器，用于打開電臺的發送器，對應于電臺的PTT信號或對講機按鍵信號。④電臺載波偵測輸入載波偵測(RDC)輸入防止當偵測到RF載波時，調制解調器鍵控電臺發送，因此，一個電臺不會在有其它電臺發送的時候發送數據。建議電臺使用RCD輸入，閉合RCD開關，只有存在電臺載波頻率時調制解調器接收器才有效，若電臺不能壓制音頻，使用RCD輸入可強制得到可靠的通訊。
現場應用表明，E204基帶傳輸調制解調器具有應用靈活、安全可靠性高、安裝使用方便等特點、并可應用于-40℃～70℃的環境溫度。適用于野外惡劣的工業現場環境。
權利要求1.一種基帶傳輸調制解調器電路，主控芯片接有通過數據總線傳來的信號對指示燈進行使能顯示和處理芯片工作狀態設置的顯示、復位控制電路；具有進行調制解調器的通訊參數與運行模式設置的參數設置開關電路及串行信號轉換為并行信號的并串轉換電路；其特征在于主控芯片還接有具有進行信號調制、解調的信號調制、解調電路和將調制、解調信號輸出的電臺、電話網絡接口驅動電路；其信號調制、解調電路和電臺、電話網絡接口驅動電路元器件連接構成如下電臺、電話網絡接口驅動電路8針端子P4用于連接電臺、專線，P4有8位接線端口，端口1與端口2為四線制的發送端或兩線制的發送/接收端，端口3與端口4為四線制的接收端，端口5與端口6為電臺鍵控輸出，端口7與端口8為電臺載波偵測輸入。RJ45端子P3用于電話線的連接。端口4與端口5為四線制的發送端或兩線制的發送/接收端，端口3與端口6為四線制的接收端，端口1、2未使用，端口7為電臺載波偵測輸入，端口8為電臺鍵控輸出。P3的3、4、5、6、7、8端與P4的3、1、2、4、7、5端相連，P3的3、4、5、7端通過壓敏電阻接信號地，P4的1、2端接入隔離變壓器T1的原邊，T1的副邊并聯雙向抑制二極管CR1和電容C19接入四運放芯片U6的管腿7，同時接入單排插座J3的-15端，U6的管腿1通過電位器R19、電阻R6和電容C2接入U1的管腿16，U6的管腿1、2間接入一個電容C8和電阻R7，P4的3、4端接入隔離變壓器T2的原邊，其副邊通過并聯的電容C21、電阻R1一邊接入四運放芯片U6的管腿14，另一邊接入四線制參數設置開關4W，Vcc5為四運放芯片U6提供電源，U6的管腿15、16接入電容C7，同時通過電阻R4和電容C1接入U1的管腿22，通過電位器R18、電阻R3接入二線制參數設置開關2W和4W，P4的5、6端間并入一個二極管CR5后分別接入光耦U4的管腿5、4，U4的管腿2接入主控芯片U7的管腿1，同時接入指示燈顯示電路，U4管腿的1通過限流電阻R8接入Vcc5，P4的7端通過CR2、R17接入光耦U9管腿1，P4的8端接入U9管腿2，U9的管腿5同U7的管腿18相連，隔離變壓器T1負邊的另一端接開關2W和分別通過電阻R5、R13接入單排插座J3的db、0端，U9的管腿1、6并聯電阻R12，U9的管腿6、7并聯電阻R11；信號調制、解調電路Vcc5通過并聯的一組濾波電容接地，同時通過RCπ形濾波電路接U1的管腿24；由一個晶體Y1與兩個電容C5、C6組成的晶體振蕩電路接入U1的管腿2、3，U1的管腿26、28之間接入電容C23后接地，U1的管腿1、5、6、11、13、14與U7管腿16、7、8、13、10、11相接，U1的管腿12、15一并通過電容C18接地，Vcc5接入U7管腿3和管腿14，Vcc5通過電阻R27.9接入U7的管腿4和U8B的輸入端3，管腿5接地，管腿11、12分別接入并串轉換電路，管腿17接入并串轉換電路，數據總線AN3GATE9端通過電阻R9接入由2個非門組成的復位電路，電源Vcc5.0通過電容C10接入非門U8A的輸入端1，其輸出端2通過CR4接入U8B的輸入端3，其輸出端4接入U1的管腿25。
專利摘要本實用新型涉及一種基帶傳輸調制解調器電路，該電路顯示和復位控制電路通過數據總線傳來的信號對指示燈進行使能顯示和處理芯片復位的設置，通過參數設置開關電路可進行調制解調器的通訊參數與運行模式的設置，開關可以帶電改變狀態，所有改變立即生效。通過并串轉換電路和CPU處理芯片將串行接口輸入的串行信號轉換為并行信號后經過調制解調集成芯片進行信號調制、解調后通過電臺、電話網絡接口驅動電路將調制解調信號輸出，反之亦然。該電路與通訊系統相隔離，幾乎與所有類型的電臺兼容，可防止多點電話線與無線電臺無意中連續發送數據，自測與調節模式便于現場維修。
文檔編號H04M11/06GK2676526SQ03236068
公開日2005年2月2日 申請日期2003年1月20日 優先權日2003年1月20日
發明者俞凌, 莊貴林 申請人:北京安控科技發展有限公司