M-BUS集中器的设计

【摘要】本文设计的M-BUS集中器实现了M-BUS电平与RS232、RS485电平的转换，PC机或其他设备，可以通过串口直接访问M-BUS终端。同时，实现了过载检测功能及中继功能。本文的设计已成功应用于M-BUS热表的抄表系统中，实用性、可靠性都相当不错。

【关键词】M-BUS总线集中器远程抄表

M-BUS简称仪表总线，是一项由欧洲引进的专为自动抄表系统设计的总线标准，目前已被国家建设部纳入行业标准。它具有两总线无极性，布线无拓扑要求，总线自供电，抗干扰能力强、中继级数多、带终端级数多，简单、可靠等一系列优点，是目前自动抄表系统应用的最好的总线标准。

一、M-BUS总线介绍

M-Bus是一个层次化的系统，由一个主设备、若干从设备和一对连接线缆组成，所有从设备并行连接在总线上，由主设备控制总线上的所有串行通信进程。如图1所示。

为了实现对从设备的远程供电，总线上的码流表示如下：通过电平的偏移实现主设备到从设备的码流传递，在总线驱动器（主设备的一部分）上：逻辑“1”（MARK）对应36V的电压，在传送逻辑“0”（SPACE）时，总线驱动器将总线上的电压从36V减少到24V。从设备到主设备的码流传递则通过调制从设备消耗的电流来实现。逻辑“1”用1.5mA的恒定电流表示，逻辑“0”则需在1.5mA的基础上再加上11-20mA的电流。MARK值时的电流可以用来给接口电路甚至是仪表或传感器电路供电。

二、硬件电路设计

2.1电源部分设计

电源部分设计采用双输出变压器经过全波整流，再分别由LM7818、LM7918产生+18V、-18V电压，作为 M-BUS总线电压，从而省略了昂贵的DC-DC模块。LM7805产生的5V电压给运放、RS232、RS485等电路供电，以完成由M-BUS电平至TTL电平的转换。

2.2发送部分设计

发送部分TXD为TTL电平，当TXD为高时，Q2截至，从而Q3截至，而Q1导通，BUS+上有+18V电，BUS-直接接的-18V，从而总线上有了36V压降，作为M-BUS电平的逻辑1。当TXD为低时，Q2导通，从而Q3导通、Q1截至，BUS+上失去+18V电压，从而总线上压降为18V，符合M-BUS总线逻辑0电平低于24V的要求。R2为电流取样电阻。

2.3接收部分设计

接收部分原理由于电阻R1、R2以及总线导线电阻的作用，当M-BUS终端发送数据0时，所增加的电流会引起BUS+上电压的降低。利用这一原理，接收部分巧妙地应用了运放LM393作为一个电压比较器来检测该变化。当M-BUS终端不发送数据0时，由于二极管D9及电阻R19的存在，运放反相输入端电压比同相输入端电压低，从而运放输出逻辑1。当M-BUS终端发送数据0时，由于电容C19的存在，BUS+电压降低后，运放反相输入端电压来不及响应，故在一瞬间运放同相输入端电压低于反相输入端，此时运放输出逻辑0。

2.4过载检测部分设计

过载检测部分原理同接收部分，此处不再累述。

2.5中继部分设计

中继部分原理部分采用的TI的TSS721，为官方推荐电路。此处采用了光耦进行隔离。

三、结束语

M-Bus仪表总线是一种低成本的户用电子系统，使用M-Bus仪表总线可以方便地实现户用电表、水表、热量表等公共事业仪表的联网和远程抄表功能，在消耗量计量仪表的远程抄表方面必将会得到广泛地应用。

参考文献

[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