一种PWM通讯接口电路及PWM通讯系统的制作方法

一种pwm通讯接口电路及pwm通讯系统
技术领域
1.本实用新型涉及pwm通讯技术领域，尤其涉及一种pwm通讯接口电路及pwm通讯系统。


背景技术：

2.pwm(pulse width modulation脉冲宽度调制)技术是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术，广泛应用在从测量、通信到功率控制与变换的许多领域中。pwm控制技术以其控制简单，灵活和动态响应好的优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热点。由于当今科学技术的发展已经没有了学科之间的界限，结合现代控制理论思想或实现无谐振波开关技术将会成为pwm控制技术发展的主要方向之一。
3.pwm通讯是一种常见的通讯方式，但是要实现可靠的双向通讯是比较困难的。这是因为大多数为单向的数据传输，要实现双向可靠的传输，第一通讯的硬件电路需要设计可靠，还需要采用不易受到干扰和损坏的控制芯片，另外，通讯协议也需要合理的选择。
4.综上，设计一种新的方案来解决双向通讯不可靠的情况是非常有必要的。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的技术问题，本实用新型提供一种pwm通讯接口电路及pwm通讯系统。
6.一种pwm通讯接口电路，包括第一通讯模块、第二通讯模块，以及连接第一通讯模块和第二通讯模块的pwm通讯总线，其中：
7.第一通讯模块包括第一控制芯片mcu1、第一信号输入电路、第一信号输出电路以及供电电路；第一控制芯片mcu1设有第一信号输入引脚、第一信号输出引脚，第一信号输入引脚与第一信号输入电路的输出端连接，第一信号输出引脚与第一信号输出电路的输入端连接；第一信号输入电路的输入端、第一信号输出电路的输出端以及供电电路均连接于pwm通讯总线的一端；
8.第二通讯模块包括第二控制芯片mcu2、第二信号输入电路以及第二信号输出电路；第二控制芯片mcu2设有第二信号输入引脚、第二信号输出引脚，第二信号输入引脚与第二信号输入电路的输出端连接，第二信号输出引脚与第二信号输出电路的输入端连接；第二信号输入电路的输入端、第二信号输出电路的输出端均连接于pwm通讯总线的另一端。
9.进一步的，第一信号输入电路包括电阻r11、电阻r12、电阻r13、二极管d11、二极管d12、电容c1，其中：
10.电阻r11的一端与第一信号输入引脚连接，电阻r11的另一端与二极管d11的正极、二极管d12的负极、电阻r12的一端、电阻r13的一端相连接；二极管d11的负极连接 5v电压；二极管d12的正极连接第一接地端gnd1；电阻r12的另一端连接第一接地端gnd1；电阻r13的另一端与供电电路、pwm通讯总线相连接；电容c1一端与第一信号输入引脚连接，另一端连
接第一接地端gnd1。
11.进一步的，第一信号输出电路包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、二极管d4、mos管q1，其中：
12.电阻r14的一端与第一信号输出引脚相连接，另一端与mos管q1的g极相连接；电阻r15一端与mos管q1的g极相连接，另一端连接第一接地端gnd1；电阻r16的一端与mos管q1的s极相连接，另一端连接第一接地端gnd1；二极管d4的正极与供电电路、pwm通讯总线相连接，二极管d4的负极与mos管q1的d极相连接。
13.进一步的，供电电路包括供电电压v2以及二极管d3，二极管d3的正极与供电电压v2相连接，二极管d3的负极与pwm通讯总线相连接。
14.进一步的，第二信号输入电路包括电阻r21、电阻r22、电阻r23、二极管d21、二极管d22、电容c2，其中：
15.电阻r23的一端与第二信号输入引脚连接，电阻r23的另一端与二极管d21的正极、二极管d22的负极、电阻r22的一端、电阻r21的一端相连接；二极管d21的负极连接 3.3v电压；二极管d22的正极连接第二接地端gnd2；电阻r22的另一端连接第二接地端gnd2；电阻r23的另一端与pwm通讯总线相连接；电容c2一端与第二信号输入引脚连接，另一端连接第二接地端gnd2。
16.进一步的，第二信号输出电路包括电阻r24、电阻r25、电阻r26、mos管q2，其中：
17.电阻r24的一端与第二信号输出引脚相连接，另一端与mos管q2的g极相连接；电阻r25一端与mos管q2的g极相连接，另一端连接第二接地端gnd2；电阻r26的一端与mos管q2的s极相连接，另一端连接第二接地端gnd2；mos管q1的d极与pwm通讯总线相连接。
18.进一步的，二极管d11与二极管d12为肖特基二极管。
19.进一步的，供电电压v2的电压值为5v、12v或24v。
20.本实用新型还包括一种pwm通讯系统，pwm通讯系统包括上述的pwm通讯接口电路，还包括第一执行模块以及第二执行模块，第一执行模块与第一控制芯片mcu1相连接，第二执行模块与第二控制芯片mcu2相连接，其中：
21.第一控制芯片mcu1的第一控制信息通过第一信号输出电路、pwm通讯总线、第二信号输入电路进行传输，由第二控制芯片mcu2接收，且第二控制芯片mcu2将第一控制信息下发给第二执行模块，第二执行模块执行第一控制信息；
22.第二控制芯片mcu2的第二控制信息通过第二信号输出电路、pwm通讯总线、第一信号输入电路进行传输，由第一控制芯片mcu1接收，且第一控制芯片mcu1将第二控制信息下发给第一执行模块，第一执行模块执行第二控制信息。
23.本实用新型的pwm通讯接口电路及pwm通讯系统，通过第一通讯模块、第二通讯模块以及pwm通讯总线建立的双向的pwm通讯，且第一通讯模块中的第一信号输入电路、第一信号输出电路，第二通讯模块中的第二信号输入电路、第二信号输出电路的设计非常可靠，既能够对第一控制芯片mcu1和第二控制芯片mcu2形成保护，还能够对供电电路进行保护，同时滤除了通讯过程中的干扰信号，确保信号的高效、高质量传输。
附图说明
24.为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例
或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
25.图1为本实用新型实施例的一种pwm通讯接口电路的电路设计图；
26.图2为本实用新型实施例的一种pwm通讯方法的步骤流程图。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型的保护范围。
28.如图1所示，为本实用新型实施例的一种pwm通讯接口电路，包括第一通讯模块10、第二通讯模块20，以及连接第一通讯模块10和第二通讯模块20的pwm通讯总线30，其中：
29.第一通讯模块10包括第一控制芯片mcu1、第一信号输入电路101、第一信号输出电路102以及供电电路103；第一控制芯片mcu1设有第一信号输入引脚、第一信号输出引脚，第一信号输入引脚与第一信号输入电路101的输出端连接，第一信号输出引脚与第一信号输出电路102的输入端连接；第一信号输入电路101的输入端、第一信号输出电路102的输出端以及供电电路103均连接于pwm通讯总线30的一端。
30.第二通讯模块20包括第二控制芯片mcu2、第二信号输入电路201以及第二信号输出电路202；第二控制芯片mcu2设有第二信号输入引脚、第二信号输出引脚，第二信号输入引脚与第二信号输入电路201的输出端连接，第二信号输出引脚与第二信号输出电路202的输入端连接；第二信号输入电路201的输入端、第二信号输出电路202的输出端均连接于pwm通讯总线30的另一端。
31.本实施例中的pwm通讯接口电路，基于pwm通讯总线30实现了第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2的信息传输，也实现了第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1的信息传输。其中，第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2进行信息传输时，第一控制芯片mcu1的第一信号输出引脚将信息通过第一信号输出电路102、pwm通讯总线30、第二信号输入电路201，由第二控制芯片mcu2的第二信号输入引脚接收；第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1进行信息传输时，第二控制芯片mcu2的第二信号输出引脚将信息通过第二信号输出电路202、pwm通讯总线30、第一信号输入电路101，由第一控制芯片mcu1的第一信号输入引脚接收。
32.具体的，如图1所示，本实用新型实施例中第一信号输入电路101包括电阻r11、电阻r12、电阻r13、二极管d11、二极管d12、电容c1，其中：电阻r11的一端与第一信号输入引脚连接，电阻r11的另一端与二极管d11的正极、二极管d12的负极、电阻r12的一端、电阻r13的一端相连接；二极管d11的负极连接 5v电压；二极管d12的正极连接第一接地端gnd1；电阻r12的另一端连接第一接地端gnd1；电阻r13的另一端与供电电路、pwm通讯总线相连接；电容c1一端与第一信号输入引脚连接，另一端连接第一接地端gnd1。
33.本实施例中二极管d11和二极管d12能够把输入到第一控制芯片mcu1的电压值钳位在第一控制芯片mcu1工作电压范围之内，避免第一控制芯片mcu1被较高电压经过时击
穿。优选的，本实用新型实施例中的二极管d11与二极管d12为肖特基二极管。
34.电容c1用于滤除干扰信号，其产品参数视pwm通讯总线30的通讯频率来选定，其电容值过大会影响通讯信号，过小则无法滤除很多干扰信号。一般的，若pwm通讯总线30的通讯频率为50hz～100hz时，电容c1可选用容值为103的产品。
35.具体的，如图1所示，本实用新型实施例中第一信号输出电路102包括电阻r14、电阻r15、电阻r16、二极管d4、mos管q1，其中：电阻r14的一端与第一信号输出引脚相连接，另一端与mos管q1的g极相连接；电阻r15一端与mos管q1的g极相连接，另一端连接第一接地端gnd1；电阻r16的一端与mos管q1的s极相连接，另一端连接第一接地端gnd1；二极管d4的正极与供电电路、pwm通讯总线30相连接，二极管d4的负极与mos管q1的d极相连接。当第一信号输出引脚输出信号时，电阻r16用于保护mos管q1在导通时不会发生烧毁。mos管q1具有较大的驱动电流，可以提升第一控制芯片mcu1通讯信号的驱动能力，增长通讯信号的传输距离。二极管d4有一定的管压降，高电平高于0v，用于区分pwm信号是第一控制芯片mcu1发送的信号，另外一个低电平直接到0v的是第二信号输出电路202输出的通讯信号。
36.具体的，如图1所示，本实用新型实施例中供电电路103包括供电电压v2以及二极管d3，二极管d3的正极与供电电压v2相连接，二极管d3的负极与pwm通讯总线相连接。二极管d3能够将pwm通讯总线30上的电压进行阻隔，防止pwm通讯总线30的电压串到供电电压v2上，对供电电压v2造成损坏，也能够避免对第一控制芯片mcu1的工作造成影响。本实施例的供电电压v2的电压值大小取决于通讯需要，用于调整pwm通讯总线30的工作电压，所以本实施例中的供电电压v2的电压值为可以为5v、12v或24v，以达到实际需求为准。
37.具体的，如图1所示，本实用新型实施例中第二信号输入电路201包括电阻r21、电阻r22、电阻r23、二极管d21、二极管d22、电容c2，其中：电阻r23的一端与第二信号输入引脚连接，电阻r23的另一端与二极管d21的正极、二极管d22的负极、电阻r22的一端、电阻r21的一端相连接；二极管d21的负极连接 3.3v电压；二极管d22的正极连接第二接地端gnd2；电阻r22的另一端连接第二接地端gnd2；电阻r23的另一端与pwm通讯总线相连接；电容c2一端与第二信号输入引脚连接，另一端连接第二接地端gnd2。
38.本实施例中二极管d21和二极管d22能够把输入到第二控制芯片mcu2的电压值钳位在第二控制芯片mcu2工作电压范围之内，避免第二控制芯片mcu2被较高电压经过时击穿。优选的，本实用新型实施例中的二极管d21、二极管d22与前述实施例中的二极管d11、二极管d12一样，选用肖特基二极管。
39.同理于上述实施例第一信号输入电路101中的电容c1，本实施例中的电容c2也用于滤除干扰信号，其产品参数依旧视pwm通讯总线30的通讯频率来选定，其电容值过大会影响通讯信号，过小则无法滤除很多干扰信号。一般的，若pwm通讯总线30的通讯频率为10hz～20hz时，电容c2可选用容值为104的产品。
40.具体的，如图1所示，本实用新型实施例中第二信号输出电路202包括电阻r24、电阻r25、电阻r26、mos管q2，其中：电阻r24的一端与第二信号输出引脚相连接，另一端与mos管q2的g极相连接；电阻r25一端与mos管q2的g极相连接，另一端连接第二接地端gnd2；电阻r26的一端与mos管q2的s极相连接，另一端连接第二接地端gnd2；mos管q1的d极与pwm通讯总线相连接。当第二信号输出引脚输出信号时，电阻r26用于保护mos管q2在导通时不会发生烧毁。mos管q2具有较大的驱动电流，可以提升第二控制芯片mcu2通讯信号的驱动能力，
增长通讯信号的传输距离。本实用新型实施例还提供一种pwm通讯系统，pwm通讯系统包括上述实施例的pwm通讯接口电路，还包括第一执行模块以及第二执行模块，第一执行模块与第一控制芯片mcu1相连接，第二执行模块与第二控制芯片mcu2相连接，其中：第一控制芯片mcu1的第一控制信息通过第一信号输出电路、pwm通讯总线、第二信号输入电路进行传输，由第二控制芯片mcu2接收，且第二控制芯片mcu2将第一控制信息下发给第二执行模块，第二执行模块执行第一控制信息。第二控制芯片mcu2的第二控制信息通过第二信号输出电路、pwm通讯总线、第一信号输入电路进行传输，由第一控制芯片mcu1接收，且第一控制芯片mcu1将第二控制信息下发给第一执行模块，第一执行模块执行第二控制信息。
41.本实施例的pwm通讯系统，在以上实施例的pwm通讯接口电路的基础上，加入了第一执行模块以及第二执行模块，第一控制芯片mcu1在收到第二控制芯片mcu2的控制信息时，对第一执行模块进行控制，使得第一执行模块对应响应由第二控制芯片mcu2下发的控制信息，同理，当第二控制芯片mcu2在收到第一控制芯片mcu1的控制信息时，对第二执行模块进行控制，使得第二执行模块对应响应由第一控制芯片mcu1下发的控制信息。本实施例的pwm通讯系统除实现对第一执行模块、第二执行模块的控制之外，还实现了第一控制芯片mcu1与第二控制芯片mcu2之间的信息交互，例如第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送信息获取的请求，第二控制芯片mcu2将对应的信息发送给第一控制芯片mcu1。
42.本实施例不具体限定第一执行模块、第二执行模块的具体产品类型，例如电机、阀门、水泵等等。
43.本实用新型实施例还提供一种pwm通讯方法，如图2所示，包括步骤：
44.步骤s10：设定第一控制芯片mcu1、第二控制芯片mcu2的通讯频率，分别为第一通讯频率、第二通讯频率；第一通讯频率不等于第二通讯频率。
45.步骤s20：设定第一控制芯片mcu1、第二控制芯片mcu2的占空比数值，分别为第一占空比、第二占空比；第一占空比不等于第二占空比；
46.本实施例中的第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送信息时使用第一通讯频率和第一占空比，而第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1发送信息时使用第二通讯频率和第二占空比，第一通讯频率的值和第二通讯频率的值不相同，且第一占空比的值和第二占空比的值也不相同，如此，通过通讯频率以及占空比就可得知第一控制芯片mcu1与第二控制芯片mcu2之间的信息走向。
47.本实用新型实施例的通讯频率以及占空比的取值，可与第一控制芯片mcu1和第二控制芯片mcu2之间传输的信息的类型及内容进行关联，例如，第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送a控制信息时，设定通讯频率为100hz，而对应设置的占空比则代表a控制信息的内容；或者第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送b控制信息时，设定通讯频率为5hz，而与之对应设置的占空比则代表b控制信息的内容。例如，第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1发送c控制信息时，设定通讯频率为10hz，而对应设置的占空比则代表c控制信息的内容；或者第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1发送d控制信息时，设定通讯频率为20hz，而对应设置的占空比则代表d控制信息的内容。
48.步骤s30：第一控制芯片mcu1以第一通讯频率、第一占空比向第二控制芯片mcu2发送第一控制信息。
49.步骤s40：第二控制芯片mcu2接收第一控制信息，并根据第一控制信息的内容进行
响应。
50.步骤s30至步骤s40是第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送第一控制信息的过程，本实施例不限定第二控制芯片mcu2对第一控制信息的响应具体为什么，可如步骤s50，将第二控制信息发送给第一控制芯片mcu1，也可以如上述pwm通讯系统的实施例，令第二执行模块执行第一控制信息。
51.步骤s50：第二控制芯片mcu2以第二通讯频率、第二占空比向第一控制芯片mcu1发送第二控制信息；
52.步骤s60：第一控制芯片mcu1接收第二控制信息，并根据第二控制信息的内容进行响应。
53.步骤s50至步骤s60是第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1发送第二控制信息的过程，本实施例不限定第一控制芯片mcu1对第二控制信息的响应具体包括什么，与步骤s30至步骤s40类似，可将第二控制芯片mcu2所需的信息发送给第二控制芯片mcu2，也可以如上述pwm通讯系统的实施例，令第一执行模块执行第二控制信息。
54.本实用新型实施例中第一控制芯片mcu1与第二控制芯片mcu2之间的通讯，通过本实用新型上述pwm通讯接口电路的实施例以及pwm通讯系统的实施例进行实现，即基于：pwm通讯接口电路，包括第一通讯模块、第二通讯模块，以及连接第一通讯模块和第二通讯模块的pwm通讯总线，第一通讯模块包括第一控制芯片、第一信号输入电路、第一信号输出电路以及供电电路；第二通讯模块包括第二控制芯片、第二信号输入电路以及第二信号输出电路来实现。
55.本实用新型实施例不限定步骤s30至步骤s40，与步骤s50至步骤s60的执行次序以及执行次数，具体视实际情况而定。
56.例如，第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送以10hz的通讯频率、50％占空比的三个控制命令后，第二控制芯片mcu2需向第一控制芯片mcu1回复该控制命令下所需要的数据，此数据为第二控制芯片mcu2向第一控制芯片mcu1以20hz的通讯频率发送的信号的占空比数值。
57.例如，第一控制芯片mcu1向第二控制芯片mcu2发送以100hz的通讯频率、n％占空比的信号时，第二控制芯片mcu2根据此信号控制第二执行模块，例如将电机的转速调整为n。
58.本实用新型实施例的pwm通讯接口电路、pwm通讯系统及pwm通讯方法，通过第一通讯模块、第二通讯模块以及pwm通讯总线建立的双向的pwm通讯，且第一通讯模块中的第一信号输入电路、第一信号输出电路，第二通讯模块中的第二信号输入电路、第二信号输出电路的设计非常可靠，既能够对第一控制芯片mcu1和第二控制芯片mcu2形成保护，还能够对供电电路进行保护，同时滤除了通讯过程中的干扰信号，确保信号的高效、高质量传输。
59.以上借助具体实施例对本实用新型做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本实用新型的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本实用新型所保护的范围。