[发明专利]一种仪表通信波形脉宽自动校正方法

说明书

本发明公开了一种仪表通信波形脉宽自动校正方法，其以滞回比较器为主体，通过脉宽采集和PWM两个模块的协调，在发送MCU和接收MCU间通信协议的控制下，自动完成仪表通讯端口波形脉宽的自动调整和校正，实现了仪表通信过程中接收MCU接收的通讯波形与发送MCU发送的初始波形的一致性，有效降低了波形畸变的发生，保证高速率通信下的可靠性。

技术领域

本发明涉及一种波形校正方法，特别涉及一种基于外接强电仪表的通讯端口波形脉宽自动校正方法，属于通讯技术领域。

背景技术

为保证操作人员安全，一般外接强电的仪表通信端口要求必须做电气隔离。光耦作为一种低成本、抗干扰能力强的隔离器件被广泛应用于仪表通讯端口的电气隔离中。

通常情况下，发送方仪表和接收方仪表都需要做电气隔离，如图1所示，发送方MCU将方波信号经过光耦传输到RS485总线，接受方将RS485总线接收到的信号再经光耦传送到接受方MCU。实际使用中，为保证光耦饱和导通，一般会选择较小的电流传输比，以保证光耦接收侧的光敏三极管VCE电压低于芯片的输入低电平阈值，这样会导致光耦进入深度饱和区，导致光敏三极管进入饱和区的时长减少，从饱和区退出的时长增加，即上升沿延迟会大于下降沿延迟，导致波形发生畸变，通信可靠性降低。

为解决上述问题，设计一种波形脉宽自动校正方法，就成为本发明的主要目的。

发明内容

鉴于上述现有情况和不足，本发明旨在提供一种以滞回比较器为主体，通过脉宽采集和PWM（即脉冲宽度调制）两个模块的协调配合，完成仪表通讯端口波形脉宽的自动调整和校正，实现了仪表通信过程中，接收MCU接收的通讯波形与发送MCU发送的初始波形的一致性。

为实现上述目的，本发明采用基于调节滞回比较器反相参比电压的方式实现通信波形脉宽的自动校正。其电路原理如图2所示，具体包括硬件和软件两部分，硬件部分包括滞回比较器、设置在MCU内部的脉宽采集和PWM（脉冲宽度调制)二个模块以及与PWM输出端口连接的RC电路。软件部分包括存储在MCU中实现自动校准过程的控制程序和通信协议。其中：

滞回比较器的输出高电压为HV，输出低电压为0V；

滞回比较器的上门限阈值电压Vr=（R2+R1）/R2*Un；

下门限阈值电压Vf=（R2+R1）/R2*Un-R1/R2*H；

因为R1/R2*H为固定值，调整Un会引起Vr和Vf的同步变化，回差固定为R1/R2*H。滞回比较器的反相参比电压Un由MCU的PWM管脚输出占空比（Duty）和由R3与C1组成的RC电路决定，当设计使得PWM频率是R3C1低通滤波电路截止频率fc=1/2πR3C1的10倍以上时，反相参比电压Un=Vcc*Duty，通过改变PWM占空比就可改变Un的大小，进而调整Vr和Vf。

根据上述电路原理，本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种仪表通信波形脉宽自动校正方法，具体步骤包括：

步骤1、在接收MCU内部增设脉宽采集和PWM两个模块。

步骤2、将滞回比较器连接在接受方的接收光耦输出端与接收MCU的脉宽采集模块管脚之间。

步骤3、滞回比较器同相端与接收光耦输出端相连接，滞回比较器反相端串接电阻与接受MCU的PWM模块管脚相连接，同时，反相端串接电容与地相连接，电阻与电容组成RC电路，滞回比较器输出端与接收MCU的脉宽采集模块管脚相连接。

步骤4、设置PWM频率为RC电路截止频率10倍以上，将PWM的占空比均分为1至21档，确保在21档时滞回比较器上门限阈值电压Vr不超过V_CC-0.2V，在1档时滞回比较器下门限阈值电压Vf不低于0.2V，初始状态PWM自动设置为11档。