CN101221549B - 基于标准rs-232接口的多路互联装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于标准RS-232接口的多路互联装置及其控制方法，所述多路互联装置包括RS-232发送/接收总线和总线驱动器，以及用于连接计算机控制设备和仪器设备的总线接入器，所述计算机控制设备和仪器设备通过总线接入器与RS-232发送/接收总线连接。所述控制方法通过计算机控制设备向RS-232发送/接收总线以发送广播信息的方式发送控制指令，相关仪器设备自动接收该控制指令并执行与其相关的任务，然后回报执行结果给计算机控制设备。本发明解决了多台、套不同制造商不同品种仪器设备产品，与计算机之间采用标准RS-232接口连接的问题，以满足现代自动监测、监控站点越来越庞大、复杂的需求。

Description

基于标准RS-232接口的多路互联装置

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，主要涉及计算机、智能设备、电子电路、自动化测控等技术，特别是一种用于在基于数字代码通讯连接的集约智能系统中，实现标准RS-232接口的多路互联装置及其控制方法。 

背景技术

现代监测、监控系统，例如环境保护、水文、气象、安全保卫等部门应用的监控系统，其各种装配在现场的自动运行站点，无不采用计算机集约智能形式构建。即：通过计算机的数字代码通讯接口连接站点中各台仪器设备，利用计算机在实现人工智能、自动控制方面的优越条件和效能，集约在应用程序软件中实施对各仪器设备进行准确无误、精细周到、有条不紊的高智能化操作与调控。而当今应用最广泛的数字代码接口，是标准RS-232接口；几乎所有制造商提供的计算机和仪器设备产品，都设计有这种接口及其操作指令集。 

然而，受到现有技术的局限，站点仪器设备与计算机之间的RS-232接口，只能采用所谓“单路直连”方式进行连接。即，有多少台、套需要通过RS-232接口连接到某计算机进行集约智能操控的仪器设备，该计算机就需要配置有多少个RS-232接口；如附图1所示。当站点运行任务复杂使仪器设备数量和品种较多，特别是未来环境污染物监测的站点，计算机的RS-232接口板卡的增加，不仅会造成很大的软、硬件开销(包括浪费)，而且会使运行可靠性大为降低。 

问题的根源是RS-232逻辑电平为非调制式，发送线不能直接并联，否则将互相锁定甚至损坏。尽管个别仪器设备产品，变通为准RS-232接口，通过发送线电路上的单向隔离，不提供低电平时的负电压输出，在特定运行条件下使几个RS-232接口可以并联使用。但如此无疑背离了标准RS-232接口可靠性、抗干扰性的规约；而且，来自不同制造商、不同配套的仪器设备产品之间，RS-232接口仍然是不能直接并联使用的。 

发明内容

为了解决多台、套不同制造商不同品种仪器设备产品，与计算机之间采用标准RS-232接口连接的问题，以满足现代自动监测、监控站点越来越庞大、复杂的需求。本发明提供一种使计算机与仪器设备的标准RS-232接口实行“多路互联”的装置和控制方法。 

本发明所采用的技术方案：一种基于标准RS-232接口的多路互联装置，包括RS-232发送/接收总线和总线驱动器，以及用于连接计算机控制设备和多台仪器设备的多个总线接入器，所述计算机控制设备和仪器设备分别通过多个总线接入器与RS-232发送/接收总线连接，各仪器设备之间相互并联。 

上述RS-232发送/接收总线包括接收总线R，发送总线S和脉冲电平信号的地线总线G。 

上述总线接入器设有至少一个RS-232接口，用于连接计算机控制设备或仪器设备。所述总线接入器的RS-232接口通过总线接入电路与RS-232发送/接收总线连接。所述总线接入电路包括禁止回听电路，用于阻止同一接口的发送线发出的数字脉冲信号被本接口的接收线所接收。 

上述多台仪器设备通过总线接入器与RS-232发送/接收总线连接，各仪器设备之间相互并联。 

上述总线驱动器与RS-232发送/接收总线连接，用于提高发送/接收总线的驱动能力。 

另外，本发明同时提供一种基于标准RS-232接口的多路互联装置的控制方法，所述控制方法通过计算机控制设备向RS-232发送/接收总线以发送广播信息的方式发送控制指令，相关仪器设备自动接收该控制指令并执行与其相关的任务，然后回报执行结果给计算机控制设备。 

上述计算机控制设备发送的每一条控制指令仅被与之相关的仪器设备接收和执行，与之不相关的仪器设备不执行该控制指令。 

本发明具备以下显著特点：该多路互联装置及其控制方法在计算机集约智能形式构建的系统中，通常是由计算机发出命令，并接收执行结果，而各仪器设备接收命令，并执行与自己相关的任务，回报执行结果。由此我们可以建立起一种类似计算机数据总线的电路，提供发送总线和接收总线服务，在逻辑上并联系统内所有标准RS-232接口的发送线和接收线，形成“多路互联”关系。这种“多路互联”关系能够发挥作用，除了保证各RS-232接口的接收线都能够从接收总线接收到系统内任一发送线输出的数字脉冲信号，还必须保证同一接口发送线发出的数字脉冲信号不会被自己的接收线所接收(即禁止回听)，满足全双工通讯要求。由此也决定了接收总线还必须有足够的驱动能力，以承受所有接收线造成的电路负荷，需要为之配备总线驱动器。此外，实际应用中，自动监测、监控站点的计算机和仪器设备的品种、功能、数量都会根据所担负任务和作用进行配备，参与“多路互联”的 RS-232接口数应能够自由编排，因此需要采用让RS-232接口通过电路插件接入总线的技术方法，为每一个接入总线的RS-232接口提供总线接入器。 

附图说明

图1为现有站点仪器设备与计算机采用“单路直连”方式的结构框图； 

图2为本发明所述站点仪器设备与计算机采用“多路互联”方式的结构框图； 

图3为本发明的具体电路原理图。 

具体实施方式

如图2所示，本发明所述基于标准RS-232接口的多路互联装置，包括RS-232发送/接收总线，与之连接的总线驱动器，以及用于连接计算机控制设备和仪器设备(1～N)的总线接入器，所述计算机控制设备和仪器设备通过总线接入器与RS-232发送/接收总线连接。所述总线接入器设有至少一个RS-232接口，用于连接计算机控制设备或仪器设备。总线接入器的RS-232接口通过总线接入电路与RS-232发送/接收总线连接。RS-232接口通过电路插件接入RS-232发送/接收总线。多台仪器设备通过总线接入器与RS-232发送/接收总线连接，各仪器设备之间相互并联。 

本发明实施例的电路原理图如图3，其中： 

RS-232接收总线为电路总线R。 

RS-232发送总线为电路总线S。 

脉冲电平信号的地线总线为电路总线G。 

总线驱动器电路包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D1、D2、D3， 电阻R1、R2、R3、R4。在发送总线S的电平降低的过程中，随着电平下降，先是二极管D1、D2截止使三极管Q2、Q4截止，接收总线R与正电源断开，然后至二极管D3截止，负电源经电阻R1使三极管Q1导通，并经电阻R2使三极管Q3导通，将负电源加到接收总线R上，使接收总线R变为标准RS-232要求的负电平。反之，在发送总线S的电平升高的过程中，随着电平上升，先是二极管D3导通使三极管Q1、Q3截止，接收总线R与负电源断开，然后至二极管D1、D2导通，正电源经电阻R3使三极管Q2导通，并经电阻R4使三极管Q4导通，  将正电源加到接收总线R上，使接收总线R变为标准RS-232要求的正电平。从而当发送总线S存在脉冲电平信号，接收总线R就会出现与之相关同步的标准RS-232通讯脉冲电平信号，供各接入的RS-232接口接收。原理上，本装置的总线驱动能力即为正、负电源的负载能力。 

每个RS-232接口的总线接入器的总线接入电路包括：三极管Q_i_1(i＝1～N以下均同)、Q_i_2、Q_i_3、Q_i_4、Q_i_5、Q_i_6，二极管D_i_1、D_i_2、D_i_3、D_i_4，电阻R_i_1、R_i_2、R_i_3、R_i_4、R_i_5、R_i_6、R_i_7、R_i_8、R_i_9，以及由发光二极管L_i_1和三极管Q_i_7组成的光电耦合器，接线插座DB_i_1(标准RS-232接口)。其工作原理如下： 

计算机或某个仪器设备的RS-232接口发送数字脉冲信号时，通过所接插座DB_i_1的端子3，经电阻R_i_3、三极管Q_i_1组成的射极跟随电路，和隔离二极管D_i_1将脉冲的电平上升和下降变化加到发送总线S，引起总线驱动器电路响应，在接收总线R上产生与之相关同步的标准RS-232数字脉冲电平信号，供各RS-232接口接收。 

在此过程，本发送数字脉冲电平信号接口的总线接入器中的电阻R_i_4和三极管Q_i_2组成的禁止回听电路始终将二极管D_i_2正极的电平锁定在0.5V以下，使三极管Q_i_3、Q_i_5始终保持截止，从而在接收总线R上升为正脉冲电平，禁止接线插座DB_i_1的端子2出现正脉冲电平(发生回听)，并由电阻R_i_2为其提供负电平；在接收总线R下降为负脉冲电平，二极管D_i_4截止，负电源经电阻R_i_8使三极管Q_i_4导通，并经电阻R_i_7使三极管Q_i_6导通，将负电源电平加到接线插座DB_i_1的端子2，因此在整个过程中，接线插座DB_i_1的端子2始终锁定为负电平，不能接收到本接口发送线输出的通讯脉冲电平信号，实现禁止回听。 

而对于其他接入了总线的RS-232接口，由于其总线接入器的禁止回听电路没有被驱动，在接收总线R上升为正脉冲电平，则随着电平上升，先是二极管D_i_4导通使三极管Q_i_4、Q_i_6截止，接线插座DB_i_1的端子2与负电源断开，然后电阻R_i_5至二极管D_i_2、D_i_3、三极管Q_i_3导通，并经电阻R_i_6使三极管Q_i_5导通，将正电源加到接线插座DB_i_1的端子2，使该接口接收线获得标准RS-232正脉冲电平。反之，在接收总线R下降为负脉冲电平，则随着电平下降，先是二极管D_i_2、D-i_3截止使三极管Q_i_3、Q_i_5截止，接线插座DB_i_1的端子2与正电源断开，然后二极管D_i_4截止，负电源经电阻R_i_8使三极管Q_i_4导通，并经电阻R_i_7使三极管Q_i_6导通，将负电源加到接线插座DB_i_1的端子2，使该接口接收线获得标准RS-232负脉冲电平。从而使那些没有进行发送的RS-232接口，能够从接收总线R接收到来自发送总线S的数字通讯脉冲电平信号。最终实现本发明提供的“多路互联”技术方案。 

此外，电阻R_i_9和发光二极管L_i_1、三极管Q_i_7组成光电耦合器形成接口禁止电路，通过外部电压输入，使三极管Q_i_7导通，可将三极管Q_i_1锁定输出负电平，禁止本接口发出脉冲电平信号。由此可强化本“多路互联”装置的可控机能，以更加适合集约智能形式的系统应用。 

Claims (6)

1.一种基于标准RS-232接口的多路互联装置，包括RS-232发送/接收总线和总线驱动器，以及用于连接计算机控制设备和多台仪器设备的多个总线接入器，所述计算机控制设备和仪器设备分别通过多个总线接入器与RS-232发送/接收总线连接，各仪器设备之间相互并联，其特征在于，所述总线驱动器电路包括三极管Q1、Q2、Q3、Q4，二极管D1、D2、D3，电阻R1、R2、R3、R4；在RS-232发送总线的电平降低的过程中，随着电平下降，首先二极管D1、D2截止使三极管Q2、Q4截止，RS-232接收总线与正电源断开，然后二极管D3截止，负电源经电阻R1使三极管Q1导通，并经电阻R2使三极管Q3导通，将负电源加到RS-232接收总线上，使RS-232接收总线变为标准RS-232要求的负电平；反之，在RS-232发送总线的电平升高的过程中，随着电平上升，首先二极管D3导通使三极管Q1、Q3截止，RS-232接收总线与负电源断开，然后二极管D1、D2导通，正电源经电阻R3使三极管Q2导通，并经电阻R4使三极管Q4导通，将正电源加到RS-232接收总线上，使RS-232接收总线变为标准RS-232要求的正电平；当RS-232发送总线存在脉冲电平信号，RS-232接收总线会出现与之相关同步的标准RS-232通讯脉冲电平信号，供各接入的RS-232接口接收。

2.根据权利要求1所述基于标准RS-232接口的多路互联装置，其特征在于，所述RS-232发送/接收总线包括接收总线R，发送总线S和脉冲电平信号的地线总线G。

3.根据权利要求1所述基于标准RS-232接口的多路互联装置，其特征在于，所述总线接入器设有至少一个RS-232接口，用于连接计算机控制设备或仪器设备。

4.根据权利要求3所述基于标准RS-232接口的多路互联装置，其特征在于，所述总线接入器的RS-232接口通过总线接入电路与RS-232发送/接收总线连接。

5.根据权利要求4所述基于标准RS-232接口的多路互联装置，其特征在于，所述总线接入电路包括禁止回听电路，用于阻止同一接口的发送线发出的数字脉冲信号被本接口的接收线所接收。

6.根据权利要求1所述基于标准RS-232接口的多路互联装置，其特征在于，所述总线驱动器与RS-232发送/接收总线连接，用于提高发送/接收总线的驱动能力。

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