CN102708823B - Rs232接口与rs485接口自动切换电路及串口液晶显示模组 - Google Patents
Rs232接口与rs485接口自动切换电路及串口液晶显示模组 Download PDFInfo
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Abstract
本发明适用于串口通信领域，提供了一种RS232接口与RS485接口自动切换电路及串口液晶显示模组，自动切换电路包括：第一光电隔离电路、第二光电隔离电路、串口状态检测电路、电源控制电路、数据收发控制电路、RS485收发器和共用通道隔离电路。在本发明实施例中，自动切换电路采用RS232与RS485共用数据显示通道和主控MCU进行通讯，在共用通道选择全部隔离的方法；解决了共用通道存在的相互干扰问题；还通过串口检测电路来判断目前RS232与RS485使用状态，并配合电源控制电路及时切断RS485供电，从而避免RS232与RS485同时连接时可能出现的干扰问题；另外采用光电隔离方法，实现防浪涌及雷击，可使设备更好的适用于工业应用场合。
Description
技术领域
本发明属于串口通信领域，尤其涉及一种RS232接口与RS485接口自动切换电路及串口液晶显示模组。
背景技术
由于RS232接口与RS485接口在工业领域应用广泛，在设计工业用串口屏时，不但需要考虑静电、雷电等防护功能，还要考虑产品的兼容性问题；然而现有的设计在接收RS232与RS485时，需手动选择通道，不能做到自动检测并隔离。
现有技术（专利申请号为200510038579.1）公开了通过隔离电路来识别切换传输通道；但是没有采取隔离保护措施，不能有效防止浪涌及雷击，在工业应用领域将会受到限制；且只对RXD接收通道进行隔离，存在可靠性差、兼容性不强等问题，在某些特殊厂合会对客户设备造成损坏。
发明内容
本发明实施例的目的在于提供一种RS232接口与RS485接口自动切换电路，旨在解决RS232接口与RS485接口共用通道存在的相互干扰的问题。
本发明实施例是这样实现的，一种RS232接口与RS485接口自动切换电路，包括：与RS232接口连接的第一光电隔离电路，与RS485接口连接的第二光电隔离电路，与所述RS232接口连接的串口状态检测电路，与所述串口状态检测电路连接的电源控制电路，分别与所述电源控制电路和所述第二光电隔离电路连接的RS485收发器，与所述RS485收发器连接的数据收发控制电路，分别与所述第一光电隔离电路、所述数据收发控制电路和所述RS485收发器连接的共用通道隔离电路；所述共用通道隔离电路包括：
第一二极管组、第二二极管组、第三电阻、第四电阻；
所述第一二极管组包括两个串联连接的二极管，阴极串联端与主控芯片MCU连接；一个阳极端连接RS485_RXD,另一个阳极端连接RS232_RXD；
所述第二二极管组包括两个串联连接的二极管，阴极串联端与主控芯片MCU连接；一个阳极端连接RS485_TXD,另一个阳极端连接RS232_TXD；
所述第三电阻和所述第四电阻并联连接在电压+3.3V与第一二极管组中两个二极管的阴极串联端。
更进一步地，所述第一光电隔离电路包括：第一光电耦合器、第一电阻、第二电阻；所述第一光电耦合器包括8个端口，第1端通过第二电阻连接电压+12V，第2端连接R232_RXD,第3端通过第一电阻连接电压+12V，第4端连接R232_TXD，第5端输出R232_RXD, 第7端输出R232_TXD，第6端和第8端接地。
更进一步地，所述串口状态检测电路包括：开关管、第三二极管组、第四二极管组、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第三二极管；所述第三二极管组包括两个并联连接的二极管，阳极并联连接端接收RS232_TXD，阴极并联端连接至所述开关管的发射极；所述第四二极管组包括两个串联连接的二极管，一个阳极端接收RS232_DTR，另一个阳极端接收RS232_RTX，阴极串联连接端连接至所述开关管的发射极；所述第一电容和所述第三电容并联连接在所述开关管的发射极与地之间；所述第三二极管的阴极通过依次串联连接的第六电阻和第五电阻连接至所述开关管的发射极，所述第六电阻和第五电阻的串联连接端还连接至所述开关管的基极，所述第三二极管的阳极接地；所述第二电容和所述第四电容并联连接在所述开关管的集电极与地之间。
更进一步地，所述电源控制电路包括：第十五电阻、第二十七电阻、第十六电阻、MOS管、第四三极管、第五电容、第六电容；所述第十五电阻和所述第二十七电阻并联连接在电压+3.3V与所述第四三极管的集电极之间；所述第四三极管的发射极接地，基极通过第十六电阻连接至所述串口状态检测电路的输出端；所述MOS管的栅极连接至所述第四三极管的集电极，所述MOS管的源极连接至电压+3.3V，所述MOS管的漏极连接至电压VCC；所述第五电容和第六电容并联连接在所述电压VCC与地之间。
更进一步地，所述第二光电隔离电路包括：第二光电耦合器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻；所述第二光电耦合器包括8个端口，第1端通过第十电阻连接电压VCC，第2端连接A+，第3端通过第九电阻连接电压VCC，第4端连接B+，第6端输出B,第8端输出A，第5端和第7端接地；所述第十一电阻连接在电压+3.3V与所述第二光电耦合器的第8端之间；所述第十二电阻连接在电压+3.3V与所述第二光电耦合器的第6端之间。
更进一步地，所述数据收发控制电路包括：第七电阻、第八电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二三极管、第三三极管；所述第二三极管的集电极通过第七电阻连接电压+3.3V，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极还作为所述数据收发控制电路的输入端，所述第二三极管的基极通过第十三电阻连接至所述第三三极管的集电极；所述第三三极管的集电极还通过第八电阻连接至电压+3.3V，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的基极通过第十四电阻输出RS485_TXD。
本发明实施例的目的还在于提供一种串口液晶显示模组，包括：主控芯片，与所述主控芯片连接的自动切换电路，与所述主控芯片连接的液晶驱动单元，与所述液晶驱动单元连接的液晶显示单元，以及与所述液晶显示单元连接的LCD背光控制单元；所述自动切换电路为上述的自动切换电路。
在本发明实施例中，自动切换电路采用RS232与RS485共用数据显示通道和主控MCU进行通讯，在共用通道选择全部隔离的方法；解决了共用通道存在的相互干扰问题；还通过串口检测电路来判断目前RS232与RS485使用状态，并配合电源控制电路及时切断RS485供电，从而避免RS232与RS485同时连接时可能出现的干扰问题；另外采用光电隔离方法，实现防浪涌及雷击，可使设备更好的适用于工业应用场合。
附图说明
图1是本发明实施例提供的自动切换电路的模块结构示意图；
图2是本发明实施例提供的自动切换电路中第一光电隔离电路的具体电路图；
图3是本发明实施例提供的自动切换电路中第二光电隔离电路的具体电路图；
图4是本发明实施例提供的自动切换电路中串口状态检测电路的具体电路图；
图5是本发明实施例提供的自动切换电路中共用通道隔离电路的具体电路图；
图6是本发明实施例提供的自动切换电路中RS485收发器和数据收发控制电路的具体电路图；
图7是本发明实施例提供的自动切换电路中电源控制电路的具体电路图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供的RS232接口与RS485接口自动切换电路主要应用于具有RS232与RS485串口通讯场合；比如串口液晶显示模组或串口通信装置中。图1示出了本发明实施例提供的自动切换电路的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
RS232接口与RS485接口自动切换电路3包括：与RS232接口1连接的第一光电隔离电路31，与RS485接口2连接的第二光电隔离电路35，与RS232接口1连接的串口状态检测电路33，与串口状态检测电路33连接的电源控制电路34，与电源控制电路34连接的数据收发控制电路37，与第二光电隔离电路35连接的RS485收发器36，分别与第一光电隔离电路31、数据收发控制电路37和RS485收发器36连接的共用通道隔离电路32。
本发明实施例提供的RS232接口与RS485接口自动切换电路为客户提供了一种方便适用、且具有工业防护并满足不同客户通讯要求的专业串口通讯显示器件，使可户可方便的根据需要选择合适的通讯端口。RS232与RS485共用数据显示通道和主控MCU进行通讯，在共用通道选择全部隔离的方法；解决共用通道存在的相互干扰问题；还通过串口检测电路来判断目前RS232与RS485使用状态，并配合电源控制电路及时切断RS485供电，从而避免RS232与RS485同时连接时可能出现的干扰问题；另外采用光电隔离方法，实现防浪涌及雷击，可使设备更好的适用于工业应用场合。
如图2所示，第一光电隔离电路31包括：第一光电耦合器U1、第一电阻R1、第二电阻R2；其中第一光电耦合器U1包括8个端口，第1端通过第二电阻R2连接电压+12V，第2端连接R232_RXD,第3端通过第一电阻R1连接电压+12V，第4端连接R232_TXD，第5端输出R232_RXD, 第7端输出R232_TXD，第6端和第8端接地。其中，串口数据线中英文缩写对照如表一所示：
表一
如图3所示，第二光电隔离电路35包括：第二光电耦合器U2、第九电阻R9、第十电阻R10、第十一电阻R11、第十二电阻R12；第二光电耦合器U2包括8个端口，第1端通过第十电阻R10连接电压VCC，第2端连接A+，第3端通过第九电阻R9连接电压VCC，第4端连接B+，第6端输出B,第8端输出A，第5端和第7端接地；第十一电阻R11连接在电压+3.3V与第二光电耦合器U2的第8端之间；第十二电阻R12连接在电压+3.3V与第二光电耦合器U2的第6端之间。
如图4所示，串口状态检测电路33包括：开关管Q1、第三二极管组D3、第四二极管组D4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电容C1、第二电容C2、第三电容CE1、第四电容CE2、第三二极管ZD1；第三二极管组D3包括两个并联连接的二极管，阳极并联连接端接收RS232_TXD，阴极并联端连接至所述开关管Q1的发射极；第四二极管组D4包括两个串联连接的二极管，一个阳极端接收RS232_DTR，另一个阳极端接收RS232_RTX，阴极串联连接端连接至开关管Q1的发射极；第一电容C1和第三电容CE1并联连接在开关管Q1的发射极与地之间；第三二极管ZD1的阴极通过依次串联连接的第六电阻R6和第五电阻R5连接至开关管Q1的集电极，第六电阻R6和第五电阻R5的串联连接端还连接至开关管Q1的基极，第三二极管ZD1的阳极接地；第二电容C2和第四电容CE2并联连接在开关管Q1的集电极与地之间。
如图5所示，共用通道隔离电路32包括：第一二极管组D1、第二二极管组D2、第三电阻R3、第四电阻R4；第一二极管组D1包括两个串联连接的二极管，阴极串联端与主控芯片MCU4连接；一个阳极端连接RS485_RXD,另一个阳极端连接RS232_RXD；第二二极管组D2包括两个串联连接的二极管，阴极串联端与主控芯片MCU4连接；一个阳极端连接RS485_TXD,另一个阳极端连接RS232_TXD；第三电阻R3和第四电阻R4并联连接在电压+3.3V与第一二极管组D1中两个二极管的阴极串联端。
如图6所示，RS485收发器包括芯片U3及其外围电路；其中U3包括8个端口，数据收发控制电路包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第二三极管Q2、第三三极管Q3；其中第二三极管Q2的集电极通过第七电阻R7连接电压+3.3V，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极还作为数据收发控制电路的输入端，第二三极管Q2的基极通过第十三电阻R13连接至第三三极管Q3的集电极；第三三极管Q3的集电极还通过第八电阻R8连接至电压+3.3V，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的基极通过第十四电阻R14输出RS485_TXD。
如图7所示，电源控制电路34包括：第十五电阻R15、第二十七电阻R27、第十六电阻R16、MOS管Q8、第四三极管Q4、第五电容C3、第六电容CE3；第十五电阻R15和第二十七电阻R27并联连接在电压+3.3V与第四三极管Q4的集电极之间；第四三极管Q4的发射极接地，基极通过第十六电阻R16连接至所述串口状态检测电路的输出端；MOS管Q8的栅极连接至第四三极管Q4的集电极， MOS管Q8的源极连接至电压+3.3V， MOS管Q8的漏极连接至电压VCC；第五电容C3和第六电容CE3并联连接在电压VCC与地之间。
在本发明实施例中，在接入标准RS232接口状态下，由于标准RS232接口有三根数据输出信号线，分别为TXD、DTR、RTS，其特性为±12V/12MA，可通过类似窃电方式，得到+5V检测电压POWER_DET（如图4），经过SP485电源控制电路（如图7），去控制SP485工作状态（如图6），具体实现方式如下：当检测到标准RS232接口时，TXD、DTR、RTS信号线上电压经过第三二极管组D3、第四二极管组D4后，得到正向电压，然后经过Q1、R5、R6、第三二极管ZD1、第二电容C2、第四电容CE2组成的线性稳压电路，得到+5V的检测电压Power_DET，此电压使Q4处截止状态，从而使Q8处于截止状态，使VCC端无电压输出，从而切断SP485电源，R17、R18作为D1、D2两端电压平衡电路，确保232通讯。在接入非标准RS232接口状态下，在非标准RS232接口中，客户一般只用到TXD、RXD两根数据线，此时需检测TXD输出线电平信号，经第三二极管组D3后得到正向电压，其工作原理如方式1。在只有RS485接口状态下，由于此时串口无连接，TXD、DTR、RTS信号线处于空置状态，Power_DET处于低电平状态，Q8导通，J1、U2、U3、D1、D2和主控芯片构成485信号通路，Q2、Q3作为SP485接收发送数据的控制电路，负责数据接收和发送。在RS232、RS485接口同时接上的状态下，此时由于检测电压Power_DET的存在，使SP485处于非工作状态。
本发明实施例还提供了一种串口液晶显示模组（如图1所示），包括：主控芯片4，与主控芯片4连接的自动切换电路3，与主控芯片4连接的液晶驱动单元5，与液晶驱动单元5连接的液晶显示单元6，以及与液晶显示单元6连接的LCD背光控制单元7；其中，自动切换电路3为上述的自动切换电路，在此不再赘述。
在本发明实施例中，自动切换电路采用RS232与RS485共用数据显示通道和主控MCU进行通讯，在共用通道选择全部隔离的方法；解决了共用通道存在的相互干扰问题；还通过串口检测电路来判断目前RS232与RS485使用状态，并配合电源控制电路及时切断RS485供电，从而避免RS232与RS485同时连接时可能出现的干扰问题；另外采用光电隔离方法，实现防浪涌及雷击，可使设备更好的适用于工业应用场合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种RS232接口与RS485接口自动切换电路，其特征在于，包括：
与RS232接口连接的第一光电隔离电路，与RS485接口连接的第二光电隔离电路，与所述RS232接口连接的串口状态检测电路，与所述串口状态检测电路连接的电源控制电路，分别与所述电源控制电路和所述第二光电隔离电路连接的RS485收发器，与所述RS485收发器连接的数据收发控制电路，分别与所述第一光电隔离电路、所述数据收发控制电路和所述RS485收发器连接的共用通道隔离电路；所述共用通道隔离电路包括：
第一二极管组、第二二极管组、第三电阻、第四电阻；
所述第一二极管组包括两个串联连接的二极管，阴极串联端与主控芯片MCU连接；一个阳极端连接RS485_RXD,另一个阳极端连接RS232_RXD；
所述第二二极管组包括两个串联连接的二极管，阴极串联端与主控芯片MCU连接；一个阳极端连接RS485_TXD,另一个阳极端连接RS232_TXD；
所述第三电阻和所述第四电阻并联连接在电压+3.3V与第一二极管组中两个二极管的阴极串联端。
2.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述第一光电隔离电路包括：第一光电耦合器、第一电阻、第二电阻；
所述第一光电耦合器包括8个端口，第1端通过第二电阻连接电压+12V，第2端连接R232_RXD,第3端通过第一电阻连接电压+12V，第4端连接R232_TXD，第5端输出R232_RXD, 第7端输出R232_TXD，第6端和第8端接地。
3.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述串口状态检测电路包括：
开关管、第三二极管组、第四二极管组、第五电阻、第六电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第三二极管；
所述第三二极管组包括两个并联连接的二极管，阳极并联连接端接收RS232_TXD，阴极并联端连接至所述开关管的发射极；
所述第四二极管组包括两个串联连接的二极管，一个阳极端接收RS232_DTR，另一个阳极端接收RS232_RTX，阴极串联连接端连接至所述开关管的发射极；
所述第一电容和所述第三电容并联连接在所述开关管的发射极与地之间；
所述第三二极管的阴极通过依次串联连接的第六电阻和第五电阻连接至所述开关管的发射极，所述第六电阻和第五电阻的串联连接端还连接至所述开关管的基极，所述第三二极管的阳极接地；
所述第二电容和所述第四电容并联连接在所述开关管的集电极与地之间。
4.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述电源控制电路包括：
第十五电阻、第二十七电阻、第十六电阻、MOS管、第四三极管、第五电容、第六电容；
所述第十五电阻和所述第二十七电阻并联连接在电压+3.3V与所述第四三极管的集电极之间；
所述第四三极管的发射极接地，基极通过第十六电阻连接至所述串口状态检测电路的输出端；
所述MOS管的栅极连接至所述第四三极管的集电极，所述MOS管的源极连接至电压+3.3V，所述MOS管的漏极连接至电压VCC；
所述第五电容和第六电容并联连接在所述电压VCC与地之间。
5.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述第二光电隔离电路包括：
第二光电耦合器、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻；
所述第二光电耦合器包括8个端口，第1端通过第十电阻连接电压VCC，第2端连接A+，第3端通过第九电阻连接电压VCC，第4端连接B+，第6端输出B,第8端输出A，第5端和第7端接地；
所述第十一电阻连接在电压+3.3V与所述第二光电耦合器的第8端之间；所述第十二电阻连接在电压+3.3V与所述第二光电耦合器的第6端之间。
6.如权利要求1所述的切换电路，其特征在于，所述数据收发控制电路包括：
第七电阻、第八电阻、第十三电阻、第十四电阻、第二三极管、第三三极管；
所述第二三极管的集电极通过第七电阻连接电压+3.3V，所述第二三极管的发射极接地，所述第二三极管的集电极还作为所述数据收发控制电路的输入端，所述第二三极管的基极通过第十三电阻连接至所述第三三极管的集电极；
所述第三三极管的集电极还通过第八电阻连接至电压+3.3V，所述第三三极管的发射极接地，所述第三三极管的基极通过第十四电阻输出RS485_TXD。
7.一种串口液晶显示模组，包括：主控芯片，与所述主控芯片连接的自动切换电路，与所述主控芯片连接的液晶驱动单元，与所述液晶驱动单元连接的液晶显示单元，以及与所述液晶显示单元连接的LCD背光控制单元；其特征在于，所述自动切换电路为权利要求1-6任一项所述的自动切换电路。
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