CN103106168B - 串口自动保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种串口自动保护电路，属于电子领域。本发明包括检测器、与检测器输出端相连的计时器，接收计时器输出信号的串口开关，输出信号到检测器并与串口开关进行双向传输的电平变换保护电路。通过上述设置本发明克服了现阶段并没有任何的自动检测并对其开关的电路，在串口活动状态出现问题时容易影响其他硬件的工作状态的缺陷，可根据串口的活动状态自动开、闭串口，同时由于本发明上还设有计时器，因此用户可设置串口的活动保持时间，当计时器过期后，串口自动关闭，本发明实现方式简单、成本低廉、适合推广使用。

Description

串口自动保护电路

技术领域

本发明涉及一种保护电路，具体地说，涉及一种串口自动保护电路。

背景技术

现有技术中的通用非同步收发传输器(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)，其上的数据通常是一位一位地顺序传送，特点是通信线路简单，只要一对传输线就可以实现双向通信，但传送速度较慢，因而这种一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通信方式称为也被称为异步串行通信。异步串行通信的特点是：数据位传送，按传位顺序进行，最少只需一根传输线即可完成；成本低但传送速度慢。串行通信的距离可以从几米到几千米；根据信息的传送方向，串行通信可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

在现阶段串行接口通信中并没有任何的自动检测并对其进行开关的电路，因此串口活动状态若突然出现问题或过期容易影响串口上连接硬件的工作状态。

发明内容

本发明提供一种串口自动保护电路，目的在于克服现阶段并没有任何的自动检测并控制串口开闭的电路，在串口活动状态出现问题时容易影响其他硬件的工作状态的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

串口自动保护电路，包括检测器，与检测器输出端相连的计时器，接收计时器输出的信号的串口开关，输出信号到检测器并与串口开关进行双向传输的电平变换保护电路。

为了实现检测器的功能，所述检测器包括：

始末位检测器，用于检测串口的起始位和终止位、产生信号并计算串口波特率；

时钟产生器，接收始末位检测器发出的信号并产生和控制串口时钟；

由D触发器组成，并与时钟产生器的输出端相连的锁存移位寄存器；

与锁存移位寄存器输出端相连的8位比较器；

输出端与8位比较器相连的预设寄存器，其中8位比较器输出信号到计时器。

为了实现计时器的功能，所述计时器包括：

输入端与检测器相连的秒产生器；

输入端与检测器相连的计数器；

接收计数器信号并输出信号到串口开关的比较器，其中在该比较器中还输入了时间预设值。

为了实现电平变换保护电路的功能，所述电平变换保护电路包括：

用于升压的升压电荷泵；

输入端与升压电荷泵相连的电平变换模块；

进行信号交互且用于保护、限压、限流的接口保护电路，其中接口保护电路与串口开关进行信号双向传输。

为了更好地实现本发明，所述锁存移位寄存器和预设寄存器均为8位寄存器。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明可检测串口的活动状态，并根据其活动状态自动开闭串口，实现保护串口的目的；每次用户需要使用串口时，向该串口自动保护电路上发送特定字符即可，串口保护电路检测到该字符后自动打开串口，同时由于本发明上还设有计时器，因此用户可设置串口的活动保持时间，当计时器过期后，串口自动关闭，本发明实现方式简单、成本低廉、适合推广使用。

(2)本发明可通过检测器将用户输入的字符与预设字符进行比较，检测串口的活动状态，并根据串口的活动状态控制串口时钟的输出，从而自动开、闭串口，完成串口自动保护的开、闭过程，无需软件辅助配合，减少了出错概率同时降低了成本。

(3)本发明还特地在检测器的输出端上连接了计时器，该计时器收到用户设置的活动保持时间后能够计时以控制串口的开、闭时间，防止串口长时间开或闭，无法得到控制出现任何影响串口上连接的硬件的工作，该计时器过期后串口能够自动关闭，保证了串口的正常工作。

(4)本发明还特地设置了一个电平变换保护电路，对该串口保护电路能够进行限压、限流，防止过压、过流、冲击电流或静电等破坏本发明的内部电路。

附图说明

图1为本发明的原理框图。

图2为本发明中检测器的原理框图。

图3为本发明中由D触发器构成锁存移位寄存器的原理框图。

图4为本发明中计时器的原理框图。

图5为本发明中的电平变换保护原理框图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

如图1所示的本发明，包括检测器、计时器、串口开关和电平变换保护电路。

如图5所示，首先用户通过电平变换保护电路输入串口输入数据，该串口输入数据为特定字符，即通过接口保护电路的RS232引脚输入RS232电平信号，接口保护电路进行限压和限流，并通过接口保护电路输出信号到电平变换模块。

该电平变换模块在本实施例中优选电平变换器，电平变换器将RS232电平信号转换为LVCMOS电平信号。

其中检测器用于检测串口的输入，检测器检测到的电平信号与预设字符进行比较，如果相同则输出高电平，反之则输出低电平。

其中该检测器结构如图2所示，始末位检测器检测到LVCMOS电平信号，查找串口的起始位和终止位，产生start信号和stop信号，并且对start信号和stop信号之间的参考始终进行计数，从而计算出串口的波特率。

同时该LVCMOS电平信号还通过D触发器的接收数据引脚RXD接收。

时钟产生器接收start和stop信号通过分频以产生串口所需的时钟，并控制串口时钟的输出。

在时钟产生器输出一个串口时钟到D触发器时，由于LVCMOS信号已先输入到D触发器并进入锁存移位寄存器，此时该时钟上升沿来到，锁住输入到锁存移位寄存器的LVCOMS信号，该LVCOMS即串口输入数据，此时并根据串口时钟在锁存移位寄存器上移位，以便在下一个串口时钟来时在下一位输入下一个串口输入数据。

如图2所示，该锁存移位寄存器为8进制，需输入8次串口输入数据，加上start和stop信号，该锁存移位寄存器共需要10个D触发器，如图3所示。

由于锁存移位寄存器上的每一位分别与8位比较器相连，同时该8位比较器还与预设寄存器相连，因此8位比较器依次比较锁存移位寄存器上每一位与预设寄存器每一位的数据，若全部相同，则输出高电平信号；若至少有一位不同，则输入低电平信号。

因此检测器主要用于检测用户输入的特定字符是否和预设字符相同，若相同则输出高电平，不同则输出低电平，按照上述设置，便能够完成检测功能。

在本实施例中，为了更好地实现电平变换保护电路的功能，在电平变换器上还连接了一个升压电荷泵，该升压电荷泵用于电源升压，将板内的低压电源，变换为电平变换模块工作所需的高压电源，并向电平变换器供电。

8位比较器将高电平信号或低电平信号输出到计时器，与此同时锁存移位寄存器的输出端也输出串口时钟信号到计时器。

如图4所示，该计时器包括秒产生器、计数器和比较器。

将串口时钟信号输入到秒产生器，对该参考时钟进行分频，产生1秒周期信号，并在比较器的控制下，为计数器提供时钟源。

产生器产生的1秒周期信号输入计数器，以此进行计数，当检测器输入低电平信号时，计数器开始工作并以1秒周期信号累加计数；当检测器输出高电平信号时，计数器清零。

由于已在比较器上存储了时间预设值，即串口自动关闭的时间，因此将计数器的计数结果输入到比较器和时间预设值进行比较，若计数器的计数值小于时间预设值，则输出高电平信号，反之则输出低电平信号。

比较器将输出的一号通过串口开关输入到电平变换器转换成RS232电平信号，并通过接口保护电路输出，同时通过串口开关可直接输出LVCMOS信号。

如图1所示，该串口开关共有两个与门。

比较器输出的电平信号与电平变换保护电路输出的LVCMOS信号通过其中与门输出，当两个输入都为高电平时，输出高电平；

比较器输出的电平信号还与TXD，即发送数据引脚通过与门，并通过电平变换保护电路转换成232电平信号输出。

按照上述实施例，便可很好的对串口进行开、闭。

Claims (4)

1.串口自动保护电路，其特征在于，包括检测器，与检测器输出端相连的计时器，接收计时器输出的信号的串口开关，输出信号到检测器并与串口开关进行双向传输的电平变换保护电路；

所述检测器包括：

始末位检测器，用于检测串口的起始位和终止位、产生信号并计算串口波特率；

时钟产生器，接收始末位检测器发出的信号并产生和控制串口时钟；

由D触发器组成，并与时钟产生器的输出端相连的锁存移位寄存器；

与锁存移位寄存器输出端相连的8位比较器；

输出端与8位比较器相连的预设寄存器，其中8位比较器输出信号到计时器。

2.根据权利要求1所述的串口自动保护电路，其特征在于，所述计时器包括：

输入端与检测器相连的秒产生器；

输入端与检测器相连的计数器；

接收计数器信号并输出信号到串口开关的比较器，其中在该比较器中还输入了时间预设值。

3.根据权利要求2所述的串口自动保护电路，其特征在于，所述电平变换保护电路包括：

用于升压的升压电荷泵；

输入端与升压电荷泵相连的电平变换模块；

进行信号交互且用于限压、限流的接口保护电路，其中接口保护电路与串口开关进行信号双向传输。

4.根据权利要求2至3任一项所述的串口自动保护电路，其特征在于，所述锁存移位寄存器和预设寄存器均为8位寄存器。