CN103138739B - 串口电平转换方法及电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种串口电平转换方法，其特征在于：提供一负电压，配合一晶体管控制一正电压，当该晶体管导通时为正和截止时为负，实现串口电平输出的转换；利用晶体管的开关实现串口电平输入的转换和状态反向；所述的负电压由振荡产生。本发明将电平转换方案由传统的芯片实现替换为用分立器件实现，所使用到的分立器件主要是三极管、电阻等，这些分立器件都很便宜，且使用极少的分立器件便能实现，在实现电平转换功能的同时成本也比使用芯片要低很多。
Description
技术领域
本发明涉及RS232接口通信技术领域，特别是一种串口电平转换方法及电路。
背景技术
电脑串口使用的是RS232电平，+3~+15V时，为ON状态，逻辑电平为0；PC接口电平为-15~-3V时，为OFF状态，逻辑电平为1。而通信设备串口使用的是TTL电平。由于电脑串口的逻辑电平和通信设备串口逻辑电平不一致，故电脑和通信设备使用串口通信时需进行电平转换。一般实现这种电平转换都是通过芯片来实现，但是使用芯片却成本偏高。而使用较少的分立器件也能实现此功能，且成本较低。而使用分立器件实现串口电平转换功能，则需要考虑为PC的RS232接口的接收部分提供负压，而实现负压的方式有多种方式，早前是利用PC的RS232接口的发送信号的负压，但是这种方式提供的负压带有不确定性、较为临界、稳定性差的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种串口电平转换方法，能通过分离元件实现串口电平的转换。
本发明采用以下方案实现：一种串口电平转换方法，其特征在于：提供一负电压，配合一晶体管控制一正电压，当该晶体管导通时为正和截止时为负，实现串口电平输出的转换；利用晶体管的开关实现串口电平输入的转换和状态反向；所述的负电压由振荡产生。
在本发明一实施例中，所述振荡是产生一方波，通过调节该方波的频率，调节所述负电压输出的稳定性。
在本发明一实施例中，该方法是应用于POS中，所述振荡是利用该POS电路中的运放器产生。
在本发明一实施例中，所述方波经放大后利用电容具有暂时保持电压不变的特性实现方波的反向，产生负电压。
在本发明一实施例中，所述正电压为正5V，所述负电压为负5V。
本发明的另一目的是提供一种串口电平转换电路，其特征在于包括：
一方波振荡电路；
一放大电路，用以将所述方波振荡电路产生的方波进行放大；
一负压转换电路，由方波转换产生一负电压；
串口电平输入转换电路，其利用晶体管的开关实现输入电平的转换和状态反向；以及
串口电平输出转换电路，其通过控制一正电压和所述负电压的导通和截止，实现串口电平输出的转换。
在本发明一实施例中，所述的方波振荡电路是利用POS电路中的运放器实现。
在本发明一实施例中，所述负压转换电路包括一BAT54S二极管以及一电容；所述BAT54S二极管的输入端与所述放大电路的输出端连接；所述BAT54S二极管的第一输出端作为所述负电压的输出端，第二输出端与所述电容的一端接地。
在本发明一实施例中，所述的串口电平输入转换电路包括电阻R7、R8、R9以及晶体管Q2；所述电阻R7的一端作为RXD输入端，另一端与所述晶体管Q2的基极连接；所述电阻R8的一端与所述电阻R7的另一端连接；所述晶体管Q2的集电极作为RXD输出端，并经电阻R9与VCC供电端连接；所述晶体管Q2的发射极、电阻R8的另一端接地。
在本发明一实施例中，所述串口电平输出转换电路包括电容C5、稳压管D1、晶体管Q3以及电阻R10、R11、R12、R13、R14；所述电阻R10一端作为TXD输入端，另一端与所述电容C5的一端连接；所述电容C5的另一端与所述电阻R11和稳压管D1的正极连接；所述电阻R11的另一端与所述电阻R14的一端和晶体管Q3的基极连接；所述晶体管Q3的发射极、电阻R14的另一端以及稳压管D1的负极与所述正电压连接；所述晶体管Q3的集电极与所述电阻R12的一端连接；所述电阻R12的另一端作为TXD的输出端，并经所述电阻R13与所述负电压连接。
本发明的方法及电路是通过振荡产生负压的形式，利用开关管实现电平转换，整体电路结构简单，充分利用在板资源，采用分立器件实现串口电平转换，其灵活性高，产生负压较为稳定、节省在板空间并降低了成本。
附图说明
图1是本发明实施例电路原理框图。
图2是本发明实施例产生负电压的原理示意图。
图3是本发明实施例RS232信号接收原理图。
图4是本发明实施例RS232信号发送原理图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本实施例提供一种串口电平转换方法，其特征在于：提供一负电压，配合一晶体管控制一正电压，当该晶体管导通时为正和截止时为负，实现串口电平输出的转换；利用晶体管的开关实现串口电平输入的转换和状态反向；所述的负电压由振荡产生。
在本发明一实施例中，上述振荡是产生一方波，通过调节该方波的频率，可以调节所述负电压输出的稳定性。该方波经放大后利用电容具有暂时保持电压不变的特性实现方波的反向，产生负电压。
较佳的，所述正电压为正5V，所述负电压为负5V；该方法适用于POS中，所述振荡是利用该POS电路中的运放器产生。本实施例中该POS的型号可以是SPP-100电话POS，其电路板上有些功能芯片并未被充分利用，例如运放芯片TLC274有四个运放器，只有三个被使用，为使空留的运放器得到充分利用，通过利用此闲置的运放产生振荡，运放输出方波，通过三极管的开关功能，以及电容具有暂时保持电压不变的特性实现方波的反向，得到负压，通过调节方波的频率，调节负压输出的稳定性，进而可以得到较为稳定，且符合RS232串口电平要求的负压。
请参照图1，图1是本发明实施例电路原理框图。图中，该串口电平转换电路，包括：一方波振荡电路1；一放大电路2，用以将所述方波振荡电路产生的方波进行放大；一负压转换电路3，由方波转换产生一负电压；串口电平输入转换电路4，其利用晶体管的开关实现输入电平的转换和状态反向；以及串口电平输出转换电路5，其通过控制一正电压和所述负电压的导通和截止，实现串口电平输出的转换。
较佳的，本实施例中，所述的方波振荡电路是利用SPP-100电话POS中一闲置的运放器实现。其电路连接图如图2所示，图中所述方波方向电路包括一BAT54S二极管以及一电容C4；所述BAT54S二极管的输入端与所述放大电路的输出端连接；所述BAT54S二极管的第一输出端作为所述负电压的输出端，第二输出端与所述电容C4的一端接地。
请参照图3，图3是本发明实施例RS232信号接收原理图。该串口电平输入转换电路利用NPN三极管开关电路，实现电平转换和状态反向，其包括电阻R7、R8、R9以及晶体管Q2；所述电阻R7的一端作为RXD输入端，另一端与所述晶体管Q2的基极连接；所述电阻R8的一端与所述电阻R7的另一端连接；所述晶体管Q2的集电极作为RXD输出端，并经电阻R9与VCC供电端连接；所述晶体管Q2的射极、电阻R8的另一端接地。
请参照图4，图4是本发明实施例RS232信号发送原理图，该串口电平输出转换电路通过控制5.0V电压导通和截止，实现+5.0V和-5.0V的电压输出。电容耦合实现3.3V电平信号控制三极管的通断，避免直接控制涉及到电平转换的处理，响应快且器件少。该串口电平输出转换电路包括电容C5、稳压管D1、晶体管Q3以及电阻R10、R11、R12、R13、R14；所述电阻R10一端作为TXD输入端，另一端与所述电容C5的一端连接；所述电容C5的另一端与所述电阻R11和稳压管D1的正极连接；所述电阻R11的另一端与所述电阻R14的一端和晶体管Q3的基极连接；所述晶体管Q3的射极、电阻R14的另一端以及稳压管D1的负极与所述正电压连接；所述晶体管Q3的集电极与所述电阻R12的一端连接；所述电阻R12的另一端作为TXD的输出端，并经所述电阻R13与所述负电压连接。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种串口电平转换电路，其特征在于包括：
一方波振荡电路；
一放大电路，用以将所述方波振荡电路产生的方波进行放大；
一负压转换电路，由方波转换产生一负电压；
串口电平输入转换电路，其利用晶体管的开关实现输入电平的转换和状态反向；以及串口电平输出转换电路，其通过控制一正电压导通和截止，实现串口电平输出的转换；
所述串口电平输出转换电路包括电容C5、稳压管D1、晶体管Q3以及电阻R10、R11、R12、R13、R14；所述电阻R10一端作为TXD输入端，另一端与所述电容C5的一端连接；所述电容C5的另一端与所述电阻R11和稳压管D1的正极连接；所述电阻R11的另一端与所述电阻R14的一端和晶体管Q3的基极连接；所述晶体管Q3的发射极、电阻R14的另一端以及稳压管D1的负极与所述正电压连接；所述晶体管Q3的集电极与所述电阻R12的一端连接；所述电阻R12的另一端作为TXD的输出端，并经所述电阻R13与所述负电压连接。
2.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于：所述的方波振荡电路是利用POS电路中的运放器实现。
3.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于：所述负压转换电路包括一BAT54S二极管以及一电容C4；所述BAT54S二极管的输入端与所述放大电路的输出端连接；所述BAT54S二极管的第一输出端作为所述负电压的输出端，第二输出端与所述电容C4的一端接地。
4.根据权利要求1所述的串口电平转换电路，其特征在于：所述的串口电平输入转换电路包括电阻R7、R8、R9以及晶体管Q2；所述电阻R7的一端作为RXD输入端，另一端与所述晶体管Q2的基极连接；所述电阻R8的一端与所述电阻R7的另一端连接；所述晶体管Q2的集电极作为RXD输出端，并经电阻R9与VCC供电端连接；所述晶体管Q2的发射极、电阻R8的另一端接地。
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