CN107707275A - 一种单片机串行通讯系统及通讯方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单片机串行通讯系统及通讯方法；其中单片机串行通讯系统包括：第一单片机、第一信号发送端口、第一信号接收端口、第一信号接收模块和第一信号发送模块；以及第二单片机、第二信号发送端口、第二信号接收端口、第二信号接收模块和第二信号发送模块；其中，第一信号发送模块通过信号线连接所述第二信号接收模块；第二信号发送模块通过信号线连接第一信号接收模块；信号线连接一输出电压大于+5.5V的直流电源。本发明提供的单片机串行通讯系统，信号线上连接一输出电压高于单片机工作电压的直流电源，增大信号线上的电压和电流，减少信号线上传输的信息受到外界干扰的影响，提高单片机之间信息传递的准确性。

Description

一种单片机串行通讯系统及通讯方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别涉及一种单片机串行通讯系统及通讯方法。

背景技术

现有单片机一般通过内置的UART功能模块、SPI功能模块或者I2C功能模块进行通讯，或者通过单片机的I/O口直接串行通讯。由于内置UART功能模块、SPI功能模块或者I2C功能模块的单片机价格较高，为降低生产成本一般使用单片机的I/O口直接串行通讯的方法。但I/O口驱动电流小，且单片机的工作电压较小(一般为5V)，使得单片机的I/O口直接串行通讯传输的信号较弱，容易受到外界干扰，尤其是当传输的信号跟交流高压绕在一起时，容易导致信号传输发生错误，无法正常通讯。

发明内容

为解决现有技术中提到的不足，本发明提供一种单片机串行通讯系统，包括：

第一单片机，所述第一单片机包括第一信号发送端口和第一信号接收端口；所述第一信号发送端口和所述第一信号接收端口分别连接有第一信号发送模块和第一信号接收模块；

第二单片机，所述第二单片机包括第二信号发送端口和第二信号接收端口；所述第二信号发送端口和所述第二信号接收端口分别连接有第二信号发送模块和第二信号接收模块；

其中，所述第一信号发送模块通过信号线连接所述第二信号接收模块；所述第二信号发送模块通过信号线连接所述第一信号接收模块；所述信号线连接一输出电压大于5.5V的直流电源；

所述第一信号发送模块用于根据第一信号发送端口输出的电平信号，控制信号线上的电压，进而控制第二信号接收模块的状态，使所述第二信号接收端口检测到不同的电平信息；

所述第二信号发送模块用于根据第二信号发送端口输出的电平信号，控制信号线上的电压，进而控制第一信号接收模块的状态，使所述第二信号接收端口检测到不同的电平信息。

进一步地，所述第一信号发送模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3以及三极管N1；所述第一信号发送端口依次通过电阻R1、电阻R2连接地线；所述三极管N1的基极连接电阻R1和电阻R2的公共端，所述三极管N1的发射极连接地线，所述三极管N1的集电极通过电阻R3连接信号线；

所述第二信号发送模块包括电阻R4、电阻R5、电阻R6以及三极管N2；所述第二信号发送端口依次通过电阻R4、电阻R5连接地线；所述三极管N2的基极连接电阻R4和电阻R5的公共端，所述三极管N2的发射极连接地线，所述三极管N2的集电极通过所述电阻R6连接信号线；

所述第一信号接收模块包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压管ZD1以及三极管N3；所述稳压管ZD1的负极连接信号线，所述稳压管ZD1的正极依次通过电阻R7、电阻R8连接地线；所述三极管N3的基极连接电阻R7和电阻R8的公共端；所述三极管N3的发射极连接地线；所述三极管N3的集电极连接所述第一信号接收端口，并通过所述电阻R9连接第一单片机供电电源；

所述第二信号接收模块包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、稳压管ZD2以及三极管N4；所述稳压管ZD2的负极连接信号线，所述稳压管ZD2的正极依次通过电阻R10、电阻R11连接地线；所述三极管N4的基极连接电阻R10和电阻R11的公共端；所述三极管N4的发射极连接地线；所述三极管N4的集电极连接所述第二信号接收端口，并通过所述电阻R12连接第二单片机供电电源。

进一步地，所述稳压管ZD1的稳压值和所述稳压管ZD2的稳压值均为5.1V。

进一步地，所述三极管N1、三极管N2、三极管N3以及三极管N4均为NPN型三极管。

本发明还提供一种单片机串行通讯方法，使用如上任一项所述的单片机串行通讯系统；包括：

当所述第一单片机向所述第二单片机发送信号时，所述第一信号发送端口输出高电平或者低电平，控制第一信号发送模块导通或者断开，进而控制信号线上的电压值变为零或者不变，进而控制第二信号接收模块断开或者导通，进而使所述第二单片机的第二信号接收端口检测到高电平或者低电平；

当所述第二单片机向所述第一单片机发送信号时，所述第二信号发送端口输出高电平或者低电平，控制第二信号发送模块导通或者断开，进而控制信号线上的电压值变为零或者不变，进而控制第一信号接收模块断开或者导通，进而使所述第一单片机的第一信号接收端口检测到高电平或者低电平。

本发明提供的单片机串行通讯系统，通过在单片机的信号发送端和信号接收端上分别连接信号发送模块和信号接收模块，并在信号发送模块和信号接收模块之间的信号线上连接一输出电压高于单片机工作电压的直流电源，在保证信号线上连接的直流电源不会损坏单片机的同时，使两个单片机间传输的信号具有更大的电压和电流，减少信号线上传输的信息受到外界干扰的影响，提高单片机之间信息传递的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的单片机串行通讯系统的系统框图；

图2为图1中第一单片机的电路原理图；

图3为图1中第二单片机的电路原理图；

图4为图1中信号线的电路原理图。

附图标记：

10第一单片机 11第一信号发送端口 12第一信号接收端口

13第一单片机供电电源 20第一信号发送模块 30第二信号接收模块

40第二单片机 41第二信号发送端口 42第二信号接收端口

43第二单片机供电电源 50第二信号发送模块 60第二信号接收模块

70信号线

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，在此使用的术语是仅用于描述特定实施方式的目的，不意欲限制实例实施方式。如在此使用的，单数形式也旨在包括复数形式，除非上下文以别的方式清楚地表示。还将理解，当在此使用时，术语“包含”、“包括”表示所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，而不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定与物理或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用了区分不同的组成部分。

参见图1～图4，本发明实施例提供的单片机串行通讯系统，包括：第一单片机10，所述第一单片机10包括第一信号发送端口11和第一信号接收端口12；所述第一信号发送端口11和所述第一信号接收端口12分别连接有第一信号发送模块20和第一信号接收模块30；第二单片机40，所述第二单片机40包括第二信号发送端口41和第二信号接收端口42；所述第二信号发送端口41和所述第二信号接收端口42分别连接有第二信号发送模块50和第二信号接收模块60；其中，所述第一信号发送模块20通过信号线70连接所述第二信号接收模块60；所述第二信号发送模块50通过信号线70连接所述第一信号接收模块30；所述信号线70连接一输出电压大于5.5V的直流电源，较佳地，所述信号线70连接输出电压为+12V的直流电源；

所述第一信号发送模块20用于根据第一信号发送端口11输出的电平信号，控制信号线70上的电压值，进而控制第二信号接收模块60的状态，使所述第二信号接收端口42检测到不同的电平信息；

所述第二信号发送模块50用于根据第二信号发送端口41输出的电平信号，控制信号线70上的电压值，进而控制第一信号接收模块30的状态，使所述第二信号接收端口42检测到不同的电平信息。

具体地，所述第一信号发送模块20包括电阻R1、电阻R2、电阻R3以及三极管N1；所述第一信号发送端口11依次通过电阻R1、电阻R2连接地线；所述三极管N1的基极连接电阻R1和电阻R2的公共端，所述三极管N1的发射极连接地线，所述三极管N1的集电极通过电阻R3连接信号线70；

所述第二信号发送模块50包括电阻R4、电阻R5、电阻R6以及三极管N2；所述第二信号发送端口41依次通过电阻R4、电阻R5连接地线；所述三极管N2的基极连接电阻R4和电阻R5的公共端，所述三极管N2的发射极连接地线，所述三极管N2的集电极通过所述电阻R6连接信号线70；

所述第一信号接收模块30包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压管ZD1以及三极管N3；所述稳压管ZD1的负极连接信号线70，所述稳压管ZD1的正极依次通过电阻R7、电阻R8连接地线；所述三极管N3的基极连接电阻R7和电阻R8的公共端，所述三极管N3的发射极连接地线；所述三极管N3的集电极连接所述第一信号接收端口12，并通过所述电阻R9连接第一单片机供电电源；

所述第二信号接收模块60包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、稳压管ZD2以及三极管N4；所述稳压管ZD2的负极连接信号线70，所述稳压管ZD2的正极依次通过电阻R10、电阻R11连接地线；所述三极管N4的基极连接电阻R10和电阻R11的公共端，所述三极管N4的发射极连接地线，所述三极管N4的集电极连接所述第二信号接收端口42，并通过所述电阻R12连接第二单片机供电电源43。

其中，所述稳压管ZD1的稳压值和所述稳压管ZD2的稳压值均为5.1V。所述三极管N1、三极管N2、三极管N3以及三极管N4均为NPN型三极管。

本发明实施例提供的系统具体工作原理描述如下：

当第一单片机10向第二单片机40发送信号时：

若第一单片机10的第一信号发送端口11向三极管N1的基极输出高电平，三极管N1处于导通状态，信号线70通过三极管N1接地，信号线70上的电压值变为零，稳压管ZD2上的反向电压小于稳压值，稳压管ZD2反向截止，此时三极管N4的基极电压为零，三极管N4处于截止状态，第二单片机40的第二信号接收端口42检测到高电平；

若第一单片机10的第一信号发送端口11向三极管N1的基极输出低电平，三极管N1截止，信号线70的上电压值为+12V，稳压管ZD2上的反向电压大于稳压值，稳压管ZD2被击穿，三极管N4的基极电压大于三极管N4的发射极电压，三极管N4处于导通状态，第二单片机40的第二信号接收端口42检测到低电平。

当第二单片机40向第一单片机10发送信号时：

若第二单片机40的第二信号发送端口41向三极管N2的基极输出高电平，三极管N2处于导通状态，信号线70通过三极管N2接地,信号线70上的电压值变为零，稳压管ZD1上的反向电压小于稳压值，稳压管ZD1反向截止，三极管N3的基极电压为零，三极管N3处于截止状态，第一单片机10的第一信号接收端口12检测到高电平；

若第二单片机40的第二信号发送端口41向三极管N2的基极输出低电平，三极管N2截止，信号线70上的电压值为+12V，稳压管ZD1上的反向电压大于稳压值，稳压管ZD1被击穿，三极管N3的基极电压大于三极管N3的发射极电压，三极管N3处于导通状态，第一单片机10的第一信号接收端口12检测到低电平。

本发明实施例提供的单片机串行通讯系统，通过在单片机的信号发送端和信号接收端上分别连接信号发送模块和信号接收模块，并在信号发送模块和信号接收模块之间的信号线上连接一输出电压高于单片机工作电压的直流电源，在保证信号线上连接的直流电源不会损坏单片机的同时，使两个单片机间传输的信号具有更大的电压和电流，减少信号线上传输的信息受到外界干扰的影响，提高单片机之间信息传递的准确性。

本发明实施例还提供一种单片机串行通讯方法，使用如上任一项所述的单片机串行通讯系统；包括：

当所述第一单片机向所述第二单片机发送信号时，所述第一信号发送端口输出高电平或者低电平，控制第一信号发送模块导通或者断开，进而控制信号线上的电压值变为零或者不变，进而控制第二信号接收模块断开或者导通，进而使所述第二单片机的第二信号接收端口检测到高电平或者低电平；

当所述第二单片机向所述第一单片机发送信号时，所述第二信号发送端口输出高电平或者低电平，控制第二信号发送模块导通或者断开，进而控制信号线上的电压值变为零或者不变，进而控制第一信号接收模块断开或者导通，进而使所述第一单片机的第一信号接收端口检测到高电平或者低电平。

本方法的具体实施方式可参考上述单片机串行通讯系统的实施例的描述，不再赘述。

优选地，设置一基准时间，基准时间的值为T，并设置每次低电平的输出时间为3T，以两次低电平之间输出的高电平时间代表不同的数据，例如两次低电平之间输出的高电平时间为16T代表数据“1”，两次低电平之间输出的高电平时间为9T代表数据“0”的，两次低电平之间输出的高电平时间为60T代表数据“头码”，两次低电平之间输出的高电平时间为30T代表数据“结束码”。基准时间的值可根据需要自行设置。

尽管本文中较多的使用了诸如单片机、信号发送端、信号接收端、单片机供电电源、信号发送模块、信号接收模块、信号线、稳压管、三极管等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种单片机串行通讯系统，其特征在于：包括：

第一单片机(10)，所述第一单片机(10)包括第一信号发送端口(11)和第一信号接收端口(12)；所述第一信号发送端口(11)和所述第一信号接收端口(12)分别连接有第一信号发送模块(20)和第一信号接收模块(30)；

第二单片机(40)，所述第二单片机(40)包括第二信号发送端口(41)和第二信号接收端口(42)；所述第二信号发送端口(41)和所述第二信号接收端口(42)分别连接有第二信号发送模块(50)和第二信号接收模块(60)；

其中，所述第一信号发送模块(20)通过信号线(70)连接所述第二信号接收模块(60)；所述第二信号发送模块(50)通过信号线(70)连接所述第一信号接收模块(30)；所述信号线(70)连接一输出电压大于+5.5V的直流电源；

所述第一信号发送模块(20)用于根据第一信号发送端口(11)输出的电平信号，控制信号线(70)上的电压，进而控制第二信号接收模块(60)的状态，使所述第二信号接收端口(42)检测到不同的电平信息；

所述第二信号发送模块(50)用于根据第二信号发送端口(41)输出的电平信号，控制信号线(70)上的电压，进而控制第一信号接收模块(30)的状态，使所述第二信号接收端口(42)检测到不同的电平信息。

2.根据权利要求1所述的单片机串行通讯系统，其特征在于：

所述第一信号发送模块(20)包括电阻R1、电阻R2、电阻R3以及三极管N1；所述第一信号发送端口(11)依次通过电阻R1、电阻R2连接地线；所述三极管N1的基极连接电阻R1和电阻R2的公共端，所述三极管N1的发射极连接地线，所述三极管N1的集电极通过电阻R3连接信号线(70)；

所述第二信号发送模块(50)包括电阻R4、电阻R5、电阻R6以及三极管N2；所述第二信号发送端口(41)依次通过电阻R4、电阻R5连接地线；所述三极管N2的基极连接电阻R4和电阻R5的公共端，所述三极管N2的发射极连接地线，所述三极管N2的集电极通过所述电阻R6连接信号线(70)；

所述第一信号接收模块(30)包括电阻R7、电阻R8、电阻R9、稳压管ZD1以及三极管N3；所述稳压管ZD1的负极连接信号线(70)，所述稳压管ZD1的正极依次通过电阻R7、电阻R8连接地线；所述三极管N3的基极连接电阻R7和电阻R8的公共端；所述三极管N3的发射极连接地线；所述三极管N3的集电极连接所述第一信号接收端口(12)，并通过所述电阻R9连接第一单片机供电电源(13)；

所述第二信号接收模块(60)包括电阻R10、电阻R11、电阻R12、稳压管ZD2以及三极管N4；所述稳压管ZD2的负极连接信号线(70)，所述稳压管ZD2的正极依次通过电阻R10、电阻R11连接地线；所述三极管N4的基极连接电阻R10和电阻R11的公共端；所述三极管N4的发射极连接地线；所述三极管N4的集电极连接所述第二信号接收端口(42)，并通过所述电阻R12连接第二单片机供电电源(43)。

3.根据权利要求1所述的单片机串行通讯系统，其特征在于：所述稳压管ZD1的稳压值和所述稳压管ZD2的稳压值均为5.1V。

4.根据权利要求2所述的单片机串行通讯系统，其特征在于：所述三极管N1、三极管N2、三极管N3以及三极管N4均为NPN型三极管。

5.一种单片机串行通讯方法，使用如权利要求1～4任一项所述的单片机串行通讯系统；其特征在于：

当所述第一单片机向所述第二单片机发送信号时，所述第一信号发送端口输出高电平或者低电平，控制第一信号发送模块导通或者断开，进而控制信号线上的电压值变为零或者不变，进而控制第二信号接收模块断开或者导通，进而使所述第二单片机的第二信号接收端口检测到高电平或者低电平；

当所述第二单片机向所述第一单片机发送信号时，所述第二信号发送端口输出高电平或者低电平，控制第二信号发送模块导通或者断开，进而控制信号线上的电压值变为零或者不变，进而控制第一信号接收模块断开或者导通，进而使所述第一单片机的第一信号接收端口检测到高电平或者低电平。