CN109213711A - 一种串口转换电路 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种串口转换电路，用于实现第一串口和第二串口之间的电平转换，包括：第一转换模块、第二转换模块和电压保持模块；该串口转换电路中，电压保持模块的电压始终为第二串口可以识别的低电平电压信号，第一串口的低电平电压信号由于接地，始终为零，只需选取合适的电压输入端的电压，结合第一转换模块、第二转换模块和电压保持模块即可实现两个串口之间的电平转换。

Description

一种串口转换电路

技术领域

本发明涉及串口通信技术领域，更具体地说，涉及一种串口转换电路。

背景技术

串口通信目前广泛应用于上位机和板卡之间，以及板卡之间的通信调试中，但是目前串口种类繁多，电平标准不一，常见的有TTL、RS232和RS485等标准，导致不同标准的串口之间要实现通信，就需要添加相应的电平转换装置。

而且，不同标准串口之间的传唤，所需要的转换装置也不同，导致转换装置种类繁多，通用性不强。

发明内容

有鉴于此，为解决上述问题，本发明提供一种串口转换电路，技术方案如下：

一种串口转换电路，用于实现第一串口和第二串口之间的电平转换，包括：第一转换模块、第二转换模块和电压保持模块；

所述第一转换模块的第一端与所述第一串口的发射端连接，第二端与所述第二串口的接收端连接，第三端与电压输入端连接，第四端与所述电压保持模块的第一端连接；

所述第二转换模块的第一端与所述第一串口的接收端连接，第二端与所述第二串口的发射端连接，第三端与所述电压输入端连接，第四端接地连接；

所述电压保持模块的第二端与所述第二串口的发射端连接，第三端接地连接，所述电压保持模块的低电平电压信号为所述第二串口识别的低电平电压信号；

当所述第一串口的发射端发射出低电平时，所述第一转换模块处于工作状态，所述第二串口的接收端接收到所述电压输入端的高电平电压信号；当所述第一串口的发射端发射出高电平时，所述第一转换模块处于停止状态，所述第二串口的接收端接收到所述电压保持模块的低电平电压信号；

当所述第二串口的发射端发射出低电平时，所述第二转换模块处于停止状态，所述第一串口的接收端接收到所述电压输入端的高电平电压信号；当所述第二串口的发射端发射出高电平时，所述第二转换模块处于工作状态，所述第一串口的接收端接收到的为零的低电平电压信号；

所述电压输入端的高电平电压信号为所述第一串口和所述第二串口均能识别的高电平电压信号。

优选的，所述第一转换模块包括：第一电阻、第一三极管和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一串口的发射端连接，第二端与所述第一三极管的基极连接；

所述第一三极管的发射极与所述电压输入端连接，所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接；

所述第二电阻的第二端与所述电压保持模块的第一端连接；

所述第一三极管的集电极和所述第二电阻的第一端的连接节点与所述第二串口的接收端连接。

优选的，所述第一三极管为PNP三极管。

优选的，所述第二转换模块包括：第三电阻、第四电阻和第二三极管；

所述第三电阻的第一端与所述电压输入端连接，第二端与所述第二三极管的集电极连接；

所述第三电阻的第二端和所述第二三极管的集电极的连接节点与所述第一串口的接收端连接；

所述第二三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接，所述第二三极管的发射极接地连接；

所述第四电阻的第二端与所述第二串口的发射端连接。

优选的，所述第二三极管为NPN三极管。

优选的，所述电压保持模块包括：第一二极管和电容；

所述第一二极管的阴极与所述第二串口的发射端连接，阳极与所述电容的负极连接；

所述电容的正极接地连接；

所述第一二极管的阳极和所述电容的负极的连接节点与所述第二电阻的第二端连接。

优选的，所述串口转换电路还包括：稳压模块；

所述稳压模块用于控制所述第二三极管基极电压的稳定性。

优选的，所述稳压模块包括：第二二极管；

所述第二二极管的阴极与所述第二三极管的基极连接，阳极接地连接。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

该串口转换电路中，电压保持模块的电压始终为第二串口可以识别的低电平电压信号，第一串口的低电平电压信号由于接地，始终为零，只需选取合适的电压输入端的电压，结合第一转换模块、第二转换模块和电压保持模块即可实现两个串口之间的电平转换。

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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的串口转换电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的串口转换电路的另一结构示意图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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做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。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参考图1，图1为本发明实施例提供的串口转换电路的结构示意图，所述串口转换电路用于实现第一串口11和第二串口12之间的电平转换，其包括：第一转换模块13、第二转换模块14和电压保持模块15；

所述第一转换模块13的第一端与所述第一串口11的发射端连接，第二端与所述第二串口12的接收端连接，第三端与电压输入端VDD连接，第四端与所述电压保持模块15的第一端连接；

所述第二转换模块14的第一端与所述第一串口11的接收端连接，第二端与所述第二串口12的发射端连接，第三端与所述电压输入端VDD连接，第四端接地连接；

所述电压保持模块15的第二端与所述第二串口12的发射端连接，第三端接地连接，所述电压保持模块15的低电平电压信号为所述第二串口12识别的低电平电压信号；

当所述第一串口11的发射端发射出低电平时，所述第一转换模块13处于工作状态，所述第二串口12的接收端接收到所述电压输入端VDD的高电平电压信号；当所述第一串口11的发射端发射出高电平时，所述第一转换模块13处于停止状态，所述第二串口12的接收端接收到所述电压保持模块15的低电平电压信号；

当所述第二串口12的发射端发射出低电平时，所述第二转换模块14处于停止状态，所述第一串口11的接收端接收到所述电压输入端VDD的高电平电压信号；当所述第二串口12的发射端发射出高电平时，所述第二转换模块14处于工作状态，所述第一串口11的接收端接收到的为零的低电平电压信号；

所述电压输入端VDD的高电平电压信号为所述第一串口11和所述第二串口12均能识别的高电平电压信号。

在该实施例中，当第一串口11向第二串口12发送数据时，第一串口11通过发射出的高低电平来控制第一转换模块13的工作状态，进而使第二串口12的接收端接收到的信号为高电平，该高电平为所述电压输入端VDD的高电平电压信号，或者低电平，该低电平为电压保持模块15的低电平电压信号。

当第二串口12向第一串口11发送数据时，第二串口12通过发射出的高低电平来控制第二转换模块14的工作状态，进而使第一串口11的接收端接收到的信号为高电平，该高电平为所述电压输入端VDD的高电平电压信号，或者低电平，由于接地连接，所述该低电平是为零的低电平电压信号。

显然，该串口转换电路只需通过改变电压输入端VDD的电压值，即可实现不同的串口之间的电平转换，通用性强，且结构简单。

进一步的，如图2所示，所述第一转换模块13包括：第一电阻R1、第一三极管Q1和第二电阻R2；

所述第一电阻R1的第一端与所述第一串口11的发射端连接，第二端与所述第一三极管Q1的基极连接；

所述第一三极管Q1的发射极与所述电压输入端VDD连接，所述第一三极管Q1的集电极与所述第二电阻R2的第一端连接；

所述第二电阻R2的第二端与所述电压保持模块15的第一端连接；

所述第一三极管Q1的集电极和所述第二电阻R2的第一端的连接节点与所述第二串口12的接收端连接。

可选的，所述第一三极管Q1为PNP三极管。

在该实施例中，在第一串口11向第二串口发送数据时，当所述第一串口11的发射端发射出低电平时，所述第一三极管Q1导通，由于所述第一三极管Q1的导通压降比较小，从而使所述第二串口12的接收端接收所述电压输入端VDD的高电平电压信号；

当所述第一串口11的发射端发射出高电平时，所述第一三极管Q1截止，那么所述第二串口12的接收端接收到所述电压保持模块15的低电平电压信号；

该串口转换电路实现了第一串口11向第二串口12的电平转换。

进一步的，如图2所示，所述第二转换模块14包括：第三电阻R3、第四电阻R4和第二三极管Q2；

所述第三电阻R3的第一端与所述电压输入端VDD连接，第二端与所述第二三极管Q2的集电极连接；

所述第三电阻R3的第二端和所述第二三极管Q2的集电极的连接节点与所述第一串口11的接收端连接；

所述第二三极管Q2的基极与所述第四电阻R4的第一端连接，所述第二三极管Q2的发射极接地连接；

所述第四电阻R4的第二端与所述第二串口12的发射端连接。

可选的，所述第二三极管Q2为NPN三极管。

在该实施例中，在第二串口12向第一串口11发送数据时，当所述第二串口12的发射端发射出低电平时，所述第二三极管Q2截止，此时所述第一串口11的接收端接收所述电压输入端VDD的高电平电压信号；

当所述第二串口12的发射端发射出高电平时，所述第二三极管Q2导通，那么所述第一串口11的接收端接地连接，接收到的为零的低电平电压信号；

该串口转换电路实现了第二串口12向第一串口11的电平转换。

进一步的，如图2所示，所述电压保持模块15包括：第一二极管D1和电容C；

所述第一二极管D1的阴极与所述第二串口12的发射端连接，阳极与所述电容C的负极连接；

所述电容C的正极接地连接；

所述第一二极管D1的阳极和所述电容C的负极的连接节点与所述第二电阻R2的第二端连接。

在该实施例中，当所述第二串口12的发射端发射出低电平时，第一二极管D1导通，对所述电容C进行充电，电容C的上极板的电压被钳位在所述第二串口12发射出的低电平电位，进而实现电压保持的作用，使所述第二串口12接收到的低电平电压信号均为所述第二串口12可以识别的低电平电压信号。

进一步的，如图2所示，所述串口转换电路还包括：稳压模块；

所述稳压模块用于控制所述第二三极管基极电压的稳定性。

所述稳压模块包括：第二二极管D2；

所述第二二极管D2的阴极与所述第二三极管Q2的基极连接，阳极接地连接。

下面结合具体的实际应用场景进行解释说明。

例如，所述第一串口为TTL串口，逻辑1为5V高电平，逻辑0为0V低电平；所述第二串口为RS232串口，逻辑1为-3V至-15V之间的低电平，逻辑0为3V至15V之间的高电平；电压输入端的电压为5V。

在TTL串口向RS232串口进行电平标准转换的情况下：

当TTL串口发射端的逻辑为0时，即发射出低电平，所述第一三极管导通，由于所述第一三极管的导通压降比较小，从而RS232的接收端接收所述电压输入端的高电平电压信号，为5V，处于3V至15V之间，所以RS232接收到的逻辑为0；

当TTL串口发射端的逻辑为1时，即发射出高电平，所述第一三极管截止，由于当RS232的发射端发射出低电平-3V时，第一二极管导通，对所述电容进行充电，电容的上极板的电压被钳位在-3V，同理，当RS232的发射端发射出低电平-15V时，第一二极管导通，对所述电容进行充电，电容的上极板的电压被钳位在-15V，进而RS232接收到的低电平电压信号满足-3V至-15V之间，所以RS232接收到的逻辑为1。

从而实现了TTL串口向RS232串口的电平标准转换。

在RS232串口向TTL串口进行电平标准转换的情况下：

当RS232串口发射端的逻辑为0时，即发射出高电平，所述第二三极管导通，使TTL串口的接收端接地连接，进而接收到0的低电平电压信号，所以TTL接收到的逻辑为0。

当RS232串口发射端的逻辑为1时，即发射出低电平，所述第二三极管截止，TTL串口的接收端接收所述电压输入端的高电平电压信号，为5V，所以TTL接收到的逻辑为1。

从而实现了RS232串口向TTL串口的电平标准转换。

显然，该串口转换电路只需通过改变电压输入端的电压值，即可实现不同的串口之间的电平转换，通用性强，且结构简单。

以上对本发明所提供的一种串口转换电路进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种串口转换电路，用于实现第一串口和第二串口之间的电平转换，其特征在于，包括：第一转换模块、第二转换模块和电压保持模块；

所述第一转换模块的第一端与所述第一串口的发射端连接，第二端与所述第二串口的接收端连接，第三端与电压输入端连接，第四端与所述电压保持模块的第一端连接；

所述第二转换模块的第一端与所述第一串口的接收端连接，第二端与所述第二串口的发射端连接，第三端与所述电压输入端连接，第四端接地连接；

所述电压保持模块的第二端与所述第二串口的发射端连接，第三端接地连接，所述电压保持模块的低电平电压信号为所述第二串口识别的低电平电压信号；

当所述第一串口的发射端发射出低电平时，所述第一转换模块处于工作状态，所述第二串口的接收端接收到所述电压输入端的高电平电压信号；当所述第一串口的发射端发射出高电平时，所述第一转换模块处于停止状态，所述第二串口的接收端接收到所述电压保持模块的低电平电压信号；

当所述第二串口的发射端发射出低电平时，所述第二转换模块处于停止状态，所述第一串口的接收端接收到所述电压输入端的高电平电压信号；当所述第二串口的发射端发射出高电平时，所述第二转换模块处于工作状态，所述第一串口的接收端接收到的为零的低电平电压信号；

所述电压输入端的高电平电压信号为所述第一串口和所述第二串口均能识别的高电平电压信号。

2.根据权利要求1所述的串口转换电路，其特征在于，所述第一转换模块包括：第一电阻、第一三极管和第二电阻；

所述第一电阻的第一端与所述第一串口的发射端连接，第二端与所述第一三极管的基极连接；

所述第一三极管的发射极与所述电压输入端连接，所述第一三极管的集电极与所述第二电阻的第一端连接；

所述第二电阻的第二端与所述电压保持模块的第一端连接；

所述第一三极管的集电极和所述第二电阻的第一端的连接节点与所述第二串口的接收端连接。

3.根据权利要求2所述的串口转换电路，其特征在于，所述第一三极管为PNP三极管。

4.根据权利要求2所述的串口转换电路，其特征在于，所述第二转换模块包括：第三电阻、第四电阻和第二三极管；

所述第三电阻的第一端与所述电压输入端连接，第二端与所述第二三极管的集电极连接；

所述第三电阻的第二端和所述第二三极管的集电极的连接节点与所述第一串口的接收端连接；

所述第二三极管的基极与所述第四电阻的第一端连接，所述第二三极管的发射极接地连接；

所述第四电阻的第二端与所述第二串口的发射端连接。

5.根据权利要求4所述的串口转换电路，其特征在于，所述第二三极管为NPN三极管。

6.根据权利要求4所述的串口转换电路，其特征在于，所述电压保持模块包括：第一二极管和电容；

所述第一二极管的阴极与所述第二串口的发射端连接，阳极与所述电容的负极连接；

所述电容的正极接地连接；

所述第一二极管的阳极和所述电容的负极的连接节点与所述第二电阻的第二端连接。

7.根据权利要求4所述的串口转换电路，其特征在于，所述串口转换电路还包括：稳压模块；

所述稳压模块用于控制所述第二三极管基极电压的稳定性。

8.根据权利要求7所述的串口转换电路，其特征在于，所述稳压模块包括：第二二极管；

所述第二二极管的阴极与所述第二三极管的基极连接，阳极接地连接。