CN109921610B

CN109921610B - 一种实现两线制总线的分机

Info

Publication number: CN109921610B
Application number: CN201811522523.7A
Authority: CN
Inventors: 白政锋; 宋可鑫; 周磊; 任宪勇
Original assignee: Shandong Yahua Electronics Co ltd
Current assignee: Shandong Yahua Electronics Co ltd
Priority date: 2018-12-13
Filing date: 2018-12-13
Publication date: 2020-07-21
Anticipated expiration: 2038-12-13
Also published as: CN109921610A

Abstract

本申请公开了一种实现两线制总线的分机，总机和至少一个分机通过两线制总线连接，所述分机包括数据转换发送电路和供电转换电路；其中，所述数据转换发送电路，用于将所述分机的串口数据信号转换为电流码信号，并将所述电流码信号通过所述两线制总线发送给所述总机，以便于所述总机从所述电流码信号中获得所述分机的串口数据信号；所述供电转换电路，用于将所述总机发送的数据信号，转换为所述分机的工作电压，以便于为所述分机供电。本申请能够让分机实现两线制总线的接线，有效地解决了串口数据与电源电路分开连接的复杂现象，节约了成本同时电路设计简单，便于投入使用。

Description

一种实现两线制总线的分机

技术领域

本说明书涉及设备通讯技术领域，尤其涉及一种实现两线制总线的分机。

背景技术

目前,设备供电接口与设备串口常常是分开连接的。在接线过程中，经常会出现电源线序接错的情况，从而导致设备不能正常工作，甚至会烧毁设备；设备串口的接线连接错误时，也无法实现数据发送和接收。

此外，对于小功率的场景下的总机和分机来说，总机给多个分机发送数据且为多个分机供电，多个分机只需要给总机发送数据。然而，按照目前常用的接线方式，布线的线路复杂，且容易出错。

因此，需要采用两线制总线的接线方式，不仅布线线路简单，设备接线也不容易出错。也就是，仅仅需要两根线来实现总机给多个分机供电，同时还要可以与多个分机进行串口数据通讯。

此时，如何在分机上设计电路来实现两线制总线，成为亟待解决的问题。

发明内容

针对上述技术问题，本说明书提供一种实现两线制总线的分机。

本申请提供一种实现两线制总线的分机，总机和至少一个分机通过两线制总线连接，所述分机包括数据转换发送电路、供电转换电路、数据转换接收电路；

所述数据转换发送电路，用于将所述分机的串口数据信号转换为电流码信号，并将所述电流码信号通过所述两线制总线发送给所述总机，以便于所述总机从所述电流码信号中获得所述分机的串口数据信号；

所述供电转换电路，用于将所述总机发送的数据信号，转换为所述分机的工作电压，以便于为所述分机供电。

在一个可能的实施方式中，所述供电转换电路包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第四电容C4、第十八电阻R18、磁感线圈L1以及电源芯片；其中：所述两线制总线的一端与第一三极管Q1的集电极相连，且其通过第一电阻R1与所述第一三极管Q1的基极相连；

所述第一三极管Q1的基极通过第一电容C1接地，其发射极通过第二电阻R2与电源芯片的第四管脚和第五管脚相连；

所述电源芯片的第一管脚通过第四电容C4与第六管脚相连，其第二管脚接地，其第三管脚通过第十八电阻R18接地，其第六管脚通过磁感线圈L1输出电源正极。

在一个可能的实施方式中，所述电源芯片型号选用SY8120B1、第一三极管Q1型号选用5551。

在一个可能的实施方式中，所述数据转换接收电路，用于通过所述两线制总线接收所述总机发送的数据信号，并将所述数据信号的电平降为相对较低的电平。

在一个可能的实施方式中，所述数据转换接收电路包括第三电阻R3、第三三极管Q3、第四电阻R4、第五电阻R5、第四三极管Q4以及第六电阻R6；其中：所述两线制总线的一端通过第三电阻R3与第三三极管Q3的基极相连；所述第三三极管Q3的集电极通过第四电阻R4接5V电压，且其集电极与分机接收串口P3.0相连；

所述两线制总线的另一端通过第五电阻R5与第四三极管Q4的基极相连；所述第四三极管Q4的发射极与所述第三三极管Q3的发射极相连且接地，其集电极通过第六电阻R6接5V电压，且其集电极与分机接收串口P1.6相连。

在一个可能的实施方式中，第三三极管Q3和第四三极管Q4选用型号为9013。

在一个可能的实施方式中，所述数据转换发送电路第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、MOS管M1、第十一电阻R11、第二三极管Q2、第十二电阻R12、第十六电阻R16以及第十五电阻R15；其中：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10的一端相连且与所述两线制总线的一端，其另一端与MOS管M1的漏极相连；

MOS管M1的源极接地，其栅极通过第十一电阻R11接地，其栅极与第二三极管Q2的集电极相连，且其栅极通过第十二电阻R12与第十六电R16的一端相连；

所述第二三极管Q2的基极与所述第十六电阻R16的另一端相连，其发射极通过第十五电阻R15与其基极相连，且其基极接5V电压；所述第十六电阻R16的一端与发送串口P1.7以及串口P3.1相连；所述串口P1.7和所述串口P3.1为所述分机的数据发送串口。

在一个可能的实施方式中，所述MOS管M1的型号为2N7002，所述第二三极管Q2的型号为DTA143，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10的型号为300/1W。

本说明书的分机，能够让分机实现两线制总线的接线，分机不仅能够给总机发送数据信号，并且能够接收总机通过两线制总线发送的数据信号，同时从能够将该数据信号转换为分机的工作电压，有效地解决了串口数据与电源电路分开连接的复杂现象，节约了成本同时电路设计简单，便于投入使用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请本说明书实施例。

此外，本申请本说明书实施例中的任一实施例并不需要达到上述的全部效果。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书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说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例示出的一种实现两线制总线的结构示意图；

图2是本说明书实施例示出的一种实现两线制总线的分机结构示意图；

图3是本说明书实施例示出的一种串口帧的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。“第一”“第二”仅仅做区分使用，不对所做区分的词有任何限定。

如图1所示，两线制总线场景下，一个总机连接多个分机。

需要说明的是，两线制通信系统的应用非常广泛，例如：在医疗护理系统中，总机在护士室，每个病床或者每个输液位置都设置有一个分机；当病人或者病人家属需要呼叫护士室，就会在分机上进行操作。此时，一个总机对应N个分机，采用两线制接线后，分机能够给总机发送数据，同时能够接收总机发送的数据信号，并将数据信号转换为工作电压，也就是分机不需要再去连接外接电源；布线简单，此外不容易接线出错。

分机包括数据转换发送电路101、数据转换接收电路102以及供电转换电路103。

数据转换发送电路，用于将所述分机的串口数据信号转换为电流码信号，并将所述电流码信号通过所述两线制总线发送给所述总机，以便于所述总机从所述电流码信号中获得所述分机的串口数据信号。

这里的电流码信号，也就是通过开关管通断所产生的脉冲信号。

在一个示例中，所述供电转换电路包括第一三极管Q1、第一电阻R1、第一电容C1、第二电阻R2、第四电容C4、第十八电阻R18、磁感线圈L1以及电源芯片。

所述两线制总线的一端与第一三极管Q1的集电极相连，且其通过第一电阻R1与所述第一三极管Q1的基极相连；所述第一三极管Q1的基极通过第一电容C1接地，其发射极通过第二电阻R2与电源芯片的第四管脚和第五管脚相连；所述电源芯片的第一管脚通过第四电容C4与第六管脚相连，其第二管脚接地，其第三管脚通过第十八电阻R18接地，其第六管脚通过磁感线圈L1输出电源正极。

具体来说，供电转换电路103，两线制总线通过保险丝PTC1和稳压管TVS1后，其一端与二极管D1的正极和二极管D3的负极相连，其另一端与二极管D2的正极和二极管D4的负极相连；二极管D3和D4的正极接地；二极管D1和D2的负极与二极管D5的正极相连，二极管D5的负极与三极管Q1的集电极相连，并通过电阻R1与三极管Q1的基极相连。

三极管Q1的发射极通过电阻R2与电容C2、C3的一端相连，并与电源芯片的IN、EN引脚相连；三极管Q1的基极通过电容C1与电容C2的另一端相连且接地；电容C3的另一端接地。

电源芯片的GND引脚接地，BS引脚通过电容C4与其LX引脚相连；电源芯片的LX引脚通过电阻L1同时与电阻R17和电容C5的一端相连；电容C5和电阻R17的另一端同时与电源芯片的FB引脚相连；电阻R17的另一端还通过电阻R18接地。

也就是说，分机将从两线制总线上接收到的较高的电平，通过三极管Q1和电源芯片转换为较低的电平，用来给分机提供电压。例如：将总线上15V的电源转为分机的3V。

在一个示例中，所述电源芯片型号选用SY8120B1、第一三极管Q1型号选用5551，保险丝PTC1选用型号2920L050，稳压管TVS1型号为SMAJ16CA，二极管D1、D2、D3以及D4选用型号M7,二极管D5选用LL4148，电阻R1选用10KΩ，电阻R2选用20Ω，电容C1选用型号106，电容C2选用型号105，电容C3选用型号475，电容C4选用型号104，感应电阻L1选用型号SWPA4018S100MT，电阻R17选用220KΩ，电阻R18选用30KΩ，电容C5选用型号220。

具体来说，数据转换接收电路102，用于通过所述两线制总线接收所述总机发送的数据信号，并将所述数据信号的电平降为较低的电平。较低的电平为所述分机所能够接收的电平信号。

在一个示例中，所述数据转换接收电路包括第三电阻R3、第三三极管Q3、第四电阻R4、第五电阻R5、第四三极管Q4以及第六电阻R6。

两线制总线的一端通过第三电阻R3与第三三极管Q3的基极相连；所述第三三极管Q3的集电极通过第四电阻R4接5V电压，且其集电极与分机接收串口P3.0相连；所述两线制总线的另一端通过第五电阻R5与第四三极管Q4的基极相连；所述第四三极管Q4的发射极与所述第三三极管Q3的发射极相连且接地，其集电极通过第六电阻R6接5V电压，且其集电极与分机接收串口P1.6相连。

具体来说，总线经过保险丝PTC1和稳压管TVS1后，总线的一端通过电阻R3与三极管Q3的基极相连；三极管Q3的集电极与电阻R4的一端相连，且与管脚P3.0相连；电阻R4的另一端通过电阻R6与三极管Q4的发射极相连，且连接5V的电压；三极管Q4的集电极与管脚P1.6相连，其发射极与三极管Q3的发射极一起接地，其基极通过电阻R5与总线的另一端相连。

在一个示例中，第三三极管Q3和第四三极管Q4选用型号为9013，电阻R3选用220KΩ，电阻R5选用220KΩ，电阻R4选用30KΩ，电阻R6选用30KΩ。

在一个示例中，所述数据转换发送电路包括第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10、MOS管M1、第十一电阻R11、第二三极管Q2、第十二电阻R12、第十六电阻R16以及第十五电阻R15。

第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10的一端相连且与所述两线制总线的一端，其另一端与MOS管M1的漏极相连；MOS管M1的源极接地，其栅极通过第十一电阻R11接地，其栅极与第二三极管Q2的集电极相连，且其栅极通过第十二电阻R12与第十六电阻R16的一端相连；所述第二三极管Q2的基极与所述第十六电阻R16的另一端相连，其发射极通过第十五电阻R15与其基极相连，且其基极接5V电压；所述第十六电阻R16的一端与发送串口P1.7以及串口P3.1相连；所述串口P1.7和所述串口P3.1为所述分机的数据发送串口。

具体来说，总线通过连接保险丝PTC1和稳压管TVS1后，总线的一端与二极管D1的正极、二极管D3的负极相连，其另一端与二极管D2的正极、二极管D4的负极相连；二极管D3、D4的正极相连且接地。

二极管D1、D2的负极相连，且与电阻R7、R8、R9以及R10的一端相连；电阻R7、R8、R9以及R10的另一端与MOS管M1的漏极相连；MOS管M1的源极接地，其栅极通过电阻R11接地，其栅极与三极管Q2的集电极和电阻R12的一端相连。

三极管Q2的发射极接5V电压,并与电阻R15的一端相连,其基极与电阻R15的另一端相连,并通过电阻R16与电阻R12的另一端相连；电阻R12的另一端同时与电阻R13、R14的一端相连；电阻R13的另一端与管脚P1.7相连，电阻R14的另一端与管脚P3.1相连；所述串口P1.7和所述串口P3.1为分机的数据发送串口。

在一个示例中，所述MOS管M1的型号为2N7002，所述第二三极管Q2的型号为DTA143，第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9以及第十电阻R10的型号为300/1W，电阻R11选用30KΩ，电阻R12选用0Ω，电阻R13、R14选用1KΩ。

本说明书实施例中，P3.0、P3.1是串口3，P3.0是分机接收串口，P3.1是分机发送串口；P1.6、P1.7是串口1，P1.6是分机接收串口，P1.7是分机发送串口。

此外需要说明的是，串口的数据帧的结构如图3所示，B为起始位；D0-D7为数据位，先发送D0；P为奇偶校验位；S为停止位。首先是起始位0，然后是8bit数据，然后停止位1。

本说明书实施例中用了两路串口，是因为总线是不区分极性的，没有线序，所以要保证数据的接收就要用两路串口。

在一个示例中，对上述数据转换接收电路102和数据转换发送电路101来说，当A为低电平，B为高电平时，三极管Q3导通，分机接收串口P3.0就是0。由于串口起始位是0，这时串口3.0就开始接收总线上的数据。

此外，通过P3.1的高低电平将三极管Q2、MOS管M1导通或者截止，从而在总线上加入了一个R7、R8、R9以及R10的负载；将总线上输入一个电流码信号，发送到总线上，总线的那一侧的主机将此电流码信号转换为电压信号，从而获得从机的数据。本说明书实施例中为了描述方便，总机也可以称为主机，分机也可以称为从机。

同理，在一个示例中，如果总线上的A点是高电平、B是低电平；那么三极管Q4导通，P1.6为0；从串口1.6开始接收数据。此时，对应着P1.7是串口1的发送端。

也就是说，根据总线上的0或者1，从而选择是串口1或者3来接收数据，对应串口1或者3发送数据。

需要说明的是，本说明书实施例的方案主要是在小功率场景下运用，例如：电压15V以内，功率10W以内，电流1A以内。

本说明书的分机，能够让分机实现两线制总线的接线，分机不仅能够给总机发送数据信号，并且能够接收总机通过两线制总线发送的数据信号，同时能够将该数据信号转换为分机的工作电压，有效地解决了串口数据与电源电路分开连接的复杂现象，节约了成本同时电路设计简单，便于投入使用。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅是本说明书实施例的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本说明书实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本说明书实施例的保护范围。

Claims

1.一种实现两线制总线的分机，其特征在于，总机和至少一个分机通过两线制总线连接，所述分机包括数据转换发送电路、供电转换电路、数据转换接收电路；

所述供电转换电路，用于将所述总机发送的数据信号，转换为所述分机的工作电压，以便于为所述分机供电；

所述数据转换接收电路，用于通过所述两线制总线接收所述总机发送的数据信号，并将所述数据信号的电平降为相对较低的电平；

所述数据转换接收电路包括第三电阻(R3)、第三三极管(Q3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第四三极管(Q4)以及第六电阻(R6)；

其中：所述两线制总线的一端通过第三电阻(R3)与第三三极管(Q3)的基极相连；所述第三三极管(Q3)的集电极通过第四电阻(R4)接5V电压，且其集电极与分机接收串口P3.0相连；所述两线制总线的另一端通过第五电阻(R5)与第四三极管(Q4)的基极相连；所述第四三极管(Q4)的发射极与所述第三三极管(Q3)的发射极相连且接地，其集电极通过第六电阻(R6)接5V电压，且其集电极与分机接收串口P1.6相连。

2.根据权利要求1所述的分机，其特征在于，所述供电转换电路包括第一三极管(Q1)、第一电阻(R1)、第一电容(C1)、第二电阻(R2)、第四电容(C4)、第十八电阻(R18)、磁感线圈(L1)以及电源芯片；其中：

所述两线制总线的一端与第一三极管(Q1)的集电极相连，且其通过第一电阻(R1)与所述第一三极管(Q1)的基极相连；

所述第一三极管(Q1)的基极通过第一电容(C1)接地，其发射极通过第二电阻(R2)与电源芯片的第四管脚和第五管脚相连；

所述电源芯片的第一管脚通过第四电容(C4)与第六管脚相连，其第二管脚接地，其第三管脚通过第十八电阻(R18)接地，其第六管脚通过磁感线圈(L1)输出电源正极。

3.根据权利要求2所述的分机，其特征在于，所述电源芯片的型号为SY8120B1，所述第一三极管(Q1)的型号为5551。

4.根据权利要求1所述的分机，其特征在于，所述第三三极管(Q3)和第四三极管(Q4)的型号为9013。

5.根据权利要求1所述的分机，其特征在于，所述数据转换发送电路包括第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)、第十电阻(R10)、MOS管(M1)、第十一电阻(R11)、第二三极管(Q2)、第十二电阻(R12)、第十六电阻(R16)以及第十五电阻(R15)；其中：

所述第七电阻(R7)、所述第八电阻(R8)、所述第九电阻(R9)以及第十电阻(R10)的一端相连且与所述两线制总线的一端，其另一端与所述MOS管(M1)的漏极相连；

所述MOS管(M1)的源极接地，其栅极通过第十一电阻(R11)接地，其栅极与第二三极管(Q2)的集电极相连，且其栅极通过第十二电阻(R12)与第十六电阻(R16)的一端相连；

所述第二三极管(Q2)的基极与所述第十六电阻(R16)的另一端相连，其发射极通过第十五电阻(R15)与其基极相连，且其基极接5V电压；所述第十六电阻(R16)的一端与发送串口P1.7以及串口P3.1相连；所述串口P1.7和所述串口P3.1为所述分机的数据发送串口。

6.根据权利要求5所述的分机，其特征在于，所述MOS管(M1)的型号为2N7002，所述第二三极管(Q2)的型号为DTA143，所述第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)以及第十电阻(R10)的型号为300/1W。