CN113157527A - 串口插拔检测电路和串口插拔检测系统 - Google Patents

串口插拔检测电路和串口插拔检测系统 Download PDF

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CN113157527A
CN113157527A CN202110458110.2A CN202110458110A CN113157527A CN 113157527 A CN113157527 A CN 113157527A CN 202110458110 A CN202110458110 A CN 202110458110A CN 113157527 A CN113157527 A CN 113157527A
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resistor
serial port
capacitor
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voltage detection
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吴宝灿
侯煜明
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Fujian Start Computer Equipment Co ltd
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Abstract

本发明公开一种串口插拔检测电路和串口插拔检测系统，通过在现有的正电压侦测模块中和负电压侦测模块中增加滤波电路模块，能够过滤串口在TTL通讯时产生的低电平脉冲或在RS232通讯时产生的高电平脉冲；实现在不影响串口信号质量的同时，过滤掉正负电平以外的不确定状态，提高了串口插拔检测的准确性；将正电压侦测模块和负电压侦测模块连接到拔插判断模块中，能够方便快速地对待检测的串口进行检测，根据其输出信号就能够判断待检测的串口是否有串口设备插入，实现对串口插拔状态高效简便地检测。

Description

串口插拔检测电路和串口插拔检测系统
技术领域
本发明涉及串口检测领域，尤其涉及一种串口插拔检测电路和串口插拔检测系统。
背景技术
目前金融行业、工控行业还保留着很多串口设备的应用。随着技术的发展，客户对主机与外设终端的串口通讯要求也越来越高，比如：同步开关机、电平自适应或更好的人机交互等需求，而这些应用极大依赖串口的插拔检测。现有的串口插拔检测通常是通过正负电压侦测模块分别检测串口的状态，通过综合分析正负电压侦测模块分别侦测到的串口的状态得出串口的插拔状态。
但是，串口包括RS232电平串口和TTL电平串口，当串口为TTL电平串口时，串口传输信号的电平一般为0V～0.8V和+2V～+5V两种状态，因此，当TTL电平串口通讯时，串口会有0V～0.8V信号电平存在，即TTL电平串口在通讯时会产生低电平脉冲，该低电平脉冲通过正负电压侦测模块测到的状态与串口拔出时的状态是一样的。因此，会存在串口在通讯过程中被检测为串口拔出，从而导致串口插拔的检测不够准确。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种串口插拔检测电路和串口插拔检测系统，提高串口插拔检测的准确性。
为了解决上述技术问题，本发明采用的一种技术方案为：
一种串口插拔检测电路，包括正电压侦测模块和负电压侦测模块，所述正电压侦测模块和负电压侦测模块的输入端分别与待检测的串口连接，当所述正电压侦测模块的输入端为正电压时，所述正电压侦测模块输出低电平，当所述正电压侦测模块的输入端为非正电压时，所述正电压侦测模块输出高电平；当所述负电压侦测模块的输入端为负电压时，所述负电压侦测模块输出低电平，当所述负电压侦测模块的输入端为非负电压时，所述负电压侦测模块输出高电平，还包括拔插判断模块；
所述正电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的低电平脉冲；
所述负电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的高电平脉冲；
所述正电压侦测模块的输出端和所述负电压侦测模块的输出端分别与所述拔插判断模块的两个输入端连接。
进一步的，所述负电压侦测模块包括第一二极管、第一NMOS管、PMOS管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
所述第一电容、第一电阻和第二电阻构成所述负电压侦测模块的滤波电路；
所述第一二极管的负极与所述待检测的串口连接，所述第一二极管的正极分别与所述第二电容的一端、所述第四电阻的一端和所述第一NMOS管的源极连接，所述第二电容的另一端、所述第四电阻的另一端和所述第一NMOS管的栅极均接地，所述第一NMOS管的漏极分别与所述第三电阻的一端和所述PMOS管的栅极连接，所述第三电阻的另一端接电源，所述PMOS管的漏极接地，所述PMOS管的源极分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接电源，所述第二电阻的另一端和所述第一电容的一端分别和所述插拔判断模块的其中一个输入端连接；
所述正电压侦测模块包括第二二极管、第二NMOS管、第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
所述第三电容、第五电阻和第六电阻构成所述正电压侦测模块的滤波电路；
所述第二二极管的正极与所述待检测的串口连接，所述第二二极管的负极分别与所述第四电容的一端、所述第七电阻的一端和所述第二NMOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端、所述第七电阻的另一端和所述第二NMOS管的源极均接地，所述第二NMOS管的漏极分别与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接电源，所述第三电容的一端分别与所述第六电阻的另一端和所述拔插判断模块的另一个输入端连接，所述第三电容的另一端接地。
进一步的，所述第六电阻小于第一预设电阻值，所述第三电容大于第一预设电容值。
进一步的，所述第六电阻为100Ω；
所述第五电阻为10KΩ；
所述第三电容为10μF。
进一步的，所述拔插判断模块包括与门芯片、第五电容、第六电容、第八电阻、第九电阻和第十电阻；
所述负电压侦测模块的输出端通过所述第八电阻与所述与门芯片的其中一个输入端连接；
所述正电压侦测模块的输出端通过所述第九电阻与所述与门芯片的另一个输入端连接；
所述与门芯片的电源端分别接电源和所述第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；
所述与门芯片的输出端分别与所述第十电阻的一端和所述第六电容的一端连接；
所述第十电阻的另一端和所述第六电容的另一端接地。
为了解决上述技术问题，本发明采用的另一种技术方案为：
一种串口插拔检测系统，包括主机、控制器和多个串口插拔检测电路；
每一个所述串口插拔检测电路的输入端用于与对应的一个待检测的串口连接；
每一个所述串口插拔检测电路的输出端均与所述控制器的一端连接；
所述控制器的另一端与所述主机连接。
本发明的有益效果在于：通过在现有的正、负电压侦测模块增加滤波电路，所述滤波电路作为滤波网络，能够过滤串口在TTL通讯时产生的低电平脉冲或在RS232通讯时产生的高电平脉冲，使得正、负电压侦测模块能够输出比较平稳的直流电平；实现在不影响串口信号质量的同时，过滤掉串口通信时的脉冲干扰，提高了串口插拔检测的准确性；并且将正电压侦测模块和负电压侦测模块连接到拔插判断模块中，分别作为拔插判断模块的两个输入，只要串口处在电连接状态，不论所接的串口是TTL电平还是RS232电平，只要正电压侦测模块侦测到正电压(侦测到TTL通讯信号)或者负电压侦测模块侦测到负电压(侦测到RS232通讯信号)，即正电压侦测模块的输出为低电平或者负电压侦测模块的输出为低电平，则拔插判断模块输出为低电平，即表示串口处于连接状态，反之，当正电压侦测模块输出高电平(没有侦测到TTL通讯信号)，且负电压侦测模块输出高电平(没有侦测到RS232通讯信号)时，则拔插判断模块输出为高电平，表明串口处于拔出状态或接入的设备处于关机状态，所以通过一个串口拔插检测电路即能够方便快速地对待检测的串口进行检测，根据其输出信号就能够判断待检测的串口是否有串口设备插入以及接入设备是否处于工作状态，实现对串口插拔状态高效简便地检测。
附图说明
图1所示为本发明实施例的一种串口插拔检测电路的原理框图；
图2所示为本发明实施例的一种串口插拔检测电路中的负电压侦测模块的电路原理图；
图3所示为本发明实施例的一种串口插拔检测电路中的正电压侦测模块的电路原理图；
图4所示为本发明实施例的一种串口插拔检测电路中的拔插判断模块电原理图；
图5所示为本发明实施例的当串口为RS232电平串口时的串口插拔检测判断的流程图；
图6所示为本发明实施例的当串口为TTL电平串口时的串口插拔检测判断的流程图；
图7为本发明实施例的一种串口插拔检测系统的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图6所示，本发明的一种串口插拔检测电路，包括正电压侦测模块和负电压侦测模块，所述正电压侦测模块和负电压侦测模块的输入端分别与待检测的串口连接，当所述正电压侦测模块的输入端为正电压时，所述正电压侦测模块输出低电平，当所述正电压侦测模块的输入端为非正电压时，所述正电压侦测模块输出高电平；当所述负电压侦测模块的输入端为负电压时，所述负电压侦测模块输出低电平，当所述负电压侦测模块的输入端为非负电压时，所述负电压侦测模块输出高电平，还包括拔插判断模块；
所述正电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的低电平脉冲；
所述负电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的高电平脉冲；
所述正电压侦测模块的输出端和所述负电压侦测模块的输出端分别与所述拔插判断模块的两个输入端连接。
由上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过在现有的正、负电压侦测模块增加滤波电路，所述滤波电路作为滤波网络，能够过滤串口在TTL通讯时产生的低电平脉冲或在RS232通讯时产生的高电平脉冲，使得正、负电压侦测模块能够输出比较平稳的直流电平；实现在不影响串口信号质量的同时，过滤掉串口通信时的脉冲干扰，提高了串口插拔检测的准确性；并且将正电压侦测模块和负电压侦测模块连接到拔插判断模块中，分别作为拔插判断模块的两个输入，只要串口处在电连接状态，不论所接的串口是TTL电平还是RS232电平，只要正电压侦测模块侦测到正电压(侦测到TTL通讯信号)或者负电压侦测模块侦测到负电压(侦测到RS232通讯信号)，即正电压侦测模块的输出为低电平或者负电压侦测模块的输出为低电平，则拔插判断模块输出为低电平，即表示串口处于连接状态，反之，当正电压侦测模块输出高电平(没有侦测到TTL通讯信号)，且负电压侦测模块输出高电平(没有侦测到RS232通讯信号)时，则拔插判断模块输出为高电平，表明串口处于拔出状态或接入的设备处于关机状态，所以通过一个串口拔插检测电路即能够方便快速地对待检测的串口进行检测，根据其输出信号就能够判断待检测的串口是否有串口设备插入以及接入设备是否处于工作状态，实现对串口插拔状态高效简便地检测。
进一步的，所述负电压侦测模块包括第一二极管、第一NMOS管、PMOS管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
所述第一电容、第一电阻和第二电阻构成所述负电压侦测模块的滤波电路；
所述第一二极管的负极与所述待检测的串口连接，所述第一二极管的正极分别与所述第二电容的一端、所述第四电阻的一端和所述第一NMOS管的源极连接，所述第二电容的另一端、所述第四电阻的另一端和所述第一NMOS管的栅极均接地，所述第一NMOS管的漏极分别与所述第三电阻的一端和所述PMOS管的栅极连接，所述第三电阻的另一端接电源，所述PMOS管的漏极接地，所述PMOS管的源极分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接电源，所述第二电阻的另一端和所述第一电容的一端分别和所述拔插判断模块的其中一个输入端连接，所述第一电容的另一端接地；
所述正电压侦测模块包括第二二极管、第二NMOS管、第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
所述第三电容、第五电阻和第六电阻构成所述正电压侦测模块的滤波电路；
所述第二二极管的正极与所述待检测的串口连接，所述第二二极管的负极分别与所述第四电容的一端、所述第七电阻的一端和所述第二NMOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端、所述第七电阻的另一端和所述第二NMOS管的源极均接地，所述第二NMOS管的漏极分别与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接电源，所述第三电容的一端分别与所述第六电阻的另一端和所述拔插判断模块的另一个输入端连接，所述第三电容的另一端接地。
由上述描述可知，由于TTL电平串口通讯时，发送低电平时，一般电压在0V～+0.8V，该电平通过正电压侦测模块侦测到的状态与串口被拔出是一样的，因此通过第三电容、第五电阻和第六电阻组成滤波电路，能够对其进行过滤，保证串口插拔检测的准确性；同样，负电压侦测模块通过设置第一电阻、第二电阻和第一电容组成的滤波电路，能够滤除串口在RS232通讯时高电平+3V～+15V脉冲信号对负电压侦测模块输出的影响。
进一步的，所述第六电阻小于第一预设电阻值，所述第三电容大于第一预设电容值。
进一步的，所述第六电阻为100Ω；
所述第五电阻为10KΩ；
所述第三电容为10μF。
由上述描述可知，通过设置第六电阻足够低，可以近似认为预设电源经过第五电阻对第三电容进行充电，通过设置第三电容大于一个预设电容值来保证由第五电阻和第三电容组成的充电电路在TTL电平可能的最大的低电平时间段里不能达到超过拔插判断模块的高电平门限值，从而实现对TTL电平串口低电平脉宽的过滤。
进一步的，所述拔插判断模块包括与门芯片、第五电容、第六电容、第八电阻、第九电阻和第十电阻；
所述负电压侦测模块的输出端通过所述第八电阻与所述与门芯片的其中一个输入端连接；
所述正电压侦测模块的输出端通过所述第九电阻与所述与门芯片的另一个输入端连接；
所述与门芯片的电源端分别接电源和所述第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；
所述与门芯片的输出端分别与所述第十电阻的一端和所述第六电容的一端连接；
所述第十电阻的另一端和所述第六电容的另一端接地。
由上述描述可知，当正电压侦测模块输出低电平(侦测到TTL通讯信号)，或负电压侦测模块输出低电平(侦测到RS232通讯信号)时，插拔判断模块输出低电平，表明串口处于连接状态；反之，当正电压侦测模块输出高电平(没有侦测到TTL通讯信号)，且负电压侦测模块输出高电平(没有侦测到RS232通讯信号)时，插拔判断模块输出高电平，表明串口处于拔出状态或接入设备处于关机状态；通过一个简单的串口插拔检测电路即能够方便快速地对待检测的串口进行检测，根据其输出信号就能够判断待检测的串口是否有串口设备插入以及接入设备是否处于工作状态，当串口插拔检测电路的输出为高电平时，表示没有外部串口设备接入或者接入设备处于关机状态，当串口插拔检测电路的输出为低电平时，表示有外部串口设备接入，实现对串口插拔状态高效简便地检测，并且所述第六电容和第十电阻用于滤除抖动脉冲，增强与门芯片输出电平的稳定性。
请参照图7，一种串口插拔检测系统，包括主机、控制器和多个上述串口插拔检测电路；
每一个所述串口插拔检测电路的输入端用于与对应的一个待检测的串口连接；
每一个所述串口插拔检测电路的输出端均与所述控制器的一端连接；
所述控制器的另一端与所述主机连接。
由上述描述可知，通过在控制器和每个串口间设置上述串口插拔检测电路，能够实现对各个串口是否处于连接异常状态进行智能检测，提供更好的信息交互，提示具体哪个串口设备连接异常或没有上电。
实施例一
请参照图1，一种串口插拔检测电路，包括正电压侦测模块和负电压侦测模块，所述正电压侦测模块和负电压侦测模块的输入端分别与待检测的串口连接，即与待检测的串口插座进行连接，当所述正电压侦测模块的输入端为正电压时，所述正电压侦测模块输出低电平，当所述正电压侦测模块的输入端为非正电压时，所述正电压侦测模块输出高电平；当所述负电压侦测模块的输入端为负电压时，所述负电压侦测模块输出低电平，当所述负电压侦测模块的输入端为非负电压时，所述负电压侦测模块输出高电平，还包括拔插判断模块；
所述正电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的低电平脉冲；
所述负电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的高电平脉冲；
所述正电压侦测模块的输出端和所述负电压侦测模块的输出端分别与所述拔插判断模块的两个输入端连接；
上述串口插拔检测电路主要是基于对外部接入串口发送信号的侦测，根据对外部接入串口发送信号在外部串口设备接入和拔出(包括关机)状态时的差异，实现拔插判断，其中包括正电压侦测模块、负电压侦测模块和拔插判断模块。
图1所示为原理框图，其中，正电压侦测模块，用于侦测外部接入串口的发送信号是否是正电压；负电压侦测模块，用于侦测外部接入串口的发送信号是否是负电压；拔插判断模块，用于接收正电压侦测模块和负电压侦测模块的结果，根据两个侦测模块的结果的综合判断分析当前串口是处于插入或拔出状态；
其中，如图2所示，所述负电压侦测模块包括第一二极管D1、第一NMOS管Q2、PMOS管Q1、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4；所述第一二极管D1的负极与所述待检测的串口M_RX端连接，所述第一二极管D1的正极分别与所述第二电容C2的一端、所述第四电阻R4的一端和所述第一NMOS管Q2的源极S连接，所述第二电容C2的另一端、所述第四电阻R4的另一端和所述第一NMOS管Q2的栅极G均接地，所述第一NMOS管Q2的漏极D分别与所述第三电阻R3的一端和所述PMOS管Q1的栅极G连接，所述第三电阻R3的另一端接电源，所述PMOS管Q1的漏极D接地，所述PMOS管Q1的源极S分别与所述第一电阻R1的一端和所述第二电阻R2的一端连接，所述第一电阻R1的另一端接电源，所述第二电阻R2的另一端和所述第一电容C1的一端分别和所述拔插判断模块的其中一个输入端连接，所述第一电容C1的另一端接地；
其中，所述第一二极管D1用于导通负电压隔离正电压，拾取RS232串口通讯的低电平信号；所述第二电容C2用于滤除串口通信信号中负电压上抖动脉冲，所述第四电阻R4一方面给第一二极管D1的正极提供0电平，使M_RX为负电平时，第一二极管D1可以导通；另一方面当M_RX为正电平时，为第一NMOS管Q2的源极提供稳定的低电平，即用于确保M_RX为非负电平时第一NMOS管Q2保持关闭状态；
所述第一电容C1、第一电阻R1和第二电阻R2组成一个滤波网络，用于消除输出信号中包含的串口在通信时产生的高电平脉冲，确保检测结果不受通信时电平变换的影响；
如图2所示，设置第一电容C1值为1000pF，第二电容C2的值为100pF；上述负电压侦测模块的原理如下：
若串口M_RX为负电压时，一般为-3V～-15V，这时第一二极管D1导通，第一NMOS管Q2源极为负电压，第一NMOS管Q2的漏极和源极导通，PMOS管Q1的栅极为负电压，PMOS管Q1的漏极和源极导通，Negative_VL_DET1输出为低电平；
若串口M_RX为非负电压时，一般为+3V～+15V或0V～+0.8V或+2V～+5V，这时第一二极管D1截止，第一NMOS管Q2不导通，PMOS管Q1的栅极为高电平，PMOS管Q1不导通，Negative_VL_DET1输出为高电平；图中的阻容值可根据实际需要的效果进行调整甚至取消；
如图3所示，所述正电压侦测模块包括第二二极管D2、第二NMOS管Q3、第三电容C3、第四电容C4、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R7；所述第二二极管D2的正极与所述待检测的串口M_RX端口连接，所述第二二极管D2的负级分别与所述第四电容C4的一端、所述第七电阻R7的一端和所述第二NMOS管Q3的栅极G连接，所述第四电容C4的另一端、所述第七电阻R7的另一端和所述第二NMOS管Q3的源极S均接地，所述第二NMOS管Q3的漏极D分别与所述第五电阻R5的一端和所述第六电阻R6的一端连接，所述第五电阻R5的另一端接电源，所述第三电容C3的一端分别与所述第六电阻R6的另一端和所述拔插判断模块的另一个输入端连接，所述第三电容C3的另一端接地；
其中，所述第二二极管D2用于导通正电压隔离负电压，拾取串口通信的高电平信号；所述第四电容C4用于滤除串口通信信号中正电压上抖动脉冲，所述第七电阻R7一方面给第二二极管D2的正极提供0电平，使M_RX为高电平时，第二二极管D2可以导通；另一方面当M_RX为低电平时，为第二NMOS管Q3的源极提供稳定的低电平，即用于确保M_RX非正电平时第二NMOS管Q3保持关闭状态；所述的第三电容C3、第五电阻R5和第六电阻R6组成一个滤波网络，用于消除输出信号中包含的串口在通讯时产生的低电平脉冲，确保检测结果不受通信时电平变换影响；
如图3所示，第三电容C3为10μF；上述正电压侦测模块的原理如下：
若串口M_RX为正电压时，一般为+3V～+15V或+2V～+5V，这时第二二极管D2导通，第二NMOS管Q3的栅极为高电平，第二NMOS管Q3的漏源极导通，Positive_VL_DET2输出为低电平；
若串口M_RX为非正电压时，一般为-3V～-15V或0V～+0.8V，这时第二二极管D2截止，第二NMOS管Q3的栅极G为低电平，第二NMOS管Q3的漏极源极不导通，Positive_VL_DET2输出为高电平；
其中R5、R6、C3组成正电压侦测的滤波电路，其作用是为了过滤TTL电平串口在通讯时产生的低电平脉冲；TTL电平串口通讯时，发送低电平时，一般电压在0V～+0.8V，该电平通过正电压侦测模块侦测到的状态与串口拔出是一样的，因此需要滤波电路来过滤掉；
具体的，所述第六电阻R6小于第一预设电阻值，所述第三电容C3大于第一预设电容值；
其中，第二NMOS管Q3的输入Ciss(栅短路共源输入电容)较小，不影响电平信号质量；
M_RX为正电压高电平时，第二NMOS管Q3导通，由于R6电阻足够低，且C3其它路径阻抗较大，C3可近似看成通过R6对地放电，Positive_VL_DET2可快速响应输出低电平，实现对正电压的实时侦测；
M_RX为零电压低电平时，Q3截止，由于R6较低，可近似认为VCC经过电阻R5对C3进行充电，即第一预设电阻值的设定使得第六电阻R6足够低，可以近似认为VCC经过电阻R5对C3进行充电；
串口通用最低波特率为1200bps，按极限连续发送0X00数据来算，TTL电平串口电平最大的低电平脉宽约75ms；R5、C3充电电路必须满足在75ms的时间里不能达到超过拔插判断模块高电平门限值；从而实现对TTL电平串口低电平脉宽的过滤；
Positive_VL_DET2保持低电平，串口拔出时，一般时间会达到1秒以上，这时R5、C3充电电路有足够的时间达到高电平；
在具体对滤波电路的各元件的取值进行选取时，按照以下原理来进行选取，正电压侦测模块和负电压侦测模块中的滤波电路各器件值均可通过以下原理进行选取，本实施例以正电压侦测模块中的滤波电路各元件进行说明：
串口通用最低波特率为1200bps，按极限连续发送0X00数据来算，TTL电平串口电平最大的低电平脉宽约75ms，则R5、C3充电电路必须满足在75ms的时间里不能达到超过拔插判断模块高电平门限值(即0.8V)，从而实现对TTL电平串口低电平脉宽的过滤；
充电时间计算公式：Vt＝V0+(V1-V0)*[1-exp(-t/R5*C3)]
t为时间；
R5为电阻值，C3为电容值；
V0为电容上的初始电压值；
V1为电容最终可充到的电压值；
Vt为t时刻电容上的电压值；
本实施例中，t时间为75ms，V0为0V，V1为VCC(3.3V)，Vt为0.8V；
带入公式，得：0.8>0+(3.3-0)*[1-exp(-75ms/R5*C3)]
计算得：75ms<4.3R5*C3，C3>1.74*10-2/R5，也就是说，第一预设电容值的设定要满足，C3>1.74*10-2/R5；
R5值选10KΩ，带入公式，得C3>1.74*10-6F(即1.74μF)；
为确保完全不受TTL电平数据影响，电容C3选择10μF,即持续输入低电平大于100ms才能被检测为拔出；
负电压侦测模块中滤波电路元件参数的选择与上述正电压侦测模块滤波电路元件参数选择原理相同，即要确保滤波电路能够滤除RS232信号中的正电压脉冲的干扰。
其中，图4所示为本实施例中串口插拔检测电路中的拔插判断模块电原理图，所述拔插判断模块包括与门芯片U1、第五电容C5、第六电容C6、第八电阻R8、第九电阻R9和第十电阻R10；
所述负电压侦测模块的输出端通过所述第八电阻R8与所述与门芯片U1的其中一个输入端连接；
所述正电压侦测模块的输出端通过所述第九电阻R9与所述与门芯片U1的另一个输入端连接；
所述与门芯片U1的电源端分别接电源和所述第五电容C5的一端，所述第五电容C5的另一端接地；
所述与门芯片U1的输出端分别与所述第十电阻R10的一端和所述第六电容R6的一端连接；
所述第十电阻R10的另一端和所述第六电容C6的另一端接地；
其中，第五电容C5用于电源滤波，第六电容C6用于消除抖动和干扰，第十电阻R10用于稳定电平；
在具体判断时，设备端串口接收信号M_RX与外部接入串口发送信号EXT_UART_TX短接，当串口为RS232电平串口时，EXT_UART_TX的电压一般为-3V～-15V或+3V～+15V两种状态；若正电压侦测模块侦测到M_RX为正电压，或负电压侦测模块侦测到M_RX为负电压时，判断有串口设备接入，否则判断为串口拔出或接入的设备处于关机状态，其具体的流程图如图5所示；
当串口为TTL电平串口时，EXT_UART_TX信号的电压一般为0V～0.8V或+2V～+5V两种，当串口通讯时EXT_UART_TX电平会存在0V～0.8V状态，由于正电压侦测模块中带有滤波电路，用于过滤通讯过程产生的低电平，所以串口通讯时的低电平是无法被正电压侦测模块捕获；若正电压侦测模块侦测到M_RX为正电压时，判断有串口接入；否则判断为串口拔出或接入的设备处于关机状态，其具体的流程图如图6所示；
综上，不管所接串口是RS232电平还是TTL电平，只要通过正、负电压侦测模块对外部接入串口发送信号EXT_UART_TX进行侦测，即可判断串口的拔插状态，通过简单的逻辑与门电路就可以实现：所述负电压侦测模块侦测到负电压时，信号Negative_VL_DET1低电平，正电压侦测模块侦测到正电压时，信号Positive_VL_DET2为低电平；当信号Negative_VL_DET1和信号Positive_VL_DET2同时为高电平时，判断为没有外部串口设备接入或设备处于关机状态；否则判断为有串口设备接入，其对应的真值表如表1所示：
表1
接入状态 Negative_VL_DET1状态 Positive_VL_DET2状态 PULLOUT_FLAG状态
未接入 高电平 高电平 高电平
RS232接口接入 低电平 高电平 低电平
TTL接口接入 高电平 低电平 低电平
实施例二
本实施例将上述串口插拔检测电路应用于对多个串口的智能管理上，如图7所示，一种串口插拔检测系统，包括主机、控制器和多个实施例一所述的一种串口插拔检测电路；
在对多个串口进行智能管理时，每个所述串口与一个所述串口插拔检测电路的输入端连接；
所述串口插拔检测电路的输出端与所述控制器的一端连接；
所述控制器的另一端与所述主机连接；
在每个串口增加串口拔插检测电路，由控制器监控串口拔插检测输出的状态，若监控到对应串口处于设备拔出状态，则可以由控制器输出交互信息给用户，以提醒设备连接异常，实现串口设备更好的故障监控和维护。
综上所述，本发明提供的一种串口插拔检测电路和串口插拔检测系统，通过在现有的正电压侦测模块增加由第三电容、第五电阻和第六电阻组成的滤波电路，在现有的负电压侦测模块增加由第一电容、第一电阻和第二电阻构成的滤波电路，能够消除串口在TTL通讯时产生的低电平脉冲对所述正电压侦测模块输出电平的影响，或在RS232通讯时产生的高电平脉冲对所述负电压侦测模块输出电平的影响；实现在不影响串口信号质量的同时，过滤掉串口通信时的脉冲干扰，提高了串口插拔检测的准确性；并且将正电压侦测模块和负电压侦测模块连接到与电路模块中，分别作为与电路模块的两个输入，不管所接的串口是TTL电平还是RS232电平，只要正电压侦测模块侦测到正电压(TTL信号)或者负电压侦测模块侦测到负电压(RS232信号)，即正电压侦测模块的输出为低电平或者负电压侦测模块的输出为低电平，则即表示串口设备有接入待检测的串口，所以通过与门芯片、电阻和电容组合即能够方便快速地对待检测的串口进行检测，根据其输出电平就能够判断待检测的串口是否有串口设备插入，当串口拔插检测电路的输出为高电平时，表示没有外部串口设备接入或者接入设备处于关机状态，当串口拔插检测电路的输出为低电平时，表示有外部串口设备接入，实现对串口插拔状态高效简便地检测，上述串口插拔检测电路可以应用于需要检测到串口插拔状态的通信系统中，比如需要对多个串口设备进行智能管理的设备或系统中等。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种串口插拔检测电路，包括正电压侦测模块和负电压侦测模块，所述正电压侦测模块和负电压侦测模块的输入端分别与待检测的串口连接，当所述正电压侦测模块的输入端为正电压时，所述正电压侦测模块输出低电平，当所述正电压侦测模块的输入端为非正电压时，所述正电压侦测模块输出高电平；当所述负电压侦测模块的输入端为负电压时，所述负电压侦测模块输出低电平，当所述负电压侦测模块的输入端为非负电压时，所述负电压侦测模块输出高电平，其特征在于，还包括拔插判断模块；
所述正电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的低电平脉冲；
所述负电压侦测模块包括滤波电路，所述滤波电路用于消除串口在通讯时产生的高电平脉冲；
所述正电压侦测模块的输出端和所述负电压侦测模块的输出端分别与所述拔插判断模块的两个输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种串口插拔检测电路，其特征在于，所述负电压侦测模块包括第一二极管、第一NMOS管、PMOS管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
所述第一电容、第一电阻和第二电阻构成所述负电压侦测模块的滤波电路；
所述第一二极管的负极与所述待检测的串口连接，所述第一二极管的正极分别与所述第二电容的一端、所述第四电阻的一端和所述第一NMOS管的源极连接，所述第二电容的另一端、所述第四电阻的另一端和所述第一NMOS管的栅极均接地，所述第一NMOS管的漏极分别与所述第三电阻的一端和所述PMOS管的栅极连接，所述第三电阻的另一端接电源，所述PMOS管的漏极接地，所述PMOS管的源极分别与所述第一电阻的一端和所述第二电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端接电源，所述第二电阻的另一端和所述第一电容的一端分别和所述拔插判断模块的其中一个输入端连接，所述第一电容的另一端接地；
所述正电压侦测模块包括第二二极管、第二NMOS管、第三电容、第四电容、第五电阻、第六电阻和第七电阻；
所述第三电容、第五电阻和第六电阻构成所述正电压侦测模块的滤波电路；
所述第二二极管的正极与所述待检测的串口连接，所述第二二极管的负极分别与所述第四电容的一端、所述第七电阻的一端和所述第二NMOS管的栅极连接，所述第四电容的另一端、所述第七电阻的另一端和所述第二NMOS管的源极均接地，所述第二NMOS管的漏极分别与所述第五电阻的一端和所述第六电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端接电源，所述第三电容的一端分别与所述第六电阻的另一端和所述拔插判断模块的另一个输入端连接，所述第三电容的另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的一种串口插拔检测电路，其特征在于，所述第六电阻小于第一预设电阻值，所述第三电容大于第一预设电容值。
4.根据权利要求3所述的一种串口插拔检测电路，其特征在于，所述第六电阻为100Ω；
所述第五电阻为10KΩ；
所述第三电容为10μF。
5.根据权利要求1所述的一种串口插拔检测电路，其特征在于，所述拔插判断模块包括与门芯片、第五电容、第六电容、第八电阻、第九电阻和第十电阻；
所述负电压侦测模块的输出端通过所述第八电阻与所述与门芯片的其中一个输入端连接；
所述正电压侦测模块的输出端通过所述第九电阻与所述与门芯片的另一个输入端连接；
所述与门芯片的电源端分别接电源和所述第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；
所述与门芯片的输出端分别与所述第十电阻的一端和所述第六电容的一端连接；
所述第十电阻的另一端和所述第六电容的另一端接地。
6.一种串口插拔检测系统，其特征在于，包括主机、控制器和多个如权利要求1至5中任一项所述的一种串口插拔检测电路；
每一个所述串口插拔检测电路的输入端用于与对应的一个待检测的串口连接；
每一个所述串口插拔检测电路的输出端均与所述控制器的一端连接；
所述控制器的另一端与所述主机连接。
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