CN114944849A - 一种单线通讯电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单线通讯电路，包括：MCU控制单元、发送供电控制单元、发送供电开关单元、信号发送控制单元、信号发送单元和信号接收单元；该单线通讯电路拥有工作模式与低功耗模式两种工作状态，工作状态中通过发送供电控制单元、发送供电开关单元和信号发送控制单元来控制信号发送单元交替导通与截止，向外部通讯点输出信号，再通过信号接收单元输入信号，实现单线通讯；低功耗模式下发送低电平断开各控制单元，大幅降低静态电流，实现低功耗。

Description

一种单线通讯电路

技术领域

本发明涉及单线通讯的技术领域，具体而言，涉及一种单线通讯电路。

背景技术

现代生活中离不开通讯技术，而随着科技的发展，通讯技术也是日新月异，给生活带来了巨大的改变，传统有线通讯大多为二线、三线或多线制通讯方式，这种通讯方式接线复杂，占用空间大，成本高昂，驱动能力低等等问题，单线通讯越来越成为主流，可以缓解线缆紧张，灵活使用现有线缆等；现有的单线通讯电路采用单个三极管电阻上拉方式输出，具有驱动能力弱、传输距离短、波特率低且抗干扰能力弱的缺点。

另外，现有的单线通讯电路在一些场合因驱动能力的问题，需要把上拉电阻阻值加的比较小，导致在通讯静默状态的时候，静态电流较大，一般可达5mA甚至50mA，无法满足低功耗模式，不仅不利于节能，同时对使用寿命也存在损耗。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种具有可以大幅降低静态电流的低功耗模式的单线通讯电路。

本发明的技术方案是：提供了一种单线通讯电路，该电路包括：MCU控制单元、发送供电控制单元、发送供电开关单元、信号发送控制单元、信号发送单元和信号接收单元；

MCU控制单元具有输出端和输入端，用于与外部通讯点COMM交互电信号进行通讯，输出端通过发送供电控制单元、发送供电开关单元和信号发送控制单元对外部信号输出点进行输出控制，输入端经由信号接收单元的外部信号输入点进行外部输入信号接收，外部信号输出点与外部信号输入点设置在同一线路中；

该单线通讯电路有一低功耗模式，在低功耗模式下，MCU控制单元的输出端停止向发送供电控制单元、信号发送控制单元和信号发送单元供电。

上述任一项技术方案中，进一步地，发送供电控制单元连接MCU控制单元的第一输出端PP1；信号发送控制单元连接MCU控制单元的第二输出端PT1；

发送供电控制单元控制发送供电开关单元的导通与截止，发送供电开关单元和信号发送控制单元共同控制信号发送单元的导通与截止；

信号发送单元将MCU控制单元输出端输出的电信号发送给外部通讯点COMM，从外部通讯点COMM传来的电信号经过信号接收单元发送给MCU控制单元的输入端PT0。

上述任一项技术方案中，进一步地，发送供电控制单元为NPN型三极管Q5，信号发送控制单元为NPN型三极管Q6，信号发送单元为NPN型三极管Q7，发送供电开关单元为PMOS管Q8；

当发送供电控制单元导通时，发送供电开关单元导通，当发送供电控制单元截止时，发送供电开关单元截止；

当发送供电开关单元导通，且信号发送控制单元截止时，信号发送单元处于导通状态；当发送供电开关单元导通，且信号发送控制单元导通时，信号发送单元处于截止状态；

信号发送单元交替地导通与截止会分别向外部通讯点COMM输出交替的低电平和高电平，MCU控制单元实现向外部通讯输出信号。

上述任一项技术方案中，进一步地，信号接收单元包括：第一分压电阻R35、第二分压电阻R36和一颗钳位二极管D19，钳位二极管D19用于对流过输入端PT0的电信号进行钳位；

钳位二极管D19的负极连接外部电压VCC，钳位二极管D19的正极连接MCU控制单元的输入端PT0；

第一分压电阻R35一端连接外部通讯点COMM，另一端连接MCU控制单元的输入端PT0；

第二分压电阻R36一端连接MCU控制单元的输入端PT0，另一端接地；

外部通讯点COMM发送的信号通过第一分压电阻R35和第二分压电阻R36的分压以及钳位二极管D19的钳位，输入MCU控制单元的输入端PT0，外部通讯实现向MCU控制单元输入信号。

上述任一项技术方案中，进一步地，单线通讯电路还包括：第一负反馈电阻R47、第二负反馈电阻R49、第一减压电阻R48、第二减压电阻R46、取样电阻R34；

第一减压电阻R48连接在第一输出端PP1与发送供电控制单元的基极之间；发送供电控制单元的发射极接地，发送供电控制单元的集电极连接发送供电开关单元的栅极，第一负反馈电阻R47并联在发送供电开关单元的栅极和漏极之间，发送供电开关单元的漏极连接外部电源VBAT；

第二减压电阻R46连接在第二输出端PT1与信号发送控制单元的基极之间；信号发送控制单元的发射极接地，第二负反馈电阻R49并联在信号发送控制单元的基极和发射极之间；

信号发送单元的基极同时连接信号发送控制单元的集电极和发送供电开关单元的源极，信号发送单元的发射极通过取样电阻R34接地，信号发送单元的集电极连接外部通讯点COMM。

上述任一项技术方案中，进一步地，单线通讯电路还包括：下拉电阻R50、第三减压电阻R9和第四减压电阻R7；

下拉电阻R50一端连接信号发送单元的基极，另一端接地；

第三减压电阻R9一端连接发送供电开关单元的源极，另一端同时连接信号发送控制单元的集电极和信号发送单元的基极；

第四减压电阻R7一端连接外部电源VBAT，另一端连接外部通讯点COMM。

上述任一项技术方案中，进一步地，单线通讯电路还包括：钳位单元D10；

钳位单元D10是一颗双极型TVS二极管，钳位单元D10两端分别连接信号发送单元的发射极和外部通讯点COMM，对输出到外部通讯点COMM的电信号进行钳位。

本发明的有益效果是：

本发明中的技术方案中电路结构简单，所需的电路元件成本低，所需线缆数量少，操作简单。

在本发明的优选实现方式中，在单线通讯中加入外部电源VBAT和外部电压VCC，保证输出信号稳定；

电路中串联或并联多个减压电阻、负反馈电阻和下拉电阻等，保护电路元件不受损坏，同时稳定电路电流，减少损耗；

电路工作状态分为工作模式与低功耗模式，在通讯静默时大大降低了电路的静态电流，实现了低功耗的单线通讯。

附图说明

本发明的上述和附加方面的优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的一种单线通讯电路的通讯流程框架图；

图2是根据本发明的一个实施例的一种单线通讯电路的电路图。

其中，5-发送供电控制单元、6-信号发送控制单元、7-信号发送单元、8-发送供电开关单元、9-信号接收单元。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

在下面的描述中，阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，本实施例提供了一种单线通讯电路，该电路包括：MCU控制单元、发送供电控制单元5、发送供电开关单元8、信号发送控制单元6、信号发送单元7和信号接收单元9。

其中，发送供电控制单元5为NPN型三极管Q5、信号发送控制单元6为NPN型三极管Q6，信号发送单元7为NPN型三极管Q7；发送供电开关单元8为PMOS管Q8。

进一步地，MCU控制单元至少有第一输出端PP1、第二输出端PT1和一个输入端PT0。

发送供电控制单元5连接MCU控制单元的第一输出端PP1；信号发送控制单元6连接MCU控制单元的第二输出端PT1。

发送供电控制单元5控制发送供电开关单元8的导通与截止，发送供电开关单元8和信号发送控制单元6共同控制信号发送单元7的导通与截止。

信号发送单元7将MCU控制单元输出端输出的电信号发送给外部通讯点COMM，从外部通讯点COMM传来的电信号经过信号接收单元9发送给MCU控制单元的输入端PT0。

进一步地，信号接收单元9包括：第一分压电阻R35、第二分压电阻R36和一颗钳位二极管D19，钳位二极管D19用于对流入输入端PT0的电信号进行钳位。

钳位二极管D19的负极连接外部电压VCC，钳位二极管D19的正极连接MCU控制单元的输入端PT0。

第一分压电阻R35一端连接外部通讯点COMM，另一端连接输入端PT0。

第二分压电阻R36一端连接输入端PT0，另一端接地。

具体地，信号接收单元9对来自COMM点的外部信号进行钳制，起到保护MCU控制单元的作用。

如图2所示，本实施例的单线通讯电路还包括第一负反馈电阻R47、第二负反馈电阻R49、第一减压电阻R48、第二减压电阻R46、取样电阻R34、拉电阻R50、第三减压电阻R9和第四减压电阻R7。

第一减压电阻R48连接在第一输出端PP1与发送供电控制单元5的基极之间；发送供电控制单元5的发射极接地，发送供电控制单元5的集电极连接发送供电开关单元8的栅极，第一负反馈电阻R47并联在发送供电开关单元8的栅极和漏极之间，发送供电开关单元8的漏极连接外部电源VBAT。

第二减压电阻R46连接在第二输出端PT1与信号发送控制单元6的基极之间；信号发送控制单元6的发射极接地，第二负反馈电阻R49并联在信号发送控制单元6的基极和发射极之间。

信号发送单元7的基极同时连接信号发送控制单元6的集电极和发送供电开关单元8的源极，信号发送单元7的发射极通过取样电阻R34接地，信号发送单元7的集电极连接外部通讯点COMM。

下拉电阻R50一端连接信号发送单元7的基极，另一端接地。

第三减压电阻R9一端连接发送供电开关单元8的源极，另一端同时连接信号发送控制单元6的集电极和信号发送单元7的基极。

第四减压电阻R7一端连接外部电源VBAT，另一端连接外部通讯点COMM，起到保护电路的作用。

具体地，电路中接入外部电源VBAT和外部电压VCC，可以保证输出信号稳定；电路中串联或并联多个减压电阻、负反馈电阻和下拉电阻等，可以保护电路元件不受损坏，同时稳定电路电流，减少损耗。

进一步地，该单线通讯电路还包括：钳位单元D10；钳位单元D10是一颗双极型TVS二极管，钳位单元D10两端分别连接信号发送单元7的发射极和外部通讯点COMM。

具体地，该双极型TVS二极管可以吸收瞬时大脉冲功率，并把电压钳制到预定水平，拥有防雷击、防过电压、抗干扰、吸收浪涌功率等功能，对单线通讯起到保护作用。

在本实施例中，单线通讯电路工作状态分为工作模式和低功耗模式。

在工作模式中：MCU控制单元的第一输出端PP1向发送供电控制单元5的基极输出高电平使其导通，发送供电控制单元5导通后，与其集电极连接的发送供电开关单元8的栅极电压到达0.7V左右，此时发送供电开关单元8导通，信号发送单元7的基极为高电平，信号发送单元7导通，此时外部通讯点COMM为低电平，电路进入显性电平；同时，MCU控制单元的第二输出端PT1向信号发送控制单元6的基极输出高电平使其导通，此时信号发送单元7的基极为低电平，信号发送单元7断开，此时外部通讯点COMM为高电平，电路进入隐性电平，显性电平与隐性电平交替，完成信号输出；外部通讯点COMM发送的信号通过信号接收单元9的第一分压电阻R35、第二分压电阻R36的分压和钳位二极管D19的钳位，输入MCU控制单元的输入端PT0，完成信号输入。

在低功耗模式中：外部通讯点COMM与MCU控制单元输入端PT0的通讯处于静默状态时，MCU控制单元的第一输出端PP1会向发送供电控制单元5的基极输出低电平使其断开，第二输出端PT1向信号发送控制单元6的基极输出低电平使其断开，此时发送供电控制单元5、信号发送控制单元6、信号发送单元7全部处于无供电状态，静态电流为0A，此时信号接收单元9的静态电流可以达到20-50μA级别，电路的静态电流非常低，真正实现了低功耗。

以上结合附图详细说明了本发明的技术方案，本发明提出了一种单线通讯电路，包括：MCU控制单元、发送供电控制单元5、发送供电开关单元8、信号发送控制单元6、信号发送单元7和信号接收单元9；

MCU控制单元具有输出端和输入端，用于与外部通讯点COMM交互电信号进行通讯，输出端通过发送供电控制单元5、发送供电开关单元8和信号发送控制单元6对外部信号输出点进行输出控制，输入端经由信号接收单元9的外部信号输入点进行外部输入信号接收，外部信号输出点与外部信号输入点设置在同一线路中；

单线通讯电路有一低功耗模式，在低功耗模式下，MCU控制单元的输出端停止向发送供电控制单元5、信号发送控制单元6和信号发送单元7供电。

在本发明中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

附图中的各个部件的形状均是示意性的，不排除与其真实形状存在一定差异，附图仅用于对本发明的原理进行说明，并非意在对本发明进行限制。

尽管参考附图详地公开了本发明，但应理解的是，这些描述仅仅是示例性的，并非用来限制本发明的应用。本发明的保护范围由附加权利要求限定，并可包括在不脱离本发明保护范围和精神的情况下针对发明所作的各种变型、改型及等效方案。

Claims (7)

1.一种单线通讯电路，其特征在于，所述电路包括：MCU控制单元、发送供电控制单元(5)、发送供电开关单元(8)、信号发送控制单元(6)、信号发送单元(7)和信号接收单元(9)；

所述MCU控制单元具有输出端和输入端，用于与外部通讯点COMM交互电信号进行通讯，所述输出端通过发送供电控制单元(5)、发送供电开关单元(8)和信号发送控制单元(6)对外部信号输出点进行输出控制，所述输入端经由信号接收单元(9)的外部信号输入点进行外部输入信号接收，所述外部信号输出点与所述外部信号输入点设置在同一线路中；

所述单线通讯电路有一低功耗模式，在所述低功耗模式下，所述MCU控制单元的输出端停止向所述发送供电控制单元(5)、信号发送控制单元(6)和信号发送单元(7)供电。

2.如权利要求1所述的单线通讯电路，其特征在于，所述发送供电控制单元(5)连接MCU控制单元的第一输出端PP1；所述信号发送控制单元(6)连接MCU控制单元的第二输出端PT1；

所述发送供电控制单元(5)控制所述发送供电开关单元(8)的导通与截止，所述发送供电开关单元(8)和信号发送控制单元(6)共同控制所述信号发送单元(7)的导通与截止；

所述信号发送单元(7)将MCU控制单元输出端输出的电信号发送给外部通讯点COMM，从外部通讯点COMM传来的电信号经过所述信号接收单元(9)发送给MCU控制单元的输入端PT0。

3.如权利要求2所述的单线通讯电路，其特征在于，所述发送供电控制单元(5)为NPN型三极管Q5，信号发送控制单元(6)为NPN型三极管Q6，信号发送单元(7)为NPN型三极管Q7，所述发送供电开关单元(8)为PMOS管Q8；

当所述发送供电控制单元(5)导通时，所述发送供电开关单元(8)导通，当所述发送供电控制单元(5)截止时，所述发送供电开关单元(8)截止；

当所述发送供电开关单元(8)导通，且所述信号发送控制单元(6)截止时，所述信号发送单元(7)处于导通状态；当所述发送供电开关单元(8)导通，且所述信号发送控制单元(6)导通时，所述信号发送单元(7)处于截止状态；

所述信号发送单元(7)交替地导通与截止会分别向外部通讯点COMM输出交替的低电平和高电平，MCU控制单元实现向外部通讯输出信号。

4.如权利要求2所述的单线通讯电路，其特征在于，所述信号接收单元(9)包括：第一分压电阻R35、第二分压电阻R36和一颗钳位二极管D19，所述钳位二极管D19用于对流过所述输入端PT0的电信号进行钳位；

所述钳位二极管D19的负极连接外部电压VCC，所述钳位二极管D19的正极连接所述MCU控制单元的输入端PT0；

所述第一分压电阻R35一端连接外部通讯点COMM，另一端连接所述MCU控制单元的输入端PT0；

所述第二分压电阻R36一端连接所述MCU控制单元的输入端PT0，另一端接地；

所述外部通讯点COMM发送的信号通过第一分压电阻R35和第二分压电阻R36的分压以及钳位二极管D19的钳位，输入MCU控制单元的输入端PT0，外部通讯实现向MCU控制单元输入信号。

5.如权利要求4所述的单线通讯电路，其特征在于，所述单线通讯电路还包括：第一负反馈电阻R47、第二负反馈电阻R49、第一减压电阻R48、第二减压电阻R46、取样电阻R34；

所述第一减压电阻R48连接在所述第一输出端PP1与所述发送供电控制单元(5)的基极之间；发送供电控制单元(5)的发射极接地，发送供电控制单元(5)的集电极连接发送供电开关单元(8)的栅极，所述第一负反馈电阻R47并联在发送供电开关单元(8)的栅极和漏极之间，发送供电开关单元(8)的漏极连接外部电源VBAT；

所述第二减压电阻R46连接在所述第二输出端PT1与所述信号发送控制单元(6)的基极之间；所述信号发送控制单元(6)的发射极接地，所述第二负反馈电阻R49并联在所述信号发送控制单元(6)的基极和发射极之间；

所述信号发送单元(7)的基极同时连接所述信号发送控制单元(6)的集电极和所述发送供电开关单元(8)的源极，信号发送单元(7)的发射极通过所述取样电阻R34接地，所述信号发送单元(7)的集电极连接外部通讯点COMM。

6.如权利要求5所述的单线通讯电路，其特征在于，所述单线通讯电路还包括：下拉电阻R50、第三减压电阻R9和第四减压电阻R7；

所述下拉电阻R50一端连接所述信号发送单元(7)的基极，另一端接地；

所述第三减压电阻R9一端连接所述发送供电开关单元(8)的源极，另一端同时连接所述信号发送控制单元(6)的集电极和信号发送单元(7)的基极；

所述第四减压电阻R7一端连接外部电源VBAT，另一端连接外部通讯点COMM。

7.如权利要求1所述的单线通讯电路，其特征在于，所述单线通讯电路还包括：钳位单元D10；

所述钳位单元D10是一颗双极型TVS二极管，所述钳位单元D10两端分别连接信号发送单元(7)的发射极和外部通讯点COMM，对输出到外部通讯点COMM的电信号进行钳位。

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