CN202103275U - 智能设备与pc机连接的一种usb接口 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能设备与PC机连接的一种USB接口，它含有USB母座和USB数据线，USB母座设置在智能设备上，USB母座上设有包括电平转换芯片的电平转换电路、包括USB转换芯片的USB信号转换电路和12MHz晶振，能实现TTL电平与RS232电平以及USB信号与RS232电平的互相转换；在PC机上安装CH340T的驱动程序，智能设备通过USB母座再通过USB数据线能与PC机连接并通信。其积极效果是：在智能设备上设置含有微控制器的USB母座，然后利用两端都是USB插头的USB数据线将智能设备与PC机连接起来，有利于设备的小型化，对PC机没有串行口的要求，智能设备与PC机的连接更快捷方便。

Description

智能设备与PC机连接的一种USB接口

技术领域

本实用新型涉及计算机通信技术领域的接插件设备，具体地说，是智能设备与PC机连接的一种USB接口。

背景技术

智能设备是现代工业生产常用的设备。智能设备通常设有微控制器，可与计算机（PC机）进行信息交换。目前有相当一部分的智能设备与计算机的实时通信要依靠RS232接口，该技术实际上是利用微控制器的串行总线来进行通信。在我国，MCS-51系列微控制器是应用范围比较广、需求量比较大的一种嵌入式微控制器。MCS-51系列微控制器的串行通信电平标准是TTL标准，它若要与RS232接口连接，必须加电平转换芯片，如MAX232，转换之后，还必须在仪器通信输出上加上RS232接口的母座，最后通过串口连接线与计算机（PC机）连接。

智能设备与PC机的通信一般采用串行通信接口RS232。RS232的九针头占用较大的体积，不利于设备的小型化。正由于RS232九针头的体积比较大，所以它需要额外的固定装置（螺栓座）与数据转换线中的固定装置（活动螺栓）连接加固，致使连接部分的设备端与数据线端的体积都增大了并且连接麻烦。在一般的通信中，其实只用了RS232九针头中的三个针脚：RXD、TXD和GND，这在一定程度上造成了硬件资源的浪费。在工业生产现场，因空间的限制常常需要选用笔记本电脑（PC机），而现在，只有老式的笔记本电脑上还含有串行九针接口。由于USB接口技术的快速发展，近几年推出的笔记本电脑只有极少数的还保留有串行九针接口，这就给智能设备与PC机的连接与通信带来了不便。市场上的转接线虽能满足通信需要，但由于九针头插座、插头的存在，智能设备与数据转接线都不易小型化且连接麻烦。

目前 ，市场上有一种转接线，它的一端是RS232接头另一端是USB接头，转接线的线头包含RS232到USB的转换电路，这样，它虽然可以实现智能设备与PC机的连接与通信，但其不足是，体积仍然偏大、连接比较麻烦。

实用新型内容

本实用新型目的在于克服现有技术的不足，为智能设备与PC机之间的连接提供一种USB接口，在满足通信要求的前提下尽可能地缩小智能设备和连接线的体积。

为实行上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

智能设备与PC机连接的一种USB接口，含有USB母座和USB数据线，所述USB数据线包括两端的USB插头和中间的线缆，所述USB母座与USB插头为配套的结构件，其特征是，所述的USB母座设置在智能设备上，在USB母座上设置电平转换电路、USB信号转换电路和一个12MHz晶振：将电平转换电路与USB信号转换电路集成在智能设备的PCB板上，所述电平转换电路包括电平转换芯片，能实现TTL电平与RS232电平的互相转换；所述USB信号转换电路包括USB转换芯片，能实现USB信号与RS232电平的互相转换；在PC机上安装CH340T的驱动程序，智能设备通过USB母座再通过USB数据线能与PC机连接并通信。

所述智能设备与PC机连接后，通过USB母座可获得+5V电压、最大500mA的电流。可为小功率设备供电。

本实用新型智能设备与PC机连接的一种USB接口的使用方式为：在智能设备上设置连接微控制器的USB母座，微控制器（如图3中的MCU）设置在智能设备上。本实用新型包含USB母座和电平转换部分（TTL到RS232，RS232到USB），可直接利用两端都是USB插头的USB数据线将智能设备与PC机连接起来，实现智能设备与PC机的通信。其效果要比采用一端是RS232接头另一端是USB接头的转接线快速、高效并且易于设备的小型化。

本实用新型与现有技术对比的积极效果包括：

（1）在现有技术中，通信接口要经过电平变换并通过RS232串口线（9芯）与PC机相连，这样不仅使设备的体积变大，而且还要求PC机上带有串行接口。本实用新型将电平转换电路与USB信号转换电路集成在智能设备的PCB板上，由于外围元件较少，换成USB插座后，能显著减小原设备通信部分所占的体积，实现了设备的小型化。本实用新型对外的输出口为USB母座，可直接通过两头都有USB-A型插头的USB数据线与PC机相连，这样，不仅可以方便快捷地与PC机相连，对PC机也没有了串行口的要求；

（2）有利于设备的小型化，可以充分利用笔记本电脑上的USB接口来进行通信，同时，USB接口还使得智能设备与PC机的连接更加方便快捷；

（3）将有RS232九针头的转接线改为两端均为USB插头的USB数据线，能满足智能设备与无串行口的PC机通信的要求并可在各种场所使用，使得一线多用成为可能；

（4）可明显减少设备中通信部分所占印刷电路板的面积，便于实现智能设备的小型化。

附图说明

附图1为本实用新型智能设备与PC机连接的一种USB接口的结构示意图；

附图2为智能设备与PC机通信过程的示意框图；

附图3为智能设备与PC机通信部分的电路图；

图中的标号分别为：1、USB母座；2、USB插头。

具体实施方式

以下结合附图给出本实用新型智能设备与PC机连接的一种USB接口的具体实施方式，但是应该指出，本实用新型的实施不限于以下的具体实施方式。

参见附图1，智能设备与PC机连接的一种USB接口，含有USB母座1、USB插头2和线缆，所述USB母座1和USB插头2为配套的结构件，上述结构件可采用现有的结构件。将USB母座1设置在智能设备上，可将电平转换电路、USB信号转换电路和一个12MHz晶振集成在智能设备的PCB板上：所述电平转换电路包括电平转换芯片，可采用美信公司的MAX232EPE芯片，实现TTL电平与RS232电平的互相转换；所述USB信号转换电路包括USB转换芯片，可采用南京沁恒公司的CH340T芯片，能实现USB信号与RS232电平的互相转换；在PC机上安装CH340T的驱动程序。

采用两个USB-A型插头，其中间用线缆连接起来构成USB数据线，USB数据线的两端分别能与USB母座1和PC机的USB插座连接，实现智能设备与PC机的通信连接。

参见附图2和3：

本实用新型由电平转换电路、USB信号转换电路、USB插座依次连接，当智能设备向PC机发送数据时，电平转换芯片MAX232EPE将智能设备中微控制器的串行通信TTL电平转换成RS232标准逻辑电平；经过电平转换的信号作为USB转换芯片CH340T的输入，USB转换芯片CH340T的输出接在USB母座1上，通过USB插头2和线缆与PC机的USB插座直接连接，PC机收到智能设备中微控制器发来的数据；

当PC机向智能设备发送数据时，首先通过USB转换芯片CH340T将USB信号转换成通用的RS232标准逻辑电平，当此信号到达电平转换电路后，电平转换芯片MAX232EPE将其转换成TTL电平，智能设备的微控制器接收到PC机发来的数据。

在图3所示的电路中，TXD（智能设备的串行数据发送端）和RXD（智能设备的串行数据接收端）为“控制器通信口”，USB处为设置USB母座1的位置，共有1、2、3、4四个针脚，USB插头2的针脚从上到下要对应USB母座1中的针脚。电平转换电路和USB信号转换电路设置在设备端，USB数据线的电源供应线可从PC机取出电功率，从而可解决小功率智能设备的电源供应问题。

Claims (2)

1. 智能设备与PC机连接的一种USB接口，含有USB母座（1）和USB数据线，所述USB数据线包括两端的USB插头（2）和中间的线缆，所述USB母座（1）与USB插头（2）为配套的结构件，其特征在于，所述的USB母座（1）设置在智能设备上，在USB母座（1）上设置电平转换电路、USB信号转换电路和一个12MHz晶振：将电平转换电路与USB信号转换电路集成在智能设备的PCB板上，所述电平转换电路包括电平转换芯片，能实现TTL电平与RS232电平的互相转换；所述USB信号转换电路包括USB转换芯片，能实现USB信号与RS232电平的互相转换；在PC机上安装CH340T的驱动程序，智能设备通过USB母座（1）再通过USB数据线能与PC机连接并通信。

2. 根据权利要求1所述的智能设备与PC机连接的一种USB接口，其特征在于，所述智能设备与PC机连接后，通过USB母座（1）可获得+5V电压、最大500mA的电流。

Images