CN203406861U

CN203406861U - 一种通信转换工具

Info

Publication number: CN203406861U
Application number: CN201320337958.0U
Authority: CN
Inventors: 丁美贞; 胡新武
Original assignee: SHANGHAI RUITAO INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI RUITAO INFORMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2013-06-13
Filing date: 2013-06-13
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2023-06-13

Abstract

本实用新型提供了一种通信转换工具，用于使一USB接口实现红外通信或者RS485通信，包括USB转换模块、红外收发模块以及RS485收发模块；一种通信转换工具包括两种工作模式：红外工作模式和RS485工作模式；设置切换开关用于切换工作模式，USB转换模块通过切换开关分别与红外收发模块和RS485收发模块连接；当处于红外工作模式时：USB接口与红外收发模块通信；当处于RS485工作模式时：USB接口与RS485收发模块通信。本实用新型的有益效果在于：本实用新型电路元器件较少，结构简单，易于实现；本实用新型将红外接口与RS485接口整合在一起，模式切换方便，便于使用，且仅占用一个USB接口，节省电脑的USB口资源；本实用新型数据传输稳定，电路结构安全可靠。

Description

一种通信转换工具

技术领域

本实用新型属于通信技术领域，尤其涉及一种可以使USB接口实现红外通信或者RS485通信的通信转换工具。

背景技术

USB，是英文Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。

RS485接口连接器采用DB-9的9芯插头座，与电脑的RS485接口DB-9（针）相连，由于DB-9的插座体积较大，目前大部分电脑已经去掉这个接口，因此目前RS485通信主要是通过USB转换装置来实现的，但该装置价格较高。

红外是一种无线通讯方式，可以进行无线数据的传输。红外通信通常是使用单独的红外接收发射设备来进行，有便携式和手持式两种，使用上很不方便，且价格往往比较贵。

因此有必要设计一种既可以将USB接口转换为红外接口，又可以将USB接口转换为RS485接口的通信转换工具。

实用新型内容

为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型旨在提供一种可以使USB接口实现红外通信或者RS485通信的通信转换工具。具体的技术方案如下：

一种通信转换工具，用于使一USB接口实现红外通信或者RS485通信，包括USB转换模块、红外收发模块、RS485收发模块以及切换开关；USB转换模块通过切换开关分别与红外收发模块和RS485收发模块连接；所述切换开关控制所述USB转换模块与所述红外收发模块接通或与所述RS485收发模块接通，使所述通信转换工具处于红外工作模式或RS485工作模式；

其中，所述红外工作模式具体为：

当需要接收红外信号时，所述红外收发模块接收所述红外信号并进行处理，将所述红外信号转换为UART信号，再将所述UART信号发送给所述USB转换模块；所述USB转换模块用于接收所述UART信号并进行处理，将所述UART信号转换为USB信号，并将所述USB信号输入所述USB接口；

当需要发送红外信号时，所述USB转换模块用于从所述USB接口接收USB信号并进行处理，将所述USB信号转换为UART信号，再将所述UART信号发送给所述红外收发模块；所述红外收发模块用于接收所述UART信号并进行处理，将所述UART信号转换为红外信号，并发射所述红外信号；

所述红外工作模式具体为：

当需要接收RS485信号时，RS485收发模块用于接收RS485信号并进行处理，将RS485信号转换为UART信号，再将UART信号发送给USB转换模块；USB转换模块用于接收UART信号并进行处理，将UART信号转换为USB信号，并将USB信号输入USB接口；

当需要发送RS485信号时，USB转换模块用于从USB接口接收USB信号并进行处理，将USB信号转换为UART信号，再将UART信号发送给RS485收发模块；RS485收发模块用于接收UART信号并进行处理，将UART信号转换为RS485信号，并发送RS485信号。

作为优化方案，红外收发模块包括红外接收单元、红外发射单元，红外接收单元和红外发射单元分别与USB转换模块连接；红外接收单元用于接收红外信号，并将红外信号转换为UART信号，发送给USB转换模块；红外发射单元用于接收来自USB转换模块的UART信号，并将UART信号转换为红外信号，再发射红外信号。

作为优化方案，RS485收发模块包括RS485接口和RS485转换电路，RS485接口与RS485转换电路连接；RS485转换电路用于实现RS485信号与UART信号之间的转换，并实现RS485收发模块与USB转换模块之间的通信。

作为优化方案，USB转换模块为CP2102芯片。

作为优化方案，红外接收单元包括型号为DS138T的红外接收管；红外发射单元包括型号为DS208的红外发射管。

作为优化方案，RS485接口的型号为2PIN-M；RS485转换电路包括一RS485芯片，RS485芯片的型号为BL3085E。

作为优化方案，还包括与USB转换模块连接的收发状态显示模块，收发状态显示模块用于显示收发状态；收发状态显示模块包括两个LED灯，一个用于显示接收状态，另一个用于显示发送状态。

作为优化方案，还包括电源电路，电源电路对5V电源进行滤波后，为通信转换工具供电。

本实用新型的有益效果在于：

（1）本实用新型电路元器件较少，结构简单，易于实现；

（2）本实用新型将红外接口与RS485接口整合在一起，模式切换方便，便于使用，且仅占用一个USB接口，节省电脑的USB口资源；

（3）本实用新型数据传输稳定，电路结构安全可靠。

附图说明

结合附图，通过下文的述详细说明，可更清楚地理解本实用新型的上述及其他特征和优点，其中：

图1为本实用新型的结构框图；

图2为本实用新型USB转换模块的电路原理图；

图3为本实用新型红外收发模块的电路原理图；

图4为本实用新型RS485收发模块的电路原理图；

图5为USB接口的电路原理图；

图6a为本实用新型切换开关的电路原理图；图6b为本实用新型电源开关的电路原理图；

图7a和图7b为本实用新型收发状态显示模块的电路原理图；

图8为本实用新型电源电路原理图。

具体实施方式

下面将结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例1：

如图1所示，一种通信转换工具，用于使一USB接口实现红外通信或者RS485通信，包括USB转换模块1、红外收发模块2、RS485收发模块3以及切换开关4；USB转换模块1通过切换开关4分别与红外收发模块2和RS485收发模块3连接，USB转换模块1与USB接口连接，用于将USB接口的通信方式转换为UART方式。其中红外收发模块2包括红外接收单元22和红外发射单元21，红外接收单元22和红外发射单元21分别与USB转换模块1连接；RS485收发模块3包括RS485接口32和RS485转换电路31，RS485接口32与RS485转换电路31连接；RS485转换电路31与USB转换模块1连接。

本实用新型包括两种工作模式：红外工作模式和RS485工作模式；切换开关4用于切换工作模式。

当处于红外工作模式时：

切换开关4使USB转换模块1与红外收发模块2连接，实现USB接口与红外收发模块2之间的通信；

当需要接收红外信号时，红外收发模块2用于接收红外信号并进行处理，将红外信号转换为UART信号，再将UART信号发送给USB转换模块1；USB转换模块1用于接收UART信号并进行处理，将UART信号转换为USB信号，并将USB信号输入USB接口；其中，红外接收单元22用于接收红外信号，并将红外信号转换为UART信号，发送给USB转换模块1；

当需要发送红外信号时，USB转换模块1用于从USB接口接收USB信号并进行处理，将USB信号转换为UART信号，再将UART信号发送给红外收发模块2；红外收发模块2用于接收UART信号并进行处理，将UART信号转换为红外信号，并发射红外信号；其中，红外发射单元21用于接收来自USB转换模块1的UART信号，并将UART信号转换为红外信号，再发射红外信号。

当处于RS485工作模式时：

切换开关4使USB转换模块1与RS485收发模块3连接，实现USB接口与RS485收发模块3之间的通信；

当需要接收RS485信号时，RS485收发模块3用于接收RS485信号并进行处理，将RS485信号转换为UART信号，再将UART信号发送给USB转换模块1；USB转换模块1用于接收UART信号并进行处理，将UART信号转换为USB信号，并将USB信号输入USB接口；其中，RS485接口32用于接收RS485信号，并将RS485信号发送给RS485转换电路31，RS485转换电路31将RS485信号转换为UART信号，再将UART信号发送给USB转换模块1；

当需要发送RS485信号时，USB转换模块1用于从USB接口接收USB信号并进行处理，将USB信号转换为UART信号，再将UART信号发送给RS485收发模块3；RS485收发模块3用于接收UART信号并进行处理，将UART信号转换为RS485信号，并发送RS485信号；其中，RS485转换电路31 从USB转换模块1接收UART信号，并将将UART信号转换为RS485信号，再将发送给RS485接口32，RS485接口32接收到RS485信号后，将RS485信号发送出去。

如图2所示，在本实施例中，USB转换模块1为CP2102芯片。CP2102芯片集成了USB收发器、内部时钟、512字节的EEPROM、USB功能控制器等模块电路，符合USB2.0规范全速功能的12Mbps通信；且全部功能集成在一个5mm×5mm MLP-28封装的芯片内，外部不需要连接其它USB元器件。图5为USB接口的示意图，USB接口的引脚D-和D+分别与CP2102芯片的引脚D-和D+连接，实现USB接口与USB转换模块1的通信。在本实施例中采用CP2102芯片推荐的外围电路，采用的电阻C2、C3、C4和钽电容E2等元器件均具有滤波功能，在电路起稳定电源的作用。CP2102芯片的引脚TXD和RXD与切换开关4连接，用于实现USB转换模块1与红外收发模块2或RS485收发模块3的通信。

如图3所示，在本实施例中，红外接收单元22包括型号为DS138T的红外接收管，电阻C11、C12、C13具有滤波功能，用于稳定红外接收管相关管脚的电源，电阻R14主要起电流调节作用，电阻R15是上拉电阻起稳定红外接收管1脚的电平作用。红外发射单元21包括型号为DS208的红外发射管，四个或非门74HC02D组成的逻辑电路实现了38KHz的红外发射调频载波频率。红外发射信号从CP2102芯片的TXD管脚通过K2传输到74HC02D的14脚，控制10脚输出的电平，来调节三极管9014的通断，继而让红外发射管DS208发射红外信号。红外接收管DS138T接收红外信号，并将红外信号转为CP2102芯片可识别的串口信号，即UART信号，将红外接收管DS138T的输出引脚Out与CP2102芯片的引脚TXD相连，即可实现红外信号的接收、转换和传输。红外收发模块2可采用1200bps的通信速率进行通信，且有效通信距离≥5米；且供电电源直接通过USB接口由电脑供电，省去了专门设计电源电路。

如图4所示，在本实施例中，RS485接口32的型号为2PIN-M；RS485转换电路31包括一RS485芯片，RS485芯片的型号为BL3085E。将2PIN-M接口分别接入BL3085NE芯片的引脚V-和V+，且采用双热敏电阻RT1、RT2以及TVS管TV1进行保护，可以保证380V/AC通电2分钟而不损坏，并且可承受IEC 61000-4-2标准的±15kV接触放电、±20kV空气放电和±15kV的 HBM人体模式测试。BL3085NE芯片将RS485信号转为CP2102芯片可识别的串口信号，即UART信号；BL3085NE芯片的引脚TXD和RXD分别接入CP2102芯片的引脚TXD和RXD，即可实现通信。采用BL3085NE芯片可同时满足智能电表要求的1200bps、2400bps、4800bps 和9600bps等通信速率。

图6a和图6b分别为两个拨动开关，其中，开关K2为切换开关4，开关K1为电源开关。开关K2是通信模式切换开关，是双刀双闸的，开关K2的引脚2和引脚5分别进行切换，即RXD和TXD进行分别切换；切换到引脚2和引脚1接通、引脚5和引脚6接通时，即RXD与IRRX接通，TXD与IRTX接通，进行红外通信；切换到引脚2和引脚3接通、引脚5和引脚4接通时，即RXD与485RX接通，TXD与485TX接通，进行RS485通信。开关K1是电源开关，是双刀单闸开关，当开关K1的引脚1和引脚3接通时，供电电源从USB接口进入，即USB_VCC和USB_GND之间；切换到引脚4和引脚6接通时，即切换到5.0V和GND之间，此时即接通了通信转换工具的电源。

如图7a和图7b所示，在本实施例中，通信转换工具还包括与所述USB转换模块连接的收发状态显示模块，所述收发状态显示模块用于显示收发状态；所述收发状态显示模块包括两个LED灯D2和D3以及两个三极管Q1和Q2，D2用于显示接收状态，D3用于显示发送状态。三极管Q1和Q2的基极分别与CP2102芯片的引脚RXD和TXD连接，三极管Q1和Q2的集电极分别与D2和D3连接，当通信转换工具正在执行接收任务时，D2亮，当通信转换工具正在执行发送任务时，D3亮。

如图8所示，在本实施例中，通信转换工具还包括电源电路，电源电路对5V电源进行滤波后，再接入通信转换工具的各元器件进行供电。

以下用电脑软件“串口调试助手”对本实用新型的性能进行测试：

在进行测试前，须在电脑上安装好CP2102芯片的驱动，将本实用新型通信转换工具接入电脑的USB接口，并在“串口调试助手”软件中设置好端口信息，使该端口信息与CP2102芯片的硬件端口信息一致，然后开始测试；

输入智能电表的读表号的十六进制命令“68　AA　AA　AA　AA　AA　AA 68 13 00　DF 16”，对电表进行读表号操作，RS485通信测试结果和红外通信测试结果分别如表1和表2所示：

表1 RS485通信测试结果

波特率	发送命令	接收数据	备注
				1200bps	68 AA AA AA AA AA AA 68 13 00 DF 16	FE FE FE FE 68 00 00 00 00 00 00 68 33 33 33 33 33 33 16	成功
2400bps	68 AA AA AA AA AA AA 68 13 00 DF 16	FE FE FE FE 68 00 00 00 00 00 00 68 33 33 33 33 33 33 16	成功
				4800bps	68 AA AA AA AA AA AA 68 13 00 DF 16	FE FE FE FE 68 00 00 00 00 00 00 68 33 33 33 33 33 33 16	成功
9600bps	68 AA AA AA AA AA AA 68 13 00 DF 16	FE FE FE FE 68 00 00 00 00 00 00 68 33 33 33 33 33 33 16	成功

表2 红外通信测试结果

波特率	发送命令	接收数据	测试距离	备注
					1200bps	68 AA AA AA AA AA AA 68 13 00 DF 16	FE FE FE FE 68 00 00 00 00 00 00 68 33 33 33 33 33 33 16	1米	成功
1200bps	68 AA AA AA AA AA AA 68 13 00 DF 16	FE FE FE FE 68 00 00 00 00 00 00 68 33 33 33 33 33 33 16	5米	成功

另外，对RS485接口进行380VAC通电2分钟后可以进行通信测试，分别进行IEC 61000-4-2标准的±15kV接触放电、±20kV空气放电和±15kV的 HBM人体模式测试后均可以进行通信测试。

本实用新型可以以许多不同形式实现，并且不应解释为受在此提出之实施例的限制。

Claims

1. 一种通信转换工具，用于使一USB接口实现红外通信或者RS485通信，其特征在于，包括USB转换模块、红外收发模块、RS485收发模块以及切换开关；所述USB转换模块通过所述切换开关分别与所述红外收发模块和所述RS485收发模块连接；所述切换开关控制所述USB转换模块与所述红外收发模块接通或与所述RS485收发模块接通，使所述通信转换工具处于红外工作模式或RS485工作模式；

其中，所述红外工作模式具体为：

所述红外工作模式具体为：

当需要接收RS485信号时，所述RS485收发模块用于接收所述RS485信号并进行处理，将所述RS485信号转换为UART信号，再将所述UART信号发送给所述USB转换模块；所述USB转换模块用于接收所述UART信号并进行处理，将所述UART信号转换为USB信号，并将所述USB信号输入所述USB接口；

当需要发送RS485信号时，所述USB转换模块用于从所述USB接口接收USB信号并进行处理，将所述USB信号转换为UART信号，再将所述UART信号发送给所述RS485收发模块；所述RS485收发模块用于接收所述UART信号并进行处理，将所述UART信号转换为RS485信号，并发送所述RS485信号。

2. 根据权利要求1所述的一种通信转换工具，其特征在于，所述红外收发模块包括红外接收单元、红外发射单元，所述红外接收单元和所述红外发射单元分别与所述USB转换模块连接；所述红外接收单元用于接收红外信号，并将所述红外信号转换为UART信号，发送给所述USB转换模块；所述红外发射单元用于接收来自所述USB转换模块的UART信号，并将所述UART信号转换为红外信号，再发射所述红外信号。

3. 根据权利要求1所述的一种通信转换工具，其特征在于，所述RS485收发模块包括RS485接口和RS485转换电路，所述RS485接口与所述RS485转换电路连接；所述RS485转换电路用于实现RS485信号与UART信号之间的转换，并实现所述RS485收发模块与所述USB转换模块之间的通信。

4. 根据权利要求1或2或3所述的一种通信转换工具，其特征在于，所述USB转换模块为CP2102芯片。

5. 根据权利要求2所述的一种通信转换工具，其特征在于，所述红外接收单元包括型号为DS138T的红外接收管；所述红外发射单元包括型号为DS208的红外发射管。

6. 根据权利要求3所述的一种通信转换工具，其特征在于，所述RS485接口的型号为2PIN-M；所述RS485转换电路包括一RS485芯片，所述RS485芯片的型号为BL3085E。

7. 根据权利要求1所述的一种通信转换工具，其特征在于，还包括与所述USB转换模块连接的收发状态显示模块，所述收发状态显示模块用于显示收发状态；所述收发状态显示模块包括两个LED灯，一个用于显示接收状态，另一个用于显示发送状态。

8. 根据权利要求1所述的一种通信转换工具，其特征在于，还包括电源电路，所述电源电路对5V电源进行滤波后，为所述通信转换工具供电。