CN203746065U

CN203746065U - 微处理器的串口扩展器

Info

Publication number: CN203746065U
Application number: CN201420124347.2U
Authority: CN
Inventors: 蔡泽凡; 周虹; 杨小东; 牛俊英
Original assignee: Shunde Vocational and Technical College
Current assignee: Shunde Vocational and Technical College
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2024-03-19

Abstract

本实用新型涉及一种用于微处理器的串口扩展器，其特征在于包括串口信号扩展模块、电平转换模块及第一至第四串口接口；其中所述电平转换模块的输入端与串口信号扩展模块的输出端电连接，所述第一至第四串口接口分别与电平转换模块的四个输出端电连接，所述串口信号扩展模块的TTL输入端与微处理器的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块的两个片选输入端分别与微处理器的两个片选信号串口电连接。其优点为：价格非常便宜，另外还提供了串口片选信号，方便微处理器进行控制，使用时不需要软件或者硬件的握手连接。

Description

微处理器的串口扩展器

技术领域

本实用新型涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种用于微处理器的串口扩展器。

背景技术

不管是8位、16位还是32位的微处理器，一般内部只自带1-2路独立的串行通信接口模块；在某些应用中，有多个设备需要利用串口进行通信，

这时就需要对已有的串口进行数量上的扩展。已有的扩展设备主要存在两个缺点：一个是价格比较昂贵；另一个是没有提供片选信号供微处理器进行控制，即一般是一对多的形式，不能够一对一控制。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术的不足而提供一种价格非常便宜，另外还提供了串口片选信号，方便微处理器进行控制的微处理器的串口扩展器。

为了达到上述目的，本实用新型是这样实现的，其是一种用于微处理器的串口扩展器，其特征在于包括串口信号扩展模块、电平转换模块及第一至第四串口接口；其中所述电平转换模块的输入端与串口信号扩展模块的输出端电连接，所述第一至第四串口接口分别与电平转换模块的四个输出端电连接，所述串口信号扩展模块的TTL输入端与微处理器的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块的两个片选输入端分别与微处理器的两个片选信号串口电连接。

所述串口信号扩展模块的型号为74HC4052；所述电平转换模块包括第一驱动器/接收器、第二驱动器/接收器、第一至第八电阻及第一至第十电容；所述第一驱动器/接收器及第二驱动器/接收器型号均为MAX232；所述第一电容的两端分别与第一驱动器/接收器的4脚及5脚电连接；所述第二电容的一端与第一驱动器/接收器的2脚电连接，另一端接直流电VCC；所述第三电容的两端分别与第一驱动器/接收器的1脚及3脚电连接；所述第四电容的一端分别与第一驱动器/接收器的16脚及直流电VCC电连接，另一端分别与第一驱动器/接收器的15脚及地电连接；所述第五电容的一端与第一驱动器/接收器的6脚电连接，另一端与地电连接；第一驱动器/接收器的13脚及14脚分别与第一串口接口的两脚电连接，第一驱动器/接收器的7脚及8脚分别与第二串口接口的两脚电连接；第一驱动器/接收器的12脚通过第一电阻接直流电VCC，第一驱动器/接收器的11脚通过第二电阻接直流电VCC，第一驱动器/接收器的10脚通过第三电阻接直流电VCC，第一驱动器/接收器的9脚通过第四电阻接直流电VCC；所述第六电容的两端分别与第二驱动器/接收器的4脚及5脚电连接；所述第七电容的一端与第二驱动器/接收器的2脚电连接，另一端接直流电VCC；所述第九电容的两端分别与第二驱动器/接收器的1脚及3脚电连接；所述第十电容的一端分别与第二驱动器/接收器的16脚及直流电VCC电连接，另一端分别与第二驱动器/接收器的15脚及地电连接；所述第八电容的一端与第二驱动器/接收器的6脚电连接，另一端与地电连接；第二驱动器/接收器的13脚及14脚分别与第三串口接口的两脚电连接，第二驱动器/接收器的7脚及8脚分别与第四串口接口的两脚电连接；第二驱动器/接收器的12脚通过第五电阻接直流电VCC，第二驱动器/接收器的11脚通过第六电阻接直流电VCC，第二驱动器/接收器的10脚通过第七电阻接直流电VCC，第二驱动器/接收器的9脚通过第八电阻接直流电VCC；串口信号扩展模块的12脚与第一驱动器/接收器的12脚电连接，串口信号扩展模块的14脚与第一驱动器/接收器的9脚电连接，串口信号扩展模块的1脚与第一驱动器/接收器的11脚电连接，串口信号扩展模块的5脚与第一驱动器/接收器的10脚电连接，串口信号扩展模块的15脚与第二驱动器/接收器的12脚电连接，串口信号扩展模块的11脚与第二驱动器/接收器的9脚电连接，串口信号扩展模块的2脚与第二驱动器/接收器的11脚电连接，串口信号扩展模块的4脚与第二驱动器/接收器的10脚电连接，串口信号扩展模块的3脚及13脚分别与微处理器的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块的9脚及10脚分别与微处理器的两个片选信号串口电连接。

本实用新型与现有技术相比的优点为：价格非常便宜，另外还提供了串口片选信号，方便微处理器进行控制，使用时不需要软件或者硬件的握手连接。

附图说明

图1是本实用新型的组成框图；

图2是本实用新型的串口信号扩展模块的电路原理图；

图3是本实用新型的第一驱动器/接收器与第一、二串口接口连接的电路原理图；

图4是本实用新型的第二驱动器/接收器与第三、四串口接口连接的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本实用新型的描述中，术语“第一”、 “第二” 、“第三”及“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，其是一种用于微处理器的串口扩展器，包括串口信号扩展模块11、电平转换模块12及第一至第四串口接口13、14、15、16；其中所述电平转换模块12的输入端与串口信号扩展模块11的输出端电连接，所述第一至第四串口接口13、14、15、16分别与电平转换模块12的四个输出端电连接，所述串口信号扩展模块11的TTL输入端与微处理器2的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块11的两个片选输入端分别与微处理器2的两个片选信号串口电连接。

工作时，串口信号扩展模块11通过一个模拟开关，把输入的一路TTL电平的串口信号扩展成为四路TTL电平的串口信号，微处理器2的两个串口片选信号决定了串口信号扩展模块11把输入的串口信号映射到四路中的哪一路，扩展后的四路信号每个时刻只有一路生效。电平转换模块12的作用是电平转换，即把TTL电平的串口信号转变为RS232的电平信号，以便延长串口扩展器的通讯距离，或者把RS232的电平信号转变为微处理器能够处理的TTL电平的串口信号。串口接口13-16采用九针的母串口接头或者公串口接头，只使用了其中三个信号，即接收、发送和地信号，使用时不需要软件或者硬件的握手连接，方便和其他串口模块的连接。

在本实施例中，如图2至4所示，所述串口信号扩展模块11的型号为74HC4052；所述电平转换模块12包括第一驱动器/接收器U1、第二驱动器/接收器U2、第一至第八电阻R1-R8及第一至第十电容C1-C10；所述第一驱动器/接收器U1及第二驱动器/接收器U2型号均为MAX232；所述第一电容C1的两端分别与第一驱动器/接收器U1的4脚及5脚电连接；所述第二电容C2的一端与第一驱动器/接收器U1的2脚电连接，另一端接直流电VCC；所述第三电容C3的两端分别与第一驱动器/接收器U1的1脚及3脚电连接；所述第四电容C4的一端分别与第一驱动器/接收器U1的16脚及直流电VCC电连接，另一端分别与第一驱动器/接收器U1的15脚及地电连接；所述第五电容C5的一端与第一驱动器/接收器U1的6脚电连接，另一端与地电连接；第一驱动器/接收器U1的13脚及14脚分别与第一串口接口13的两脚电连接，第一驱动器/接收器U1的7脚及8脚分别与第二串口接口14的两脚电连接；第一驱动器/接收器U1的12脚通过第一电阻R1接直流电VCC，第一驱动器/接收器U1的11脚通过第二电阻R2接直流电VCC，第一驱动器/接收器U1的10脚通过第三电阻R3接直流电VCC，第一驱动器/接收器U1的9脚通过第四电阻R4接直流电VCC；所述第六电容C6的两端分别与第二驱动器/接收器U2的4脚及5脚电连接；所述第七电容C7的一端与第二驱动器/接收器U2的2脚电连接，另一端接直流电VCC；所述第九电容C9的两端分别与第二驱动器/接收器U2的1脚及3脚电连接；所述第十电容C10的一端分别与第二驱动器/接收器U2的16脚及直流电VCC电连接，另一端分别与第二驱动器/接收器U2的15脚及地电连接；所述第八电容C8的一端与第二驱动器/接收器U2的6脚电连接，另一端与地电连接；第二驱动器/接收器U2的13脚及14脚分别与第三串口接口15的两脚电连接，第二驱动器/接收器U2的7脚及8脚分别与第四串口接口16的两脚电连接；第二驱动器/接收器U2的12脚通过第五电阻R5接直流电VCC，第二驱动器/接收器U2的11脚通过第六电阻R6接直流电VCC，第二驱动器/接收器U2的10脚通过第七电阻R7接直流电VCC，第二驱动器/接收器U2的9脚通过第八电阻R8接直流电VCC；串口信号扩展模块11的12脚与第一驱动器/接收器U1的12脚电连接，串口信号扩展模块11的14脚与第一驱动器/接收器U1的9脚电连接，串口信号扩展模块11的1脚与第一驱动器/接收器U1的11脚电连接，串口信号扩展模块11的5脚与第一驱动器/接收器U1的10脚电连接，串口信号扩展模块11的15脚与第二驱动器/接收器U2的12脚电连接，串口信号扩展模块11的11脚与第二驱动器/接收器U2的9脚电连接，串口信号扩展模块11的2脚与第二驱动器/接收器U2的11脚电连接，串口信号扩展模块11的4脚与第二驱动器/接收器U2的10脚电连接，串口信号扩展模块11的3脚及13脚分别与微处理器2的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块11的9脚及10脚分别与微处理器2的两个片选信号串口电连接，。

工作时，串口信号扩展模块11是一个高速模拟开关，串口信号扩展模块11的3脚及13脚即X_com及Y_com端为两路输入端，串口信号扩展模块11的12脚、14脚、15脚、11脚、1脚、5脚、2脚及4脚即X0-X3及Y0-Y3端分别是X_com、Y_com的输出，A、B是两个片选信号。以X_com这一路为例，当B=0，A=0时，X_com和X0连通；当B=0，A=1时，X_com和X1连通；当B=1，A=0时，X_com和X2连通；当B=1，A=1时，X_com和X3连通。Y_com这一路的情况和X_com相同。应用时，X_com接微处理器串口的接收端Rx，Y_com接微处理器串口的发送端Tx，A、B接微处理器的两个普通I/O口。假设BA=i，则X_com、Y_com分别与Xi、Yi连通，其中，i=0，1，2，3。

MAX232是一种双组驱动器/接收器，片内含有一个电容性电压发生器以便在单5V电源供电时提供EIA/TIA-232-E电平，即把TTL电平的串口信号转变为RS232的电平信号，以便延长串口扩展器的通讯距离，或者把RS232的电平信号转变为微处理器能够处理的TTL电平的串口信号。MAX232的工作电路只需要在外部接5个1μf的电容即可。以第二驱动器/接收器U1为例，在外部连接5个1μf的第一至第五电容C1-C5，均为去耦电容。C1和C3主要是作为储能电容，C3帮助MAX232内部的电荷泵把+5V提升到+10V，C1帮助MAX232内部的另一个电荷泵把+10V转换为-10V；C2、C4、C5主要是作为滤波电容，一方面滤除该器件产生的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路，另一方面防止电源携带的噪声对电路构成干扰。在一般的使用场合，第一至第四电阻R1-R4并不需要使用，这里之所以使用了10KΩ电阻并上拉到VCC，主要是防止74HC4052在通道切换过程中产生信号不稳定的情况。第二片MAX232芯片U3的连接情况和U2完全一致。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作出详细说明，但本实用新型不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种用于微处理器的串口扩展器，其特征在于包括串口信号扩展模块（11）、电平转换模块（12）及第一至第四串口接口（13、14、15、16）；其中所述电平转换模块（12）的输入端与串口信号扩展模块（11）的输出端电连接，所述第一至第四串口接口（13、14、15、16）分别与电平转换模块（12）的四个输出端电连接，所述串口信号扩展模块（11）的TTL输入端与微处理器（2）的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块（11）的两个片选输入端分别与微处理器（2）的两个片选信号串口电连接。

2.根据权利要求1所述的用于微处理器的串口扩展器，其特征在于所述串口信号扩展模块（11）的型号为74HC4052；所述电平转换模块（12）包括第一驱动器/接收器（U1）、第二驱动器/接收器（U2）、第一至第八电阻（R1-R8）及第一至第十电容（C1-C10）；所述第一驱动器/接收器（U1）及第二驱动器/接收器（U2）型号均为MAX232；所述第一电容（C1）的两端分别与第一驱动器/接收器（U1）的4脚及5脚电连接；所述第二电容（C2）的一端与第一驱动器/接收器（U1）的2脚电连接，另一端接直流电VCC；所述第三电容（C3）的两端分别与第一驱动器/接收器（U1）的1脚及3脚电连接；所述第四电容（C4）的一端分别与第一驱动器/接收器（U1）的16脚及直流电VCC电连接，另一端分别与第一驱动器/接收器（U1）的15脚及地电连接；所述第五电容（C5）的一端与第一驱动器/接收器（U1）的6脚电连接，另一端与地电连接；第一驱动器/接收器（U1）的13脚及14脚分别与第一串口接口（13）的两脚电连接，第一驱动器/接收器（U1）的7脚及8脚分别与第二串口接口（14）的两脚电连接；第一驱动器/接收器（U1）的12脚通过第一电阻（R1）接直流电VCC，第一驱动器/接收器（U1）的11脚通过第二电阻（R2）接直流电VCC，第一驱动器/接收器（U1）的10脚通过第三电阻（R3）接直流电VCC，第一驱动器/接收器（U1）的9脚通过第四电阻（R4）接直流电VCC；所述第六电容（C6）的两端分别与第二驱动器/接收器（U2）的4脚及5脚电连接；所述第七电容（C7）的一端与第二驱动器/接收器（U2）的2脚电连接，另一端接直流电VCC；所述第九电容（C9）的两端分别与第二驱动器/接收器（U2）的1脚及3脚电连接；所述第十电容（C10）的一端分别与第二驱动器/接收器（U2）的16脚及直流电VCC电连接，另一端分别与第二驱动器/接收器（U2）的15脚及地电连接；所述第八电容（C8）的一端与第二驱动器/接收器（U2）的6脚电连接，另一端与地电连接；第二驱动器/接收器（U2）的13脚及14脚分别与第三串口接口（15）的两脚电连接，第二驱动器/接收器（U2）的7脚及8脚分别与第四串口接口（16）的两脚电连接；第二驱动器/接收器（U2）的12脚通过第五电阻（R5）接直流电VCC，第二驱动器/接收器（U2）的11脚通过第六电阻（R6）接直流电VCC，第二驱动器/接收器（U2）的10脚通过第七电阻（R7）接直流电VCC，第二驱动器/接收器（U2）的9脚通过第八电阻（R8）接直流电VCC；串口信号扩展模块（11）的12脚与第一驱动器/接收器（U1）的12脚电连接，串口信号扩展模块（11）的14脚与第一驱动器/接收器（U1）的9脚电连接，串口信号扩展模块（11）的1脚与第一驱动器/接收器（U1）的11脚电连接，串口信号扩展模块（11）的5脚与第一驱动器/接收器（U1）的10脚电连接，串口信号扩展模块（11）的15脚与第二驱动器/接收器（U2）的12脚电连接，串口信号扩展模块（11）的11脚与第二驱动器/接收器（U2）的9脚电连接，串口信号扩展模块（11）的2脚与第二驱动器/接收器（U2）的11脚电连接，串口信号扩展模块（11）的4脚与第二驱动器/接收器（U2）的10脚电连接，串口信号扩展模块（11）的3脚及13脚分别与微处理器（2）的TTL电平的串口电连接，串口信号扩展模块（11）的9脚及10脚分别与微处理器（2）的两个片选信号串口电连接。